Установите соответствие между объемом и количеством цветов для хранения одного пикселя

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

При решении задач данной группы необходимо опираться на следующие понятия.

Для кодирования цвета используются цветовые модели.

Цветовая модель – способ сопоставления каждому используемому в модели цвету своего кодового слова. В компьютере используется цветовая модель RGB. В ней для указания цвета используются яркости (интенсивности свечения) красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue) цветов. Каждая яркость может принимать значение от нуля (отсутствие сечения) до 255 (максимальное свечение). То есть всего 256возможныхъ состояний.

Количество цветов (N) и количество бит (i) для хранения кода цвета связано соотношением: 2 i =N.

В растровом изображении каждый пиксель кодируется одинаковым количеством бит. Изображение состоит из прямоугольной таблицы пикселей.

Чтобы подсчитать количество бит необходимых для хранения растрового изображения необходимо воспользоваться формулой:

V=H×W×C, где

H×W- количество пикселей( высота × ширина) в прямоугольной области растрового изображения

C – количество бит для кодирования цвета одного пикселя.

​Решение задач на кодирование графической информации

Задача 1. Какой минимальный объем памяти (в битах) необходим для хранения одной точки изображения, в котором 16 различных цветов.

Решение. Для решения данной задачи необходимо воспользоваться формулой 2 i =N, тогда i=log2N, следовательно i=log216, i=4бит.

Ответ. Минимальный объем памяти для хранения одной точки изображения равен 4 бит.

Задача2. Какое наибольшее количество различных цветов можно закодировать, используя 4 бита?

Решение. Так как по условию задачи для хранения кода одного цвета необходимо 4 бит, то для нахождения количества цветов необходимо воспользоваться формулой

2 i =N, 2 4 =16-цветов.

Ответ. 16 цветов.

Задача 3. Какой объем информации в килобайтах занимает неупакованное растровое изображение размером 160х2048 пикселей в цветовом режиме GrayScale (256 оттенков серого)?

Решение. В растровом (неупакованном) изображении каждый пиксель кодируется одинаковым количеством бит. По условию задачи рассматривается изображение размером 160х2048 пикселей. Для того чтобы найти количество пикселей изображения необходимо перемножить количество пикселей по ширине и по высоте: 160×2048=327680. Для того чтобы найти количество бит в одном пикселе нужно воспользоваться формулой i=log2N, где N –число цветов, по условию задачи их 256. i=log2256, i=log228, i=8бит, I=327680*8=2621440бит. По условию задачи необходимо найти объем растрового изображения в килобайтах. Для этого нужно осуществить перевод единицы измерения бит в байты (разделив на 8) а затем в килобайты (разделив на 1024). 2621440:8=32760байт 32760:1024=320Кбайт

Ответ: неупакованное растровое изображение занимает 320Кбайт памяти.

Задача 4. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 16-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1 мегабайт, если его высота вдвое больше ширины?

Решение. По условию задачи известно, что для создания графического файла использовалась 16 цветная палитра. Используя формулу i=log2N, можно найти количество бит выделенных для хранения кода цвета одной точки изображения. i=log216, i=log224, i=4 бит.

Найдем ширину (в пикселях) прямоугольного изображения, учитывая, что известен информационный объем этого изображения.

Обозначим переменной х- ширину данного прямоугольного изображения. По условию задачи высота в 2 раза больше, следовательно, Н= 2х.

Подставим известные данные в формулу V=H×W×C, где

H – высота прямоугольной области растрового изображения,

W- ширина прямоугольной области растрового изображения,

C – количество бит для кодирования цвета одного пикселя.

V=1Мбайт=2 20 байт=2 23 бит,

х 2 =2 23 /4, тогда 2х 2 =2 21 , х 2 =2 20 , х=2 10 =1024пикселей

Ответ: ширина прямоугольного растрового изображения 1024 пикселей.

Тест содержит общие вопросы для проверки знаний по дисциплине "Компьютерная графика", а так же ряд вопросов по работе с редактором векторной графики CorelDraw.

ВложениеРазмер
test_po_distsipline_kompyuternaya_grafika.docx 36.79 КБ

Предварительный просмотр:

1. Графическим редактором называется программа, предназначенная для:

  1. создания графического образа текста;
  2. редактирования вида и начертания шрифта;
  3. работы с графическим изображением;
  4. построения диаграмм.

