Что занимает больше места в памяти изображение с 2 16 оттенками серого при разрешении
1. Основные понятия растровой графики
1.1. Область применения
Область применения растровой графики –
создание и редактирование следующих видов
изображений:
• сканированные фотоснимки;
• изображения, полученные с помощью
цифровых камер любого типа;
• изображения, насыщенные цветовыми
тонами;
• логотипы и эмблемы с нечеткими границами,
бликами и тенями;
• спецэффекты с применением фильтров и
коррекцией цвета.
1.2. Понятие пикселя
Основой растрового
изображения является пиксель
(точка с указанием ее цвета) –
(PICture ELement – элемент
рисунка).
Рассмотрим черно-белое (без
градаций серого) изображение
стрелки размером 8х7 точек.
Каждый пиксель занимает 1 бит памяти.
Для хранения данного изображения потребуется
8х7=56 бит (или 7 байт).
В случае цветного изображения каждый
пиксель может занимать до 32 бит.
1.3. Понятие разрешения
Растровые изображения характеризуются
разрешением.
Разрешение включает два компонента:
• Пространственное разрешение;
• Яркостное разрешение.
Пространственное разрешение
Характеризуется количеством точек (пикселов)
на единицу измерения – геометрическая
характеристика.
В зависимости от устройства, на котором
выводится изображение, возможно
использование следующих единиц измерения
разрешения:
Обозначения разрешения:
• spi (sample per inch) – элементов на дюйм
(для сканеров);
• dpi (dot per inch) – точек на дюйм
(для мониторов, сканеров, принтеров);
• lpi (line per inch) – линий на дюйм (для
принтеров).
Мы будем использовать единицу dpi
При высоком пространственном разрешении
отдельные пикселы очень малы, их можно
увидеть только при большом увеличении.
При низком пространственном разрешении
отдельные пикселы большие и их можно
наблюдать на экране.
Чем выше разрешение,
тем большее количество
пикселов содержит
изображение и тем меньше
размер отдельного пиксела.
Изображение с более высоким пространственным
разрешением характеризуется большим
количеством деталей.
Низкое пространственное разрешение – 72–150 dpi
– разрешение экрана
– разрешение изображений для сети Internet
(для размещения на сайтах).
Среднее пространственное разрешение –
150–250 dpi
– для пересылки изображений по электронной
почте.
Высокое пространственное разрешение –
выше 250 dpi
– для высококачественной полноцветной
печати.
Яркостное (цветовое) разрешение
Характеризует количество уровней яркости,
которые может принимать отдельный пиксел,
также его часто называют глубиной цвета.
Чем выше яркостное разрешение, тем большее
число уровней яркости (или оттенков цвета)
будет содержать изображение.
В черно-белых изображениях уровни яркости
представляются в виде оттенков серого, и
занимают 8 бит памяти (256 оттенков).
В цветных изображениях уровни проявляются в
виде цветовых тонов – занимают 24 или 32 бит
памяти (более 16,7 млн. различных цветов).
Связь размера изображения с обоими типами
разрешения
Разрешение
–
это
совокупность
размера
изображения в пикселах (пространственного
разрешения)
и
глубины
цвета
(цветового
разрешения), например, 800 х 600, 24 бита (или 800
х 600 RGB, что одно и то же).
Размер файла [Байт] = a * b * ПР2 * ЦР*,
где: a и b – высота и ширина изображения
в единицах длины (дюймы, см, мм);
ПР – пространственное разрешение – в dpi;
ЦР – цветовое разрешение – в байтах (1 байт 8 бит).
Пример 1
Сколько памяти занимает черно-белое (ЧБ) в
оттенках серого изображение размером 10*10
дюймов с разрешением 100 dpi?
Решение
ЧБ изображение в оттенках серого – 8 бит.
(10 дюймов)*(10 дюймов)*(100 dpi)2*(8 бит:8) =
1 000 000 байт = 0,95 Мб
1 Мб – 1024 Кбайта
1 Кбайт – 1024 байта
Пример 2
Сколько памяти занимает RGB-изображение
размером 25,4*25,4 см с разрешением 300 dpi?
Решение
RGB-изображение – 24-битовое.
1 дюйм – 2,54 см.
(25,4 см:2,54)*(25,4 см:2,54)*(300 dpi)2*(24 бит:8)
=10*10*3002*3 = 27 000 000 байт =25,749 Мб
Изменение разрешения и геометрических
размеров изображения в Photoshop
осуществляется командой
Image→Image Size (Изображение→Размер
изображения).
Способ увеличения или уменьшения размера
или
разрешения
файла
посредством
программы называется интерполяцией.
В случае уменьшения разрешения программа
отбрасывает часть пикселов.
В случае увеличения – добавляет («сочиняет»)
новые пикселы, но не увеличивает количество
деталей изображения.
1.4. Недостатки растровых изображений
Основной недостаток: их трудно увеличивать или
уменьшать, то есть масштабировать:
при уменьшении несколько соседних точек
преобразуются в одну, поэтому теряется
разборчивость мелких деталей изображения;
при увеличении – увеличивается размер
каждой точки, поэтому появляется ступенчатый
эффект пикселизации;
добавление
пикселей
приводит
к
ухудшению резкости и яркости изображения, т.к.
новым точкам приходится давать оттенки,
средние между двумя и более граничащими
цветами.
занимают много места в памяти и на диске.
1.5. Инструменты выделения на примере
программы Adobe PhotoShop.
Обычное выделение – это область,
ограниченная замкнутой кривой в виде
движущейся пунктирной линии («марширующие
муравьи»), которая отмечает часть изображения,
доступную для редактирования, копирования и
выполнения различных преобразований.
Инструменты:
- группа
Прямоугольное выделение,
Овальное выделение;
- группа Лассо;
- Волшебная палочка.
Маска – включает в
себя два типа областей:
непрозрачные, т.е.
защищенные от
редактирования и
прозрачные, т.е.
подлежащие
редактированию.
