кодирование графической информации информатика
Кодирование графической информации информатика
Компьютерная графика – раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями.
Создание и хранение графических изображений возможно в нескольких видах – в виде растрового, векторного или фрактального изображения.
Для каждого вида используется свой способ кодирования графической информации.
Пиксель – наименьший элемент изображения на экране (точка на экране).
Растр – прямоугольная сетка пикселей на экране.
Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора.
Разрешающая способность экрана – размер сетки растра, задаваемого в виде произведения M x N, где M – число точек по горизонтали, N – число точек по вертикали.
Чем разрешающая способность выше, тем выше качество изображения.
Число цветов, воспроизводимых на экране и число бит, отводимых в видеопамяти под каждый пиксель (глубина цвета) связаны формулой:
K – количество цветов
Видеопамять – оперативная память, хранящая видеоинформацию во время ее воспроизведения на экране.
Объем занимаемой видеопамяти вычисляется по формуле:
M – число точек по горизонтали
N – число точек по вертикали
Все многообразие красок на экране получается путем смешивания базовых цветов: красного, синего и зеленого
Векторное изображение – графический объект, состоящий из элементарных объектов (отрезков, дуг, кругов и т.д.)
Векторная графика кодируется как обычная текстовая графика и обрабатывается специальными программами.
Фрактальная графика основывается на математических вычислениях, как векторная, но в отличие от векторной ее базовым элементом является сама математическая формула.
Для хранения растрового изображения размером 128×128 пикселей отвели 4 Кбайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
1) Для начала переведем 4 Кбайта в биты.
4Кбайта = 4 × 1024 байта = 4096 × 8 бит = 32768бит
3) Мы нашли глубину цвета, теперь по формуле 2 a = K найдем K
4) Следовательно, правильный ответ 1)
Кодирование графической информации
Кодирование графической информации
Графическая информация, хранящаяся на бумажных или иных физически существующих носителях, носит аналоговый характер. Для представления графики в ЭВМ используют дискретный формат.
Как известно, изображения создаются в двух форматах:
Растровое изображение состоит из большого количества точек, которые расположены строго по строкам и столбцам, причем каждой точке свойственно иметь свои координаты расположения на экране, цветовой оттенок и степень яркости. Чем больше таких точек, тем точнее и качественнее изображение. Сколько точек помещается на экране монитора, показывает его характеристика – пространственное разрешение. Параметр разрешения состоит из двух величин: число строк и число пикселей в каждой строке.
Векторное изображение строится из совокупности геометрических фигур, характеристики которых представлены в числовом формате. Так, кодируются размеры геометрических объектов, координаты их вершин, толщина контуров объектов, цвет заливки.
Цветовые модели
Из школьного курса физики известно об электромагнитной природе света, который представляет собой спектр излучения с длиной волны от 400 до 700 нанометров. Тема, в которой раскрывается зависимость цвета от длины волны видимого спектра, изучается в 9 классе.
Рис. 1. Спектр видимого излучения.
Изучением вопросов физической природы цвета ученые занимаются уже давно. Исаак Ньютон первым обнаружил, что белый свет при преломлении через призму раскладывается на семь цветов. М. В. Ломоносов обратил внимание, что добиться любого цветового оттенка можно посредством комбинирования в разных соотношениях только трех цветов: синего, желтого и красного. Теория цвета как отдельная дисциплина изучается будущими дизайнерами.
Рис. 2. Цветовой круг Иттена.
В технике реализуются три цветовые модели, используемые при кодировании графической информации:
Цветовая модель RGB
Модель RGB получила называние от английского названия цветов:
В основе выбора базовых цветов лежит свойство глаза человека, которое заключается в наличии в глазной сетчатке колбочек, наиболее чувствительных к красному, синему и зеленому цветам. Не следует выбор базовых цветов модели RGB путать с основными цветами в изобразительном искусстве: желтый – синий – красный.
В данной модели цвет пикселя формируется из трех элементов в порядке: R, G, B. Для черной точки компоненты цвета равны нулю, то есть (0, 0, 0). Белый цвет кодируется единицами (1, 1, 1). Для красного, зеленого и синего цветов в отдельности работают только по одной компоненте, соответственно: (1, 0, 0), (0, 1, 0) и (0, 0, 1).
Хранение информации в модели RGB возможно в режимах:
Палитры цветов в этих режимах очень большие и включают до нескольких десятков тысяч оттенков.
Количество битов для кодирования цветового решения изображения, называется глубиной цвета. Если цвет кодируется тремя битами как в режиме True Color, то глубина цвета будет составлять 3 * 8 = 24 бита. А количество цветовых оттенков будет составлять 2 24 = 16777216.
Для двухбайтового режима High Color глубина цвета составляет 16 бит, а палитра включает 2 16 = 65536 оттенков.
Цветовая модель HSB
Рис. 3. Цветовая модель HSB.
Цветовая модель CMYK
В отличие от модели RGB, которая реализуется в устройствах отображения информации где свет излученный, модель CMYK ориентирована на отраженный свет, который человеческий глаз видит при просмотре бумажных изображений.
Название модели исходит от английских названий цветов:
Что мы узнали?
Существуют растровые и векторные форматы изображений. Для кодирования цвета также используются разные механизмы. Модель RGB используется в мониторах, модель CMYK реализуется в устройствах печати.
Информатика. 10 класс
Конспект урока
Информатика, 10 класс. Урок № 17.
Тема — Кодирование графической и звуковой информации
Большую часть информации человек получает с помощью зрения и слуха. Важность этих органов чувств обусловлена развитием человека как биологического вида, поэтому человеческий мозг с большой скоростью способен обрабатывать огромное количество графической и звуковой информации.
С появлением компьютеров возникла огромная потребность научить их обрабатывать такую информацию. Как же такую информацию может обработать компьютер?
Итак, кодирование графической информации осуществляется двумя различными способами: векторным и растровым
Программы, работающие с векторной графикой, хранят информацию об объектах, составляющих изображение в виде графических примитивов: прямых линий, дуг окружностей, прямоугольников, закрасок и т.д.
Достоинства векторной графики:
— Преобразования без искажений.
— Маленький графический файл.
— Рисовать быстро и просто.
— Независимое редактирование частей рисунка.
— Высокая точность прорисовки.
— Редактор быстро выполняет операции.
Недостатки векторной графики:
— Векторные изображения выглядят искусственно.
— Ограниченность в живописных средствах.
Программы растровой графики работают с точками экрана (пикселями). Это называется пространственной дискретизацией.
КОДИРОВАНИЕ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ
Давайте более подробно рассмотрим растровое кодирование информации.
Компьютер запоминает цвет каждой точки, а пользователь из таких точек собирает рисунок.
При этом зная количество пикселей по вертикале и горизонтали, мы сможем найти — разрешающую способность изображения.
Разрешающая способность находится по формуле:
где n, m — количество пикселей в изображении по вертикали и горизонтали.
В процессе дискретизации каждый пиксель может принимать различные цвета из палитры цветов. При этом зная количество цветов, которые можно использовать в палитре и воспользовавшись формулой Хартли, мы сможем найти количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, что мы будем называть глубиной цвета.
где N — количество цветов в палитре;
Таким образом, чтобы найти вес изображения достаточно перемножить разрешающую способность изображения на глубину цвета: L=P*i.
Каким именно образом возможно закодировать пиксель? Для этого используются кодировочные палитры.
КОДИРОВОЧНАЯ ПАЛИТРА RGB
Когда художник рисует картину, цвета он выбирает по своему вкусу. Но цвет в компьютере надо стандартизировать, чтобы его можно было распознать. Поэтому надо определить, что такое каждый цвет.
В экспериментах по производству цветных стекол М. В. Ломоносов показал, что получить любой цвет возможно, используя три различных цвета.
Этот факт был обобщен Германом Грассманом в виде законов аддитивного синтеза цвета.
Давайте рассмотрим два из этих законов:
— Закон трехмерности. С помощью трех независимых цветов можно, смешивая их в однозначно определенной пропорции, выразить любой цвет.
— Закон непрерывности. При непрерывном изменении пропорции, в которой взяты компоненты цветовой смеси, получаемый цвет также меняется непрерывно.
Из биологии вы знаете, что рецепторы человеческого глаза делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки более чувствительны к интенсивности поступаемого света, а колбочки — к длине волны.
Если посмотреть, как распределяется количество колбочек по тому, на какую длину волны они «настроены», то количество колбочек «настроенных» на синий, красный и зеленый цвета окажется больше.
Поэтому такие цвета были взяты основными для построения цветовой модели, которая получила название RGB (Red, Green, Blue). То есть задавая количество любого из этих трех цветов, можно получить любой другой. Для кодирования каждого цвета было выделено 8 бит (режим True-Color). Таким образом, количество каждого цвета может изменяться от 0 до 255, часто это количество выражается в шестнадцатеричной системе счисления (от 0 до FF).
Так как описание цвета происходит определением трех величин, то это наводит на мысль считать их координатами точки в пространстве. Получается, что координаты цветов заполняют куб.
При этом яркость цвета определяется тем насколько близка к максимальному значению хотя бы одна координата из трех.
КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Давайте перейдем к кодированию звуковой информации.
Из курса физики вам всем известно, что звук — это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой.
Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дискретизирован, т. е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).
Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки.
Гладкая кривая заменяется последовательностью «ступенек». Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука. Чем больше количество уровней громкости, тем больше количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание. Причем, чем больше будет количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени, тем качественнее будет звучание. Эта характеристика называется частотой дискретизации Данная характеристика измеряется в Гц.
При этом на каждое измерение выделяется одинаковое количество бит. Такая характеристика называется — глубина кодирования.
Таким образом, чтобы подсчитать вес звуковой волны достаточно перемножить частоту дискретизации, глубины кодирования и времени звучания такого звука. При этом, рассматривая современное звучание, количество звуковых волн может быть различное, например, для стереозвука — это 2, а для квадрозвука — 4.
Информатика. 10 класс
Конспект урока
Информатика, 10 класс. Урок № 17.
Тема — Кодирование графической и звуковой информации
Большую часть информации человек получает с помощью зрения и слуха. Важность этих органов чувств обусловлена развитием человека как биологического вида, поэтому человеческий мозг с большой скоростью способен обрабатывать огромное количество графической и звуковой информации.
С появлением компьютеров возникла огромная потребность научить их обрабатывать такую информацию. Как же такую информацию может обработать компьютер?
Итак, кодирование графической информации осуществляется двумя различными способами: векторным и растровым
Программы, работающие с векторной графикой, хранят информацию об объектах, составляющих изображение в виде графических примитивов: прямых линий, дуг окружностей, прямоугольников, закрасок и т.д.
Достоинства векторной графики:
— Преобразования без искажений.
— Маленький графический файл.
— Рисовать быстро и просто.
— Независимое редактирование частей рисунка.
— Высокая точность прорисовки.
— Редактор быстро выполняет операции.
Недостатки векторной графики:
— Векторные изображения выглядят искусственно.
— Ограниченность в живописных средствах.
Программы растровой графики работают с точками экрана (пикселями). Это называется пространственной дискретизацией.
КОДИРОВАНИЕ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ
Давайте более подробно рассмотрим растровое кодирование информации.
Компьютер запоминает цвет каждой точки, а пользователь из таких точек собирает рисунок.
При этом зная количество пикселей по вертикале и горизонтали, мы сможем найти — разрешающую способность изображения.
Разрешающая способность находится по формуле:
где n, m — количество пикселей в изображении по вертикали и горизонтали.
В процессе дискретизации каждый пиксель может принимать различные цвета из палитры цветов. При этом зная количество цветов, которые можно использовать в палитре и воспользовавшись формулой Хартли, мы сможем найти количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, что мы будем называть глубиной цвета.
где N — количество цветов в палитре;
Таким образом, чтобы найти вес изображения достаточно перемножить разрешающую способность изображения на глубину цвета: L=P*i.
Каким именно образом возможно закодировать пиксель? Для этого используются кодировочные палитры.
КОДИРОВОЧНАЯ ПАЛИТРА RGB
Когда художник рисует картину, цвета он выбирает по своему вкусу. Но цвет в компьютере надо стандартизировать, чтобы его можно было распознать. Поэтому надо определить, что такое каждый цвет.
В экспериментах по производству цветных стекол М. В. Ломоносов показал, что получить любой цвет возможно, используя три различных цвета.
Этот факт был обобщен Германом Грассманом в виде законов аддитивного синтеза цвета.
Давайте рассмотрим два из этих законов:
— Закон трехмерности. С помощью трех независимых цветов можно, смешивая их в однозначно определенной пропорции, выразить любой цвет.
— Закон непрерывности. При непрерывном изменении пропорции, в которой взяты компоненты цветовой смеси, получаемый цвет также меняется непрерывно.
Из биологии вы знаете, что рецепторы человеческого глаза делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки более чувствительны к интенсивности поступаемого света, а колбочки — к длине волны.
