Как кодируют рисунки информатика ответ
Урок 9
Кодирование рисунков
§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод
§ 13. Кодирование рисунков: другие методы
Содержание урока
§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод
Что такое растровое кодирование?
§ 13. Кодирование рисунков: другие методы
§ 12. Кодирование рисунков: растровый метод
Что такое растровое кодирование?
Ключевые слова:
• растр
• пиксель
• разрешение
• цветовая модель RGB
• цветовая модель CMYK
• цветовая модель HSB
• глубина цвета
• цветовая палитра
Рисунок состоит из линий и закрашенных областей. В идеале нам нужно закодировать все особенности этого изображения так, чтобы его можно было в точности восстановить из кода (например, распечатать на принтере).
И линия, и область состоят из бесконечного числа точек. Цвет каждой из этих точек нам нужно как-то закодировать. Так как точек бесконечно много, для этого нужно бесконечно много памяти, поэтому таким способом изображение закодировать не удастся. Однако «поточечную» идею всё-таки можно использовать.
Начнём с чёрно-белого рисунка. Представим себе, что на изображение ромба наложена сетка, которая разбивает его на квадратики. Такая сетка называется растром. Теперь каждый квадратик внутри ромба зальём чёрным цветом, а каждый квадратик вне ромба — белым. Для тех квадратиков, в которых часть оказалась закрашена чёрным цветом, а часть — белым, выберем цвет в зависимости от того, какая часть (чёрная или белая) больше (рис. 2.19).
У нас получился растровый рисунок, состоящий из квадратиков-пикселей.
Пиксель (англ. pixel: picture element — элемент рисунка) — это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет.
Разбив рисунок на квадратики, мы выполнили его дискретизацию. Действительно, у нас был непрерывный рисунок — изображение ромба. В результате мы получили дискретный объект — набор пикселей.
Двоичный код для чёрно-белого рисунка, полученного в результате дискретизации, можно построить следующим образом:
1) кодируем белые пиксели нулями, а чёрные — единицами 1) ;
2) выписываем строки полученной таблицы одну за другой.
1) Можно сделать и наоборот, чёрные пиксели обозначить нулями, а белые — единицами.
Покажем это на простом примере (рис. 2.20).
Ширина этого рисунка — 8 пикселей, поэтому каждая строка таблицы состоит из 8 двоичных разрядов — битов. Чтобы не писать очень длинную цепочку нулей и единиц, удобно использовать шестнадцатеричную систему счисления, закодировав 4 соседних бита (тетраду) одной шестнадцатеричной цифрой. Например, для первой строки получаем код 1А16:
| 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | A | ||||||
а для всего рисунка: 1A2642FF425A5A7E16.
Используя полученный шестнадцатеричный код картинки, подсчитайте её информационный объём в битах и байтах.
Очень важно понять, что мы приобрели и что потеряли в результате дискретизации. Самое главное — мы смогли закодировать изображение в двоичном коде. Однако при этом рисунок исказился — вместо ромба мы получили набор квадратиков. Причина искажения в том, что в некоторых квадратиках части исходного рисунка были закрашены разными цветами, а в закодированном изображении каждый пиксель обязательно имеет один цвет. Таким образом, часть исходной информации при кодировании была потеряна. Это проявится, например, при увеличении рисунка — квадратики увеличиваются и рисунок ещё больше искажается. Чтобы уменьшить потери информации, нужно уменьшать размер пикселя, т. е. увеличивать разрешение.
Разрешение — это количество пикселей, приходящихся на единицу линейного размера изображения (чаще всего — на 1 дюйм).
Разрешение обычно измеряется в пикселях на дюйм (используется английское обозначение ppi: — pixels per inch). Например, разрешение 254 ppi означает, что на дюйм приходится 254 пикселя.
Чем больше разрешение, тем точнее кодируется рисунок (меньше информации теряется), однако одновременно растёт и объём файла.
Одна и та же картинка была отсканирована дважды: в первый раз с разрешением 300 ppi, а второй раз — с разрешением 600 ppi. Что можно сказать о размерах полученных файлов?
