двоичное кодирование графической информации в компьютере презентация

Содержание
Форма представления графической и звуковой информации
Кодирование графической информации:
Пространственная дискретизация
Формирование растрового изображения
Графический режим
Задачи
Д/З

1. Форма представления графической и звуковой информации
Аналоговая
Величина принимает
бесконечное множество значений,
значения изменяются непрерывно.
Например,
Живописное полотно
(цвет меняется непрерывно);
Виниловая пластинка
(звуковая дорожка
меняет свою форму непрерывно).
Дискретная
Величина принимает
конечное множество значений,
значения изменяются скачкообразно.
Например,
Изображение, напечатанное
с помощью струйного принтера;
Аудиокомпакт-диск
(содержит участки с различной
отражающей способностью)
X
Y
Рис. 2.6
Аналоговое и дискретное кодирование

Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную проводится путём дискретизации, т.е. путём разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.
В процессе дискретизации производится кодирование, т.е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

2. Кодирование графической информации
Пространственная дискретизация
В процессе кодирования изображения производится его пространственная дискретизация, т.е. изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), каждому фрагменту присваивается значение его цвета, т.е. код цвета (красный, зелёный, синий и т.д.) – Рис.2.7.
Рис.2.7.
Пространственная дискретизация
изображения

Качество кодирования изображения зависит от двух параметров:
Качество кодирования тем выше, чем меньше размер точки и соответственно большее количество точек составляет изображение.
Чем больше количество цветов, т.е. большее количество возможных состояний точки изображения, используется, тем более качественно кодируется изображение (каждая точка несёт большее количество информации).
Совокупность используемых в наборе цветов образует палитру цветов.

Палитра цветов

Формирование растрового изображения
Графическая информация на экране монитора представлена в виде растрового изображения, которое формируется из определённого количества строк, которые в свою очередь содержат определённое количество точек (пикселей).

Качество изображения на мониторе 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.
В ПК обычно используются три основные разрешающие способности экрана:
800х600, 1024х768, 1280х1024 точки.

Сколько «весит» один пиксель?
Пусть имеем экран монитора растрового изображения, с разрешением 800х600 точек.
Т.е., состоящего из 600 строк по 800 точек в каждой строке.
Всего 800х600=480 000 точек (пикселей).
Минимальное количество цветов, из которого можно построить изображение – 2 (чёрный и белый), т.е. каждая точка экрана может иметь одно из 2-х состояний – «чёрная» или «белая». N=2I 2=2I, I=1 бит.
Для хранения состояния одной точки (пикселя) необходим 1 бит в памяти.

Как кодируется цветное изображение?
Цветные изображения формируются в соответствии с двоичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопамяти (Рис.2.8).
Цветные изображения могут иметь различную глубину цвета, которая задаётся количеством битов, используемых для кодирования цвета точки.
Наиболее распространённые значения глубины цвета: 8,16, 24 или 32 бита.
Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной цвета.

Формирование растрового изображения
600
1
2
1 2 3 4
800
Рис.2.8

Как определить количество отображаемых на экране монитора цветов ?
Каждый цвет – это возможное состояние точки, тогда количество цветов может быть вычислено по формуле:
N=2I , где I-глубина цвета (Табл.2.4).
Таблица 2.4. Глубина цвета и количество отображаемых цветов

Как формируется цветное изображение?
Цветное изображение на экране формируется за счёт смешивания 3-х базовых цветов: красного, зелёного и синего.
Такая цветовая модель называется RGB – моделью (R-Red, G-Green, B-Blue).

Как получают различные оттенки цветов?
Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности (оттенки).
Например, при глубине в 24 бита на каждый из цветов выделяется по 8 бит (24:3=8), т.е. для каждого из цветов возможны N=28=256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами (от минимальной - 00000000 до максимальной – 11111111) – табл.2.5.

Таблица 2.5. Формирование цветов при глубине цвета 24 бита

Графический режим вывода изображения на экран монитора
Определяется величиной разрешающей способности и глубиной цвета.
Информация о каждой точке (код цвета точки) хранится в видеопамяти компьютера.
Рассчитаем необходимый объём видеопамяти для одного из графических режимов, пусть, с разрешением 800х600 точек и глубиной 24 бита на точку.
Найдём количество точек на экране:
800х600=480 000 (точек)
Необходимый объём видеопамяти:
24 бит х 480 000 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт = 1406,25 Кбайт = 1,37 Мбайт.

Задачи:
256-цветный рисунок содержит 1 Кбайт информации. Из какого количества точек он состоит?
256-цветное изображение файла типа BMP имеет размер 1024 х 768 пикселей. Определите объём файла.
Какой объём памяти видеокарты займёт изображение 32-разрядного файла типа BMP , экранный размер которого 1024 х 768?