Решение задач на кодирование графической информации
Кодирование графической информации
Преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, т. е. разбиения непрерывного графического изображения на отдельные элементы. В процессе дискретизации производится кодирование, т. е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.
Дискретизация – это преобразование непрерывного изображения в набор дискретных значений в форме кода.
В процессе кодирования изображения производится пространственная дискретизация. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на отдельные мелкие фрагменты (точки), каждому из которых присваивается код цвета.
В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения. Растровое изображение состоит из определённого количества строк, каждая из которых содержит определённое количество точек (пиксел).
Качество изображения зависит от разрешающей способности.
Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали (X) и количеством точек по вертикали (Y) на единицу длины изображения.
Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (больше строк растра и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения.
Величина разрешающей способности выражается в dpi (dotperinch - точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной в 1 дюйм ( 1дюйм = 2,54 см). Оцифровка графических изображений с бумаги или плёнок производится с помощью сканера. Сканирование производится путём перемещения светочувствительных элементов вдоль изображения. Характеристики сканера выражаются двумя числами, например 1200х2400 dpi. Первое число определяет количество светочувствительных элементов на одном дюйме полоски и является оптическим разрешением. Второе - является аппаратным разрешением и определяет количество микрошагов при перемещении на один дюйм вдоль изображения.
|
|
|
В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки. Количество цветов N в палитре и количество информации для кодирования цвета каждой точки связаны между собой известной формулой: N=2I, где I – глубина цвета, а N – количество цветов (палитра).
Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. Наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются значения из таблицы:
|
|
|
Таблица. Глубина цвета и количество отображаемых цветов.
| Глубина цвета (i) | 8 | 16 (HighColor) | 24 (TrueColor) | 32 (TrueColor) |
| Количество изображаемых цветов (N) | 28=256 | 216=65 536 | 224= 16 777 216 | 232= 4 294 |
Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Разрешение может быть: 800х600, 1024х768, 1152х864 и выше. Количество отображаемых цветов может изменяться от 256 цветов до более чем 16 миллионов.
|
|
Рис. Формирование растрового изображения на экране.
Рассмотрим пример формирования на экране монитора растрового изображения, состоящего из 600 строк по 800 точек в каждой строке (всего точек) и глубиной цвета 8 битов. Двоичный код цвета всех точек хранится в видеопамяти компьютера, которая находится на видеокарте.
|
|
|
Периодически, с определённой частотой, коды цветов точек считываются из видеопамяти и точки отображаются на экране монитора. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия пользователем.
Информационный объём требуемой видеопамяти можно рассчитать по формуле:
V =I · X · Y,
где V - информационный объём видеопамяти в битах;
X · Y - количество точек изображения (разрешение экрана);
I - глубина цвета в битах на точку.
Например, необходимый объём видеопамяти для графического режима с разрешением 800х600 точек и глубиной цвета 16 бит (2 байта) равен:
V =I · X · Y= 2 байта х 800 х 600 = 960000 байт: 1024== 937,5 Кбайт.
Решение задач на кодирование графической информации
1. Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
Решение: При кодировании с палитрой количество бит на 1 пиксель (K) зависит от количества цветов в палитре N, они связаны формулой: 
(1); объем памяти на все изображение вычисляется по формуле 
(2), где 
– число бит на пиксель, а 
– общее количество пикселей.
|
|
|
1) находим общее количество пикселей 
(1024 пикселя)
2) находим объем памяти в битах 
байт 
байт 
бит 
бит(4096 бит)
3) определяем количество бит на пиксель: 
бита на пиксель
4) по таблице степеней двойки находим, что 4 бита позволяют закодировать 24 = 16 цветов.
2. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 64-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1,5 Мбайт, если его высота вдвое меньше ширины?
Решение: Так как объем памяти на все изображение вычисляется по формуле (1), где – число бит на пиксель, а – общее количество пикселей, которое определяется разрешением, т. е. произведением ширины на высоту изображения.
Примем ширину изображения за x, тогда Q= 
(X * X /2) - это общее количество пикселей.
64=26 . Отсюда K=6.
Подставим эти значения в формулу (1), получим:
*6=1.5*220*23. После сокращения: x2=222. Отсюда: x=211=2048 (пикселей).
Задачи для тренировки:
1. Для хранения растрового изображения размером 128 x 128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
1) 4
2. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 16-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1 Мбайт, если его высота вдвое больше ширины?
1) 24
Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 84; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!