Понятие маски по
смыслу близко к
понятию трафарета.
Каналы выделения
Цветовые каналы содержат информацию о
каждом цвете цветовой модели: красный,
зеленый, синий каналы для RGB – модели и
голубой, пурпурный, желтый и черный для
CMYK – модели.
Альфа-канал – маска напоминает трафарет и
сама является изображением в модели Градации
серого (Grayscale).
Защищенная область отображается черным
цветом, а область, доступная для
редактирования, отображается белым цветом.
Такое изображение хранится в отдельном
альфа-канале.
Выделение можно сохранить в альфа-канале и
затем загрузить его в любое время.
2. Цветовые режимы на примере Adobe Photoshop
В программе Adobe Photoshop доступ к
цветовым режимам можно получить, используя
команду Image→Mode (Изображение→Режим ).
1.
Режим Bitmap (1-bit) (Черно-белый /1
разряд/) - режим черно-белой графики без
оттенков серого – цвет пиксела может
принимать только одно из двух состояний:
черный или белый.
Этот режим можно использовать для работы с
черно-белыми изображениями а также иногда
при выводе цветных изображений на чернобелую печать.
Называют
- монохромной графикой,
- однобитовой графикой.
Для запоминания каждого пиксела
требуется только 1 бит
памяти компьютера.
5.
RGB Color (24-bit) (RGB /24 разряда/) наиболее
удобен
для
редактирования
изображений на экране компьютера.
Позволяет использовать палитру из 16,7 млн цветов.
При создании или открытии изображения
автоматически генерируются цветовые каналы:
красный (Red),
зеленый (Green)
синий (Blue).
Каналы несут информацию о том, сколько
красного, зеленого или синего цвета содержится в
каждом пикселе изображения для образования
соответствующего оттенка цвета.
В Photoshop для работы с каналами
используется палитра Каналы (Channel).
6.
CMYK Color (32-bit) (CMYK /32 разряда/)
Режим является аппаратно-ориентированным
на печатающее устройство.
В практической работе нужен на конечном этапе
при выводе готовой продукции на принтер.
Перед выводом на печать изображение, созданное
в RGB – режиме конвертируется в CMYK – режим.
7.
Lab Color (24-bit) (Lab /24 разряда/)
Используется графическими редакторами в
качестве внутренней модели для взаимного
преобразования RGB- и CMYK-моделей.
8.
Multi-Channel
(Многоканальный)
–
используют
для
отображения
несколько
цветовых каналов, каждый из которых состоит
из 256 оттенков серого.
Обычно используется для преобразования
цветного изображения при печати на чернобелых принтерах.
Следует помнить, что
этот
режим
можно
использовать
только
для
изображений,
имеющих более одного
канала.
3. Тоновая и цветовая коррекция
3.1. Тоновая коррекция изображения
Смысл тоновой коррекции состоит в придании
изображению
максимального
динамического
диапазона.
Динамический
диапазон
характеризует различие между наиболее светлым
и наиболее темным элементами в изображении
или в поле зрения.
Тон — уровень (градация, оттенок) серого цвета.
Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу
градаций серого от белого до черного. Для
одного канала число таких градаций равно 256.
Для коррекции яркости и контрастности
изображения применяются инструменты:
основные: Уровни (Levels) и Кривые (Curves):
Изображение → Настройка →Уровни
(Image → Adjustments → Levels);
Изображение → Настройка → Кривые
(Image → Adjustments → Curves).
простой инструмент:
Изображение→Настройка→Яркость/Контраст
(Image → Adjustments →Brightness/Contrast).
автоматическую коррекцию можно выполнить
с помощью команды:
Изображение→Настройка→АвтоУровни
(Image → Adjustments →AutoLevels).
3.2. Цветовая коррекция изображения
Цветокоррекция
–
изменение
цветовых
параметров (яркости, контрастности, цветового
тона, насыщенности).
Инструменты:
Изображение→Настройка→Баланс цветов
(Image → Adjustments → Color balance);
4. Программное обеспечение и форматы
хранения
Программное обеспечение
-
MS Paint (компания Microsoft);
-
PhotoDraw (компания Microsoft);
-
Adobe PhotoShop (компания Adobe);
-
Paint Shop Pro (компания Jasc Software);
-
Corel PHOTO-PAINT (компании Corel).
Форматы хранения растровой графики:
bmp (Windows Bitmap – битовая карта
Windows) – собственный формат для
программы Microsoft Paint, входящей в
поставку Windows. Поддерживается многими
приложениями. Рекомендуется для хранения и
обмена данными с другими приложениями;
tiff – (Tagged image File Format) – формат
растровых графических файлов,
поддерживается основными графическими
редакторами и компьютерными платформами.
Рекомендуется для использования при работе
с издательскими системами;
gif (Graphics Interchange Format) – включает
алгоритм сжатия без потери информации, позволяет
уменьшить объем файла в несколько раз.
Рекомендуется для создания диаграмм, графиков,
рисунков типа аппликации, изображений для сети
Internet с ограниченным количеством цветов (до 256);
psd – собственный формат PhotoShop, сохраняет
все атрибуты, присвоенные изображению(информацию
о файле, дополнительные каналы, слои и т.д.),
недостаток – этот формат поддерживает мало
приложений (Corel Foto-Paint);
JPEG (.ipg) (Joint Photographic Experts Group) –
наиболее эффективный формат сжатия. Сжатие идет с
потерей данных, в результате ухудшается качество
изображения, но можно управлять тем, сколько данных
потеряется во время операции сжатия.
Оттенки серого, оттенки серого, разрешение, значение в пикселях
2. Пиксель
Наведите указатель мыши на картинку, и в это время будут отображаться ее размер и размер. Размер в пикселях.
Поскольку цвет пикселя представлен тремя значениями RGB, матрица пикселей соответствует трем цветным векторным матрицам: матрица R (размер 500 * 338), матрица G (размер 500 * 338) и матрица B. (Размер 500 * 338). Если значения в первой строке и первом столбце каждой матрицы: R: 240, G: 223, B: 204, значит, цвет этого пикселя (240 223 204)
2. Пиксель
Наведите указатель мыши на картинку, и в это время будут отображаться ее размер и размер. Размер в пикселях.
