Принципы представления графической информации в ПК

Дискретизацией (англ. discretisation) называют процедуру устранения временной и/или пространственной непрерывности естественных сигналов, являющихся носителями информации.
Квантованием (англ. quantisation, или quantization) называют процедуру преобразования непрерывного диапазона всех возможных входных значений измеряемой величины в дискретный набор выходных значений.

При пространственной дискретизации изображения его разбивают на небольшие области, в пределах которых параметры изображения считают неизменными.

Способы создания и хранения графического объекта
Как растровое изображение
Как векторное изображение

Растровое изображение
Растровое изображение – это совокупность точек, которые отображаются на экране монитора.

Объем растрового изображения
Объём растрового изображения определяется как произведение количества точек и информационного объёма одной точки, который зависит от количества возможных цветов.

Информационный объем растрового изображения
Информационный объем одной точки зависит от количества используемых цветов.
Информационный объём растрового изображения (V) определяется как
произведение числа входящих в изображение точек (N) на информационный
объём одной точки (q), который зависит от количества возможных цветов, т. е.
V=N ⋅ q

Черно-белое изображение:
q = 1 бит
Для хранения чёрно-белого (без оттенков)
изображения размером 100x100 точек требуется ? бит.
Если между чёрным и белым цветами имеется ещё шесть оттенков серого (всего 8), то информационный объём точки равен 3 бита (log28=3).
Информационный объём такого изображения увеличивается в три раза: V = ? бит.

Количество бит для отображения цветной точки
Для 8 цветов — 3 бита
Для 16 цветов — 4 бита
Для 256 цветов — 8 битов (1 байт)

Кодирование цветовой палитры из 16 цветов

Режимы отображения изображений и информационный объем точки

Количество бит, отводимое на каждый пиксель для представления цвета, называют глубиной цвета (англ. color depth).
От количества выделяемых бит зависит разнообразие палитры.
Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита.
Чем больше глубина цвета, тем больше объем графического файла.

Пример № 1
Для хранения растрового изображения размером 32x32 пикселя отвели 512 байтов памяти.
Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
Решение:
Число точек изображения равно 32⋅32 = 1024
Мы знаем, что 512 байтов = 512⋅8 = 4096 бит
Найдём глубину цвета 4096/1024 = 4
Число цветов равно 24 = 16

Метод сжатия растровых графических файлов
Сжатие файла с помощью программ — архиваторов
Сжатие, алгоритм которого включён в формат файла

Растровые форматы графических файлов

Векторное изображение
Векторное изображение представляет собой набор графических примитивов: точек, линий, прямоугольников, окружностей, эллипсов. Эти примитивы (объекты) имеют атрибуты, например, толщину линий, цвет заливки. Сам рисунок хранится как набор координат объектов и чисел, определяющих их атрибуты.

Векторные форматы графических файлов

Сравнение растровой и векторной графики
Плюсы растровых изображений:
Любое изображение можно сохранить в растровом формате, а вот в векторном формате можно представить не любое изображение;
Растровые изображения более реалистичны.

Сравнение растровой и векторной графики
Плюсы векторных изображений:
Достаточно небольшой информационный объем изображения;
Удобство форматирования изображения;
Возможность форматировать изображение без потери информации (например, сжимать и растягивать изображение);
Эффективность для представления схем, чертежей, шрифтов, деловой графики, для рисованных изображений в мультфильмах.

Представление цветов в компьютере
Закон трехмерности
С помощью трех линейно независимых цветов можно выразить любой цвет. Цвета считаются независимыми, если никакой из них нельзя получить путем смешивания остальных.
Закон непрерывности
При непрерывном изменении состава цветовой смеси результирующий цвет также меняется непрерывно. К любому цвету можно подобрать бесконечно близкий цвет.

Представление цвета в компьютере
Для представления цвета в компьютере используют трехмерные цветовые модели RGB, CMYK и HSB.