Набор пикселей цветных точек расположенных на правильной сетке это
Глубина цвета – это количество бит, отводимых для кодирования одного пикселя.
Если для кодирования одного пикселя взять 1 бит – то с его помощью мы можем получить только 2 цвета: черный (0) и белый (1), то есть черно-белое изображение.
2 бита – 4 цвета (00, 01, 10, 11)
8 бит – 2 8 цветов = 256 цветов и т.д.
Таким образом, число цветов можно определить по формуле:
где, N – количество цветов,
I - битовая глубина цвета.
Вывод: чем больше бит применяется для кодирования 1 пикселя, тем больше цветов и реалистичнее изображение, но и размер файла тоже увеличивается.
Таким образом, объем файла точечной графики – это произведение ширины и высоты изображения в пикселях на глубину цвета.
При этом совершенно безразлично, что изображено на фотографии. Если три параметра одинаковы, то размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения.
Пример расчета. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 800 х 600.
Решение. Из условия файл имеет параметры
А = 800 пикселей
В = 600 пикселей
Глубина цвета I = 24 бита (3 байта)
тогда формула объема файла V = A + B + I
V = 800 х 600 х 24 = 11520000 бит = 1440000байт = 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мб
Пример 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 256. Во сколько раз уменьшился объем файла.
Из формулы N = 2 I следует, что глубина цвета I1 = log 2 65536 = 16 бит, а после оптимизации I2 = log 2 256 = 8 бит
При этом, размеры картинки в пикселях не изменились. используя формулу для вычисления объема файла имеем: V1 = a x b x 16 = 16 ab и
V2 = a x b x 8 = 8 ab
Составляем пропорцию V1 : V2 = 16 ab : 8 ab
Итак: размер графического файла зависит от размеров изображения и количества цветов.
При этом качественное изображение с 24 или 32 битным кодированием получается довольно большим (мегабайт).
Это очень неудобно для хранения и передачи изображений (особенно в сети Интернет). Поэтому графические файлы подвергаются оптимизации.
Глубина цвета – количество бит, проходящий на 1 пиксел (bpp). Наиболее популярным разрешением является 8 bpp (256 цветов), 16 bpp (65536 цветов)
С 80-х гг. развивается технология обработки на ПК графической информации. Форму представления на экране дисплея графического изображения, состоящего из отдельных точек (пикселей), называют растровой.
Минимальным объектом в растровом графическом редакторе является точка. Растровый графический редактор предназначен для создания рисунков, диаграмм.
Разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали), а также число возможных цветов каждой точки определяются типом монитора.
Распространённая разрешающая способность – 800 х 600 = 480 000 точек.
1 пиксель чёрно-белого экрана кодируется 1 битом информации (чёрная точка или белая точка). Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки связаны формулой: К = 2b.
Современные мониторы имеют следующие цветовые палитры: 16 цветов, 256 цветов; 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).
В табл. 1 показана зависимость информационной ёмкости одного пикселя от цветовой палитры монитора.
Количество бит, кодирующих одну точку
16 (2 16 = 65 536)
24 (2 24 =16 777 216)
Объём памяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран (видеопамяти), равен произведению разрешающей способности на количество бит, кодирующих одну точку. В видеопамяти ПК хранится битовая карта (двоичный код изображения), она считывается процессором не реже 50 раз в секунду и отображается на экране.
В табл. 2 приведены объёмы видеопамяти для мониторов с различными разрешающей способностью и цветовой палитрой.
Ввод и хранение в ЭВМ технических чертежей и им подобных графических изображений осуществляются по-другому. Любой чертёж состоит из отрезков, дуг, окружностей. Положение каждого отрезка на чертеже задаётся координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность задаётся координатами центра и длиной радиуса. Дуга – координатами начала и конца, центром и радиусом. Для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и т.д. Такая форма представления графической информации называется векторной. Минимальной единицей, обрабатываемой векторным графическим редактором, является объект (прямоугольник, круг, дуга). Информация о чертежах обрабатывается специальными программами. Хранение информации в векторной форме на несколько порядков сокращает необходимый объём памяти по сравнению с растровой формой представления информации.
Видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.
Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.
Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 -- белый, 0 -- черный.
Пиксел на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксел недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксел, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 -- черный, 10 -- зеленый, 01 -- красный, 11 -- коричневый.
На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов -- красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций:
Разумеется, если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, порождающих разнообразные оттенки, увеличивается. Количество различных цветов -- К и количество битов для их кодировки -- N связаны между собой простой формулой: 2 N = К.
В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста -- располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.). Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.
Контрольные вопросы
1. Сколько двоичных разрядов необходимо для кодирования 1 символа?
2. Средняя скорость чтения ученика составляет 160 символов в минуту. Сколько информации он переработает за 7 часов непрерывного чтения текста?
3. В чём суть растровой формы представления графической информации?
4. Сколько бит информации необходимо для кодирования 1 точки чёрно-белого экрана монитора?
5. По какой формуле определяется объём видеопамяти дисплея?
6. В чём суть векторной формы представления графической информации?
Задача 1. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 1024 х 600.
Задача 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 2. Во сколько раз уменьшился объем файла.
Задача 3. Дан двоичный код рисунка. Известно, что рисунок монохромный и матрица имеет размер 8X8. Восстановите рисунок по коду:
а) 00111100 01000010 00000010 01111110 10000010 10000010 10000110 01111011
б) 10111110 11000001 10000001 00111110 00000001 00000001 10000001 01111110
в) 00111111 01000010 01000010 01000010 00111110 00100010 01000010 11000111
Задача 4. Изображение на экране дисплея строится из отдельных точек (пикселей). Пусть установлено разрешение экрана 1200x1024. Сколько байт займет образ экрана в памяти компьютера, если сохранить его (поточечно, в формате bit map -* bmp) как:
а) монохромное изображение;
б) 256-цветный рисунок;
в) 24-разрядный рисунок.
Задача 5. Для кодирования оттенка цвета одной точки (пикселя) цветного изображения в соответствии с RGB моделью цветообразования используется 1 байт (8 бит): 3 бита для кодирования уровня яркости красного (Red) цвета, 2 бита для кодирования уровня яркости зеленого (Green) цвета и 3 бита на синий (Blue) цвет. Определите:
а) сколько уровней яркости каждого цвета может быть закодировано таким образом;
б) сколько всего цветовых оттенков изображения можно передать.
Решите ту же задачу, но при условии использования режима True Color, когда для передачи цвета одного пикселя используется 3 байта - по одному на каждый цвет.
1. Учебная программа занимает 19 Кбайт памяти ПК. Инструкция к программе занимает 1 кадр дисплея (25 строк по 80 символов). Какую часть программы занимает инструкция?
2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.
Количество бит на точку
Информационный объём экрана
3. Что является минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе?
а) Точка экрана (пиксель);
б) объект (прямоугольник, круг и т.д.);
в) палитра цветов;
г) знакоместо (символ).
4. Для чего предназначен векторный графический редактор?
а) Для создания чертежей;
б) для построения графиков:
в) для построения диаграмм;
г) для создания и редактирования рисунков.
5. Файл, содержащий черно-белый квадратный рисунок, имеет объём 200 байтов. Каков размер рисунка в пикселях?
6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом экране (без градации яркости)?
7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?
Правильные ответы к тесту 2.2: 1-г, 3-а, 4-а, 5-б, 6-а, 7-в.
Код — это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.
Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.
Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят — шифровке) представлении отдельным знаком.
Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.
В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.
Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.
Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.
Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.
Способы кодирования информации.
Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.
Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.
Кодирование символьной (текстовой) информации.
Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.
При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.
Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.
Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.
Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.
Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.
Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.
Кодирование числовой информации.
Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.
Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.
Кодирование текстовой информации
В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.
10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.
Единицы измерения информации.
1 Кбайт = 1024 байтам
1 Мбайт = 1024 Кбайтам
1 Гбайт = 1024 Мбайтам
1 Тбайт = 1024 Гбайтам
Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.
Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой
Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.
Кодирование графической информации.
Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).
Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения
Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.
Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.
Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.
Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.
В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.
Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.
Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.
Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.
Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.
Кодирование звуковой информации.
Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.
Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.
Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера.
Растровые данные представляют собой набор числовых значений, определяющих цвета отдельных пикселей. Пиксели — это цветные точки, расположенные на правильной сетке и формирующие образ. Обычно мы говорим, что растр — это массив пикселей, хотя технически растр является массивом числовых значений, задающих, окрашивающих или "включающих" соответствующие пиксели при отображении образа на устройстве вывода. Чтобы избежать неопределенности, для обозначения числового значения в растровых данных, соответствующего цвету пикселя в изображении на устройстве вывода, мы будем применять термин пиксельное значение.
Раньше термин bitmap, как правило, применялся для обозначения массива (или "карты" — map) единичных битов, в котором каждый бит соответствовал пикселю, а термины pixelmap, graymap и pixmap — для обозначения массивов многобитовых пикселей. Мы же применяем термин bitmap (растр) для обозначения массива пикселей (независимо от типа), а термины битовая глубина или пиксельная глубина — для указания размеров этих пикселей, выраженных в битах или других единицах, например в байтах. Битовая глубина определяет количество возможных цветов пикселя. Однобитовый пиксель может быть одного из двух цветов, четырехбитовый — одного из 16 и т.д. На сегодняшний день наиболее часто используется пиксельная глубина 1, 2, 4, 8, 15, 16, 24 или 32 бита (причины этого и другая информация, относящаяся к цвету, изложены в главе 2).
Что такое пиксель
Пиксель (pixel) — это минимальная единица, элемент, из чего состоит изображение — точка определенного цвета, которая выводится на экране в заданном месте. В зависимости от типа дисплея на котором он выводится зависит его форма и подача цвета. Обычно может быть трех основных цветов: синего, красного и зеленого, светящихся с разной интенсивностью, что позволяет видеть нам богатую цветовую палитру. Но, бывает и других форм, и цветов.
По сути — это точки из которых строится все изображение, которое мы видим на экране. Совокупность их цвета и места расположения — создает картинку на любом устройстве, на котором есть дисплей, кроме векторных мониторов (это редкость).
Экран дисплея состоит из определенного количества ячеек для вывода пикселей, выглядит это, как сетка или соты. Количество таких ячеек по горизонтали и вертикали на дисплее называется разрешением дисплея/экрана. Чем выше разрешение монитора — тем выше четкость выводимой на нем информации.
Pixel обычно имеет квадратную форму, но в цифровых форматах NTSC и PAL он может быть прямоугольным. Также, бывает и круглой формы.
В заключение
Вот вы и узнали, что такое пиксель это в информатике. Как видите все довольно легко и просто, в следующих статьях будут еще детальные статьи по данном теме, так что — заходит почаще!
Простейшие программные средства иллюстративной графики называются редакторами:
2. Установите соответствие.
3. Выберите вариант ответа:
Минимальный участок изображения, для которого можно задать цвет называется
4. Выберите вариант ответа:
Способ хранения информации в файле, а также форму хранения определяет
а) пиксель
г) графика
5. Выберите вариант ответа:
Получение движущейся картинки на дисплее называется
6. Выберите вариант ответа:
Технологию, позволяющую получать объемные изображения, называют
7. Установите соответствие:
Для вывода графического изображения используется.
8. Выберите вариант ответа:
Изображения, формирующиеся из описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, дуг и т.д.), называются
9. Выберите вариант ответа:
Изображения, формирующиеся из точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы, называются
Для вывода графического изображения используют
Весь материал - в документе.
Размер пикселя
Pixel является простой точкой. Его размер, который вы видите на экране своего девайса, зависит от поддерживаемого разрешения дисплея. Чем больше экран и чем меньше его разрешение — тем больше будет физический размер пикселя. Соответственно, также это работает и в другую сторону — точка будет малюсенькой на мелком экране с высокой плотностью.
Человеческий глаз не идеален, поэтому нет смысла гнаться за высоким разрешением. Вы практически не увидите разницы на телевизоре 43 дюйма в Full HD и 4К с расстояния двух метров. Разница настолько незначительна, что если вы ее и заметите, то будете обращать на это внимание лишь первые несколько минут. А вот искать контент соответствующего размера придется, так, если на 4К запустить просто Full HD или еще хуже, к примеру, HD Ready — то картинка будет размытой.
