Кодирование графической информации

Области применения КГ
Научная графика.
Деловая графика.
Конструкторская графика.
Иллюстративная графика.
Художественная и рекламная графика.
Мультимедиа.

Технические средства
компьютерной графики
Информационная магистраль
ЦП
ОП
Видеопамять
Дисплейный
процессор
Дисплей
Видеоадаптер (контроллер)

Графический дисплей
Растровое изображение состоит из отдельных точек (пикселей - англ. pixel образовано от словосочетания picture element, что означает элемент изображения), каждая из которых может иметь свой цвет.
Точки на экране выстроены в ровные ряды. Совокупность точечных строк образует графическую сетку или растр.

Графический дисплей
Примеры растров:
640*200;
640*480;
1024*768;
1280*1024.

Графический дисплей
(на основе ЭЛТ)
Пиксель образуется люминисцирующим веществом, которое светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой дисплея.
Такой луч периодически пробегает по порядку (сканирует) все строки пикселей.
Сканирование производится с частотой не менее 75 раз в секунду.

Графический дисплей
(цветной на основе ЭЛТ)
Каждый пиксель – сочетание трех точек: красного, зеленого и голубого цветов.
RGB – мониторы.
Электронная пушка такого дисплея испускает три луча, каждый из которых вызывает свечение зерна только одного цвета.

Плоскопанельные мониторы
Жидкокристаллические (ЖК – мониторы, LCD – Liquid crystal display);
Плазменные;
Электролюминисцентные;
Мониторы электростатической эмиссии;
Органические светодиодные мониторы.

Жидкокристаллические (ЖК – мониторы).
Экран – две панели из стекла, между которыми размещен слой жидкокристаллического вещества.
Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут менять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.

Жидкокристаллические (ЖК – мониторы)
Разрешение ЖК – монитора определяется размером отдельной ЖК – ячейки, т. е. фиксированным размером пикселей.
Цвет формируется в результате объединения ЖК – ячеек в триады, каждая из которых снабжена светофильтром, пропускающим один из основных цветов.

Плазменные дисплеи (plasma display panel - PDP)
Пространство между двумя стеклянными поверхностями заполняется инертным газом (аргоном или неоном).
На стеклянную поверхность наносят миниатюрные прозрачные электроды, на которые подаётся высокочастотное напряжение, под воздействием которого в прилегающей к электроду газовой области возникает разряд.

Плазменные дисплеи (plasma display panel - PDP)
Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовом диапазоне, который вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком.
Фактически каждый пиксель на экране работает как обычная лампа дневного света.

Электролюминисцентные мониторы (electric luminiescent display – ELD).
По конструкции аналогичны ЖК – мониторам.
Принцип действия основан на явлении испускания света при возникновении туннельного эффекта в полупроводниковом p – n – переходе.
Эти мониторы имеют высокие частоты развертки и яркость свечения, они надежны в работе.
Уступают ЖК - мониторам по энергопотребле-нию и при ярком освещении цвета тускнеют.

Мониторы электростатической эмиссии (Field Emission Displays – FED)
Сочетание технологий ЭЛТ и ЖК.
В качестве пикселей применяются зерна люми-нофора, но их активизация производится не электронным лучом, а электронными клю-чами по принципу действия аналогичному контроллеру ЖК – монитору.
Энергопотребление – выше ЖК, но на 30% ниже ЭЛТ.
В настоящее время эта технология обеспе-чивает наилучшее качество изображения среди плоскопанельных мониторов и самую низкую инерционность (5 мкс).

Органические светодиодные мониторы (Organic Light – emitting diode displays – OLEDs, или LEP – Light emission Plastics)
Похожи на ЖК и ELD – мониторы, но изготовлены из органического пластика, обладающего свойством полупроводимости. При пропускании электр. тока полимер начинает светиться.
Преимущества – низкое энергопотребление (3 В), малая инерционность, тонкий (около 2 мм).
Недостатки: малая яркость, малый экран. Применяется в портативных устройствах.

Видеопамять
Содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана.
Электронное, энергозависимое устройство.
Измеряется в Мбайтах (128 Мб, 256 Мб).

Дисплейный процессор
Читает содержимое видеопамяти и, в соответствии с ним, управляет работой дисплея.
Т.о., к видеопамяти имеют доступ 2 процессора: ЦП записывает видеоинформацию, а дисплейный периодически читает её (75 раз в сек).
Именно дисплейный процессор управляет лучами электронной пушки.

Кодирование информации
Какое количество информации необходимо для кодирования 4 цветов?
Какое количество информации необходимо для кодирования 8 цветов?
Какое количество информации необходимо для кодирования N цветов?

Размер видеопамяти
Минимальный размер должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр изображения.
Зависит:
От размера растра;
От количества цветов.

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

Решение
Глубина цвета составляет:
I = log265 536 = 16 бит
Количество точек изображения равно:
1024×768 = 786 432
Требуемый объем видеопамяти равен:
16 бит × 786 432 = 12 582 912 бит = 1,5 Мбайта

Пример №2
Сканируется цветное изображение размером 10×10 см. Разрешающая способность сканера 600 dpi и глубина цвета 32 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл.