Кодирование графической информации

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно двумя способами  как растровое изображение или как векторное изображение. Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек или пикселей (от англ. picture element – элемент рисунка), используемых для его отображения на экране монитора. Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.

Для черно-белого изображения (без полутонов) информационный объем одной точки равен 1 биту, так как она может быть либо черной – 0, либо белой – 1.

Для кодирования всех возможных значений яркости одного цвета достаточно 8 бит или 1 байта. В этом случае для черно-белого изображения с градациями серого информационный объем одной точки составляет 8 бит , а значение яркости цвета будет изменятся в диапазоне от 0 до 255 (2⁸=256).

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB-моделью по первым буквам английских названий цветов Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Так как для кодирования яркости одного цвета достаточно 8 бит или 1 байта, то для трех компонент (трех базовых цветов) необходимо будет 24 бита или 3 байта.

Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Глубина цвета может принимать значения 8, 16, 24 или 32 бита.

Количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле:

N = 2^I,

где I  глубина цвета точки изображения.

В табл. 4 приведены значения количества отображаемых цветов в зависимости от глубины цвета точки изображения.

Таблица 4

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= 16 777 216
32 (True Color)	232 = 4 294 967 296

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора. Разрешающая способность монитора – это количество точек выводимых на экран по горизонтали и вертикали. Чем больше разрешающая способность, тем меньше размер каждой отдельной точки (пикселя) и тем выше качество изображения. Стандартные значения разрешающей способности современных мониторов следующие: 800×600, 1024×768, 1280×1024 и др.

Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой его точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера. Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800×600 точек и глубиной цвета 24 бита на точку.

Количество точек изображения: 800 × 600 = 480000.

Необходимый объем видеопамяти:

24 бит × 480000 = 11520000 бит = 1440000 байт = 1406,25 Кбайт  1,37 Мбайт.

Рассмотрим следующим пример. Определить объем видеопамяти компьютера, который необходим для реализации графического режима монитора High Color с разрешающей способностью 1024×768 точек и палитрой из 65536 цветов.

Глубина цвета: I = log₂ 65536 = 16 бит, 2¹⁶ = 65536.

Количество точек изображения равно:  1024 × 768 = 786432.

Необходимый объем видеопамяти:

16 бит × 786432 = 12582912 бит = 1572864 байт = 1536 Кбайт = 1,5 Мбайт.

Векторное изображение  это графический объект, состоящий из линий. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (пунктирная, сплошная). Замкнутые линии имеют свойство заполнения (или другими объектами, или выбранным цветом). Так как линия описывается математически как единый объект, то и объем данных для отображения объекта средствами векторной графики значительно меньше, чем в растровой графике. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.