Наверное, вы замечали, что в телефоны с маленькими экранчиками зачем-то ставят матрицы с огромным разрешением. Этот маркетинговый ход, который говорит нам, что картинка так будет лучше, качество тоже и т.д. — отлично помогает компаниям замедлять старые девайсы и делать так, чтобы вы бежали за новым телефоном. Ведь, чем выше плотность выводимых точек на дюйм — тем больше ресурсов будет требоваться от начинки аппарата для его обработки. А смысла в этом практически нет — разница абсолютно незначительна.
Так, одна и та же картинка, в одном разрешении и выводимом физическом размере 1 к 1 на двух девайсах может выглядеть совершенно по-разному. На телефоне это будет мыльное изображение в 640х480px, а на мониторе компьютера с Full HD — вполне себе нормально смотреться.
Если вы покупаете, какое-либо фото/видео записывающее устройство, то берите модель, которая обладает более совершенной камерой с большим количеством мегапикселей. Так можно быть точно уверенным, что картинка, сделанная ими будет выглядеть отлично на любом устройстве.
Разрешение изображения — что это
Разрешение изображения (фото, картинки) — это плотность пикселей из которого оно состоит в их количестве по вертикали и диагонали. От этого параметра будет зависеть насколько четкой и детализированной будет картинка. Это важный момент при выборе камер и других устройств, делающих фотографии или сканы.
Разрешение картинки, фотографии бывает самым разным, на данный момент с появлением мониторов с большим разрешением экрана, следует выбирать соответствующий контент. А устройства делающие снимки — с хорошей камерой с большим количество мегапикселей. Чтобы на фото пиксели были не видны — учитывайте этот момент.
Что такое мегапиксель
Мегапиксель (Мп, Mpx, megapixel) — это один миллион пикселей. Термин часто используется для обозначения количества пикселей в получаемых снимках и видео у фото/видео камер.
Так, например, фото размером в 4032х3024 с которым фотографирует iPhone 7 равняется 12 мегапикселям (просто умножьте количество по горизонтали на кол-во по вертикали). Поэтому при выборе такой техники — выбирайте модель с большим количеством МП.
Пиксели картинки
Любая растровая графика состоит из мелких пиксельных точек, при увеличении их можно увидеть. Чем больше их содержит картинка — тем более она детализирована и будет выглядеть качественной на экране любого разрешения. На скриншоте снизу вы можете увидеть, как выглядит Pixel при увеличении.
Также, важно понимать, что любое изображение, видео или другая информация, которую вы видите на своем экране выводится в виде растровой графики — картинки, которая разбита на точки, расположенные на дисплее в определенной последовательности и цвете.
Как работает вывод пикселей на мониторе
Как уже писалось выше — матрица дисплея состоит из определенного количества ячеек для вывода пикселей. Это называется физическое разрешение экрана. Это может быть: HD (1280х720), Full HD (1980х1080), 4K (3840х2160) и т.д. Соответственно от этого зависит на сколько высокого разрешения — качества, будет выводится на нем контент. Например, на Full HD мониторе идеальным для вывода контентом будет — 1920х1080 точек на дюйм.
Чтобы картинка выводилась на ваш экран правильно, ее обрабатывает видеокарта или видеочип устройства, с которого вы ее смотрите. Если разрешение изображения меньше, чем самого экрана, то происходит процесс сглаживания и растягивания картинки до нужных размеров. Качество при этом выводимой информации падает — резкость уменьшается, т.к. деталей становится меньше.
Содержимое разработки
Преподаватель: Лукерина К.А.
