Кодирование графической информации

K одирование Графической Информации

Кодирование графической информации

•         Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото- и кинопленке преобразовываются в цифровой компьютерный формат путем пространственной дискреции.

• Это реализуется путем сканирования , результатом которого является растровое изображение.

• Растровое изображение состоит из отдельных точек ( пикселей - англ. pixel 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).        

Пространственная дискреция

•   Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото- и кинопленке преобразовываются в цифровой компьютерный формат путем пространственной дискреции.

• Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), каждому фрагменту присваивается значение его цвета, т.е. код цвета (красный, синий и т.д.)
• Качество кодирования изображения зависит от: размера точек и количества цветов.

Формирование растрового изображения

•   Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из точек.

• Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора – количеством точек.
• В современном ПК используются три основные разрешающие способности экрана:

800 х 600, 1024 х 768 и 1280 х1024 точки.

• В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каждая точка экрана может иметь одно из двух состояний – «черная» или «белая», т.е. для хранения ее состояния необходим 1 бит.
• Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки .
• Глубина цвета задается количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.
• Наиболее распространенные значения глубины цвета:

8, 16, 24 или 32 бита.

Формирование растрового изображения

1 2 3 4 800

Видеопамять

№ точки

Двоичный код цвета точки

1

2

01010101

00100101

. . .

800

11110000

. . .

480 000

11001100

1

2

600

Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью крана и глубиной цвета.

Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора м.б. вычислено по формуле:

N= 2 I ,

где I – глубина цвета

N – количество цветов

Глубина цвета и количество отображаемых цветов

Глубина цвета ( I )

Количество отображаемых цветов ( N )

8

2 8 = 256

16 (High Color )

2 16 = 65 536

24 (True Color)

2 2 4 = 16 777 216256

32 (True Color)

2 32 = 4 294 967 296

Цветное изображение на экране монитора формируется смешиванием 3-х базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB – моделью

Формирование цветов при глубине цвета 24 бита

Название цвета

Интенсивность

Красный

Черный

Зеленый

00000000

Красный

Зеленый

Синий

00000000

11111111

00000000

Синий

00000000

00000000

00000000

11111111

00000000

Голубой

00000000

00000000

00000000

Желтый

11111111

Белый

11111111

11111111

11111111

11111111

11111111

00000000

11111111

11111111

При глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов выделяется по 8 бит, т.е. для каждого цвета возможны 256 уровней интенсивности в двоичных кодах (от мин – 00000000 до макс - 11111111).

Графический режим

• Графический режим вывода изображения на экран монитора определяется величиной разрешающей способности и глубиной цвета.
• Для формирования изображения информация о каждой его точки (код цвета точки) должна хранится в видеопамяти компьютера.
• Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для графического режима с разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита на точку.

Всего точек на экране: 800 * 600 = 480 000

Необходимый объем видеопамяти :

24 бит * 480 000 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт =

= 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мбайт

Установка графического режима

• ПУСК, НАСТРОЙКА
• ПАНЕЛЬУПРАВЛЕНИЯ
• ЭКРАН
• СВОЙСТВА ЭКРАНА

• НАСТРОЙКА

Задание. Используются графические режимы с глубиной цвета 8, 16, 24, 32 бита. Вычислить объем видеопамяти, необходимые для реализации данных глубин цвета при различных разрешающих способностях экрана.

Разрешающая способность экрана

Глубина цвета (бит на точку)

800 х 600

8

1024 х 768

16

469 Кбайт

1280 х 1024

24

938 Кбайт

768 Кбайт

32

1,4 Мбайт

1,5 Мбайт

1,25 Мбайт

1,8 Мбайт

2,25 Мбайт

2,5 Мбайт

3 Мбайт

3,75 Мбайт

5 Мбайт

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

N= 2 I ,

где I – глубина цвета, N – количество цветов

I = log242 949 67 296 = 32 бит

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

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:

L 2 + (0,75L) 2 = 38,1 2

1,5625L 2 = 1451,61

L 2  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.

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:

Пример 2.44. 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

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

двоичный

Зеленый

шестнадцатеричный

11111111

десятичный

Синий

00000000

FF

256

00000000

00

00

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