2. Минимальным объектом, используемым в векторном графическом редакторе, является:

  1. точка экрана (пиксел);
  2. объект (прямоугольник, круг и т. д.);
  3. палитра цветов;
  4. знакоместо (символ).

3. К основным операциям, возможным в графическом редакторе, относятся:

  1. линия, круг, прямоугольник;
  2. карандаш, кисть, ластик;
  3. выделение, копирование, вставка;
  4. набор цветов.

4. Какой из указанных графических редакторов является векторным?

  1. CorelDRAW;
  2. Adobe Fotoshop;
  3. Paint

5. В цветовой модели RGB установлены следующие параметры: 0, 255, 0. Какой цвет будет соответствовать этим параметрам?

6. Большой размер файла — один из недостатков:

  1. растровой графики;
  2. векторной графики.

7. Разрешение изображения измеряется в:

  1. пикселах;
  2. точках на дюйм (dpi);
  3. мм, см, дюймах;
  4. количестве цветовых оттенков на дюйм (jpeg).

8. Какая заливка называется градиентной?

  1. сплошная (одним цветом);
  2. с переходом (от одного цвета к другому);
  3. заливка с использованием внешней текстуры;
  4. заливка узором.

9. В модели CMYK в качестве компонентов применяются основные цвета .

  1. красный, зеленый, синий, черный
  2. голубой, пурпурный, желтый, черный
  3. красный, голубой, желтый, синий
  4. голубой, пурпурный, желтый, белы

10. Для вывода графической информации в персональном компьютере используется

  1. мышь
  2. клавиатура
  3. экран дисплея
  4. сканер

11. Графика с представлением изображения в виде последовательности точек со своими координатами, соединенных между собой кривыми, которые описываются математическими уравнениями, называется

  1. фрактальной
  2. растровой
  3. векторной
  4. прямолинейной

12. Какие операции мы можем выполнять над векторными графическими изображениями?

Выберите несколько вариантов ответа:

  1. Копировать
  2. Вырезать
  3. Вставить
  4. Переместить
  5. Удалить

13. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Выделение одного или нескольких объектов, перемещение выбранного объекта, трансформация объекта (трансформация, наклон).

14. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Используется для обработки контуров Безье. Вторая функция инструмента - выделение произвольных текстовых символов в блоке текста с целью их одновременного форматирования.

15. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Создаёт эффект перехода между 2 векторных объектов.

16. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Используется для выполнения любого типа заливки (равномерной, градиентной, шаблоном, текстурой или узором) внутренней области векторного объекта.

17. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Создаёт в векторном объекте эффект тени от объекта.

18. Минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе, является:

  1. точка экрана (пиксел);
  2. объект (прямоугольник, круг и т. д.);
  3. палитра цветов;
  4. знакоместо (символ).

19. Деформация изображения при изменении размера рисунка — один из недостатков:

  1. растровой графики;
  2. векторной графики.

20. Палитрой в графическом редакторе является:

  1. линия, круг, прямоугольник;
  2. карандаш, кисть, ластик;
  3. выделение, копирование, вставка;
  4. набор цветов.

21. Инструментами в графическом редакторе являются:

  1. точка экрана (пиксел);
  2. объект (прямоугольник, круг и т. д.);
  3. палитра цветов;

22. В модели RGB в качестве компонентов применяются основные цвета:

  1. голубой, пурпурный, желтый;
  2. красный, голубой, желтый;
  3. красный, зеленый, синий;
  4. пурпурный, желтый, черный.

23. В цветовой модели RGB установлены следующие параметры: 255, О, О. Какой цвет будет соответствовать этим параметрам?

24. При увеличении разрешения (количества пикселов на дюйм) и размера рисунка размер файла этого рисунка:

  1. уменьшается;
  2. возрастает;
  3. остается неизменным.

25. Минимальной единицей измерения на экране графического редактора является:

26. Какой из графических редакторов является растровым?

