Пиксель – наименьший элемент дисплея, формирующий изображение.
Пространственное разрешение монитора – это количество пикселей, из которых складывается изображение на экране.
Глубина цвета – длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя.
Цветовая модель RGB: Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий.
Формулы, которые используются при решении типовых задач:
где N – количество цветов в палитре, i – глубина цвета, K – количество пикселей в изображении, I – информационный объём файла.
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Когда мы включаем компьютер, перед нами открывается рабочий стол – картинка на экране монитора. А задумывались ли мы когда-нибудь, как формируется изображение на экране монитора, сколько цветов оно может в себя включать? Скорее всего, нет. Вот сегодня на уроке мы узнаем, как формируются такие изображения, познакомимся с понятием пространственное разрешение монитора, выясним, из каких базовых цветов строятся изображения и введём новое понятие – глубина цвета.
Так вот, изображение на экране монитора образуется из отдельных точек, которые называются пикселем, что в переводе с английского означает элемент изображения. Эти точки на экране монитора образуют строки, а всё изображение строится из определённого количества таких строк.
Общее количество пикселей, из которых складывается изображение на экране монитора, называется пространственным разрешением монитора. Чтобы его определить, нужно количество строк изображения умножить на количество точек в строке.
Пространственное разрешение монитора может быть различным: 800 на 600, 1280 на 1024. Это означает, что изображение на экране монитора состоит из 800 строк, каждая из которых содержит 600 пикселей.
Чем больше маленьких точек в изображении, тем чётче оно будет выглядеть – это изображение высокого разрешения. А изображение низкого разрешения состоит из меньшего количества крупных точек, и поэтому оно получается нечётким.
На самом деле пиксель – это три очень маленьких точки красного, зелёного и синего цвета, но они расположены настолько близко друг к другу, что наши глаза воспринимают их как единое целое. Пиксель принимает именно тот цвет, который является наиболее ярким. Именно из этих трёх цветов образуется цветовая модель RGB. Название такое она получила неспроста, это первые буквы английских названий цветов: Red – красный, Green – зелёный, Blue – синий.
В этой цветовой модели каждый базовый цвет имеет один из 256 уровней интенсивности. Если менять яркость базовых цветов, то можно увидеть, как меняется окраска картинки.
Первые цветные мониторы могли использовать лишь восемь цветов: чёрный, синий, зелёный, голубой, красный, пурпурный, жёлтый и белый. Каждый цвет кодировался цепочкой из трёх нулей и единиц, то есть, трёхразрядным двоичным кодом.
Современные же компьютеры имеют достаточно большую палитру, где количество цветов зависит от того, сколько двоичных разрядов отводится для кодирования цвета одного пикселя.
Длина такого двоичного кода, который можно использовать для кодирования цвета пикселя, называется глубиной цвета.
Изображения в памяти компьютера хранятся в виде файлов, их информационный объём вычисляется как произведение количества пикселей, имеющихся в изображении, и глубины кодирования: I = K · i.
Рассчитайте объём файла графического изображения, который занимает весь экран монитора с разрешением 800 на 600 и палитрой 256 цветов.
Теперь, по формуле I = K · i, найдем объём файла.
Объём получился 3840000 бит, переведём его в килобайты, для этого
3840000 разделим на 8 и разделим на 1024. Получилось примерно 469 Кб.
Итак, сегодня мы узнали, как формируются изображения на экранах мониторов, познакомились с понятием пространственное разрешение монитора. Выяснили, что каждый пиксель имеет определённый цвет, отсюда формируется цветовая модель RGB. Познакомились с новой величиной, такой как глубина цвета. Записали формулы для решения задач по новой теме.
Цветовая модель HSB
При работе в RGB работа режимов наложения цветового тона, насыщенности и яркости базируется на модели HSB. Заглавные буквы здесь не соответствуют никаким цветам.
Все цвета располагаются по кругу, и каждому соответствует свой градус.
Работая с насыщенностью, мы как бы добавляем в спектр белой краски, поэтому она становится хуже, картинка делается более блёклой.
Работая с яркостью, в спектр добавляется больше чёрного цвета. И чем его больше, тем рисунок становится более тёмным, яркость уменьшается.
Цветовой тон при этом остаётся прежним.
Перемещая ползунок, мы регулируем яркость, если двигаем его по горизонтали, то изменяется насыщенность, а сам цвет не меняется
Основной задачей данной модели является правка оттенков выбранных цветов.
Модель HSB – это пользовательская цветовая модель, которая позволяет выбирать цвет традиционным способом. Она намного беднее рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 миллионами цветов.
Разбор решения заданий тренировочного модуля
Сколько цветов будет содержать палитра, если на один пиксель отводится 3 бита памяти?
Ответ: 8 цветов в палитре.