Тесты по теме «Компьютерная графика»
1. Выберите вариант ответа:
Простейшие программные средства иллюстративной графики называются редакторами:
2. Установите соответствие:
3. Выберите вариант ответа:
Минимальный участок изображения, для которого можно задать цвет называется
4. Выберите вариант ответа:
Способ хранения информации в файле, а также форму хранения определяет
5. Выберите вариант ответа:
Получение движущейся картинки на дисплее называется
6. Выберите вариант ответа:
Технологию, позволяющую получать объемные изображения, называют
7. Установите соответствие:
Для вывода графического изображения используется
8. Выберите вариант ответа:
Изображения, формирующиеся из описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, дуг и т.д.), называются
9. Выберите вариант ответа:
Изображения, формирующиеся из точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы, называются
Для вывода графического изображения используют
11. Выберите вариант ответа:
Область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей) на компьютере называется
а ) векторная графика
б) растровая графика
в) компьютерная графика
Графические редакторы позволяют выполнять действия:
13. Установите соответствие
1) Растровая графика
2) Векторная графика
3) Компьютерная анимация
а) минимальный участок изображения, для которого можно задать цвет
б) наименьшими элементами являются графические примитивы: линии, дуги, окружности, прямоугольники
в) объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением
г) получение движущихся изображений на дисплее объединение высококачественного изображения на экране компьютера со звуковым сопровождением
д) наименьшим элементом является растр – прямоугольная сетка пикселей на экране
14. Установите соответствие
Организация среды графического редактора
а) строка заголовка
б) панель инструментов
в) рабочая область
д) палитра цветов
15. Установите соответствие
Графические редакторы позволяют выполнять действия:
16. Установите соответствие:
1) Размер изображения
2) Битовая глубина
3) Файлы векторного формата
4) Файлы растрового формата
а) запоминают размер изображения, битовую глубину и цвет каждого пикселя
б) число битов, используемых для хранения цвета одного пикселя
в) содержат описание рисунков в виде набора команд для построения простых геометрических объектов
г) количество пикселей в рисунке по горизонтали и вертикале запоминают размер изображения, битовую глубину и цвет каждого пикселя
К стандартным растровым графическим форматам относятся:
18. Выберите вариант ответа:
Перед выполнением любой операции над фрагментом изображения его необходимо
19. Установите соответствие:
1) В редакторах векторной графики выделяют
2) В редакторах растровой графики выделяют
3) В редакторах векторной графики
4) В редакторах растровой графики
в) можно изменять порядок расположения объектов
г) нельзя изменять порядок расположения объектов, т.к. каждый пиксель закреплен за определенным местом
1) Строка заголовка
3) Палитра цветов
а) отвечает за выполнение команд отдельной группы
б) указывает название документа и программы
в) позволяет выбирать цвет объекта
г) команды для работы с файлами
д) область для создания рисунка
К инструментам рисования растрового редактора относятся:
К инструментам рисования векторного редактора относятся графические элементы (примитивы):
К базовым цветам относятся:
Для ввода изображения в компьютер используются
г) цифровой фотоаппарат
д) цифровая видеокамера
25. Выберите правильный вариант ответа:
Из трех базовых цветов можно получить различных цветов:
26. Установите соответствие:
1) Научная графика
2) Деловая графика
3) Конструкторская графика
4) Иллюстративная графика
5) Художественная и рекламная графика
а) визуализация (наглядное изображение) объектов научного исследования, графическая обработка результатов расчётов
б) предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе учреждений: плановые показатели, статистические сводки
в) используется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники (САПР)
г) позволяет создавать произвольные рисунки, не имеет производственной направленности
д) графика, с помощью которой создаются рекламные ролики, компьютерные игры, мультфильмы, видеоуроки
Источники растровых данных: растровые устройства
Исторически термин растр (raster) ассоциировался с электронно-лучевой трубкой и указывал на то, что устройство при воспроизведении изображения на электронно-лучевую трубку создает образы строк. Изображения в растровом формате являлись, таким образом, набором пикселей, организованных в виде последовательностей строк, называемых строками развертки. Растровые устройства вывода воспроизводят изображения в виде образов пикселей. Поэтому пиксельные значения в растре обычно упорядочены таким образом, чтобы их легко можно было отобразить практически на любом растровом устройстве. Такие данные называются растровыми.