  1. Adobe Illustrator
  2. Paint
  3. Corel Draw

27. Сетку из горизонтальных и вертикальных столбцов, которую на экране образуют пиксели, называют:

  1. видеопамятью
  2. видеоадаптером
  3. растром
  4. дисплейным процессором

28. Для хранения 256-цветного изображения на один пиксель требуется:

29. Если элементов графического изображения много и нам нужно их все переместить, нам на помощь приходит

  1. Группировка
  2. Объединение
  3. Слияние

30. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Создаёт контур Безье, форма которого определяется с помощью щелчков в местах расположения его узелков с последующей регулировкой мышью контрольных точек, относящихся к текущему узелку.

31. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Рисует фигуры в форме выпуклых и звёздчатых многоугольников.

32. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Создаёт в векторном объекте эффект выдавливания.

33. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Выполняет рисование произвольной линии.

34. Какой инструмент выполняет следующие функции?

Предназначен для регулировки уровня прозрачности по одному из следующих законов: равномерному, градиентному, с использованием шаблона или текстуры.

Материалы и оборудование: компьютерный класс, проектор; презентация к уроку, тест, карточки.

Форма проведения урока: беседа, практическая работа по решению задач, фронтальная, индивидуальная формы работы.

Методы обучения: объяснительно-демонстрационные, практические.

  1. Организационный момент (1 мин).
  2. Постановка цели урока (2 мин).
  3. Повторение пройденного материала (10 мин)
  4. Формирование умений и навыков при решении задач. Индивидуальная работа на карточках (18 мин)
  5. Практическая работа за ПК (7 мин.)
  6. Самостоятельная работа учащихся. Тест (5 мин).
  7. Д/з (1 мин).
  8. Подведение итогов. Рефлексия (1 мин).

1. Организационный момент. Вступительное слово учителя (1 мин.)

2. Постановка цели урока. Актуализация знаний (2 мин.)

Сегодня на уроке мы рассмотрим задачи на кодирование графической информации.

  • объем видеопамяти,
  • графический режим,
  • глубина цвета,
  • разрешающая способность экрана,
  • палитра.

Во всех подобных задачах требуется найти ту или иную величину.
Видеопамять – это специальная оперативная память, в которой формируется графическое изображение. Иными словами для получения на экране монитора картинки её надо где-то хранить. Для этого и существует видеопамять. Чаще всего ее величина от 512 Кб до 4 Мб для самых лучших ПК при реализации 16,7 млн. цветов.

3. Повторение пройденного материала (10 мин.) (Приложение 1)

– От чего зависит качество изображения? (От разрешающей способности и глубины кодирования точки)
– Что такое разрешающая способность экрана? (Разрешающая способность – количество точек по вертикали и горизонтали экрана)
– Что такое глубина кодирования цвета точки? (Глубина цвета — количество информации, которое используется)
– В каких единицах измеряется информация?
– Как найти объём видеопамяти, необходимый для хранения изображения:
V= x*y*i , где х *у — количество пикселей, а i (бит) – глубина цвета точки
– Какой формулой связаны глубина цвета точки и количество цветов в палитре? (N=2 i )
– Немного математики: 2 1 =2, 2 2 =4, …, 2 8 =256 (запись на доске)

Устно:

Задание 1. Определить количество пикселей изображения на экране монитора с разрешающей способностью 800x600. (Ответ: 480000)

Задание 2. Подсчитать объём видеопамяти, необходимый для хранения чёрно-белого изображения вида


Ответ: V = 10 * 8 * 1 = 80 бит

– Каков размер этого изображения?
– Сколько нужно видеопамяти для кодирования одной точки?
– А для всего изображения?

Задание 3. Однако, общепринятым на сегодняшний день считается представление чёрно-белого изображения в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета – т. е. для кодирования одной точки такого изображения нужно 8 (256=2 8 ) бит или 1 байт
Подсчитать объём видеопамяти, необходимый для хранения чёрно-белого изображения вида


Ответ: V = 10 * 8 *8 = 640 бит

– Чем отличается кодирование этих двух изображений? (Глубиной цвета точки)
– Давайте сравним два графических изображения:


– Что вы можете сказать о качестве этих изображений? Как можно объяснить разницу?
– Оказывается размер первого – 369 * 204, а второго – 93 * 51пикселей. Значит, качество графического изображения зависит от количества точек (пикселей), из которых оно состоит: чем больше точек – тем выше качество.
Наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16, 24 или 32 бита.

Задание 5. Заполните таблицу соответствующими значениями

Глубина цвета (I) Количество цветов (N) Возможные варианты
4 16777216
8 65 536
16 16
24 256
32 4294967296

4. Формирование умений и навыков при решении задач (18 мин.) (Приложение 1)

1. В цветовой модели RGB для кодирования одного пикселя используется 3 байта. Фотографию размером 2048x1536 пикселей сохранили в виде несжатого файла с использованием RGB-кодирования. Определите размер получившегося файла.

1) 3 килобайта 2) 3 мегабайта 3) 9 килобайт 4) 9 мегабайт

х*у=2048*1536 V= x*y*i=2048*1536*3байта= 9437184 байта=9216 Кбайт = 9 Мбайт
i=3 байта
V – ?

2. Для хранения растрового изображения размером 128*128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

1) 8 2) 2 3) 16 4) 4

Решение: i=V/x*y=4*1024*8/(128*128)=2 N=4

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64*64 пикселя, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

V= 64*64*8=32768 бит = 4096 байт = 4 Кбайт

4. Для хранения растрового изображения размером 64*64 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

х*у= 64*64 V=x*y*i; i=V/(x*y)=512*8 бит/(64*64)= 4096 бит/4096=1бит
V= 512 байтов N=2 i =2
N – ? Ответ: 2 цвета

5. Дисплей работает с 256-цветной палитрой в режиме 640*400 пикселей. Для кодирования изображения требуется 1250 Кбайт. Сколько страниц видеопамяти оно занимает?

640*400 N=256, i=8 бит, V=1250*1024*8бит=10240000 бит;
V= 1250 Кбайт V/(640*400*8)=10240000 бит/(640*400*8)бит = 5 стр.
N=256 Ответ: 5 стр.
Сколько стр?

6. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 * 350 пикселей, а количество используемых цветов – 16?

Решение: N=16, i=4 бит, V= 640*350*4*2 бит= 179200бит=224000байт= 218,75 Кбайт

Ответ: 2) 218,75 Кбайт

7. (УСТНО) Палитра содержит 8 цветов. Каким двоичным кодом может быть закодирован зеленый цвет? Ответ: 3) 010

8. Разрешающая способность графического дисплея составляет 800*600. Голубой цвет кодируется двоичным кодом 011. Объем видеопамяти составляет 750 Кбайтов. Сколько страниц содержит видеопамять компьютера?

800*600 V=750*1024*8бит= 6144000бит;
V= 750 Кбайт V/(800*600*3)= 6144000бит/(800*600*3)бит = 4, 26666стр.
I=3 бит Ответ: 5 стр.
Сколько стр?

9. Во сколько раз и как изменится объём памяти, занимаемой изображением, если в процессе его преобразования количество цветов уменьшилось с 65536 до 16?

5. Практическая работа на ПК (7 мин.) (Приложение 3)

6. Самостоятельная работа учащихся (5 мин.) (Приложение 4)

7. Домашнее задание

1. Передача растрового графического изображения размером 600*400 пикселей с помощью модема со скоростью 28800 бит/сек потребовала 1 мин 20 сек. Определите количество цветов в палитре, использовавшейся в этом изображении.
2. Объем страницы видеопамяти составляет 62,5 Кбайт. Графический дисплей работает в режиме 640*400 пикселей. Сколько цветов в палитре?
3. п.1.1 – 1.4

8. Подведение итогов урока. Рефлексия

Качество растрового графического изображения зависит от разрешающей способности экрана монитора (чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения), а также от глубины цвета (т.е. количества битов, используемых для кодирования цвета точки).


Рефлексия (каждому ученику раздаётся карточка)

1. При изменении размеров векторной графики его качество:
а) При уменьшении ухудшается а при увеличении остаётся неизменным
б) При уменьшении остаётся неизменным а при увеличении ухудшается.
в) качество ухудшается при увеличении и уменьшении
г) качество остаётся неизменным +

2. При изменении размеров растрового изображения:
а) качество остаётся неизменным
б) качество ухудшается при увеличении и уменьшении +
в) При уменьшении остаётся неизменным а при увеличении ухудшается
г) При уменьшении ухудшается а при увеличении остаётся неизменным

