Кодирование графической информации

Кодирование графической информации

Графическая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме.

Аналоговое - живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно

Дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера, состоящее из отдельных точек разного цвета.

Пространственная дискретизация преображение графических изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную)

Пространственная дискретизация

Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки, или пиксели), каждый элемент имеет свой цвет (красный, зеленый, синий и т. д.).

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

Разрешающая способность .

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

Глубина цвета.

В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, т. е. наборы тех цветов, которые могут принимать точки изображения.

Количество цветов N в палитре и количество информации I , необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле:

Глубина цвета .

В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) палитра цветов состоит всего из двух цветов (черного и белого).

В двоичной системе 1 пиксель (1 точка) = 1 бит

Глубина цвета.

Количество информации или информационный объем , которое используется для кодирования цвета

1 точки изображения, называется глубиной цвета .

Глубина цвета и количество цветов в палитре

Глубина цвета, I (битов)

1пиксель = 8 бит

Количество цветов в палитре, N

1пиксель = 16 бит

2 8 = 256

2 16 = 65 536

1пиксель = 24 бит

2 24 = 16 777 216

Задачи:

1. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 пикселей. Каков информационный объем этого файла?

4

Решение: 16 = 2 ; 10*10*4 = 400 бит

2. 256-цветный рисунок содержит 120 байт информации. Из скольких точек он состоит?

Решение :

120 байт = 120*8 бит; 265 = 2 (8 бит – 1 точка).

120*8/8 = 120

8

Качество растровых изображений, полученных

в результате сканирования, зависит от разрешающей способности сканера.

Оптическое разрешение – количество светочувствительных элементов на одном дюйме полоски

Аппаратное разрешение –

количество «микрошагов» светочувствительной полоски на 1 дюйм изображения

например, 1200 dpi

например, 2400 dpi

Объем видеопамяти

• Объём требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
• V =I * X * Y, 
• Где V - информационный объём видеопамяти в битах; X * Y - количество точек изображения;  I - глубина цвета в битах на точку.

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

Монитор может отображать информацию с различными пространственными разрешениями (800(строк) х 600(количество точек в строке), 1024 х 768, 1152 х 864 и выше).

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

Белый свет может быть разложен при помощи природных явлений или оптических приборов на различные цвета спектра:

- красный

- оранжевый

- желтый

- зеленый

- голубой

- синий

- фиолетовый

Человек воспринимает цвет с помощью цветовых рецепторов (колбочек), находящихся на сетчатке глаза.

Колбочки наиболее чувствительны к красному , зеленому и синему цветам.

Палитра цветов в системе цветопередачи RGB

В системе цветопередачи RGB палитра цветов формируется путём сложения красного ,

зеленого и синего цветов.

Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы:

Color = R + G + В

При этом надо учитывать глубину цвета — количество битов, отводимое в компьютере для кодирования цвета.

Для глубины цвета 24 бита (8 бит на каждый цвет ):

0 ≤ R ≤ 255, 0 ≤ G ≤ 255, 0 ≤ B ≤ 255

Формирование цветов

в системе цветопередачи RGB

Цвет

Черный

Формирование цвета

Белый

Black = 0 + 0 + 0

Красный

Зеленый

While = R max + G max + B max

Синий

Red = R max + 0 +0

Green = 0 + G max + 0

Голубой

Blue = 0 + 0 + B max

Пурпурный

Cyan = 0+ G max + B max

Желтый

Magenta = R max + 0 + B max

Yellow = R max + G max + 0

Цвета в палитре RGB формируются путём сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность.

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

Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путём наложения голубой , пурпурной , жёлтой и черной красок.

Формирование цветов

в системе цветопередачи СMYK

Цвет

Черный

Формирование цвета

Белый

Красный

Black = C + M + Y = W – G – B – R = K

Зеленый

While = (C = 0, M = 0, Y = 0)

Red = Y + M = W – G – B = R

Синий

Green = Y + C = W – R – B = G

Голубой

Blue = M + C = W – R – G = B

Пурпурный

Cyan = C = W – R = G + B

Желтый

Magenta = M = W – G = R + B

Yellow = Y = W – B = R + G

Цвета в палитре CMYK формируются путем вычитания из белого цвета определенных цветов.

Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы:

Color = С + M + Y

Интенсивность каждой краски задается в процентах:

0% ≤ С ≤ 100%, 0% ≤ М ≤ 100%, 0% ≤ Y ≤ 100%

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 – bla К.

Расширенная палитра получила название CMYK.

Система цветопередачи CMYK применяется

в полиграфии.

Решение задач

• Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать в 2 битах?

Дано:

I=2бит

Решение.

N=2 i

Найти:

подставляем значение I,

N=?

N=2 2

N=4 цвета.

Решение задач

• Рассчитайте объём памяти, необходимый для кодирования

рисунка, построенного при графическом разрешении монитора 800х600 с палитрой 32 цвета.

Решение :

800*600*5 бит = 2400000 бит : 8 : 1024 = 293 Кбайт

2. Какой объем видеопамяти необходим для хранения четырех страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея 640х480 точек, а глубина цвета 32?

Решение:

640*480*5*4 = 6144000 бит : 8 : 1024 = 750 Кбайт

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

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

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

Цвет

Интенсивность базовых цветов

Красный

Зеленый

00000000

Синий

11111111

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

00000000

11111111

00000000

00000000

00000000

11111111

11111111

11111111

11111111

00000000

11111111

11111111

11111111

11111111

00000000

11111111

11111111

Вопросы для закрепления.

• Как связаны между собой количество цветов в палитре и глубина цвета?
•   Какова частота обновлений на экране монитора
• Почему частота обновлений должна быть больше чем частота кадров в кино?
• Как формируется палитра цветов в системе цветопередачи RGB?