Поскольку цвет пикселя представлен тремя значениями RGB, матрица пикселей соответствует трем цветным векторным матрицам: матрица R (размер 500 * 338), матрица G (размер 500 * 338) и матрица B. (Размер 500 * 338). Если значения в первой строке и первом столбце каждой матрицы: R: 240, G: 223, B: 204, значит, цвет этого пикселя (240 223 204)
1.2 Вектор
Векторная графика - это геометрические примитивы, основанные на математических уравнениях, таких как точки, линии или многоугольники в компьютерной графике для представления изображений.
---- Википедия
Векторная диаграмма отличается от растрового изображения тем, что она не состоит из одного пикселя, а ее суть - математическое выражение. Файл формата svg представляет собой векторную диаграмму.
56. Вопросы для конспекта
1. Назовите области применения растровой графики.
2. Что является основой растрового изображения? Дайте
определение.
3. Назовите два компонента разрешения.
4. Дайте определение пространственного разрешения.
5. Дайте определение яркостного разрешения.
6. Что такое dpi?
7. Низкое разрешение - величина, область применения.
8. Среднее разрешение - величина, область применения.
9. Высокое разрешение - величина, область применения.
10. Напишите формулу для расчета размера изображения в
байтах.
11. Решите задачу: Сколько памяти занимает CMYK-изображение
размером 8*8 дюймов с разрешением 100 точек на 1 см.
12. Какой командой можно изменить размер изображения?
13. Дайте определение интерполяции. Что происходит в случае
уменьшения/увеличения размеров изображения при
интерполяции?
14. Кратко назовите недостатки растровых изображений.
15. Какие виды выделений существуют в программе Photoshop?
Дайте классификацию.
16. С помощью какой команды можно получить доступ к цветовым
режимам в программе Photoshop?
17. Назовите основные цветовые режимы в программе Photoshop.
Дайте краткую характеристику каждого.
18. Выпишите основные команды для цветокоррекции изображений.
19. Приведите примеры форматов хранения растровых изображений.
20. Какой формат является собственным для Photoshop? В чем его
особенность?
Цель: разобраться в устройствах отображения информации.
Ход выполнения работы
1. Рассмотрите монитор в лаборатории. Какие характеристики
он имеет? С помощью программы «PC Wizard 2010» уточните характеристики монитора.
Текущий дисплей : 1366x768 pixels на 60 Hz в True Colors (32-. )
Touch Support : Нет
Число мониторов : 1
Тип монитора : Samsung S19B300
Видеоадаптер : NVIDIA GeForce GT 430
nVidia CUDA : Да
2. Составьте схемы мультимедийного TFT-проектора и полиси-
ликонового мультимедийного проектора из учебника. Выясните,
к какому типу проекторов относится проектор в лаборатории.
Схема поли-силиконового мультимедийного проектора:
3. Составьте схему оверхед-проектора.
4. Решите задачи по вариантам. Рекомендуется в табличном процессоре составить формулы для выполнения вычислений. Результаты вычислений импортируйте в текстовый документ электронного
Вариант 7
1. Черно-белое изображение файла типа JPG имеет размер
768 х 768 пикселов. Определите информационный объем файла.
1)768*768 /8= 73728 байт
Ответ:73728 байт
2. Для хранения растрового изображения размером 64x64 пик.
села отвели 1 024 Кбайт памяти. Каково максимально возможное
число цветов в палитре изображения?
1024* 1024 = 1048576 бит
1048576: 4096 = 256 бит
256= 2^8 = 8 цвета
3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером
256 х 128 пикселов, если известно, что в изображении используется
палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.
Ответ:32 бит
4. В процессе преобразования растрового графического файла
количество цветов уменьшилось с 256 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?
Ответ:уменьшится в 1,6 раз
5. Монитор позволяет получать на экране 26 666 256 цветов. Какой объем памяти в байтах занимает один пиксел?
Решение
1) 26 666 256 = 2^24.
Ответ:примерно 24
6. Разрешение монитора — 1 024 х 768 точек, глубина цвета —
64 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?
1)1024*768*64/8= 6291456 байт
Ответ:6291456 байт
Контрольные вопросы:
1. В чем заключается принцип действия монитора на основе
Принцип действия мониторов на основе ЭЛТ заключается в том, что испускаемый электронной пушкой пучок электронов, попадая на экран, покрытый специальным веществом - люминофором, вызывает его свечение
2. Какие характеристики относятся к основным для ЭЛТ-монито
Диагональ экрана монитора – расстояние между левым нижним и правым верхним углом экрана, измеряемое в дюймах. Размер видимой пользователю области экрана обычно несколько меньше, в среднем на 1", чем размер трубки. Производители могут указывать в сопровождающей документации два размера диагонали, при этом видимый размер обычно обозначается в скобках или с пометкой «Viewable size», но иногда указывается только один размер — размер диагонали трубки. В качестве стандарта для ПК выделились мониторы с диагональю 15", что примерно соответствует 36-39 см диагонали видимой области. Для работы в Windows желательно иметь монитор размером, по крайней мере, 17". Для профессиональной работы с настольными издательскими системами (НИС) и системами автоматизированного проектирования (САПР) лучше использовать монитор размером 20" или 21.".
Размер зерна экрана определяет расстояние между ближайшими отверстиями в цветоделительной маске используемого типа. Расстояние между отверстиями маски измеряется в миллиметрах. Чем меньше расстояние между отверстиями в теневой маске и чем больше этих отверстий, тем выше качество изображения. Все мониторы с зерном более 0,28 мм относятся к категории грубых и стоят дешевле. Лучшие мониторы имеют зерно 0,24 мм, достигая 0,2 мм у самых дорогостоящих моделей.
