Урок 11
Кодирование графической информации
§ 2.2. Кодирование графической информации
Содержание урока
2.2.1. Пространственная дискретизация
2.2.2. Растровые изображения на экране монитора
2.2.1. Пространственная дискретизация
Графическая информация может быть представлена в аналоговой (непрерывной) или дискретной форме. Примером аналогового представления графической информации может служить живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного — изображение, напечатанное с помощью струйного принтера, состоящее из отдельных точек разного цвета.
Графические изображения из аналоговой формы в цифровую (дискретную) преобразуются путем пространственной дискретизации. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки, или пиксели), причем каждый элемент имеет свой цвет (красный, зеленый, синий и т. д.).
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, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Растровое изображение эмблемы
операционной системы Linux
Разрешение изображения. Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является разрешение.
Разрешение растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения.
Чем меньше размер точки, тем больше разрешение изображения (так как больше количество строк и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения. Величина разрешения обычно выражается в dpi (dot per inch — точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один 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). Сканирование производится путем перемещения полоски светочувствительных элементов вдоль изображения (рис. 2.2). Первое число является оптическим разрешением сканера и определяется количеством светочувствительных элементов на одном дюйме полоски.
Второе число является аппаратным разрешением и определяется количеством «микрошагов», которое может сделать полоска светочувствительных элементов, перемещаясь на один дюйм вдоль изображения.
Рис. 2.2. Оптическое и аппаратное разрешение сканера
Глубина цвета. В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, т. е. наборы тех цветов, которые могут принимать точки изображения. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки.
Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле (1.1):
N = 2I.
В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) палитра цветов состоит всего из двух цветов (черного и белого). Каждая точка экрана может принимать одно из двух состояний («черная» или «белая»). По формуле (1.1) можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки:
2 = 2I ⇒ 21 = 2I ⇒ I = 1 бит.
Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета.
Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 8, 16 или 24 бита на точку. Зная глубину цвета, по формуле (1.1) можно вычислить количество цветов в палитре (табл.
Таблица 2.3. Глубина цвета и количество цветов в палитре
Контрольные вопросы
1. Объясните, как с помощью пространственной дискретизации происходит формирование растрового изображения.
2. В каких единицах выражается разрешение растровых изображений?
3. Как связаны между собой количество цветов в палитре и глубина цвета?
Задания для самостоятельного выполнения
2.3. Задание с выборочным ответом. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 65 536 до 16. Во сколько раз уменьшился информационный объем изображения?
1) в 2 раза
2) в 4 раза
3) в 8 раз
4) в 16 раз
2.4. Задание с кратким ответом. Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10 х 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?
2.5. Задание с кратким ответом. Цветное с палитрой из 256 цветов растровое графическое изображение имеет размер 10 х 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?
2.6. *Задание с развернутым ответом. Сканируется цветное изображение размером 10 х 10 см. Разрешающая способность сканера 1200 х 1200 dpi, глубина цвета 24 бита. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл?
Cкачать материалы урока
