Учебно-методический комплекс ученика по информатике (10 класс). Кодирование графической информации.

Кодирование графической информации

Ты узнаешь:

Ø  в чём состоит суть метода пространственной дискретизации;

Ø  принцип формирования растрового изображения;

Ø  какими параметрами задаётся графический режим, в котором изображения выводятся на экран монитора.

Ты научишься:

Ø  вычислять объёмы видеопамяти.

!

__________ Коротко о главном ________________________

основные понятия:

Ø дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений  в форме кодов;

Ø качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной цвета.

        Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото- и кинопленке, могут быть преобразованы в цифровой компьютерный формат путем пространственной дискретизации. Это реализуется путем сканирования, результатом которого является растровое изображение. Растровое изображение состоит из отдельных точек (пикселей - англ. pixel образовано от словосочетания picture element, что означает элемент изображения), каждая из которых может иметь свой цвет.

        Качество растрового изображения определяется его разрешением (количеством точек по вертикали и по горизонтали) и используемой палитрой цветов (16, 256, 65536 цветов и более). Из формулы 2.2 можно определить какое количество бит информации необходимо выделить для хранения цвета точки (глубину цвета) для каждой палитры цветов.

        Пример 1. Определить глубину цвета в графическом режиме True Color, в котором палитра состоит из  42 949 67 296 цветов.

I = log₂42 949 67 296 = 32 бит

        В современных компьютерах используются различные графические режимы экрана монитора, каждый из которых характеризуется разрешающей способностью и глубиной цвета. Для реализации каждого графического режима требуется определенный объем видеопамяти компьютера.

        Пример 2. Определить объем видеопамяти компьютера, который необходим для реализации графического режима монитора с разрешающей способностью 1024´768 точек и палитрой из 65536 цветов (High Color).

        Глубина цвета составляет:

I = log₂65 536 = 16 бит

        Количество точек изображения равно:

1024´768 = 786 432

        Требуемый объем видеопамяти равен:

16 бит ´ 786 432 =  12 582 912 бит » 1,2 Мбайта

        Важнейшими характеристиками монитора являются размеры его экрана, которые задаются величиной его диагонали в дюймах (15”, 17”, 21” и т.д.) и размером точки экрана (0,25 мм или 0,28 мм), а разрешающая способность экрана монитора задается количеством точек по вертикали и горизонтали (640´480, 800´600 и т.д.). Следовательно, для каждого монитора существует физически максимально возможная разрешающая способность экрана.

        Пример 3. Определить максимально возможную разрешающую способность экрана для монитора с диагональю 15” и размером точки экрана 0,28 мм.

Выразим размер диагонали в сантиметрах:

2,54 см ´ 15 = 38,1 см

        Определим соотношение между высотой и шириной экрана для режима 1024´768 точек:

768 : 1024 = 0,75

        Определим ширину экрана. Пусть ширина экрана равна L, тогда высота равна 0,75L. По теореме Пифагора имеем:

L² + (0,75L)² = 38,1²

1,5625L² = 1451,61

L²  » 929

L »  30,5 см

        Количество точек по ширине экрана равно:

305 мм : 0,28 мм = 1089

        Максимально возможным разрешением экрана монитора является 1024´768.

        Цветное растровое изображение формируется в соответствие с цветовой моделью RGB, в которой тремя базовыми цветами являются Red (красный), Green (зеленый) и Blue (синий). Интенсивность каждого цвета задается 8-битным двоичным кодом, который часто для удобства выражают в шестнадцатеричной системе счисления. В этом случае используется следующий формат записи RRGGBB.

        Пример 4. Запишите код красного цвета в двоичном, шестнадцатеричном и десятичном представлении.

        Красный цвет соответствует максимальному значению интенсивности красного и минимальным значениям интенсивностей зеленого и синего базовых цветов. Таким образом, числовой код красного цвета следующий:

Коды/Цвета	Красный	Зеленый	Синий
двоичный	11111111	00000000	00000000
шестнадцатеричный	FF	00	00
десятичный	256	0	0

        Пример 5. Сканируется цветное изображение размером 10´10 см. Разрешающая способность сканера 600 dpi и глубина цвета 32 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл.

        Переведем разрешающую способность сканера из точек на дюйм в точки на сантиметр:

600 dpi : 2,54 » 236 точек/см

        Следовательно, размер изображения в точках составит 2360´2360 точек.

        Общее количество точек изображения равно:

2360´2360 = 5 569 600

        Информационный объем файла равен:

32 бит ´ 5569600 = 178 227 200 бит » 21 Мбайт

s   ______ Вопросы и задания ________________________

1.    Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 4, 8, 16, 24, 32 бита.

2.    Определите требуемый объем видеопамяти для различных графических режимов экрана монитора. Заполните таблицу.

Разрешающая способность экрана	Глубина цвета (бит на точку)
	4	8	16	24	32
640 на 480
800 на 600
1024 на 768
1280 на 1024

3.   Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10 ´10 точек. Какой объем памяти займет это изображение? 4.    Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10 ´10 точек. Какой объем памяти займет это изображение?

5.    В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65536 до 16. Во сколько раз уменьшится  объем, занимаемый им памяти?

6.    В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов увеличилось с 16 до 42 949 67 296. Во сколько раз увеличился  объем, занимаемый им в памяти?

7.    Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кбайт для работы монитора в режиме 640 ´ 480 и палитрой из 16 цветов?

8.    Какие графические режимы работы монитора может обеспечить видеопамять объемом в 1 Мбайт?

9.    256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

10. Для хранения изображения размером 64 ´ 32 точек выделено 64 Кбайт  памяти. Определите, какое максимальное число цветов допустимо использовать в этом случае.

11. Определить соотношение между высотой и шириной экрана монитора для различных режимов. Различается ли это соотношение для различных режимов?

а) 640´480;  б) 800´600;  в) 1024´768;  а) 1152´864;  а) 1280´1024.

12. Определить максимально возможную разрешающую способность экрана для монитора с диагональю 17” и размером точки экрана 0,25 мм.

13. Установить различные графические режимы экрана монитора вашего компьютера:

а) режим с максимально возможной глубиной цвета;

б) режим с максимально возможной разрешающей способностью;

в) оптимальный режим.

14. Заполните таблицу цветов при 24-битной глубине цвета в шестнадцатеричном представлении.

Название цвета	Интенсивность
	Красный	Зеленый	Синий
Черный
Красный
Зеленый
Синий
Белый

15. Сканируется цветное изображение стандартного размера A4 (21´29,7 см). Разрешающая способность сканера 1200 dpi и глубина цвета 24 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл.