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=2I
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=2I
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.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.