Существуют два основных способа получения растровых изображений:
1) ввод с помощью какого-либо устройства, например сканера, цифрового фотоаппарата или веб-камеры; напомним, что при сканировании происходит преобразование информации в компьютерные данные (оцифровка);
2) создание рисунка с помощью какой-либо программы.
Используя дополнительные источники, найдите ответы на вопросы.
— Чему равен один дюйм в миллиметрах?
— Если отсканировать рисунок с разрешением 254 ppi, какой размер будет иметь изображение одного пикселя?
— Какие размеры в пикселях будет иметь изображение рисунка размером 10 х 15 см, если отсканировать его с разрешением 254 ppi?
Следующая страница 
Как кодируется цвет?
Cкачать материалы урока
Как кодируют рисунки информатика ответ
§ 20. Как кодируется изображение
Основные темы параграфа:
• кодирование цветов пикселей;
• объем видеопамяти.
Кодирование цветов пикселей
Информация о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти компьютера. Код может быть однобитовым, двухбитовым и т. д.
Код пикселя — это информация о цвете пикселя.
Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может находиться в одном из двух состояний: светится — не светится (белый — черный). Тогда для его кодирования достаточно одного бита памяти:
1 — белый,
0 — черный.
Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску. Поэтому одного бита на пиксель недостаточно.
Для кодирования четырехцветного изображения требуется двухбитовый код, поскольку с помощью двух битов можно выразить 4 различных значения (отобразить 4 различных состояния). Может использоваться, например такой вариант кодирования цветов:
00 — черный, 10 — зеленый,
01 — красный, 11 — коричневый.
В этом коде каждый базовый цвет обозначается его первой буквой (к — красный, с — синий, з — зеленый). Черточка означает отсутствие цвета.
Следовательно, для кодирования восьмицветного изображения требуются 3 бита памяти на один видеопиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие — нулем, то получается таблица кодировки восьмицветной палитры (табл. 4.1).
Из сказанного, казалось бы, следует вывод: с помощью трех базовых цветов нельзя получить палитру, содержащую больше восьми цветов. Однако на экранах современных компьютеров получают цветные изображения, составленные из сотен, тысяч и даже миллионов различных красок и оттенков. Как это достигается?
Если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя; к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков) (табл. 4.2).
Большее количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования интенсивности каждого из базовых цветов выделять больше одного бита.
Из сказанного можно вывести правило:
2 1 = 2, 2 2 = 4, 2 3 = 8, 2 4 = 16 и т. д. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов требуется 8 битов = 1 байт на каждый пиксель, так как 2 8 = 256.
Объем необходимой видеопамяти определяется размером графической сетки дисплея и количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр (одна страница) изображения. Например, для сетки 640 х 480 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким:
640 · 480 · 1 бит = 307 200 бит = 38 400 байт.
Это составляет 37,5 Кбайт.
Для четырехцветной гаммы и той же графической сетки видеопамять должна быть в два раза больше — 75 Кбайт; для восьмицветной — 112,5 Кбайт.
На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 миллионов цветов. Требуемый размер видеопамяти в этом случае — несколько мегабайтов.
Информация в видеопамяти — это двоичные коды, обозначающие цвета пикселей на экране.
Из трех базовых цветов можно получить 8 различных цветов, Большее число цветов получается путем управления интенсивностью базовых цветов.
Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сетки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помещается несколько страниц (кадров) изображения одновременно.
1. Какая информация содержится в видеопамяти?
2. Сколько битов видеопамяти на один пиксель требуется для хранения двухцветного; четырехцветного; восьми цветного; шестнадцати цветного изображения?
3. Какие цвета получаются из смешения красного и синего, красного и зеленого, зеленого и синего?
4. Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать в двух битах?
5. Придумайте способ кодирования цветов для 256-цветной палитры.
6. Пусть видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Размер графической сетки — 640 х 480. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре из 16 цветов; 256 цветов?
И. Семакин, Л. Залогова, С. Русаков, Л. Шестакова, Информатика, 8 класс
Отослано читателями из интернет-сайтов
Наибольшая библиотека рефератов, планирование уроков информатики, материалы для подготовки к урокам информатики, ответы на тесты, изучай информатику 8 класс бесплатно
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Как производится двоичное кодирование графической информации?
Содержание:
Во времена Холодной войны учёные реализовали визуальное представление информации с помощью ЭВМ. С тех пор технологии создания, хранения и обработки цифровой графики перманентно развиваются. Рассмотрим, каким образом производится двоичное кодирование разной графической информации. Ознакомимся с особенностями процесса для разных типов картинок.
Как кодируется растровое изображение
Растровая картинка состоит из пикселей – мельчайших квадратиков. Представьте, поверх картинки натягивается сеть с мелкими квадратными ячейками. Процесс разбивки изображения на виртуальные квадратики называется дискредитацией. Простейшее чёрно-белое изображение может быть закодировано двумя символами: ноль и единица. Каждая цифра отвечает за свой цвет. При разрешении 1600 (ширина, число столбцов) на 1200 (высота, количество строк) пикселей картинка состоит из 1920000 пикселей – единиц и ноликов при глубине цвета 1 бит.
Дискредитации характерны потери информации. При разбивке исходного изображения в одном квадратике могло находиться несколько цветов, после обработки – только один. Аналогично нарушаются места перехода цветов из одного в другой. Это заметно, например, при масштабировании рисунков.
С цветными фотографиями ситуация обстоит сложнее из-за большего количества оттенков и глубины цвета. Последняя определяется количеством бит, необходимым для кодирования точки. Актуальная ныне глубина цвета 24 (истинный цвет) и 32 бита. Рассмотрим, как кодируется цветное изображение.
В работе Юнга-Гельмгольца доказано, что человеческий глаз наиболее чувствителен к зелёной, синей и красной компонентам света. Эти цвета применяются для кодирования цифровой графической информации, ведь путём их комбинирования можно получить все остальные. Цвет точки задаётся наличием или отсутствием компоненты каждого из каналов RGB – red, green, blue. При большой глубине увеличивается количество оттенков, при этом указывается интенсивность их свечения в диапазоне 0…255.
Из таблицы видно, что комбинациями, состоящими из трёх цифр (011, 110 и т. д.) – единица и ноль, можно закодировать 8 цветов: 23.
Для веб-страниц рисунки целесообразнее кодировать с помощью шестнадцатеричного кода, например, #FF0000 – где каждая пара цифр задаёт ту же интенсивность свечения цветов. Позволяет зашифровать 2563= 16,78 млн цветов. Они занимают по 24 бита в памяти. Исходя из этого, можно рассчитать максимальный объем, нужный для хранения фотографии или рисунка с известным разрешением – длиной и шириной. Сжатие файла уменьшит его размер.
Система шифрования CMYK использует 32-битную глубину цвета для представления цифровой графики. Различает почти 4,295 млрд оттенков. Наиболее естественной признана система HSB, где цифрами задаются тон, насыщенность и яркость каждого пикселя.
Растровое кодирование – это процесс присвоения уникального кода – последовательности символов в двоичной или шестнадцатеричной системе счисления каждому пикселю.
Кодирование векторных изображений
При кодировании векторной графики для отрезков хранятся:
Для четырёхугольников – координаты вершин, правила образования примитива.
При кодировании векторных изображений сохраняются координаты начала и конца образующих картинку элементов и описывающие их математические выражения. Сами объекты в файле не сохраняются, чем снижают его размер.
Векторное кодирование исключает потери информации при сохранении, масштабировании и преобразовании, ведь не требует дискредитации.
Фрактальное кодирование
Тесты
В чем состоит идея растрового кодирования?
Тройками из нулей и единиц можно закодировать:
Кодирование изображений, звуковой и видеоинформации
Вы будете перенаправлены на Автор24
Кодирование изображений
Как и все виды информации, изображения в компьютере закодированы в виде двоичных последовательностей. Используют два принципиально разных метода кодирования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки.
И линия, и область состоят из бесконечного числа точек. Цвет каждой из этих точек нам нужно закодировать. Техника формирования изображений из мелких точек является наиболее распространенной и называется растровой.