3. Сколько потребуется памяти для графического режима True Color с разрешающей способностью 32 х 32 точек:
а) 6 килобайт
б) 2 килобайта
в) 3 килобайта +

4. От чего напрямую зависит качество картинки на экране монитора
а) от размера пикселя +
б) от размеров монитора
в) от угла падения света

5. Сколько потребуется памяти для графического режима High Color с разрешающей способностью 32 х 32 точек:
а) 12 байтов
б) 2 байта
в) 2 Килобайта +

6. Черно – белое растровое изображение имеет размер 10 Х 10 точек. Какой объем памяти займет это изображение:
а) 100 байт
б) 100 бит +
в) 10 байт

7. Рисунок размером 32×32 пикселя занимает 512 байтов памяти. Чему будет равно число цветовых оттенков в палитре:
а) 4
б) 12
в) 16 +

8. Цветное (с палитрой 65536 цветов) растровое изображение имеет размер 10 Х 10 точек. Какой объем памяти займет это изображение:
а) 200 байт +
б) 100 байт
в) 100 бит

9. Минимальным элементом растрового графического объекта на экране считается:
а) графический примитив
б) знак
в) пиксель +

10. Пространственная дискретизация:
а) разбиение изображения на копии
б) разбиение изображения на отдельные точки +
в) разбиение изображения на строки

11. Количество битов для кодирования цвета пикселя представляет собой:
а) глубину цвета +
б) размер цветовой палитры
в) частоту дискретизации

12. Разрешающая способность экрана в графическом режиме определяется количеством:
а) пикселей по вертикали
б) пикселей по горизонтали и вертикали +
в) пикселей по горизонтали

13. Разрешение монитора определяется:
а) умножением количества строк на число пикселей в строке +
б) величиной видеопамяти ЭВМ
в) скоростью передачи графической информации

14. Определить глубину цвета в графическом режиме, в котором палитра состоит из 16 цветов:
а) 8
б) 6
в) 4 +

15. В цветовой модели RGB каждый цветовой оттенок формируется из оттенков:
а) красного, зеленого, синего +
б) синего, желтого, красного
в) белого, серого, черного

16. 256-цветный рисунок содержит 160 байт информации. Из скольких точек он состоит:
а) 80
б) 160 +
в) 120

17. Двухцветный рисунок величиной 10 х 10 пикселей будет весить:
а) 1 килобайт
б) 2 килобайта
в) 100 бит +

18. Качество отображения информации на экране монитора зависит:
а) только от размера экрана
б) от размера экрана и размера пикселя +
в) только от размера пикселя

19. Глубиной цвета называется:
а) множество точек из которых строится изображения
б) число оттенков в цветовой палитре
в) количество битов, предназначенных для кодирования цвета одного пикселя +

20. Определите количество цветов в палитре при глубине цвета 24 бита:
а) 1024
б) 16777216 +
в) 65536

21. Какое количество цветов будет в палитре, если глубина цвета равна 6 бит:
а) 64 +
б) 46
в) 24

22. Деформация изображения при изменении размера рисунка – один из недостатков:
а) векторной графики
б) растровой графики +
в) зависит от условий

23. Как называется маленькая точка на экране монитора, которая может светиться разными цветами:
а) значок
б) “кнопка”
в) пиксель +

24. Графические изображения преобразуются путем пространственной дискретизации:
а) из цифровой формы в аналоговую
б) из аналоговой формы в цифровую +
в) зависит от условий

25. Укажите какие примеры соответствуют цветовой модели:
Установите соответствие:
RGB:
а) информация в отраженном свете
б) графическая информация на распечатанной фотографии
в) фотография на экране монитора +

26. Цветное с палитрой 256 цветов растровое изображение имеет размер 10*10 точек. Какой информационный объем имеет изображение:
а) 256 бит
б) 100 байт +
в) 100 бит

27. Укажите какие примеры соответствуют цветовой модели:
Установите соответствие:
RGB:
а) информация в прямом свете +
б) информация в отраженном свете
в) графическая информация на распечатанной фотографии

28. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 4096 до 16. Во сколько раз уменьшится его информационный объем:
а) в 2 раза
б) в 5 раз
в) в 3 раза +

29. Укажите какие примеры соответствуют цветовой модели:
Установите соответствие:
CMYK:
а) графическая информация на распечатанной фотографии +
б) фотография на экране монитора
в) информация в прямом свете

30. Укажите какие примеры соответствуют цветовой модели:
Установите соответствие:
CMYK:
а) фотография на экране монитора
б) информация в отраженном свете +
в) информация в прямом свете

31. В какой цветовой модели основными элементами являются параметры оттенка цвета, интенсивности и яркости:
а) HSB +
б) CMYK
в) CMY

32. От чего напрямую зависит качество картинки на экране монитора:
а) от цвета монитора
б) от пространственного разрешения монитора +
в) от размеров монитора

Глубина цвета – это количество бит, отводимых для кодирования одного пикселя.

Если для кодирования одного пикселя взять 1 бит – то с его помощью мы можем получить только 2 цвета: черный (0) и белый (1), то есть черно-белое изображение.

2 бита – 4 цвета (00, 01, 10, 11)

8 бит – 2 8 цветов = 256 цветов и т.д.

Таким образом, число цветов можно определить по формуле:

где, N – количество цветов,

I - битовая глубина цвета.

Вывод: чем больше бит применяется для кодирования 1 пикселя, тем больше цветов и реалистичнее изображение, но и размер файла тоже увеличивается.

Таким образом, объем файла точечной графики – это произведение ширины и высоты изображения в пикселях на глубину цвета.

При этом совершенно безразлично, что изображено на фотографии. Если три параметра одинаковы, то размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения.

Пример расчета. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 800 х 600.

Решение. Из условия файл имеет параметры

А = 800 пикселей

В = 600 пикселей

Глубина цвета I = 24 бита (3 байта)

тогда формула объема файла V = A + B + I

V = 800 х 600 х 24 = 11520000 бит = 1440000байт = 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мб

Пример 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 256. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Из формулы N = 2 I следует, что глубина цвета I1 = log 2 65536 = 16 бит, а после оптимизации I2 = log 2 256 = 8 бит

При этом, размеры картинки в пикселях не изменились. используя формулу для вычисления объема файла имеем: V1 = a x b x 16 = 16 ab и

V2 = a x b x 8 = 8 ab

Составляем пропорцию V1 : V2 = 16 ab : 8 ab

Итак: размер графического файла зависит от размеров изображения и количества цветов.

При этом качественное изображение с 24 или 32 битным кодированием получается довольно большим (мегабайт).

Это очень неудобно для хранения и передачи изображений (особенно в сети Интернет). Поэтому графические файлы подвергаются оптимизации.

Глубина цвета – количество бит, проходящий на 1 пиксел (bpp). Наиболее популярным разрешением является 8 bpp (256 цветов), 16 bpp (65536 цветов)

С 80-х гг. развивается технология обработки на ПК графической информации. Форму представления на экране дисплея графического изображения, состоящего из отдельных точек (пикселей), называют растровой.

Минимальным объектом в растровом графическом редакторе является точка. Растровый графический редактор предназначен для создания рисунков, диаграмм.

Разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали), а также число возможных цветов каждой точки определяются типом монитора.

Распространённая разрешающая способность – 800 х 600 = 480 000 точек.

1 пиксель чёрно-белого экрана кодируется 1 битом информации (чёрная точка или белая точка). Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки связаны формулой: К = 2b.

Современные мониторы имеют следующие цветовые палитры: 16 цветов, 256 цветов; 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).

В табл. 1 показана зависимость информационной ёмкости одного пикселя от цветовой палитры монитора.

Количество бит, кодирующих одну точку

16 (2 16 = 65 536)

24 (2 24 =16 777 216)

Объём памяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран (видеопамяти), равен произведению разрешающей способности на количество бит, кодирующих одну точку. В видеопамяти ПК хранится битовая карта (двоичный код изображения), она считывается процессором не реже 50 раз в секунду и отображается на экране.

В табл. 2 приведены объёмы видеопамяти для мониторов с различными разрешающей способностью и цветовой палитрой.