Разрешающая способность монитора определяется количеством элементов изображения, которые он способен воспроизводить по горизонтали и вертикали. Мониторы с диагональю экрана 19" поддерживают разрешение до 1920 * 14400 и выше.
3. В чем состоит особенность мультимедийных мониторов?
В мультимедийных мониторах акустические колонки устанавливаются внутри его корпуса и располагаются либо по бокам от экрана, либо под экраном. При наличии встроенной акустической системы накладываются специфические требования на форму и конструкцию корпуса монитора, поскольку он должен иметь не только хороший дизайн, но и обеспечивать необходимые резонансные свойства для получения качественного звука.
4. На каких физических явлениях основано функционирование
Экраны LCD-мониторов (LiquidCrystalDisplay, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества (цианофенил), которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Фактически это жидкости, обладающие анизотропией свойств (в частности оптических), связанных с упорядоченностью в ориентации молекул.
5. Какие факторы необходимо принимать во внимание при выборе
Диагональ экрана и рабочее разрешение монитора
Выбор мониторов в магазинах огромный. Но какой формат выбрать? Почти квадратный 5:4 или широкоформатный 16:9?
Устаревающий формат 5:4, в основном это 17- и 19-дюймовые мониторы. Таких остается в продаже все меньше. Нужно иметь в виду, что у этих мониторов, несмотря на разные размеры экрана, одинаковое разрешение 1280x1024 пикселей. Но если на 19-дюймовом экране стандартную страницу А4, раскрыв ее во весь экран, можно читать, то эта же страница на 17-дюймовом экране выглядит мелко.
Сейчас в магазинах продаются в основном широкоформатные мониторы 16:9. Учитывая, что на домашнем компьютере пользователь смотрит фильмы, то такой формат придется весьма кстати. Изображение будет во весь экран. Да и широкое изображение более физиологично, более привычно для наших глаз.
Разрешение монитора. В магазинах продаются сейчас в основном мониторы с разрешением 1366x768, 1920x1080. Первые — дешевле. Но 1920x1080 (FullHD- разрешение) — это разрешение современных LCD- телевизоров. Самые качественные фильмы — именно в таком разрешении. Поэтому если думать о перспективе — значит, нужно покупать монитор с разрешением 1920x1080. Выставить другое разрешение, как это было возможно у ЭЛТ-мониторов не получится. Дело в том, что матрица ЖК- монитора может полноценно работать только в своем рабочем разрешении. Другие разрешения поддерживаются, вы их можете выставить, но качество будет безобразное. Во первых, произойдет искажение изображения из-за нарушения пропорции сторон. Во-вторых, размытие изображения как оборотная сторона относительно большого размера пикселя и его строго прямоугольной формы. Поэтому в ЖК-мониторах, в отличие от ЭЛТ- мониторов, должно стоять только его «родное», рабочее разрешение.
Размер экрана монитора. Продаются широкоформатные мониторы от 18,5”. Разрешение таких неболь-ших мониторов — 1366x768. Если все равно, какой монитор, лишь бы в Интернет выходить, то такого монитора вполне достаточно. Если же вы хотите купить монитор с разрешением 1920x1080, то такие мониторы имеют размер экрана от 21,5”. Но при одинаковом разрешении 1920x1080 на экране монитора помещается одинаковый объем информации. И если на 23-дюймовом экране страницу можно читать на расстоянии, то на 21,5-дюймовом экране текст будет мелковат, хоть очки одевай!
Так что для комфортной работы за монитором с разрешением экрана 1920x1080 самый подходящий размер экрана — 23 дюйма.
12. Количество бит, необходимое для изображения b
b = MxNxK MxN - пространственное разрешение; K амплитудное разрешение, единица измерения - бит
4096 бит требуется для хранения изображения 32 x 32 с 16 уровнями серого.
Для хранения изображения 512 x 512 с 256 уровнями серого требуется 2097152 бит.
Проще говоря, растровое изображение - это изображение, состоящее из одного пикселя. Распространенными форматами изображений являются jpg (jpeg), png и bmp, все они растровые.
Три, пример формата файла BMP анализа
Откройте файл grey8.bmp с помощью notepad ++, выберите плагин -> HEX-Editor -> Просмотреть в HEX, если нет, вы можете выбрать управление плагином для установки, окончательный интерфейс выглядит следующим образом:
Это необходимо для отображения информации об изображении в шестнадцатеричной форме, шестнадцатеричное число занимает 4 бита, поэтому одна строка представляет шестнадцать байтов.
Прежде чем анализировать файл BMP, мы должны сначала понять порядок хранения данных:
В файле BMP, если часть данных должна быть представлена несколькими байтами, порядок байтов данных следующий: «младший адрес для хранения младших данных и высокий адрес для хранения высоких данных». Например, порядок хранения данных 0x1756 в памяти:
Этот метод хранения называется прямым порядком байтов (little endian), а противоположный - big endian.
3.1 Заголовок растрового файла
Красный прямоугольник на рисунке ниже - это заголовок файла растрового изображения:
Первые два байта (0, 1) указывают тип файла растрового изображения, а именно 0x4d42 Представляет тип BMP, который совпадает с Первые два байта в DUMP обозначают один и тот же символ BM. 。
Следующие четыре байта (2, 3, 4, 5) указывают размер файла растрового изображения, а именно 0x0000c436 Представляет размер файла точечного рисунка, преобразованного в десятичное значение 50230, мы открываем свойства grey8.bmp и обнаруживаем, что его размер действительно составляет 50230 байт:
Следующие два байта (6, 7) - это зарезервированные слова файла битовой карты 1, которые должны иметь значение 0, то есть 0x0000.
Следующие два байта (8, 9) - это зарезервированное слово 2 файла битовой карты, которое должно быть 0, то есть 0x0000.
Последние четыре байта (a, b, c, d) являются начальной позицией данных растрового изображения, и его значение равно 0x00000436, которое преобразуется в десятичное число 1078. Он представляет собой количество байтов от начала файла до массива пикселей, то есть его размер: заголовок файла растрового изображения (14 байтов) + заголовок информации о растровом изображении (40 байтов) + [256 записей * 4 слова Раздел], потому что запись в таблице цветов не обязательно существует, поэтому используйте [] Приложите. В изображении grey8.bmp есть таблица цветов, поэтому начальное значение растровых данных - 1078.
3.2 Заголовок информации о растровом изображении
Первые четыре байта (e, f в первой строке, 0, 1 во второй строке) представляют количество байтов, занятых заголовком информации о битовой карте, то есть 0x00000028, что при преобразовании в десятичное число равно 40;
Последние четыре байта (2, 3, 4, 5 во второй строке) - это ширина растрового изображения в пикселях, то есть 0x00000100, которое преобразуется в десятичное число 256, что согласуется с реальной ситуацией.
Последние четыре байта (6, 7, 8, 9 во второй строке) - это высота растрового изображения в пикселях, то есть 0x000000c0, которое преобразуется в десятичное 192, что согласуется с реальной ситуацией.
Последние два байта (a, b во второй строке) - это уровень целевого устройства, который должен быть 1, а его значение - 0x0001, что соответствует.
Последние два байта (c, d во второй строке) - это количество битов, необходимых для каждого пикселя, и их значение равно 0x0008, что соответствует фактической битовой глубине.
Последние четыре байта (e, f во второй строке, 0, 1 в третьей строке) указывают тип сжатия битовой карты, и его значение равно 0x00000000, то есть без сжатия.
Последние четыре байта (2, 3, 4, 5 в третьей строке) - это размер растрового изображения, в байтах, значение 0x0000c000, преобразованное в десятичное число 49152, по сути, для вычисления размера массива пикселей, вычислить способ:
b i S i z e I m a g e = Фигура Нравиться из ширина степень ∗ высоко степень ∗ Кусочек глубокий степень / 8 biSizeImage = ширина изображения * высота * битовая глубина / 8 b i S i z e I m a g e = Фигура Нравиться из ширина степень ∗ высоко степень ∗ Кусочек глубокий степень / 8
в изображении grey8.bmp
b i S i z e I m a g e = 256 ∗ 192 ∗ 8 / 8 = 49152 biSizeImage=256*192*8/8=49152 b i S i z e I m a g e = 2 5 6 ∗ 1 9 2 ∗ 8 / 8 = 4 9 1 5 2
Последние четыре байта (6, 7, 8, 9 в третьей строке) представляют горизонтальное разрешение растрового изображения, и его значение равно 0x00002e23.
Последние четыре байта (a, b, c, d в третьей строке) представляют разрешение битовой карты по вертикали, и его значение равно 0x00002e23.
Последние четыре байта (e, f в третьей строке, 0, 1 в четвертой строке) представляют количество цветов в таблице цветов, фактически используемых растровым изображением, и его значение - 0x00000000, обычно равное 0.
Последние четыре байта (2, 3, 4, 5 в четвертой строке) представляют количество важных цветов в процессе отображения растрового изображения, и его значение равно 0x00000000, как правило, равному 0.
3.3 Таблица цветов
Когда битовая глубина равна 24, таблица цветов отсутствует, а за заголовком информации о растровом изображении следует массив пикселей;
Когда битовая глубина не 24, есть таблица цветов, а есть 2 Битовая глубина Каждый элемент таблицы цветов занимает 4 байта.
В желтом поле, как показано на рисунке ниже, находится 256 элементов таблицы цветов с общим размером 256 * 4 байта (показана только его часть):
Поскольку каждый элемент таблицы цветов занимает 4 байта, мы делим элемент таблицы цветов на один элемент таблицы цветов, то есть черный ящик, в единицах по 4 байта.
Поскольку grey8.bmp является изображением в градациях серого, элементы его таблицы цветов основаны на правилах.
В записи таблицы цветов три компонента RGB равны, а четвертый компонент равен 0; во всей таблице цветов значение первых трех компонентов записи таблицы цветов увеличивается на 1 от 0 до 255. Фактически, rgb (0,0,0) представляет черный, rgb (255,255,255) представляет белый, rgb (x, x, x) (x не равно 0 или 255, x является целым числом от 0 до 255) представляет разные градусов серого.
Когда файл BMP представляет собой псевдоцветное изображение, его битовая глубина составляет 8 бит, но нет правила, которому следует следовать. Например, первый элемент таблицы цветов - это rgb (1,22,3,0), второй элемент таблицы цветов - это rgb (10,89,90,0) и т. Д. Это не черный, белый и серый цвета, а другие цвета. Однако они могут отображать только до 256 цветов, что намного меньше, чем 16 миллионов цветов полноцветных изображений. Поэтому такие изображения называются псевдоцветными изображениями.
3.4 Массив пикселей
После таблицы цветов (или заголовка информации о растровом изображении) идет массив пикселей. В этом примере битовая глубина равна 8, поэтому один байт представляет один пиксель. Как определить цвет этого пикселя? Диапазон одного байта составляет [0,255], теперь вы должны понять! Найдите соответствующий элемент таблицы цветов в соответствии со значением этого байта, и цвет, соответствующий этому элементу таблицы цветов, является цветом этого пикселя. Вот как это работает для BMP с таблицами цветов.
Для изображения с истинным цветом его битовая глубина равна 24, и один пиксель, естественно, соответствует трем цветовым компонентам R, G и B, поэтому нет необходимости в таблице цветов, а для изображения с истинным цветом, если есть таблица цветов, то есть более чем 16 миллионов элементов таблицы цветов, весь файл будет очень большим.
1.3 Разница между растровым изображением и векторной диаграммой
Наиболее очевидная разница между растровым изображением и векторной диаграммой:Мозаика появится, когда растровое изображение будет увеличено, и качество изображения ухудшится; векторную графику можно бесконечно увеличивать без снижения качества изображения.