Найдите объём видеопамяти растрового изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 1024×768, и глубиной цвета данного изображения 32 бита. Ответ должен быть выражен в Мб.
I = 1024 · 768 · 32 = 25165824 бит = 3145728 байт
Сравните размеры памяти, необходимые для хранения изображений: первое изображение 8-цветное, его размер 32×64 пикселей, второе изображение 32-цветное, его размер 64×64 пикселей.
Найдём I1 по формуле: I = K · i, т. е. 32 · 64 · 3 = 6144 бита.
Найдём I2 по формуле: I = K · i, т. е. 64 · 64 · 5 = 20480 бит.
Второе изображение больше первого на 14336 бит, или 1792 байта, или на 1,75 Кб.
Ответ: второе изображение больше первого на 1,75 Кб.
Сайт учителя информатики. Технологические карты уроков, Подготовка к ОГЭ и ЕГЭ, полезный материал и многое другое.
Формирование изображение на экране монитора.
Сегодня мы поговорим о том, как формируется изображение на экране. Узнаем что такое пиксель,пространственное разрешение, глубина цвета. Познакомимся с цветовой моделью rgb.
Как при этом взаимодействует видеокарта, память и процессор.
Каково представлении цвета в компьютере, какая частота обновления экрана и что собой представляет видео система персонального компьютера.
Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек пикселей. От английского «picture element» что значит элемент изображения.
Такая особенность восприятия цвета человеческим глазом и положено в основу окрашивания каждого пикселя на экране компьютера в тот или иной цвет,
На самом деле пиксель — это три крошечные точки красного зеленого и синего цветов расположены так близко друг к другу что человек их воспринимает как единое целое.
Пиксель принимает тот или иной цвет в зависимости от яркости базовых цветов. У самых первых цветных мониторов базовые цвета имели всего две градации яркости — это значит, что каждый из трех базовых красный зеленый синий цветов либо участвовал в образовании цвета пикселя — это состояние 1 либо нет это состояние 0.
Палитра таких мониторов состояла из восьми цветов при этом каждый цвет можно было закодировать цепочкой из трех нулей и единиц 3 разрядным двоичным кодом.
Современные же компьютеры обладают очень богатыми палитрами количество цветов в которых зависит от того сколько двоичных разрядов отводится для кодирования цвета пикселя.
Глубина цвета (I) — это длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя.
Количество цветов в палитре обозначим буквой N и глубину цвета буквой I они связаны между собой соотношением или формулой:
N=2 i
В настоящее время наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 8 16 и 24 бита которым соответствует палитры из 256 16536 и 16 миллионов 777 тысяч 216 цветов.
Давайте еще раз вернемся к качеству изображения на экране. Качество изображения на экране компьютера зависит как от пространственного разрешения монитора, так и от характеристик видеокарты или ее называют видеоадаптером которая состоит из видеопамяти и видеопроцессора.
Монитор и видеокарта образует видеосистему персонального компьютера. Познакомимся с работой видео системы персонального компьютера в упрощенном виде.
видеосистема персонального компьютера
Под управлением процессора информация о цвете каждого пикселя экрана компьютера заносится для хранения видеопамять.
Видеопамять это электронная энергозависимая запоминающие устройства. Глубина цвета, а значит количество цветов в палитре компьютера зависит от размера видеопамяти.
В современных компьютерах видеопамять составляет 2, 4, 6, и 8 и более гигабайтов.
Видеопроцессор несколько десятков раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и передает его на монитор, который превращает полученные данные видимое человеком изображение.
Количество обновлений экрана за секунду называется частотой обновления экрана и измеряется в герцах.
Комфортная работа пользователя при которой он не замечает мерцание экрана возможно при частоте обновления экрана не менее 75 герц.
Назовем основные параметры, определяющие качество компьютерного изображения пространственное разрешение монитора глубина цвета и частота обновления экрана.
В операционной системе предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима.
Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей (англ. picture element — элемент изображения), образующих строки; всё изображение состоит из определённого количества таких строк.
Пространственное разрешение монитора — это количество пик-селей, из которых складывается изображение на его экране. Оно определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Мониторы могут отображать информа-цию с различными пространственными разрешениями (800 х 600, 1280 х 1024, 1400 х 1050 и выше). Например, разрешение монитора 1280 х 1024 означает, что изображение на его экране будет состоять из 1024 строк, каждая из которых содержит 1280 пикселей. Изображение высокого разрешения состоит из большого количества мелких точек и имеет хорошую чёткость. Изображение низкого разрешения состоит из меньшего количества более крупных точек и может быть недостаточно чётким (рис. 3.1).
