К уроку информатики по теме "Кодирование графической

КОДИРОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ
Р.И.Кокшарова
ИЗОБРАЖЕНИЕ, СОСТОЯЩЕЕ ИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ТОЧЕК, КАЖДАЯ ИЗ КОТОРЫХ ИМЕЕТ СВОЙ
ЦВЕТ, НАЗЫВАЕТСЯ РАСТРОВЫМ ИЗОБРАЖЕНИЕМ. МИНИМАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ТАКОГО
ИЗОБРАЖЕНИЯ В ПОЛИГРАФИИ НАЗЫВАЕТСЯ РАСТРОМ, А ПРИ ОТОБРАЖЕНИИ ГРАФИКИ
НА МОНИТОРЕ МИНИМАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАЗЫВАЮТ ПИКСЕЛЕМ (PIX).
Пиксель
Растр
ЦВЕТ — ЭТО ОЩУЩЕНИЕ, КОТОРОЕ
ВОЗНИКАЕТ В СОЗНАНИИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ
ВОЗДЕЙСТВИИ НА ЕГО ЗРИТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ДЛИНОЙ
ВОЛНЫ В ДИАПАЗОНЕ ОТ 380 ДО 760 НМ
КАЖДЫЙ ЧЕЛОВЕК ВОСПРИНИМАЕТ ЦВЕТА
ИНДИВИДУАЛЬНО, ОТЛИЧНО ОТ ДРУГИХ
ЛЮДЕЙ.
Физической основой цветовосприятия является
наличие специфических светочувствительных
клеток в центральном участке сетчатки глаза,
так называемых палочек и колбочек.
Различают три вида колбочек, по
чувствительности к разным длинам волн света
(цветам). Колбочки S-типа чувствительны в
фиолетово-синей, M-типа — в зеленожелтой, и L-типа — в желто-красной
частях спектра.
Наличие этих трех видов колбочек и палочек,
чувствительных в изумрудно-зеленой части
спектра, даёт человеку цветное зрение.
В ночное время зрение обеспечивают только палочки, поэтому ночью человек
не может различать цвета.
Каждое животное видит мир по-своему. Сидя в засаде, лягушка видит только
движущиеся предметы: насекомых, на которых она охотится, или своих
врагов. Чтобы увидеть всё остальное, она должна сама начать двигаться.
Сумеречные и ночные животные (например, волки и другие хищные звери),
как правило, почти не различают цветов.
Стрекоза хорошо различает цвета только нижней половиной глаз, верхняя
половина смотрит в небо, на фоне которого добыча и так хорошо заметна.
О хорошем зрении насекомых мы можем судить хотя бы по красоте цветков
растений - ведь эта красота предназначена природой именно для
насекомых - опылителей. Но мир, каким они его видят, сильно отличается
от привычного для нас. Цветки, которые опыляют пчелы, обычно не
окрашены в красный цвет: пчела этот цвет воспринимает, как мы - черный.
Зато, вероятно, многие невзрачные на наш взгляд цветы приобретают
неожиданное великолепие в ультрафиолетовом спектре, в котором видят
насекомые. На крыльях некоторых бабочек (например, лимонницы,
боярышницы) имеются узоры, скрытые от человеческого глаза и видимые
только в ультрафиолетовых лучах. Когда муравьев в ходе опыта стали
облучать сильными ультрафиолетовыми лучами, они побежали укрываться
"в тень" не под защиту пропускавшей ультрафиолет темной дощечки, а под
прозрачное, на наш взгляд, стекло, задерживавшее эти лучи.
ВСЕ ОБЪЕКТЫ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА:
ИЗЛУЧАЮЩИЕ (СВЕТЯЩИЕСЯ: СОЛНЦЕ, ЛАМПА, МОНИТОР),
ОТРАЖАЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЕ (БУМАГА) И ПРОПУСКАЮЩИЕ (СТЕКЛО).
