1.5.5. Кодирование графической информации

Специальный раздел информатики разрабатывает методы и средства обработки изображений и называется компьютерной графикой.

Компьютерные графические изображения можно классифицировать в зависимости от способа формирования изображения на: растровую, векторную и фрактальную компьютерную графику. Известна также графика 3D (3-х мерная), которая сочетает векторный и растровый способы кодирования изображений, успешно развивается область компьютерной графики – анимация.

Растровая графика

Растровые графические изображения представляют собой матрицу, состоящую из точек, которые называются пикселами (pixel - picture element). Каждый пикселю имеет уникальный код, определяющий цвет пикселя. Графическое изображении хранится в видеопамяти компьютера.

Для кодирования монохромного изображения достаточно 1 бита ( значение 1 – белый цвет, а 0 – черный).

Для цветного дисплея пиксель должен представляться различными цветами и поэтому для кодирования, например 4-цветного изображения необходимо два бита на пиксель, например может использоваться следующее кодирование четырех цветов: 00 – черный, 01 – красный, 10 – зеленый, 11 – коричневый

При растровом кодировании, координаты каждой точки изображения и её параметры (яркость- от белой до чёрной) можно представить 8 – разрядным кодом, то есть 256 комбинациями (чёрно – белое изображение). При кодировании цветных изображений используется принцип разложения любого цвета на три составляющих (красный – Red, зеленый - Green, синий - Blue), представляемых сокращением RGB, то есть любой цвет – это композиция RGB. Если для кодирования яркости каждой из составляющих RGB использовать байт, то для одной точки нужно использовать 24 бита и говорят, что система обеспечивает различных цветов, что превышает 16.5 миллионов цветов и близко соответствует восприятию цветов человеческим глазом. И такой режим кодирования 24 битами цветной графики называют (True Color). Если использовать только 16 битов для кодирования всех точек, то такое кодирование (усеченное) называют режимом High Color. В настоящее время широко используется в компьютерах 32-битное кодирование.

Если обозначить количество различных цветов через К, а число разрядов видеопамяти для их кодирования через n ( глубина цвета),  то связать их можно следующей формулой: 2ⁿ = К.

Важная характеристика растровой графики – разрешение, определяемое числом точек на единицу длины и измеряемое количеством точек на дюйм (dpi – dots per inch). Она зависит от способа оцифровки, формата файла и других параметров. Например, расстояние между соседними точками экрана монитора: 0,18 – 0,22 мм для разрешений 1024х1280, 1600х1920.

В RGB-мониторах формирование различных цветов выполняется на основе композиции базовых цветов, соответственно : красный (Red), зеленый (Green) и синий(Blue). Таким образом, получается 8 основных комбинаций, приведенных в таблице:

Красный (R)	Зеленый (G )	Синий (B)	Цвет
0	0	0	Черный
0	0	1	Синий
0	1	0	Зеленый
0	1	1	Голубой
1	0	0	Красный
1	0	1	Розовый
1	1	0	Коричневый
1	1	1	Белый

Как видно из таблицы, чтобы выполнить кодирования 8-цветного изображения необходимо иметь три бита в памяти для одного пикселя. Для представления палитры из четырех цветов необходимо использовать для кодирования одного пикселя 4 бит:. четвертый бит управляет яркостью трех цветов одновременно. Качество изображения определяет разрешающая способность монитора, определяемое количеством точек, из которых оно создается. Чем больше число строк растра и точек в каждой строке, тем будет более высокое качество изображение.