Краткое содержание: Параграф § 15 / Информатика 10 класс

Основные подходы к кодированию графической информации

Кодирование графической информации требует значительных вычислительных ресурсов. Непрерывное пространство изображения, содержащее бесконечное количество точек, должно быть преобразовано для хранения в памяти компьютера. Для этого используются два основных подхода:

• Пространственная дискретизация – это выделение конечного числа пространственных элементов (точек или областей), информация о которых будет сохранена.
• Квантование – это процедура преобразования непрерывного диапазона измеряемых характеристик (таких как цвет и яркость) в дискретный набор выходных значений. Диапазон разбивается на поддиапазоны, и сохраняется только номер поддиапазона, в который попадает значение.

Оба процесса, дискретизация и квантование, приводят к потере некоторой доли информации.

Векторная и растровая графика

Выделяют два основных метода кодирования графических изображений:

• Векторный метод: Изображение строится из базовых графических примитивов (отрезков, многоугольников, кривых). В памяти компьютера хранится информация, описывающая эти примитивы (координаты, радиус, цвет контура, способ заливки и т. д.).
• Растровый метод (Растр): Изображение состоит из отдельных элементов – пикселей (от англ. picture element). Пиксели образуют прямоугольную матрицу (растр). Плотность размещения пикселей измеряется в dpi (точек на дюйм).

Кодирование цвета и Цветовые модели

Цвет – это ощущение, возникающее у человека при воздействии электромагнитного излучения в диапазоне от 380 до 760 нм. Основные цветовые модели, используемые в компьютерной технике:

• RGB (Red, Green, Blue): Аддитивная модель (сложение цвета). Используется для воспроизведения цвета на экранах (мониторы). Смешение красного, зеленого и синего дает все остальные цвета.
• HSB (Hue, Saturation, Brightness): Модель, основанная на интуитивно понятных параметрах: Цветовой оттенок (Hue), Насыщенность (Saturation) и Яркость (Brightness). Удобна для компьютерной обработки изображений.
• CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK): Субтрактивная модель. Используется для печати, поскольку свет отражается от бумаги. Основные цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow) и черный (blacK).

Глубина цвета и Палитра

Глубина цвета (\( i \)) – это количество бит, используемое для хранения и представления цвета одного пикселя. Палитра (\( N \)) – это количество цветов, которые могут быть использованы для воспроизведения. Связь между ними: \( N = 2^{i} \).

Для хранения информации о цвете одного пикселя в модели RGB обычно отводится:

• True Color (24-битный): \( i = 24 \) бита (3 байта), \( N = 2^{24} = 16 777 216 \) цветов. 8 бит отводится на каждый из компонентов R, G, B.
• High Color (16-битный): \( i = 16 \) бит (2 байта), \( N = 2^{16} = 65 536 \) цветов. 5 бит отводится на красный и синий компоненты, и 6 бит – на зеленый. Изображения в этом режиме занимают в 1.5 раза меньше места, чем в True Color.

Объем файла растрового изображения вычисляется как: \( I = X \cdot Y \cdot i \), где \( X \cdot Y \) – общее количество пикселей, \( i \) – глубина цвета в битах.