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТОГО, ЯВЛЯЕТСЯ ОБЪЕКТ ИЗЛУЧАЮЩИМ ИЛИ
ОТРАЖАЮЩИМ ДЛЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОПИСАНИЯ ЕГО ЦВЕТА В ВИДЕ
ЧИСЛОВОГО КОДА ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ДВЕ ОБРАТНЫХ ДРУГ ДРУГУ ЦВЕТОВЫЕ
МОДЕЛИ:
RGB
Телевизор
Монитор
Проектор
Сканер
Цифровой фотоаппарат
Аддитивная
(суммарная)
модель (цвета
добавляются к
черному)
CMYK
В полиграфии при
печати на бумаге
Субстрактивная
(вычитание
цветов RGB из
белого)
RGB
Основные цвета в этой
модели: красный (Red),
зеленый (Green), синий
(Blue).
Их парное сочетание в
равных долях дает
дополнительные цвета:
желтый (Yellow), голубой
(Cyan) и пурпурный
(Magenta).
R+G=Y; G+B=C; B+R=M.
Сумма всех трех основных
цветов в равных долях
дает белый (White) цвет:
R+G+B=W.
CMYK
C=W-R
M=W-G
Y=W-B.
В ТЕОРИИ, СУММА C+M+Y=K, Т.Е. ДАЕТ ЧЕРНЫЙ (BLACK) ЦВЕТ, НО ПОСКОЛЬКУ РЕАЛЬНЫЕ
ТИПОГРАФСКИЕ КРАСКИ ИМЕЮТ ПРИМЕСИ, ИХ ЦВЕТ НЕ СОВПАДАЕТ В ТОЧНОСТИ С ТЕОРЕТИЧЕСКИ
РАССЧИТАННЫМ ГОЛУБЫМ, ЖЕЛТЫМ И ПУРПУРНЫМ. ОСОБЕННО ТРУДНО ПОЛУЧИТЬ ИЗ ЭТИХ
КРАСОК ЧЕРНЫЙ ЦВЕТ. ПОЭТОМУ В МОДЕЛИ CMYK К ТРИАДЕ CMY ДОБАВЛЯЮТ ЧЕРНЫЙ ЦВЕТ K.
ОТ СЛОВА BLACK ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ ЧЕРНОГО ЦВЕТА ВЗЯТА ПОСЛЕДНЯЯ БУКВА, И Т.К. БУКВА B
УЖЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ В МОДЕЛИ RGB ДЛЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ СИНЕГО ЦВЕТА.
ЕСЛИ КОДИРОВАТЬ ЦВЕТ ОДНОЙ ТОЧКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ТРЕМЯ БИТАМИ, КАЖДЫЙ ИЗ
КОТОРЫХ БУДЕТ ЯВЛЯТЬСЯ ПРИЗНАКОМ ПРИСУТСТВИЯ (1) ИЛИ ОТСУТСТВИЯ (0)
СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ RGB, ТО МЫ ПОЛУЧИМ ВСЕ ВОСЕМЬ
РАЗЛИЧНЫХ ЦВЕТОВ ОПИСАННЫХ ВЫШЕ МОДЕЛЕЙ.
1 бит на
каждый
компонент
RGB
23=8
R
G
B
Цвет
1
1
1
W (white) – белый
1
1
0
Y (yellow ) – желтый
1
0
1
M (magenta )- пурпурный
1
0
0
R (red) - красный
0
1
1
C (cyan ) - голубой)
0
1
0
G (green )- зеленый
0
0
1
B (blue ) - синий)
0
0
0
K (black ) - черный
На практике же, для сохранения информации о
цвете каждой точки цветного изображения в
модели RGB обычно отводится 3 байта (т.е. 24 бита)
- по 1 байту (т.е. по 8 бит) под значение цвета
каждой составляющей. Таким образом, каждая
RGB-составляющая может принимать
значение в диапазоне от 0 до 255 (всего 28=256
значений), а каждая точка изображения, при
такой системе кодирования может быть окрашена в
один из
23*8=224=16 777 216 цветов.
Такой набор цветов принято называть True Color
(правдивые цвета), потому что человеческий глаз
все равно не в состоянии различить большего
разнообразия.
СПОСОБЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ
ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Графическая информация может быть представлена в аналоговой и
дискретной формах. Примером аналогового представления графической
информации может служить живописное полотно. А дискретное
изображение – это изображение, напечатанное с помощью струйного
принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета.
Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы (на
бумаге,фото-,и кинопленке) в цифровую (дискретную) преобразуется путем
пространственной дискретизации. Это реализуется путем сканирования ,
результатом которого является растровое изображение
Графическая информация представляет собой изображение, сформированного
из определенного числа точек – пикселей и отсюда можно сказать что
процесс разбиения изображения на отдельные маленькие фрагменты
(точки) называется пространственной дискретизацией. Ёе можно сравнить с
построением рисунка из мозаики. При этом каждой мозаике (точке)
присваивается код цвета.
От количества точек зависит качество изображения. Чем меньше размер
точки, тем больше разрешающая способность (больше строк, растра и точек
в строке) и, соответственно, выше качество изображения.
Качество изображения зависит также от количества цветов, т.е. от количества
возможных состояний точек изображения , т.к. при этом каждая точка несет
большее количество информации. используемый набор цветов образует
палитру цветов.
Для кодирования цвета применяется принцип
разложения цвета на основные составляющие. Их
три(красный, синий, зеленый) и смешивая их
можно получать различные цвета.
В процессе дискретизации могут использоваться
различные палитры цветов. Каждый цвет можно
рассматривать как возможное состояние точки.
Количество цветов N в палитре и количество
информации i, необходимое для кодирования цвета
каждой точки, связаны между собой и могут быть
вычислены по формуле: N=2i

В простейшем случае палитра цветов состоит всего
из двух цветов (черного и белого). Каждая точка
экрана может принимать одно из двух состояний –
«черная» или «белая».


Количество бит, необходимое для
кодирования цвета точки называется
глубиной цвета. Наиболее распространенными
значениями глубины цвета являются 4, 8, 16, и 24
бита на точку.
НАИБОЛЕЕ ПРИМЕНЯЕМАЯ RGB –
МОДЕЛЬ 24-БИТНАЯ
ЛЮБОЙ ЦВЕТ КОДИРУЕТСЯ В RGB И ЗАПИСЫВАЕТСЯ В
СЧИСЛЕНИЯ В ФОРМАТЕ
16-РИЧНОЙ СИСТЕМЕ
#RRGGBB,
ГДЕ – ЯРКОСТИ КРАСНОГО, ЗЕЛЕНОГО И СИНЕГО, ЗАПИСАННЫЕ В ВИДЕ ДВУХ
16-РИЧНЫХ ЦИФР, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 ЦВЕТОВ И ОТТЕНКОВ
ХХ
ХХ
ХХ
Красный
Зеленый
Синий
КОДЫ НЕКОТОРЫХ ЦВЕТОВ
#FFFFFF - белый
#FF0000 - красный
#00FF00 - зеленый
#0000FF - синий
#FFFF00 - желтый
#FF00FF - фиолетовый
#00FFFF - голубой
#CCCCCC - любой цвет, содержащий R=G=B,
где С – любой символ, отличный от F и 0
(серый различной яркости)
ЗАДАЧИ.
1. Какой цвет будет у страницы, заданный кодом:
#80FF80?
а) светло-зеленый
б) белый
в) серый
г) голубой
2. Цвет прямоугольника, закрашенного в среде Paint имеет
код: #FF8080. Какого цвета прямоугольник?
а) желтый
б) розовый
в) серый
г) голубой
ЗАДАЧИ.
3. Какой цвет будет у страницы, заданный кодом:
#00FFFF?
а) красный
б) белый
в) зеленый
г) голубой
2. Цвет круга, закрашенного в среде векторного
редактора, имеет код: #FF00FF. Какого цвета
круг?
а) малиновый
б) зеленый
в) синий
г) желтый