Кодирование графической информации

Кодирование

графической информации

Графическая информация

может быть представлена в

аналоговой и дискретной форме

живописное полотно

цифровая фотография

Примером аналогового представления информации может служить живописное полотно,

цвет которого изменяется непрерывно

Дискретное изображение состоит

из отдельных точек

лазерный принтер

струйный принтер

Преобразование изображения из аналоговой (непрерывной) в цифровую (дискретную) форму называется

пространственной дискретизацией

Аналоговая форма

Дискретная форма

сканирование

пиксель

В процессе пространственной дискретизации изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты, точки - пиксели

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

В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения.

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

Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность, а значит, выше качество изображения.

Величина разрешающей способности выражается в dpi

(dot per inch – точек на дюйм), т.е. количество точек в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм=2,54 см.)

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

В процессе дискретизации используются различные палитры цветов (наборы цветов, которые могут принять точки изображения).

Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, могут быть вычислены по формуле: N=2

I

Пример:

Для кодирования черно-белого изображения (без градации серого) используются всего два цвета – черный и белый. По формуле N=2 можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки:

I

I

1

2=2

I = 1 бит

2=2

Для кодирования одной точки черно-белого изображения

достаточно 1 бита.

Глубина цвета и количество цветов в палитре

Глубина цвета, I (битов)

Количество цветов в палитре, N

8

2 = 256

16

2 = 65 536

24

2 = 16 777 216

8

16

24

Зная глубину цвета, можно вычислить количество цветов в палитре.

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

Растровые изображения на экране монитора

Качество изображения на экране монитора зависит от величины

пространственного разрешения и глубины цвета.

характеризует количество цветов, которое могут принимать точки изображения

(измеряется в битах)

определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке

… .……….

Формирование растрового изображения на экране монитора

Видеопамять

Номер

точки

Двоичный код

1

цвета точки

2

01010101

10101010

… ..

800

11110000

… ..

480 000

11111111

1 2 3 4 ………………………………….. 800

2

3

600

Всего

480 000 точек

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.

Задачи:

• Рассчитайте объём памяти, необходимый для кодирования

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

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

3. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 * 350 пикселей, а количество используемых цветов – 16?

4. 256-цветный рисунок содержит 950 байт информации. Из скольких точек он состоит?