В чем заключается векторное кодирование графической информации

Образовательный портал

Электронный журнал Экстернат.РФ, cоциальная сеть для учителей, путеводитель по образовательным учреждениям, новости образования

Векторное кодирование графической информации

Литвинец Ирина Игоревна,

учитель информатики и ИКТ ГБОУ Гимназии№155

Цели: ввести понятие векторной графики и рассмотреть кодирование векторных изображений.

1. Образовательные – актуализировать основной материал по двоичному кодированию и познакомить учащихся с идеей векторного способа представления изображений в цифровом виде.

2. Развивающие – развивать познавательный интерес, наблюдательность, логическое мышление.

3. Воспитательные – повышать мотивацию учащегося путем использования интерактивных средств обучения, формировать информационную культуру.

4. Здоровьесберегающие – соблюдение санитарных норм при работе с компьютером, соблюдение правил техники безопасности, оптимальное сочетание форм и методов, исключающие переутомление.

Оборудование: интерактивная доска, презентации, раздаточный материал с заданиями.

Ход урока

1. Организационный момент.

Приветствие. Проверка отсутствующих.

2. Проверка домашнего задания.

3. Проверка ранее изученного материала. Актуализация знаний.

Работа с интерактивной доской (Приложение 1).

В зависимости от того, какой номер билета выбрал ученик, на экране появляются вопросы. После того, как учащийся дал ответ, правильный вариант высвечивается на доске.

1) Что такое пиксель? (Крошечный фрагмент изображения, определённого цвета)

2) В чём заключается растровое кодирование? (Цвет каждого пикселя кодируется двоичным числом)

3) Как кодируется черно-белое изображение? (Каждый пиксель может быть либо чёрный, либо белый. Цвет белого пикселя кодируется 0, чёрного – 1)

4) Как кодируются пиксели в цветном изображении? (Цепочкой из 24 нулей и единиц)

5) Из каких основных цветов складываются оттенки? (Красный, зелёный, синий)

6) Сколько бит отводится на каждый из основных цветов? (По 8 бит)

7) Сколько различных оттенков основного цвета при этом можно закодировать? (256)

8) Сколько цветов включает в себя цветовая палитра современных компьютеров? (Более 16 млн., 16777216)

4. Изучение нового материала (Приложение 2)

Учащиеся записывают в тетрадях дату и тему урока «Векторное кодирование графической информации».

Графическая информация может быть представлена в виде векторного изображения. Beкторное изображение состоит из простых элементов, называемых примитивами: линий, окружностей, прямоугольников, закрашенных областей. То есть векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг.

Запишите в тетради: векторный способ кодирования – рисунок состоит из объектов – примитивов: отрезков, прямоугольников, окружностей и т.д.

Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса. Для каждой линии указываются ее тип, толщина и цвет. Информация векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

Запишите в тетради: каждая из фигур может быть математически описана: прямоугольники и треугольники – координатами своих вершин, круги – координатами центров и радиусами.

К достоинствам векторной графики можно отнести то, что изображения занимают относительно небольшой объем памяти и могут легко масштабироваться без потери качества.К недостаткам векторной графикиотносят то, что она не позволяет получать изображения фотографического качества и изображения описываются тысячами команд.

Рисунки кодируются с помощью следующих команд:

Установить x, y – установить в качестве текущей точку с координатами (x, y);

Линия к x1, y1– нарисовать линию от текущей точки до точки с координатами (x, y), при этом точка (x1, y1) становится текущей;

Окружность x, y– нарисовать окружность с центром в точке (x, y) и радиусом ;

5. Физкультминутка

Мультяшный герой входит в класс и проводит физкультминутку, при этом не только говорит, что нужно делать, но и сам показывает все выполняемые упражнения.

6. Обобщение и систематизация знаний(Приложение 2)

В системе координат необходимо восстановить рисунок по описанию. (Раздаточный материал – Приложение 3).Ученикам дается время на выполнение.Выполненные работы сдаются учителю. При выполнении заданий можно воспользоваться слайдами 11 – 14 презентации «Векторное кодирование графической информации» (Приложение 2)

7. Домашнее задание

§ 1.3 (с. 26 – 28), Рабочая тетрадь № 40, 41 (с. 32 – 35).

8. Подведение итогов. Рефлексия

Выставление отметок. Самооценка учащихся (Приложение 4).

Список литературы и Internet-ресурсов:

1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 6 класса.

2. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Рабочая тетрадь для 6 класса.

3. Югова Н.Л., Хлобыстова И.Ю. Поурочные разработки по информатике: 6 класс.

Источник

Векторное кодирование

Для чертежей, схем, карт применяется другой способ кодирования, который позволяет не терять качество при изменении размеров изображения. Рисунок хранится как набор простейших геометрических фигур (графических примитивов): линий, многоугольников, сглаженных кривых, окружностей, эллипсов. Такой рисунок называется векторным.

Векторный рисунок можно «разобрать» на части, растащив мышкой его элементы, а потом снова собрать полное изображение:

Векторный способ кодирования рисунки обладает значительными преимуществами в сравнении с растровым тогда, когда изображение может быть полностью разложено на простейшие геометрические фигуры (например, чертеж, схема, карта, диаграмма). В этом случае при кодировании нет потери информации.

Среди форматов векторных рисунков отметим следующие:

Какие сложности у вас возникли? Как их можно преодолеть?

Лабораторная работа. Кодирование графической информации.

Цель: научиться кодировать растровые графические файлы; научиться измерять информационный объем графических файлов.

Количество бит, необходимое для кодирования одного оттенка цвета, называется глубиной цвета.

В современных компьютерах разрешающая способность (количество точек на экране), а также количество цветов зависит от видеоадаптера и может изменяться программно.

Цветные изображения могут иметь различные режимы: 16 цветов, 256 цветов, 65536 цветов (high color), 16777216 цветов (true color). На одну точку для режима high color необходимо 16 бит или 2 байта.

Наиболее распространённой разрешающей способностью экрана является разрешение 800 на 600 точек, т.е. 480000 точек. Рассчитаем необходимый для режима high color объём видеопамяти: 2 байт

Для измерения объёма информации используются и более крупные единицы:

В видеопамяти компьютера хранится битовая карта, являющаяся двоичным кодом изображения, откуда она считывается процессором (не реже 50 раз в секунду) и отображается на экран.

3. Подумайте, как уплотнить информацию о рисунке при его записи

в файл, если известно, что: а) в рисунке одновременно содержится только 16 цветовых оттенков из 138 возможных; б) в рисунке присутствуют все 130 оттенков одновременно, но количество точек, закрашенных разными оттенками, сильно различаются.

А) 200*300, (№ по списку 1, 8, 15, 22, 29) Б) 590*350, (№ по списку 2, 9, 16, 23, 30) В) 478*472, (№ по списку 3, 10, 17, 24, 31) Г)190*367, (№ по списку 4, 11, 18, 25, 32) Д) 288*577; (№ по списку 5, 12, 19, 26, 33) Е) 100*466, (№ по списку 5, 13, 20, 27, 34) Ж) 390*277. (№ по списку 6, 14, 21, 28)

Сохраните его под следующими расширениями:

Используя информацию о размере каждого из полученных файлов, вычислите количество используемых цветов в каждом из файлов, проверьте с полученным на практике. Объясните, почему формула расчета количества цветов не подходит для формата JPG. Для этого воспользуйтесь информацией из сети Интернет.

Источник

Урок 10. Векторное кодирование графической информации

Урок 10. Векторное кодирование графической информации

Цели: ввести понятие векторной графики и рассмотреть ко­дирование векторных изображений.

Оборудование: текстовый редактор MS Word.

1. Организационный момент

2. Проверка домашнего задания

3. Проверка ранее изученного материала. Актуализация знаний

— Что является основным элементом растровой картинки?

— Сколько бит занимает один пиксель черно-белой кар­тинки?