Представим себе, что на изображение наложена сетка, которая разбивает его на квадратики. Такая сетка называется растром. Теперь для каждого квадратика определим цвет.
У нас получился так называемый растровый рисунок, состоящий из квадратиков-пикселей.
Пиксель (англ. pixel = picture element, элемент рисунка) – это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет.
Разбив «обычный» рисунок на квадратики, мы выполнили его дискретизацию – разбили единый объект на отдельные элементы. Действительно, у нас был единый и неделимый рисунок. В результаты мы получили дискретный объект – набор пикселей.
Чтобы уменьшить потери информации, нужно уменьшать размер пикселя, то есть увеличивать разрешение.
Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на дюйм размера изображения.
Готовые работы на аналогичную тему
Векторные изображения создаются только при помощи компьютера и формируются не из пикселей, а из графических примитивов (линий, многоугольников, окружностей и др.).
Например, чтобы записать на запоминающем устройстве векторное изображение круга, компьютеру достаточно в двоичный код закодировать тип объекта (окружность), координаты его центра на холсте, длину радиуса, толщину и цвет линии, цвет заливки.
В растровой системе пришлось бы кодировать цвет каждого пикселя. И если размер изображения большой, для его хранения понадобилось бы значительно больше места на запоминающем устройстве.
Тем не менее, векторный способ кодирования не позволяет записывать в двоичном коде реалистичные фото. Поэтому все фотокамеры работают только по принципу растровой графики. Рядовому пользователю иметь дело с векторной графикой в повседневной жизни приходится не часто.
Кодирование звуковой информации
Схему работы компьютера со звуком в общих чертах можно описать так. Микрофон превращает колебания воздуха в аналогичные по характеристикам электрических колебаний.
Динамики акустической системы или наушников имеют противоположное микрофону действие. Они превращают электрические колебания в колебания воздуха.
Принцип разделения звуковой волны на мелкие участки лежит в основе двоичного кодирования звука. Аудиокарта компьютера разделяет звук на очень мелкие временные участки и кодирует степень интенсивности каждого из них в двоичный код. Такое дробление звука на части называется дискретизацией.
В процессе кодирования звуковой информации непрерывный сигнал заменяется дискретным, то есть преобразуется в последовательность электрических импульсов, состоящих из двоичных нулей и единиц.
Качество записи зависит также от количества битов, используемых компьютером для кодирования каждого участка звука, полученного в результате дискретизации. Количество битов, используемых для кодирования каждого участка звука, полученного при дискретизации, называется глубиной звука.
Кодирование видеозаписи
Поскольку видеоинформация состоит из звуковой и графической компоненты, то и для обработки видеоматериалов требуется очень мощный персональный компьютер. Под обработкой видеоматериалов понимается процесс оцифровки, то есть кодирования видеоинформации.
Представим, что в нашем распоряжении есть какая-либо видеоинформация. Любую видеоинформацию можно дифференцировать, то есть разложить на две ключевые составляющие: звуковую и графическую. Следовательно, операция кодирования видеоинформации будет заключаться в сочетании операций кодирования звуковой информации и кодирования графической информации.
Кодирование звуковой дорожки видеофайла в двоичный код осуществляется по тем же алгоритмам, что и кодирование обычных звуковых данных. Принципы кодирования видеоизображения схожи с кодированием растровой графики, хотя и имеют некоторые особенности.
Учитывая эту особенность, алгоритмы кодирования видео, как правило, предусматривают запись лишь первого (базового) кадра. Каждый же последующий кадр формируются путем записи его отличий от предыдущего.
После проведения операции цифрования звука и изображений на выходе получается бинарный, двоичный код, который будет понятен процессору персонального компьютера. Именно в формате двоичного кода наша видеоинформация и будет храниться на электронных носителях.
Если мы захотим проиграть видеоконтент на нашем персональном компьютере или другом устройстве, то нам придется провести операцию восстановления информации, то есть осуществить преобразование информации, записанной в двоичном коде в формат понятный человеку.
Единственное, на чем хотелось бы акцентировать внимание, это на том, что при просмотре видеоинформации мы одновременно и видим «картинку» и слышим звук.