Как уже упоминалось, растровые данные могут создаваться программой, записавшей полученное в процессе ее работы изображение в файл вместо того, чтобы отобразить его на устройстве вывода. По этой причине растры часто называют изображениями, а растровые данные называют данными изображения. Изображение может быть прочитано из файла и восстановлено на устройстве вывода. В этой книге мы иногда будем называть блок пиксельных значений в растровом файле изображением или изображаемой частью.
Другими источниками растровых данных являются растровые устройства, используемые при работе с изображениями в традиционном смысле этого слова (сканеры, видеокамеры и другие устройства ввода графической информации). Растровые устройства, оцифровывающие данные, являются еще одним источником графических данных, графические данные создаются, когда программа, получив информацию с такого устройства, записывает их в файл. Когда речь идет о графических данных, полученных при помощи реально существующего источника, например сканера, то применяются термин растровое изображение.
Иногда говорят о третьем источнике растровых данных — объектных данных. Сейчас это понятие все чаще применяется для обозначения данных, сохраненных совместно с использующей их программой.
Лет двадцать пять тому назад компьютерная графика базировалась преимущественно на векторных данных. Векторные экраны и перьевые плоттеры были единственными легкодоступными устройствами вывода. С появлением сложных интегральных схем, запоминающих устройств большой емкости, позволяющих сохранять файлы большого размера, возникла потребность в стандартизованных форматах графических файлов.
Сегодня графика чаще всего хранится и отображается как растровая. Это стало возможным вследствие использования высокоскоростных процессоров, недорогой оперативной и внешней памяти, а также устройств ввода-вывода с высокой разрешающей способностью. Кроме того, растровая графика — это результат манипулирования изображениями, полученными от растровых устройств ввода графической информации. Растровая графика используется в прикладных программах, поддерживающих автоматизированное проектирование и трехмерные изображения, деловую графику, двух- и трехмерное моделирование, компьютерные виды искусства и анимацию, графические интерфейсы пользователя, видеоигры, обработку изображений в электронных документах (EDIP) и их анализ.
Однако применение растровых данных не всегда целесообразно. Хранение графических изображений в виде растровых данных имеет определенные преимущества, но растровые изображения весьма объемны. На всех компьютерных рынках растет доля сетевых технологий, а большие объемы растровых файлов как-то плохо совмещаются с представлением о недорогих сетях. Стоимость пересылки файлов по Internet, например, определяется не только стоимостью самого подключения, но и временем, затраченным на процесс пересылки.
Эту тенденцию усиливает развитие системы World Wide Web. "Всемирная паутина" сегодня строится на базе HTML, гипертекстового языка описания документов, который позволяет программам, работающим на компьютерах удаленных пользователей, с минимальными усилиями создавать сложные изображения текстовых страниц. Сейчас целый ряд фирм-поставщиков придерживается стратегии, направленной на перепоручение задач формирования и воспроизведения изображений компьютерам удаленных пользователей (что позволяет сохранить пропускную способность сети). Пример такого подхода — создание фирмой Sun Microsystem языка программирования Java для Internet.
Типы графических форматов
Существует несколько различных типов графических форматов, каждый из которых сохраняет данные определенным способом. В настоящее время наиболее широко используются растровый, векторный и метафайловый форматы. Существуют, однако, и другие типы форматов — форматы сцены, анимации, мультимедиа, гибридные, гипертекстовые, гипермедиа, объемные, язык моделирования виртуальной реальности (VRML), аудиоформаты, форматы шрифтов, язык описания страницы (PDL).
Растровые форматы
Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений. Растровые файлы, по сути дела, содержат точную попиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.
Наиболее распространенные растровые форматы — это Microsoft BMP, PCX, TIFF и TGA.
Векторные форматы
Файлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.
Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.
Примеры наиболее распространенных векторных форматов — AutoCAD DXF и Microsoft SYLK.
Метафайловые форматы
Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.
Наиболее распространенные метафайловые форматы — WPG, Macintosh PICT и CGM.
Форматы сцены
Файлы формата сцены (иногда называемые файлами описания сцены) были разработаны для хранения сжатого представления изображения (или сцены). Векторные файлы содержат описания частей изображения, а файлы сцены содержат инструкции, позволяющие программе визуализации восстановить изображение целиком. На практике иногда трудно определить, имеем мы дело с векторным форматом или с форматом сцены.
