Кодирование графической информации

Компьютерная графика
Компьютерная графика – это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.
Работа с компьютерной графикой – одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера.

Графическая информация
– это информация, представленная
в графической форме
(рисунки, фото, анимация, чертеж и т.д.)
Формы представления графической информации
Аналоговая Дискретная

Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно.
Аналоговая форма

Изображение, напечатанное с помощью принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.
Дискретная форма

Пространственная дискретизация
Преобразование графической информации из аналоговой (непрерывной) формы в дискретную (цифровую) происходит путём разбиения графического изображения (дискретизации) на фрагменты (точки), каждому фрагменту присваивается значение его цвета, т.е. код цвета (красный, синий и т.д.).
При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация.

В процессе кодирования изображения в компьютере производится его пространственная дискретизация
11100001

Пространственная дискретизация
Дискретизацию
можно сравнить с построением изображения из мозаики.
Изображение разбивается на отдельные маленькие элементы (пиксели), каждый элемент может иметь свой цвет.

Виды компьютерной графики
Векторное Растровое
изображение изображение

Растровая графика

Векторная графика

Качество графического изображения
Графическая информация на экране монитора представляется в виде растрового изображения, которое формируется из точек (пикселей).
Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора – количеством точек.
В современном ПК используются
следующие основные разрешающие
способности экрана: 800 х 600 точек,
1024 х 768 точек, 1280 х 1024 точек.
Глубина цвета задается
количеством битов, используемых
для кодирования цвета точки.
Наиболее распространенные
значения глубины цвета:
8, 16, 24 или 32 бита.

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 её состояния необходим 1 бит.
Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки.
Формирование растрового изображения

Виды современной компьютерной графики

Научная графика

Деловая графика

Конструкторская графика

Рекламная графика

Компьютерная анимация

Фрактальная графика

Цветное изображение на экране монитора формируется смешиванием 3-х базовых цветов: красного, зелёного и синего.
Такая цветовая модель называется
RGB – моделью.
R –Red
G – Green
B – Blue
Цветовая модель RGB

Палитра цветов в системе цветопередачи RGB
Цвет из палитры можно определить с помощью формулы:
Цвет = R + G + B

Цветовая модель RGB
1 - наличие базового цвета в системе RGB
0 - отсутствие базового цвета в системе RGB

Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной цвета
Количество цветов, отображаемых на экране монитора, вычисляется по формуле:
K= 2B
K – количество цветов
B – количество бит на 1 точку (глубина цвета)

Глубина цвета и количество отображаемых цветов

РАСЧЕТ ОБЪЁМА ВИДЕОПАМЯТИ
Информационный объем требуемой для хранения изображения видеопамяти можно рассчитать по формуле:
M = B · X · Y
M – информационный объем видеопамяти в
битах;
X ·Y – количество точек изображения
(по горизонтали и по вертикали);
B – количество бит на 1 пиксель.

Задание 1
Какой объём памяти (в битах) необходим для хранения одной точки изображения, в котором 16 различных цветов?
Решение:
K= 2B
16 = 2 4
Ответ: 4 бита

Задание 2
Какой объём памяти (в битах) необходим для хранения одной точки изображения, в котором 32 различных цвета?
Решение:
K= 2B
32 = 2 5
Ответ: 5 бит

Задание 3
Какое наибольшее количество цветов изображения можно закодировать, используя 3 бита?
Решение:
K= 2B
2 3 = 8
Ответ: 8 цветов

Задание 4
Какое наибольшее количество цветов изображения можно закодировать, используя 8 бит?
Решение:
K= 2B
2 8 = 256
Ответ: 256 цветов

Задание 5
Рассчитать необходимый объём видеопамяти в Мбайтах для графического режима с разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита на точку.
Решение:
M = B · X · Y
X · Y = 800 · 600 = 480 000 точек
24 бит · 480 000 = 11 520 000 бит =
1 440 000 байт = 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мбайт
Ответ: 1,37 Мбайт

Задание 6
Разрешение монитора – 1024 x 768, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объём видеопамяти в Кбайтах для данного графического режима?
Решение:
M = B · X · Y
X · Y = 1024 · 768 = 786 432 точек
16 бит · 786 432 = 12 582 912 бит =
1 572 864 байт = 1 536 Кбайт
Ответ: 1 536 Кбайт

Задание 7
Для хранения растрового изображения размером 32 x 32 пикселя
потребовалось 512 байт памяти.
Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
Решение:
M = B · X · Y → B = M : (X · Y )
X · Y = 32 · 32 = 1024 точек
512 байт = 512 · 8 = 4 096 бит
4 096 : 1024 = 4 бита
K= 2B → 24 = 16 цветов
Ответ: 16 цветов