Чтобы добиться синхронного исполнения звука и смены графических изображений, процессор персонального компьютера выполняет эти операции в различных потоках. За счет этого происходит запараллеливание двух сигналов: звукового и графического, которые в совокупности образуют видеопоток.
Получи деньги за свои студенческие работы
Курсовые, рефераты или другие работы
Автор этой статьи Дата написания статьи: 14 04 2016
Кодирование графической информации
Всего получено оценок: 284.
Всего получено оценок: 284.
Графическая информация может представлять в растровом и векторном виде. Для кодирования цвета изображения используются разные модели. Кратко о кодировании графической информации можно прочитать в данной статье.
Кодирование графической информации
Графическая информация, хранящаяся на бумажных или иных физически существующих носителях, носит аналоговый характер. Для представления графики в ЭВМ используют дискретный формат.
Как известно, изображения создаются в двух форматах:
Растровое изображение состоит из большого количества точек, которые расположены строго по строкам и столбцам, причем каждой точке свойственно иметь свои координаты расположения на экране, цветовой оттенок и степень яркости. Чем больше таких точек, тем точнее и качественнее изображение. Сколько точек помещается на экране монитора, показывает его характеристика – пространственное разрешение. Параметр разрешения состоит из двух величин: число строк и число пикселей в каждой строке.
Векторное изображение строится из совокупности геометрических фигур, характеристики которых представлены в числовом формате. Так, кодируются размеры геометрических объектов, координаты их вершин, толщина контуров объектов, цвет заливки.
Цветовые модели
Из школьного курса физики известно об электромагнитной природе света, который представляет собой спектр излучения с длиной волны от 400 до 700 нанометров. Тема, в которой раскрывается зависимость цвета от длины волны видимого спектра, изучается в 9 классе.
Изучением вопросов физической природы цвета ученые занимаются уже давно. Исаак Ньютон первым обнаружил, что белый свет при преломлении через призму раскладывается на семь цветов. М. В. Ломоносов обратил внимание, что добиться любого цветового оттенка можно посредством комбинирования в разных соотношениях только трех цветов: синего, желтого и красного. Теория цвета как отдельная дисциплина изучается будущими дизайнерами.
В технике реализуются три цветовые модели, используемые при кодировании графической информации:
Цветовая модель RGB
Модель RGB получила называние от английского названия цветов:
В основе выбора базовых цветов лежит свойство глаза человека, которое заключается в наличии в глазной сетчатке колбочек, наиболее чувствительных к красному, синему и зеленому цветам. Не следует выбор базовых цветов модели RGB путать с основными цветами в изобразительном искусстве: желтый – синий – красный.
В данной модели цвет пикселя формируется из трех элементов в порядке: R, G, B. Для черной точки компоненты цвета равны нулю, то есть (0, 0, 0). Белый цвет кодируется единицами (1, 1, 1). Для красного, зеленого и синего цветов в отдельности работают только по одной компоненте, соответственно: (1, 0, 0), (0, 1, 0) и (0, 0, 1).
Хранение информации в модели RGB возможно в режимах:
Палитры цветов в этих режимах очень большие и включают до нескольких десятков тысяч оттенков.
Количество битов для кодирования цветового решения изображения, называется глубиной цвета. Если цвет кодируется тремя битами как в режиме True Color, то глубина цвета будет составлять 3 * 8 = 24 бита. А количество цветовых оттенков будет составлять 2 24 = 16777216.
Для двухбайтового режима High Color глубина цвета составляет 16 бит, а палитра включает 2 16 = 65536 оттенков.
Цветовая модель HSB
Цветовая модель CMYK
В отличие от модели RGB, которая реализуется в устройствах отображения информации где свет излученный, модель CMYK ориентирована на отраженный свет, который человеческий глаз видит при просмотре бумажных изображений.
Название модели исходит от английских названий цветов:
Что мы узнали?
Существуют растровые и векторные форматы изображений. Для кодирования цвета также используются разные механизмы. Модель RGB используется в мониторах, модель CMYK реализуется в устройствах печати.