3.1.2. Компьютерное представление цвета
Человеческий глаз воспринимает каждый из многочисленных цветов и оттенков окружающего мира как сумму взятых в различных пропорциях трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего. Например, пурпурный цвет — это сумма красного и синего, жёлтый — сумма красного и зелёного, голубой — сумма зелёного и синего цветов. Сумма красного, зелёного и синего цветов воспринимается человеком как белый цвет, а их отсутствие — как чёрный цвет.
Такая модель цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов: Red — красный, Green — зелёный, Blue — синий (рис. 3.2).
Рассмотренная особенность восприятия цвета человеческим глазом и положена в основу окрашивания каждого пикселя на экране компьютера в тот или иной цвет. На самом деле пиксель — это три крошечные точки красного, зелёного и синего цветов, расположенные так близко друг к другу, что человек их воспринимает как единое целое. Пиксель принимает тот или иной цвет в зависимости от яркости базовых цветов (рис. 3.3).
Рекомендуем вам посмотреть анимацию «Цветовая модель RGB» (179672), размещённую в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://sc.edu.ru/). Этот ресурс не только демонстрирует общий принцип образования цветов (см. рис. 3.2), но и позволяет в интерактивном режиме собственноручно создавать всевозможные оттенки, задавая различные соотношения базовых цветов. Там же размещена анимация «Изображения на компьютере» (196610), в которой доступно изложены основные принципы формирования изображений на экране монитора.
У первых цветных мониторов базовые цвета имели всего две градации яркости, т. е. каждый из трёх базовых цветов либо участвовал в образовании цвета пикселя (обозначим это состояние 1), либо нет (обозначим это состояние О). Палитра таких мониторов состояла из восьми цветов. При этом каждый цвет можно было закодировать цепочкой из трёх нулей и единиц — трёхразрядным двоичным кодом:
Современные компьютеры обладают необычайно богатыми палитрами, количество цветов в которых зависит от того, сколько двоичных разрядов отводится для кодирования цвета пикселя.
В настоящее время наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются 8, 16 и 24 бита, которым соответствуют палитры из 256, 65 536 и 16 777 216 цветов:
3.1.3. Видеосистема персонального компьютера
Качество изображения на экране компьютера зависит как от пространственного разрешения монитора, так и от характеристик видеокарты (видеоадаптера), состоящей из видеопамяти и видеопроцессора.
Монитор и видеокарта образуют видеосистему персонального компьютера. Рассмотрим работу видеосистемы персонального компьютера в упрощённом виде.
1. Под управлением процессора информация о цвете каждого пикселя экрана компьютера заносится для хранения в видеопамять. Видеопамять — это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Глубина цвета, а значит, количество цветов в палитре компьютера, зависит от размера видеопамяти. Видеопамять современных компьютеров составляет 256, 512 и более мегабайтов.
2. Видеопроцессор несколько десятков раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и передаёт его на монитор, который превращает полученные данные в видимое человеком изображение. Частота обновления экрана (количество обновлений экрана в секунду) измеряется в герцах (Гц). Комфортная работа пользователя, при которой он не замечает мерцания экрана, возможна при частоте обновления экрана не менее 75 Гц.
Пространственное разрешение монитора, глубина цвета и частота обновления экрана — основные параметры, определяющие качество компьютерного изображения. В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима (рис. 3.4).
Задача. Рассчитайте объём видеопамяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 640 х 480 и палитрой из 65 536 цветов.
САМОЕ ГЛАВНОЕ
Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей. Пространственное разрешение монитора — это количество пикселей, из которых складывается изображение.
Каждый пиксель имеет определённый цвет, который получается комбинацией трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего (цветовая модель RGB).
Монитор и видеокарта, включающая в себя видеопамять и видеопроцессор, образуют видеосистему персонального компьютера.
Вопросы и задания
1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содер-жащейся в электронном приложении к учебнику. Используйте эти материалы при подготовке ответов на вопросы и выполне-нии заданий.
2. Что общего между пуантилизмом (техника живописи), созданием мозаичных изображений и формированием изображения на экране монитора?
3. Опишите цветовую модель RGB.
4. Какие особенности нашего зрения положены в основу формирования изображений на экране компьютера?
5. Для чего нужна видеопамять?
6. Какие функции выполняет видеопроцессор?
7. Опишите в общих чертах работу видеосистемы персонального компьютера.
8. Как вы понимаете смысл фразы «В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима»?
9. Рассчитайте объём видеопамяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 1024 х 768 и количеством отображаемых цветов, равным 16 777 216.
10. Вы хотите работать с разрешением монитора 1600 х 1200 пикселей, используя 16 777 216 цветов. В магазине продаются видеокарты с памятью 512 Кбайт, 2 Мбайт, 4 Мбайт и 64 Мбайт. Какую из них можно купить для вашей работы?