Источник изображения: Википедия
На рисунке a представляет исходное изображение. Если a - векторная диаграмма, когда изображение в красной рамке увеличивается, эффект аналогичен b, и вы можете видеть, что качество изображения не снизилось; если a - растровое изображение, когда изображение в красной рамке увеличивается , эффект похож на c, и отчетливо видны один за другим маленькие квадратики, качество изображения значительно снижается.
4. Оттенки серого
Оттенки серого - это значение, указывающее яркость и темноту изображения, то есть глубину цвета точки в черно-белом изображении. Диапазон обычно составляет от 0 до 255, при этом белый - 255, а черный - 0, поэтому черно-белые изображения также называются изображениями в оттенках серого. Значение серого относится к яркости одного пикселя. Чем больше значение серого, тем ярче.
8. Разрешение изображения
Разрешение изображения - это количество пикселей на дюйм изображения. Единица разрешения изображения - ppi (пикселей на дюйм). Чем выше разрешение, тем выше плотность пикселей и тем реалистичнее изображение (вот почему при крупномасштабной струйной печати разрешение изображения должно быть высоким, просто для того, чтобы на дюйм экрана приходилось больше пикселей).
11. Разрешение экрана.
Разрешение экрана - это количество пикселей в каждой строке экрана * количество пикселей в каждом столбце, и каждый экран имеет собственное разрешение. Чем выше разрешение экрана, тем больше цветов и выше четкость.
4. Оттенки серого
Оттенки серого - это значение, указывающее яркость изображения, то есть глубину цвета точки в черно-белом изображении. Обычно диапазон составляет от 0 до 255, причем белый - 255, а черный - 0, поэтому черно-белые изображения также называются изображениями в градациях серого. Значение серого относится к яркости одного пикселя. Чем больше значение серого, тем ярче.
2.2 Составление формата файла BMP
Файл BMP состоит из следующих четырех частей:
- Заголовок растрового файла (BITMAPFILEHEADER)
- Заголовок растровой информации (BITMAPINFOHEADER)
- Таблица цветов * (RGBQUAD [])
- Массив пикселей (Pixels [] [])
Поскольку таблица цветов не обязательно существует, добавьте * Описание.
Кратко объясним информацию о каждой части ниже:
2.2.1 Заголовок растрового файла
Используется для описания состояния всего файла BMP, включая такую информацию, как тип, размер файла и начальная позиция растрового изображения файла BMP.
Заголовок файла растрового изображения имеет в общей сложности14 байт。
2.2.2 Заголовок информации о растровом изображении
Используется для описания такой информации, как размер растрового изображения.
Общий заголовок информации о растровом изображении40 байт。
2.2.3 Таблица цветов
Он используется для описания цвета в растровом изображении.Он имеет несколько элементов таблицы.Каждый элемент таблицы представляет собой структуру типа RGBQUAD, которая определяет цвет.
Вы можете видеть, что запись в таблице RGB4 байта。
Количество данных структуры RGBQUAD в таблице цветов определяется заголовком информации о битовой карте.biBitCountЧтобы убедиться:
- Когда biBitCount = 1, 4, 8, есть 2, 16 и 256 записей соответственно.
- При biBitCount = 24 элемент таблицы цветов отсутствует.
2.2.4 Массив пикселей
l Запишите значение каждого пикселя растрового изображения, порядок записи - слева направо в пределах строки развертки и снизу вверх между строками развертки. Количество байтов, занимаемых значением пикселя растрового изображения, выглядит следующим образом:
Когда biBitCount = 1, 8 пикселей занимают 1 байт;
Когда biBitCount = 4, 2 пикселя занимают 1 байт;
Когда biBitCount = 8, 1 пиксель занимает 1 байт;
Когда biBitCount = 24, 1 пиксель занимает 3 байта: R, G, B;
Windows оговаривает, что количество байтов, занимаемых строкой сканирования, должно быть кратно 4 (то есть в единицах длины), и если этого недостаточно, оно заполняется 0.
Четыре, расширенный эксперимент
Примечания: Формула преобразования из RGB в шкалу серого: Серый = R * 0,299 + G * 0,587 + B * 0,114
1.4 Как выразить цвет пикселей
Выберите растровое изображение и увеличьте масштаб до 3200% в PS, как вы можете видеть ниже:
Вы можете ясно видеть один за другим маленькие квадратики, которые являются пикселями.
Пиксель имеет определенное положение и значение цвета. Цвет каждого пикселя представлен комбинацией RGB или значением серого.
В этом разделе основное внимание уделяется тому, как представлять цвета.
По битовой глубине растровые изображения можно разделить на 1, 4, 8, 16, 24 и 32-битные изображения. Битовая глубина здесь относится к количеству битов, используемых для представления цвета пикселя. Если пиксель представлен одним битом цвета, его битовая глубина равна 1, если пиксель представлен четырьмя битами цвета, его битовая глубина равна 4 и так далее.
- Если пиксели изображения1 битДля представления цвета этот бит равен 0 или 1, тогда он может представлять 2 1 Два цвета, а именно черный и белый, фото чисто черно-белое фото.
Если пиксели изображения8 битДля представления цвета эти восемь битов могут представлять 2 8 Цвета, 256. Такой образобычно(Есть исключения, я расскажу об этом ниже) называетсяОттенки серого, Потому что эти 256 цветов являются черным и белым серым (серый здесь означает 244 различных степени серого). Изображение в градациях серого выглядит следующим образом:
Если пиксели изображения24 битДля представления цвета эти 24 бита могут представлять 2 24 Есть более 16 миллионов цветов. Это изображение называетсяКарта истинного цвета. Эти 24 бита разделены на три канала по 8 бит, которые представляют красный, зеленый и синий соответственно. Это метод цветового кодирования RGB, который использует оптическую интенсивность трех основных цветов - красного, зеленого и синего - для представления цвета. Это наиболее распространенный метод кодирования растровых изображений, который можно напрямую использовать для отображения на экране.
7. Оттенки серого
Уровень серого указывает максимальное количество различных уровней серого в изображении. Чем выше уровень серого, тем больше диапазон яркости изображения.