4. Изучение новой темы

Самым близким аналогом векторной графики является гра­фическое представление математических функций. Например, для описания отрезка прямой достаточно указать координаты его концов, а окружность можно описать, задав координаты центра и радиус.

Качество изображения определяется разрешающей способ­ностью монитора, т. е. количеством точек, из которых оно скла­дывается. Чем больше разрешающая способность, т. е. чем боль­ше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения.

К достоинствам векторной графики можно отнести то, что изображения занимают относительно небольшой объем памяти и могут легко масштабироваться без потери качества.

К недостаткам векторной графики относят то, что она не по­зволяет получать изображения фотографического качества и изоб­ражения описываются тысячами команд.

Приведен векторный рисунок трактора, состоящего из прямоугольников и окружностей, которые и являются графи­ческими примитивами.

Рассмотрим более подробно, какие команды надо использо­вать, чтобы нарисовать данный рисунок.

Для того чтобы нарисовать сам трактор, необходимы следу­ющие команды:

1) прямоугольник 15, 20, 40, 35 (капот);

2) прямоугольник 40, 20, 60, 50 (кабина);

3) прямоугольник 45, 35, 55,45 (окно в кабине);

4) прямоугольник 20, 35, 25, 50 (труба);

5) окружность 25, 15,4 (первое колесо);

6) окружность 50, 15, 4 (второе колесо);

7) окружность 25, 55, 2 (дым маленький);

8) окружность 30, 60, 3 (дым средний);

9) окружность 40, 65, 5 (дым большой).

Для того чтобы нарисовать прицеп трактора, необходимы сле­дующие команды:

1) прямоугольник 65, 20, 11О, 45 (прицеп);

2) окружность 70, 15,4 (первое колесо);

3) окружность 80, 15, 4 (второе колесо);

4) окружность 95, 15, 4 (третье колесо);

5) окружность 105, 15, 4 (четвертое колесо).

Для того чтобы соединить трактор и прицеп, необходимы сле­дующие команды:

1) установить 60, 25;

(Ученики по очереди выходят к доске и записывают на ней команды, которые произносит учитель. В круглых скобках рядом с каждой командой даются пояснения того, что рисуется в ходе ее выполнения.)

В результате выполнения задания должны получиться следу­ющие команды:

прямоугольник 25, 5, 70, 30 (телевизор);

прямоугольник 30, 10,65, 25 (экран телевизора);

установить 30, 45 (смещаемся в точку для начала рисования антенны);

линия к 35, 30 (левый ус антенны);

линия к 40, 50 (правый ус антенны);

окружность 60, 40, 10 (часы);

установить 60,45 (смещаемся в точку для начала рисования часовой стрелки часов);

линия к 60, 40 (часовая стрелка часов);

линия к 65, 35 (минутная стрелка часов);

окружность 60, 47, 2 (метка для обозначения 12 часов);

окружность 67, 40, 2 (метка для обозначения 3 часов);

окружность 60, 33, 2 (метка для обозначения 6 часов);

окружность 53, 33, 2 (метка для обозначения 9 часов).

6. Практическая работа Работа № 4.

7. Подведение итогов урока Что нового узнали на уроке? Как кодируется векторная информация?

Источник

Векторное кодирование

Вы будете перенаправлены на Автор24

Векторный рисунок

Векторное изображение состоит из простых элементов, которые называются примитивами: линий, окружностей, прямоугольников закрашенных областей. То есть векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг. Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса. Для каждой линии указываются ее тип, толщина и цвет. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

Аналогом векторной графики является графическое представление математических функций. Например, для описания отрезка прямой достаточно указать координаты его концов, а окружность можно описать, задав координаты центра и радиус.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора, т. е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем выше разрешающая способность, тем выше качество изображения.

Для чертежей, схем, карт применяется способ кодирования, который позволяет не терять качество при изменении размеров изображения. Рисунок хранится как набор простейших геометрических фигур (графических примитивов): линий, многоугольников, сглаженных кривых, окружностей, эллипсов. Такой рисунок называется векторным.