11. Подсчитайте объём данных, передаваемых в секунду от видеопамяти к монитору в режиме 1024 х 768 пикселей с глубиной цвета 16 битов и частотой обновления экрана 75 Гц.
Электронное приложение к учебнику
Ссылки на ресурсы ЕК ЦОР
Презентация «Формирование изображения на экране монитора»
Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
1) анимация «Цветовая модель RGB» (N 179672);
2) анимация «Цветовая модель CMYK» (N 179601);
3) анимация «Изображения на компьютере» (196610);
Практическая часть урока
Выполнение задания 3.1 (стр. 133 учебника). По результатам выполнения заполняется таблица № 173 в РТ.
Практическая работа №7 «Обработка и создание растровых изображений»
Задание 1. Работа с графическими примитивами
1. Запустите графический редактор Paint.
2. Установите размеры области для рисования: ширина – 1024 точки, высота – 512 точек.
3. Повторите рисунок, используя инструменты Линия, Прямоугольник, Скругленный прямоугольник и Эллипс.
4. Сохраните результат работы в личной папке:
в файле p1.bmp как 24-разрядный рисунок; в файле p2.bmp как 256-цветный рисунок; в файле p3.bmp 16-цветный рисунок; в файле p4.bmp монохромный рисунок; в файле p5.jpeg; в файле p5.gif.
Сравните размеры полученных файлов и качество сохранённых в них изображений.
Задание 2. Выделение и удаление фрагментов
1. В графическом редакторе откройте файл Устройства.bmp.
2. Оставьте на рисунке только устройства ввода, а всё лишнее удалите с помощью инструментов Выделение и Выделение произвольной области.
3. Сохраните рисунок в личной папке под именем Устройства_ввода.
Задание 3. Перемещение фрагментов
1. В графическом редакторе откройте файл Сказка.bmp.
2. Поочередно выделите прямоугольные прозрачные фрагменты и переместите их так, чтобы сказочные персонажи обрели свой истинный вид.
3. Сохраните результат работы в личной папке.
Задание 4. Преобразование фрагментов
1. В графическом редакторе откройте файл Стрекоза.bmp.
2. Поочередно выделите прямоугольные фрагменты, при необходимости поверните и переместите их так, чтобы получилась иллюстрация к басне И. Крылова «Стрекоза и муравей».
3. Сохраните результат работы под тем же именем в личной папке.
Задание 5. Конструирование сложных объектов из графических примитивов
1. Запустите графический редактор.
2. Изобразите один из следующих рисунков:
3. Сохраните результат работы в личной папке под именем Мой_рисунок.
Задание 6. Создание надписей
1. В графическом редакторе откройте файл Панель.bmp.
3. Сохраните рисунок в личной папке в файле Панель1.bmp.
Задание 7. Копирование фрагментов
1. Рассмотрите представленный на рисунке орнамент. Выделите в нём повторяющийся фрагмент.
2. Изобразите повторяющийся фрагмент в графическом редакторе.
3. Путём копирования и поворотов фрагмента воспроизведите орнамент.
4. Сохраните рисунок в личной папке под именем Орнамент.
Задание 8. Работа с несколькими файлами
1. В графическом редакторе откройте файл Схема.bmp.
2. Проиллюстрируйте схему, добавив в неё изображения соответствующих устройств из файлов:
Для удобства откройте каждый из этих файлов в новых окнах. Копируйте нужные изображения в буфер обмена и вставляйте в нужные места схемы.
3. Сохраните полученный результат в личной папке под именем Схема1.
Задание 9. Получение копии экрана
1. Запустите графический редактор Paint, минимизируйте его окно и сделайте копию этого окна (Alt+PrintScreen).
2. Разместите полученное изображение в рабочем поле графического редактора Paint (команда Правка → Вставить) и подпишите основные элементы интерфейса.
3. Сохраните результат работы в личной папке под именем Paint.bmp.
Задание 10. Художественная обработка изображений
1. Запустите графический редактор Gimp.
2. Откройте в графическом редакторе файл mamont.jpeg.
3. Примените к исходному изображению несколько различных фильтров; получите не менее 4-х вариантов обработки исходного изображения.
4. Сохраните свои результаты в файлах mamont1.jpeg, mamont2.jpeg, mamont3.jpeg, mamont4.jpeg.
Теперь вы умеете:
• создавать изображения в графическом редакторе; • редактировать готовые изображения, в том числе удаляя их фрагменты и добавляя надписи; • создавать изображения с помощью выделения и преобразования их фрагментов; • получать и преобразовывать копию экрана компьютера; • выполнять художественную обработку графических изображений.
видеосистема персонального компьютера
Презентация «Формирование изображения на экране монитора»
1) анимация «Цветовая модель RGB» (N 179672);
Выполнение задания 3.1 (стр. 133 учебника). По результатам выполнения заполняется таблица № 173 в РТ.