9. Пространственное разрешение.
Пространственное разрешение относится к минимальному пределу пространственной геометрической длины критического объекта, который изображение может распознать. Если размер изображения MxN, это означает, что MxN образцов было собрано во время построения изображения, а пространственное разрешение - MxN. На рисунке ниже показано пространственное разрешение 1024x1024, 512x512, 256x256, 128x128, 64x64, 32x32 пикселей.
Три, эксперимент с кодом
3.1 Экспериментальная среда
- Операционная система: Windows 10
- Компилятор: Dev-cpp, Visual Studio 2017
3.2 Содержание эксперимента
Измените элементы таблицы цветов изображения в градациях серого gray8_test.bmp ниже на случайные значения и превратите исходное изображение в оттенках серого в псевдоцветное изображение.
3.3 Другая информация
Три структуры BITMAPFILEHEADER, BITMAPINFOHEADER и RGBQUAD находятся вwindows.hОпределено в
3.4 Код ключа
Поскольку код имеет подробные комментарии, он не будет здесь подробно объяснен.
- Прочтите соответствующую информацию:
- Используйте функцию случайных чисел для изменения элементов таблицы цветов
- Запишите прочитанную информацию в целевой файл
- Чтение и запись информации о пикселях, обратите внимание на четырехбайтовое выравнивание
3.5 Внимание! ! !
- Откройте файл в двоичном виде! ! ! ! ! ! !
- Обратите внимание, что количество байтов, занимаемых строкой пикселей, кратно 4. При чтении файла считайте больше 0 байтов, добавленных позже; при записи файла запишите еще 0 байтов, которые необходимо заполнить. В противном случае изображение может быть неупорядоченным.
3.6 Результаты
С помощью нашей программы генерируются следующие картинки, которые довольно красивы!
3.7 Полный код
5. Оттенки серого изображения.
Оттенки серого означает, что нет цвета, и все компоненты цвета RGB равны. Серая шкала изображения предназначена для того, чтобы каждый пиксель в матрице пикселей удовлетворял соотношению: R = G = B, и это значение в это время называется значением серого. Например, RGB (100,100,100) представляет значение серого 100, а RGB (50,50,50) представляет значение серого 50.
Обработка оттенков серого
Общий метод обработки оттенков серого: диапазон значений оттенков серого в изображении в градациях серого составляет 0 ~ 255
1. Алгоритм с плавающей запятой: серый = R * 0,3 + G * 0,59 + B * 0,11 R = G = B
2. Целочисленный метод: серый = (R * 30 + G * 59 + B * 11) / 100 R = G = B
3. Метод сдвига: серый = (R * 28 + G * 151 + B * 77) >> 8 R = G = B
4. Метод среднего значения: серый = (R + G + B) / 3, R = G = B
5. Возьмите только зеленый: серый = G R = G = B
Метод двоичной обработки:
Бинаризация заключается в том, чтобы сделать значение серого каждого пикселя в матрице пикселей изображения 0 (черный) или 255 (белый), что означает, что все изображение имеет эффект только черного и белого. Диапазон значений серого в бинаризованном изображении составляет 0 или 255. Так как же значение серого пикселя после преобразования шкалы серого становится 0 или 255? Например, значение серого равно 100, а после бинаризации будет 0 или 255? Это связано с проблемой определения порога.
1. Возьмите пороговое значение 127 (эквивалент медианы 0 ~ 255, (0 + 255) / 2 = 127), сделайте значение серого меньше или равным 127 и сделайте 0 (черный), а значение серого больше 127 Это 255 (белый). Преимущество этого состоит в том, что вычисление невелико, а скорость высокая, но недостаток также очевиден, потому что этот порог равен 127 для разных изображений, но распределение цветов на разных изображениях сильно отличается. Следовательно, если использовать 127 в качестве порога и разрезать капусту и редис по всем направлениям, эффект определенно не будет хорошим.
2. Рассчитайте среднее значение серого для всех пикселей в матрице пикселей.
(Пиксельная точка 1 значение оттенков серого + . + пиксельная точка n значение оттенков серого) / n = средняя точка пикселя avg, а затем сравнивать каждую точку пикселя со средним значением один за другим, точка пикселя, меньшая или равная среднему значению, равна 0 ( Черный), пиксели больше среднего - 255 (белые), что лучше, чем у метода 1.
3. Используйте метод гистограммы (также называемый бимодальным методом), чтобы найти порог бинаризации.Гистограмма является важной характеристикой изображения. Метод гистограммы предполагает, что изображение состоит из переднего и заднего планов.На гистограмме серой шкалы как передний план, так и фон формируют пики, а самая нижняя впадина между двумя пиками является пороговым значением. Получив порог, вы можете сравнивать их один за другим.
12. Количество бит, необходимое для изображения b
b = MxNxK MxN - пространственное разрешение; K амплитудное разрешение, единица измерения - бит
4096 бит требуется для хранения изображения 32 x 32 с 16 уровнями серого.
Для сохранения изображения 512 x 512 с 256 уровнями серого требуется 2097152 бит.
10. Разрешение по амплитуде
6. Связь между значением серого и значением пикселя.
Пять, справочные материалы
[2] Мультимедийные материалы по базовому курсу
[3] Введение в Википедии о «растровом изображении», «векторной диаграмме» и «формате BMP»
5. ИзображениеОттенки серого
Оттенки серого означает, что нет цвета, и все компоненты цвета RGB равны. Серая шкала изображения предназначена для того, чтобы каждый пиксель в матрице пикселей удовлетворял соотношению: R = G = B, и это значение в это время называется значением серого. Например, RGB (100,100,100) представляет значение серого 100, а RGB (50,50,50) представляет значение серого 50.
Обработка поседения
Общий метод обработки оттенков серого: диапазон значений оттенков серого в изображении в градациях серого составляет 0 ~ 255
1. Алгоритм с плавающей точкой: серый = R * 0,3 + G * 0,59 + B * 0,11 R = G = B
2. Целочисленный метод: серый = (R * 30 + G * 59 + B * 11) / 100 R = G = B
3. Метод сдвига: серый = (R * 28 + G * 151 + B * 77) >> 8 R = G = B
4. Метод среднего значения: серый = (R + G + B) / 3, R = G = B
5. Возьмите только зеленый цвет: серый = G R = G = B
Метод двоичной обработки:
Бинаризация заключается в том, чтобы сделать значение серого каждого пикселя в пиксельной матрице изображения 0 (черный) или 255 (белый), то есть сделать все изображение только черно-белым. Диапазон значений серого в бинаризованном изображении составляет 0 или 255. Так как же значение серого точки в пикселе после появления серого становится 0 или 255? Например, значение серого равно 100, а после бинаризации оно равно 0 или 255? Это связано с проблемой определения порога.
1. Возьмите пороговое значение 127 (эквивалент медианы 0 ~ 255, (0 + 255) / 2 = 127), сделайте значение серого меньше или равным 127 и сделайте 0 (черный), а значение серого больше 127 Это 255 (белый). Преимущество этого состоит в том, что вычисление невелико, а скорость высокая, но недостаток также очевиден, потому что этот порог равен 127 для разных изображений, но распределение цветов на разных изображениях сильно отличается. Так что, если вы используете 127 в качестве порога и разрежете капусту и редис по всем направлениям, эффект определенно не будет хорошим.
2. Рассчитайте среднее значение серого для всех пикселей в матрице пикселей.
(Пиксельная точка 1 значение оттенков серого + . + пиксельная точка n значение оттенков серого) / n = средняя точка пикселя avg, а затем сравнивать каждую точку пикселя со средним значением один за другим, точка пикселя, меньшая или равная среднему значению, равна 0 ( Черный), пиксели больше среднего - 255 (белые), что лучше, чем у метода 1.
3. Используйте метод гистограммы (также называемый бимодальным методом), чтобы найти порог бинаризации.Гистограмма является важной характеристикой изображения. Метод гистограммы предполагает, что изображение состоит из переднего и заднего планов.На гистограмме серой шкалы как передний план, так и фон формируют пики, а самая нижняя впадина между двумя пиками является пороговым значением. Получив порог, вы можете сравнивать их один за другим.
1, пикселей
Пиксели - это самая маленькая единица изображения, а изображение состоит из множества пикселей. Как показано ниже
Можно видеть, что размер приведенного выше изображения составляет 500 * 338, что означает, что изображение состоит из матрицы размером 500 * 338 пикселей. Ширина этого изображения равна длине 500 пикселей, а высота - длине 338 пикселей. 500 * 338 = 149000 пикселей. Чтобы
8. Разрешение изображения
Разрешение изображения означает количество пикселей на дюйм изображения. Единица разрешения изображения - ppi (пикселей на дюйм). Чем выше разрешение, тем выше плотность пикселей и тем реалистичнее изображение (вот почему при крупномасштабной струйной печати разрешение изображения должно быть высоким, чтобы на дюйм экрана приходилось больше пикселей).
2. Формат файла BMP
2.1 Введение в BMP
BMPВзято из сокращения bitmap Bitmap, также известного как DIB (device-independent bitmap), является независимым от дисплеябитовая картаФормат файла цифрового изображения. Обычно встречается в операционных системах Microsoft Windows и OS / 2. ---- Википедия
Формат BMP - это формат, представляющий растровое изображение.
Разрядность пикселей в изображениях формата BMP может быть 1, 4, 8, 24, 32, но обычные битовые глубины BMP по-прежнему равны 8 и 24.
Выберите изображение BMP, щелкните правой кнопкой мыши, чтобы открыть Свойства -> Детали, вы можете просмотреть его битовую глубину.
Когда битовая глубина файла BMP равна 8, это не обязательно означает, что изображение в оттенках серого, как показано ниже:
Разрядность этого изображения составляет 8, но это не изображение в оттенках серого, мы его называемПсевдоцветная карта。
Следующее изображение представляет собой полноцветное изображение с битовой глубиной 24, которое можно использовать для сравнения:
Видно, что качество изображения в истинных цветах значительно выше, чем у изображения в ложных цветах.
9. Пространственное разрешение.
Пространственное разрешение относится к минимальному пределу пространственной геометрической длины критического объекта, который изображение может распознать. Если размер изображения MxN, это означает, что MxN образцов было собрано во время построения изображения, а пространственное разрешение - MxN. На рисунке ниже показано пространственное разрешение: 1024x1024, 512x512, 256x256, 128x128, 64x64, 32x32 пикселей.
6、 Связь между значением серого и значением пикселя
10. Разрешение по амплитуде
Разрешение по амплитуде относится к дискретной амплитуде. Каждый пиксель имеет значение интенсивности, которое называется шкалой серого пикселя. Обычно для квантования используется 8 бит. Например, уровень серого в 8 битах - это восьмая степень двойки, которая равна 256. 0 ~ 255
Понятия, связанные с оттенками серого, оттенками серого, разрешением и значением пикселей
18 сентября 2017 г. 20:01:04Сон как лошадьНомер для чтения: 14346
1. Пиксели
Пиксель - это самая маленькая единица изображения, а изображение состоит из множества пикселей. Как показано ниже
Можно видеть, что размер приведенного выше изображения составляет 500 * 338, что означает, что изображение состоит из матрицы размером 500 * 338 пикселей. Ширина этого изображения равна длине 500 пикселей, а высота - длине 338 пикселей. 500 * 338 = 149000 пикселей. Чтобы
7. Оттенки серого
Уровень серого указывает максимальное количество различных уровней серого в изображении. Чем выше уровень серого, тем больше диапазон яркости изображения.
11. Разрешение экрана.
Разрешение экрана - это количество пикселей в каждой строке экрана * количество пикселей в каждом столбце, и каждый экран имеет собственное разрешение. Чем выше разрешение экрана, тем больше цветов и выше четкость.
Читайте также: