Пространственная дискретизация

Две формы представления графической информации

Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) преобразуются путем пространственной дискретизации.
Пример: сканирование

При сканировании мы с вам осуществили пространственную дискретизацию

Пространственная дискретизация – это преобразование графического изображения из аналоговой формы в дискретную (цифровую)

Изображение разбивается на отдельные точки, причем каждая точка имеет свой цвет.
Эти точки называются пикселями.

Пиксель –
минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.

В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих, в свою очередь, определенное количество точек.

Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является
разрешающая способность

Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения

Величина разрешающей способности обычно выражается в dpi
(точек на дюйм)
1 дюйм = 2,54 см

Пространственная дискретизация непрерывных изображений, хранящихся на бумаге, фото- и кинопленке, может быть осуществлена путем сканирования. В настоящее время все большее распространение получают цифровые фото- и видеокамеры, которые фиксируют изображения сразу в дискретной форме.

Качество растровых изображений, полученных в результате сканирования, зависит от разрешающей способности сканера, которую производители указывают двумя числами (например, 1200 х 2400 dpi)

В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов

Палитра цветов –
наборы цветов, в которые могут быть окрашены точки изображения.

Количество цветов N в палитре и количество информации i, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле:
N=2i

Если изображение черно-белое без градаций серого цвета, то палитра состоит всего из двух цветов (черного и белого), то чему будет равно N?
N = 2

Вычислим, какое количество информации i необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки.
N=2 i
2 = 2 i → 21 = 2 i → I = 1 бит

Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета.

Глубина цвета и количество цветов в палитре

Растровые изображения на экране монитора

Графические режимы монитора
Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета.
Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке.
Монитор может отображать информацию с различными пространственными разрешениями
(800*600, 1024*768, 1152*864 и выше).

Графические режимы монитора
Глубина цвета измеряется в битах на точку и характеризует количество цветов, в которые могут быть окрашены точки изображения.
Количество отображаемых цветов также может изменяться в широком диапазоне: от 256 (глубина цвета 8 битов) до более 16 миллионов (глубина цвета 24 бита).

ЧЕМ БОЛЬШЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЕ
РАЗРЕШЕНИЕ И ГЛУБИНА ЦВЕТА,
ТЕМ ВЫШЕ КАЧЕСТВО
ИЗОБРАЖЕНИЯ

Графические режимы монитора
В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима.

Графические режимы монитора
Периодически, с определенной частотой, коды цветов точек отображаются на экране монитора.
Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране.
В современный мониторах обновление изображения происходит с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем.

Объем видеопамяти
Информационный объем требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
IП = i * X * Y
где IП - информационный объем видеопамяти в битах
X * Y - пространственное разрешение
i - глубина цвета в битах на точку

Пример
Найдем объем видеопамяти для графического режима с пространственным разрешением 800х600 точек и глубиной цвета 24 бита.
IП = i * X * Y =
24 бита х 600 х 800 =
11 520 000 бит =
1 440 000 байт = 1 406,25 Кбайт = 1,37 Мбайт