Конспект урока: Кодирование и обработка графической информации.

Тема урока: Кодирование и обработка графической информации.

Цель урока:  дать учащимся понятие о графике и её кодировке, палитре цветов

развивающие   

Создать условия

v  для развития умений работать коллективно, индивидуально;

v  для развития мышления при классификации учебного материала;

v  для развития умений пользоваться ПК.

-воспитательные

Воспитывать

v  коммуникабельность при коллективной работе и в парах;

v  самостоятельность, уверенность, эстетичность при выполнении практической работы на ПК.

ХОД УРОКА.

Орг. момент.

Отсутствующие, приготовить тетради ручки

Теоретическая часть.

Пространственная Дискретизация.  Графическая информация может быть представлена в аналоговой и дискретной формах.

Примером аналогового представления графической информации может служить живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.

Графические изображения из аналоговой формы в цифровую преобразуются путем пространственной дискретизации. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие элементы (точки, или пиксели), причем каждый элемент может иметь свой цвет (красный, зеленый, синий и т. д.).

Пиксель — минимальны участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.

В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих, в свою очередь, определенное количество точек.

Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является разрешающая способность.

Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек как по горизонтали, так и по вертикали на единицу длины изображения.

Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения.

 Величина разрешающей способности обычно выражается в (точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм = 2,54 см).

Глубина цвета. В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, т. е. наборы цветов, в которые могут быть окрашены точки изображения. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле:                                                    N=2^I

В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) палитра цветов состоит всего из двух цветов (черного и белого). Каждая точка экрана может принимать одно из двух состояний — «черная» или «белая», следовательно, по формуле можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки.

В двоичной системе 1 пиксель = 1 бит

Количество информации или информационный объем, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета.

Глубина цвета и количество цветов в палитре

Глубина цвета, I (битов)	Количество цветов в палитре, N
1пиксель = 8 бит	28 = 256
1пиксель = 16 бит	216 = 65 536
1пиксель = 24 бит	224 = 16 777 216

Задание:

Черно-белое растровое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?

Решение:

1точка = 1 бит

100 точек = 100 бит

I=100бит

Графические режимы монитора.

Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета.

Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк  изображения на количество точек в строке. Монитор может отображать информацию с различными пространственными разрешениями (800(строк) х 600(количество точек в строке), 1024 х 768, 1152 х 864 и выше). 

Глубина цвета измеряется в битах на точку и характеризует количество цветов, в которые могут быть окрашены точки изображения.

 Количество отображаемых цветов также может изменяться в широком диапазоне, от 256 (глубина цвета 8 битов) до более чем 16 миллионов (глубина цвета 24 бита).

Чем больше пространственное разрешение и глубина цвета, тем выше качество изображения.

Периодически, с определенной частотой, коды цветов точек считываются из видеопамяти и точки отображаются на экране монитора. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит с видеокарты частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцания изображения). Для сравнения можно напомнить, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду.

Палитры цветов в системах цветопередачи RGB и CMYK

Белый свет может быть разложен с помощью оптических приборов (например, призмы) или природных явлений (радуги) на различные цвета спектра: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый.

Порядок расположения цветов просто запомнить по аббревиатуре слов: каждый человек воспринимает свет с помощью цветовых рецеп­торов, так называемых колбочек, находящихся на сетчатке глаза. Наибольшая чувствительность колбочек приходится на красный, зеленый и синий цвета, которые являются ба­зовыми для человеческого восприятия.

Сумма красного, зе­леного и синего цветов воспринимается человеком как бе­лый цвет, их отсутствие — как черный, а различные их сочетания — как многочисленные оттенки цветов.

Палитра цветов в системе цветопередачи RGB.

С экра­на монитора человек воспринимает цвет как сумму излуче­ния трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Та­кая система цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов:

 (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий).

Цвета в палитре RGB формируются путем сложения ба­зовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность. Цвет палитры Color можно определить с по­мощью формулы

Сolor = R+G+B

где  0≤R≤ Rmax;  0≤G≤ Gmax; 0≤В≤ Втax

При минимальных интенсивностях всех базовых цветов получается черный цвет, при максимальных интенсивнос­тях — белый цвет. При максимальной интенсивности одно­го цвета и минимальной двух других — красный, зеленый и синий цвета. Наложение зеленого и синего цветов образует голубой цвет (Cyan), наложение красного и зеленого цветов — желтый цвет (Yellow), наложение красного и синего цветов — пурпурный цвет (Magenta) (табл. 1).

Таблица 1. Формирование цветов в системе цветопередачи RGB

Цвет	Формирование цвета
Черный	Black = 0 + 0 + 0
Белый	White = Rmax + Gmax + Вт ax
Красный	Red = Rmax + 0 + 0
Зеленый	Green = 0 + Gmax + 0
Синий	Blue = 0 + 0 + Bmax
Голубой	Cyan = 0 + Gmax + Bmax
Пурпурный	Magenta = Rmax + 0 + Bmax
Желтый	Yellow = Rmax + Gmax + 0

В системе цветопередачи RGB палитра цветов формируется путем сложения красного, зеленого и синего цветов.

При глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов. В этом случае для каждого из цветов возможны N = 2 = 256 уровней интенсив­ности.

Уровни интенсивности задаются десятичными (от минимального — 0 до максимального — 255) или двоичны­ми (от 00000000 до 11111111) кодами (табл. 1.3).

Таблица 2. Кодировка цветов при глубине цвета 24 бита

Цвет	Двоичный и десятичный коды интенсивности  базовых цветов
	Красный		Зеленый		Синий
Черный	00000000	0	00000000	0	00000000	0
Красный	11111111	255	00000000	0	00000000	0
Зеленый	00000000	0	11111111	255	00000000	0
Синий	00000000	0	00000000	0	11111111	255
Голубой	00000000	0	11111111	255	11111111	255
Пурпурный	11111111	255	00000000	0	11111111	255
Желтый	11111111	255	11111111	255	00000000	0
Белый	11111111	255	11111111	255	11111111	255

Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK.

 При пе­чати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY. Основными красками в ней являются:

 Cyan — голубая, Magenta — пурпурная и Yellow — желтая.

Цвета в палитре CMY формируются путем наложения красок базовых цветов. Цвет палитры Color можно опреде­лить с помощью формулы, в которой интенсивность каждой краски задается в процентах:

Color = С+ М + Y,        

где 0% < С< 100%,  0% < М< 100%,  0% <Y< 100%.

Напечатанное на бумаге изображение человек воспри­нимает в отраженном свете. Если на бумагу краски не нане­сены, то падающий белый свет полностью отражается и мы видим белый лист бумаги. Если краски нанесены, то они по­глощают определенные цвета спектра.

Цвета в палитре CMY формируются путем вычитания из белого света опре­деленных цветов.

Смешение трех красок — голубой, желтой и пурпурной — должно приводить к полному поглощению света, и мы должны увидеть черный цвет. Однако на практике вместо черного цвета получается грязно-бурый цвет. Поэтому в цве­товую модель добавляют еще один, истинно черный цвет. Так как буква В уже используется для обозначения синего цвета, для обозначения черного цвета принята последняя буква в английском названии черного цвета Black, т. е. К. Расши­ренная палитра получила название CMYK (табл.3).

Таблица 3. Формирование цветов в системе цветопередачи CMYK

Цвет	Формирование цвета
Черный	Black = K=C + M+Y=W-G-B-R
Белый	White = W = (С = 0, M = 0, Y= 0)
Красный	Red =R=Y+M=W-B~G
Зеленый	Green = G= Y+C~W-B-R
Синий	Blue = В = М+ C= W-G-R
Голубой	Cyan = C= W-R = G +B
Пурпурный	Magenta = M =W-G = R +B
Желтый	Yellow = Y = W - В = R +G

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

Применение.

Система цветопередачи RGB применяется в мониторах компьютеров, в телевизорах и других излучающих свет технических устройствах.

Система цветопередачи CMYK применяется в полигра­фии, так как напечатанные документы воспринимают­ся человеком в отраженном свете. В струйных принте­рах для получения изображений высокого качества используются четыре картриджа, содержащие базо­вые краски системы цветопередачи CMYK.

Задания для выполнения.

1.       В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65 536 до 16.  Во сколько раз уменьшился его информационный объем?

Решение:

65 536 =2¹⁶

16 = 2⁴

16:4=4раза

Ответ: в 4 раза.

2.       Цветное растровое графическое изображение с палитрой из 256 цветов  имеет размер 10*10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?

Решение:

256=2⁸

8 бит - это количество информации на одну точку в палитре из 256 цветов

10*10=100 точек

1 точка = 8 бит

100 точек=800бит

Переведем биты в  байты

1 байт = 8 бит

100 байт = 800 бит

3.       Определить цвета, если заданы интенсивности базовых цветов в двоичной системе, в системе цветопередачи RGB. 

Цвет	Интенсивность базовых цветов
	Красный	Зеленый	Синий
Чёрный	00000000	00000000	00000000
Красный	11111111	00000000	00000000
Зеленый	00000000	11111111	00000000
Синий	00000000	00000000	11111111
Голубой	00000000	11111111	11111111
Пурпурный	11111111	00000000	11111111
Жёлтый	11111111	11111111	00000000
Белый	11111111	11111111	11111111

Вопросы для закрепления.

1.       Как связаны между собой количество цветов в палитре и глубина цвета?

Ответ:

Связаны формулой       N=2^I

N –количество цветов

I – глубина цвета, т.е. количество информации необходимое для кодирования 1 точки.

2.       Какова частота обновлений на экране монитора?  (Ответ: 75 и более раз в секунду).

Почему частота обновлений должна быть  больше чем частота кадров в кино?

3.       Как формируется палитра цветов в системе цветопередачи  RGB? (Ответ: путём сложения базовых цветов - красный, зелёный, синий)

Домашнее задание:

Повторить §1.1.1; 1.1.2;1.1.3. подготовиться к практической работе.

Краткое описание документа:

Тема урока: Кодирование и обработка графической информации.

Цель урока: дать учащимся понятие о графике и её кодировке, палитре цветов

развивающие

Создать условия

• vдля развития умений работать коллективно, индивидуально;
• vдля развития мышления при классификации учебного материала;
• vдля развития умений пользоваться ПК.

-воспитательные

Воспитывать

• vкоммуникабельность при коллективной работе и в парах;
• vсамостоятельность, уверенность, эстетичность при выполнении практической работы на ПК.

ХОД УРОКА.

Орг. момент.

Отсутствующие, приготовить тетради ручки

Теоретическая часть.

Пространственная Дискретизация. Графическая информация может быть представлена в аналоговой и дискретной формах.

Примером аналогового представления графической информации может служить живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.

Графические изображения из аналоговой формы в цифровую преобразуются путем пространственной дискретизации. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные маленькие элементы (точки, или пиксели), причем каждый элемент может иметь свой цвет (красный, зеленый, синий и т. д.).

Пиксель — минимальны участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.