Ввод и хранение в ЭВМ технических чертежей и им подобных графических изображений осуществляются по-другому. Любой чертёж состоит из отрезков, дуг, окружностей. Положение каждого отрезка на чертеже задаётся координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность задаётся координатами центра и длиной радиуса. Дуга – координатами начала и конца, центром и радиусом. Для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и т.д. Такая форма представления графической информации называется векторной. Минимальной единицей, обрабатываемой векторным графическим редактором, является объект (прямоугольник, круг, дуга). Информация о чертежах обрабатывается специальными программами. Хранение информации в векторной форме на несколько порядков сокращает необходимый объём памяти по сравнению с растровой формой представления информации.

Видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 -- белый, 0 -- черный.

Пиксел на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксел недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксел, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 -- черный, 10 -- зеленый, 01 -- красный, 11 -- коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов -- красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций:

Разумеется, если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, порождающих разнообразные оттенки, увеличивается. Количество различных цветов -- К и количество битов для их кодировки -- N связаны между собой простой формулой: 2 N = К.

В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста -- располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.). Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Контрольные вопросы

1. Сколько двоичных разрядов необходимо для кодирования 1 символа?

2. Средняя скорость чтения ученика составляет 160 символов в минуту. Сколько информации он переработает за 7 часов непрерывного чтения текста?

3. В чём суть растровой формы представления графической информации?

4. Сколько бит информации необходимо для кодирования 1 точки чёрно-белого экрана монитора?

5. По какой формуле определяется объём видеопамяти дисплея?

6. В чём суть векторной формы представления графической информации?

Задача 1. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 1024 х 600.

Задача 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 2. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Задача 3. Дан двоичный код рисунка. Известно, что рисунок монохромный и матрица имеет размер 8X8. Восста­новите рисунок по коду:

а) 00111100 01000010 00000010 01111110 10000010 10000010 10000110 01111011

б) 10111110 11000001 10000001 00111110 00000001 00000001 10000001 01111110

в) 00111111 01000010 01000010 01000010 00111110 00100010 01000010 11000111

Задача 4. Изображение на экране дисплея строится из отдель­ных точек (пикселей). Пусть установлено разрешение экрана 1200x1024. Сколько байт займет образ экра­на в памяти компьютера, если сохранить его (пото­чечно, в формате bit map -* bmp) как:

а) монохромное изображение;

б) 256-цветный рисунок;

в) 24-разрядный рисунок.

Задача 5. Для кодирования оттенка цвета одной точки (пиксе­ля) цветного изображения в соответствии с RGB моделью цветообразования используется 1 байт (8 бит): 3 бита для кодирования уровня яркости красного (Red) цвета, 2 бита для кодирования уровня яркости зеленого (Green) цвета и 3 бита на синий (Blue) цвет. Определите:

а) сколько уровней яркости каждого цвета может быть закодировано таким образом;

б) сколько всего цветовых оттенков изображения можно передать.

Решите ту же задачу, но при условии использования режима True Color, когда для передачи цвета одного пикселя используется 3 байта - по одному на каждый цвет.

1. Учебная программа занимает 19 Кбайт памяти ПК. Инструкция к программе занимает 1 кадр дисплея (25 строк по 80 символов). Какую часть программы занимает инструкция?

2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.

Количество бит на точку

Информационный объём экрана

3. Что является минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе?

а) Точка экрана (пиксель);

б) объект (прямоугольник, круг и т.д.);

в) палитра цветов;

г) знакоместо (символ).

4. Для чего предназначен векторный графический редактор?

а) Для создания чертежей;

б) для построения графиков:

в) для построения диаграмм;

г) для создания и редактирования рисунков.

5. Файл, содержащий черно-белый квадратный рисунок, имеет объём 200 байтов. Каков размер рисунка в пикселях?

6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом экране (без градации яркости)?

7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?

Правильные ответы к тесту 2.2: 1-г, 3-а, 4-а, 5-б, 6-а, 7-в.

Код — это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят — шифровке) представлении отдельным знаком.

Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Способы кодирования информации.

Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Кодирование символьной (текстовой) информации.

Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Кодирование числовой информации.

Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.

Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.

Кодирование текстовой информации

В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.

Единицы измерения информации.

1 Кбайт = 1024 байтам

1 Мбайт = 1024 Кбайтам

1 Гбайт = 1024 Мбайтам

1 Тбайт = 1024 Гбайтам

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Кодирование графической информации.

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

Кодирование звуковой информации.

Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера.

Читайте также: