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).
П
ространственная
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.
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= 2I,
где I – глубина цвета
N – количество цветов
Глубина цвета и количество отображаемых цветов
Глубина цвета (I) |
Количество отображаемых цветов (N) |
8 |
28 = 256 |
16 (High Color) |
216 = 65 536 |
24 (True Color) |
224 = 16 777 216256 |
32 (True Color) |
232 = 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
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 – 00000000 до - 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.
Пример 3.9 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
Пример 3.10 Определить глубину цвета в графическом режиме True Color, в котором палитра состоит из 42 949 67 296 цветов
N= 2I,
где I – глубина цвета, N – количество цветов
I = log242 949 67 296 = 32 бит
Пример 3.11 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:
1024768 = 786 432
Требуемый объем видеопамяти равен:
16 бит 786 432 = 12 582 912 бит 1,2 Мбайта
Пример 3.12 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 1024768.
Пример 3.13 Сканируется цветное изображение размером 1010 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 23602360 точек.
Общее количество точек изображения равно:
23602360 = 5 569 600
Информационный объем файла равен:
32 бит 5569600 = 178 227 200 бит 21 Мбайт
Пример 3.14 Сканируется цветное изображение размером 1010 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:
23602360 = 5 569 600
Информационный объем файла равен:
32 бит 5569600 = 178 227 200 бит 21 Мбайт