Векторный рисунок – это рисунок, который закодирован в виде набора простейших геометрических фигур, параметры которых (размеры, координаты вершин, углы наклона, цвет контура и заливки) хранятся в виде чисел.

Векторный рисунок можно «разобрать» на части, растащив мышкой его элементы, а потом снова собрать полное изображение:

Готовые работы на аналогичную тему

При векторном кодировании для отрезка хранятся координаты его концов, для прямоугольников и ломаных – координаты вершин. Окружность и эллипс можно задать координатами прямоугольника, в который вписана фигура. Сложнее обстоит дело со сглаженными кривыми. На рисунке изображена линия с опорными точками.

У каждой из этих точек есть «рукоятки» (управляющие линии), перемещая концы этих рукояток можно регулировать наклон касательной и кривизну всех участков кривой. Если обе рукоятки находятся на одной прямой, получается сглаженный узел, если нет – то угловой узел. Таким образом, форма этой кривой полностью задается координатами опорных точек и координатами рукояток. Кривые, заданные таким образом, называют кривыми Безье в честь их изобретателя французского инженера Пьера Безье.

Преимущества и недостатки векторного кодирования

Векторное кодирование чрезвычайно широко распространено. В частности, оно используется в современных шрифтах TrueType и PostScript, в системах автоматизированного проектирования.

Векторный способ кодирования рисунка обладает значительными преимуществами в сравнении с растровым тогда, когда изображение может быть полностью разложено на простейшие геометрические фигуры (например, чертеж, схема, карта, диаграмма). В этом случае при кодировании нет потери информации.

Объем файлов напрямую зависит от сложности рисунка – чем меньше элементов, тем меньше места занимает файл. Как правило, векторные рисунки значительно меньше по объему, чем растровые. Это связанно с тем, что в памяти компьютера хранится не информация о каждом пикселе, а данные, с помощью которых компьютер воссоздаёт изображение.

При изменении размера векторного рисунка не происходит никакого искажения формы элементов, при увеличении наклонных линий не появляются «ступеньки», как при растровом кодировании:

Свобода манипуляций: векторное изображение можно масштабировать, крутить без потери качества, а также редактировать с незначительными потерями. Независимость от устройств вывода: векторная графика создаёт идеальные объекты, и при выводе будет максимально использовать разрешающую способность выводящих устройств.

Данный метод кодирования имеет ряд недостатков.

Самый главный недостаток этого метода – он практически непригоден для кодирования размытых изображений, например, фотографий.

Форматы векторных рисунков

Среди форматов векторных рисунков отметим следующие:

Источник

Информатика. 10 класс

Конспект урока

Информатика, 10 класс. Урок № 17.

Тема — Кодирование графической и звуковой информации

Большую часть информации человек получает с помощью зрения и слуха. Важность этих органов чувств обусловлена развитием человека как биологического вида, поэтому человеческий мозг с большой скоростью способен обрабатывать огромное количество графической и звуковой информации.

С появлением компьютеров возникла огромная потребность научить их обрабатывать такую информацию. Как же такую информацию может обработать компьютер?

Итак, кодирование графической информации осуществляется двумя различными способами: векторным и растровым

Программы, работающие с векторной графикой, хранят информацию об объектах, составляющих изображение в виде графических примитивов: прямых линий, дуг окружностей, прямоугольников, закрасок и т.д.

Достоинства векторной графики:

— Преобразования без искажений.

— Маленький графический файл.

— Рисовать быстро и просто.

— Независимое редактирование частей рисунка.

— Высокая точность прорисовки.

— Редактор быстро выполняет операции.

Недостатки векторной графики:

— Векторные изображения выглядят искусственно.

— Ограниченность в живописных средствах.

Программы растровой графики работают с точками экрана (пикселями). Это называется пространственной дискретизацией.

КОДИРОВАНИЕ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ

Давайте более подробно рассмотрим растровое кодирование информации.