Если посмотреть, как распределяется количество колбочек по тому, на какую длину волны они «настроены», то количество колбочек «настроенных» на синий, красный и зеленый цвета окажется больше.
Поэтому такие цвета были взяты основными для построения цветовой модели, которая получила название RGB (Red, Green, Blue). То есть задавая количество любого из этих трех цветов, можно получить любой другой. Для кодирования каждого цвета было выделено 8 бит (режим True-Color). Таким образом, количество каждого цвета может изменяться от 0 до 255, часто это количество выражается в шестнадцатеричной системе счисления (от 0 до FF).
Так как описание цвета происходит определением трех величин, то это наводит на мысль считать их координатами точки в пространстве. Получается, что координаты цветов заполняют куб.
При этом яркость цвета определяется тем насколько близка к максимальному значению хотя бы одна координата из трех.
КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
Давайте перейдем к кодированию звуковой информации.
Из курса физики вам всем известно, что звук — это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой.
Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дискретизирован, т. е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).
Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки.
Гладкая кривая заменяется последовательностью «ступенек». Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука. Чем больше количество уровней громкости, тем больше количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание. Причем, чем больше будет количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени, тем качественнее будет звучание. Эта характеристика называется частотой дискретизации Данная характеристика измеряется в Гц.
При этом на каждое измерение выделяется одинаковое количество бит. Такая характеристика называется — глубина кодирования.
Таким образом, чтобы подсчитать вес звуковой волны достаточно перемножить частоту дискретизации, глубины кодирования и времени звучания такого звука. При этом, рассматривая современное звучание, количество звуковых волн может быть различное, например, для стереозвука — это 2, а для квадрозвука — 4.
Презентация: «Кодирование графической информации»
Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов
Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте
откроется в новом окне
Выдаем Удостоверение установленного образца:
«IQ и EQ как основа успешного обучения»
Описание презентации по отдельным слайдам:
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 – 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.)
В процессе дискретизации используются различные палитры цветов (наборы цветов, которые могут принять точки изображения). Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. 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 2=2 I 2=2 1 I = 1 бит Для кодирования одной точки черно-белого изображения достаточно 1 бита.
Зная глубину цвета, можно вычислить количество цветов в палитре. 8 16 24 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
1. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 пикселей. Каков информационный объем этого файла? Задачи: 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 4
Растровые изображения на экране монитора Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке характеризует количество цветов, которое могут принимать точки изображения (измеряется в битах)
Формирование растрового изображения на экране монитора 1 2 3 4 ………………………………….. 800 2 3 600 ….………. Всего 480 000 точек Видеопамять Номер точки Двоичный код цветаточки 1 01010101 2 10101010 ….. 800 11110000 ….. 480 000 11111111
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 Цвета в палитре RGB формируются путём сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность. Цвет Формирование цвета Черный Black= 0 + 0 + 0 Белый While= Rmax+ Gmax+ Bmax 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
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 Цвета в палитре CMYK формируются путем вычитания из белого цвета определенных цветов. Цвет Формирование цвета Черный Black= C + M + Y = W – G – B – R =K Белый While= (C = 0, M = 0, Y = 0) Красный Red= Y + M = W – G – B =R Зеленый Green= Y + C = W – R – B =G Синий Blue= M + C = W – R – G =B Голубой Cyan=C= W – R = G + B Пурпурный Magenta=M= W – G = R + B Желтый Yellow=Y= W – B = R + G
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 – blaК. 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? Решение: 800*600*5 бит = 2400000 бит : 8 : 1024 = 293 Кбайт Решение: 640*480*5*4 = 6144000 бит : 8 : 1024 = 750 Кбайт
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Применение облачных сервисов в педагогической практике учителя (практический курс)
Курс профессиональной переподготовки
Информатика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Номер материала: ДБ-375223
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
С ЕГЭ удаляют за списывание около тысячи человек в год
Время чтения: 1 минута
Минобрнауки предлагает дифференцированный подход к аккредитации вузов
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор дал рекомендации по проведению контрольных работ
Время чтения: 1 минута
В пяти регионах России протестируют новую систему оплаты труда педагогов
Время чтения: 2 минуты
Что влияет на выбор школьниками инженерных специальностей
Время чтения: 1 минута
ЕГЭ в 2022 году может пройти в допандемийном формате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.