Компьютер запоминает цвет каждой точки, а пользователь из таких точек собирает рисунок.

При этом зная количество пикселей по вертикале и горизонтали, мы сможем найти — разрешающую способность изображения.

Разрешающая способность находится по формуле:

где n, m — количество пикселей в изображении по вертикали и горизонтали.

В процессе дискретизации каждый пиксель может принимать различные цвета из палитры цветов. При этом зная количество цветов, которые можно использовать в палитре и воспользовавшись формулой Хартли, мы сможем найти количество информации, которое используется для кодирования цвета точки, что мы будем называть глубиной цвета.

где N — количество цветов в палитре;

Таким образом, чтобы найти вес изображения достаточно перемножить разрешающую способность изображения на глубину цвета: L=P*i.

Каким именно образом возможно закодировать пиксель? Для этого используются кодировочные палитры.

КОДИРОВОЧНАЯ ПАЛИТРА RGB

Когда художник рисует картину, цвета он выбирает по своему вкусу. Но цвет в компьютере надо стандартизировать, чтобы его можно было распознать. Поэтому надо определить, что такое каждый цвет.

В экспериментах по производству цветных стекол М. В. Ломоносов показал, что получить любой цвет возможно, используя три различных цвета.

Этот факт был обобщен Германом Грассманом в виде законов аддитивного синтеза цвета.

Давайте рассмотрим два из этих законов:

— Закон трехмерности. С помощью трех независимых цветов можно, смешивая их в однозначно определенной пропорции, выразить любой цвет.

— Закон непрерывности. При непрерывном изменении пропорции, в которой взяты компоненты цветовой смеси, получаемый цвет также меняется непрерывно.

Из биологии вы знаете, что рецепторы человеческого глаза делятся на две группы: палочки и колбочки. Палочки более чувствительны к интенсивности поступаемого света, а колбочки — к длине волны.

Если посмотреть, как распределяется количество колбочек по тому, на какую длину волны они «настроены», то количество колбочек «настроенных» на синий, красный и зеленый цвета окажется больше.

Поэтому такие цвета были взяты основными для построения цветовой модели, которая получила название RGB (Red, Green, Blue). То есть задавая количество любого из этих трех цветов, можно получить любой другой. Для кодирования каждого цвета было выделено 8 бит (режим True-Color). Таким образом, количество каждого цвета может изменяться от 0 до 255, часто это количество выражается в шестнадцатеричной системе счисления (от 0 до FF).

Так как описание цвета происходит определением трех величин, то это наводит на мысль считать их координатами точки в пространстве. Получается, что координаты цветов заполняют куб.

При этом яркость цвета определяется тем насколько близка к максимальному значению хотя бы одна координата из трех.

КОДИРОВАНИЕ ЗВУКОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Давайте перейдем к кодированию звуковой информации.

Из курса физики вам всем известно, что звук — это непрерывная волна с изменяющейся амплитудой и частотой.

Для того, чтобы компьютер мог обрабатывать непрерывный звуковой сигнал, он должен быть дискретизирован, т. е. превращен в последовательность электрических импульсов (двоичных нулей и единиц).

Для этого звуковая волна разбивается на отдельные временные участки.

Гладкая кривая заменяется последовательностью «ступенек». Каждой «ступеньке» присваивается значение громкости звука. Чем больше количество уровней громкости, тем больше количество информации будет нести значение каждого уровня и более качественным будет звучание. Причем, чем больше будет количество измерений уровня звукового сигнала в единицу времени, тем качественнее будет звучание. Эта характеристика называется частотой дискретизации Данная характеристика измеряется в Гц.

При этом на каждое измерение выделяется одинаковое количество бит. Такая характеристика называется — глубина кодирования.

Таким образом, чтобы подсчитать вес звуковой волны достаточно перемножить частоту дискретизации, глубины кодирования и времени звучания такого звука. При этом, рассматривая современное звучание, количество звуковых волн может быть различное, например, для стереозвука — это 2, а для квадрозвука — 4.

Источник