Форматы анимации
Форматы анимации появились сравнительно недавно. Они создаются по тому же принципу, который вы использовали в своих детских играх с "движущимися" картинками. Если быстро отображать одно изображение за другим, то создается впечатление, что объекты этого изображения движутся. Самые примитивные из форматов анимации хранят изображения целиком, позволяя отображать их просто в цикле одно за другим. Чуть более усложненные форматы хранят только одно изображение и несколько цветовых таблиц для данного изображения. После загрузки новой цветовой таблицы цвет изображения меняется и создается иллюзия движения объектов. Еще более сложные форматы анимации хранят только различия между двумя последовательно отображаемыми изображениями (называемыми фреймами) и изменяют только те пиксели, которые меняются при отображении данного фрейма. Отображение со скоростью 10—15 фреймов в секунду типично для анимации мультипликационного вида. В видеоанимации для создания иллюзии плавного движения необходимо отображать 20 и более фреймов в секунду. Примерами форматов анимации могут служить TDDD и TTDDD.
Мультимедиа-форматы
Мультимедиа-форматы относительно новы, но приобретают все большее значение. Они предназначены для хранения данных различных типов в одном файле. Эти форматы обычно позволяют объединять графическую, звуковую и видеоинформацию. Примерами могут служить хорошо известные форматы RIFF фирмы Microsoft, QuickTime фирмы Apple, MPEG и FLI фирмы Autodesk, а в ближайшем будущем ожидается появление новых форматов. Различные варианты форматов мультимедиа описаны в главе 10.
Смешанные форматы
В настоящее время широко исследуются возможности объединения неструктурированного текста и растровых данных (смешанный текст), а также интеграции информации, объединенной в записи, и растровых данных (смешанная база данных). Мы предполагаем, что вскоре появятся смешанные форматы, пригодные для эффективного хранения графических данных.
Гипертекст и гипермедиа
Гипертекст — это система, обеспечивающая нелинейный доступ к информации. Большинство книг построены по линейному принципу: они имеют начало, окончание и определенную схему размещения текста. Гипертекст же позволяет создавать документы с одним или несколькими началами, с одним, несколькими окончаниями либо вообще без него, а также со множеством гипертекстовых связей, которые помогают читателю "перепрыгивать" в любое место документа.
Гипертекстовые языки не являются форматами графических файлов, как GIF или DXF. Это, скорее, языки программирования вроде PostScript или С. Они специально предназначены для последовательной передачи потоков данных, то есть поток гипертекстовой информации можно декодировать по мере получения данных. Чтобы просмотреть гипертекстовый документ, не нужно ожидать его полной загрузки.
Термин гипермедиа обозначает сплав гипертекста и мультимедиа. Современные гипертекстовые языки и сетевые протоколы поддерживают самые разнообразные средства, включая текст и шрифты, неподвижную и динамическую графику, аудио-, видео- и объемные данные. Гипертекст обеспечивает создание структуры, которая позволяет пользователю компьютера организовывать мультимедиа-данные, отображать их и интерактивно перемещаться по ним.
Гипертекстовые и гипермедийные системы, например World Wide Web, хранят обширные информационные ресурсы в виде файлов GIF, JPEG, PostScript, MPEG и AVI. Используются и многие другие форматы.
Компьютерное растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.
Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне необходимо указать цвет каждой точки эллипса и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi).
Растровые изображения напоминают лист клетчатой бумаги, на котором любая клетка закрашена либо черным, либо белым цветом, образуя в совокупности рисунок. Пиксел – основной элемент растровых изображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение, т.е. растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек (пиксели), расположенных на сетке.
При редактировании растровой графики Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к «разлохмачиванию» краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.
Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.
Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами.
С помощью растровой графики можно отразить и передать всю гамму оттенков и тонких эффектов, присущих реальному изображению. Растровое изображение ближе к фотографии, оно позволяет более точно воспроизводить основные характеристики фотографии: освещенность, прозрачность и глубину резкости.
Чаще всего растровые изображения получают с помощью сканирования фотографий и других изображений, с помощью цифровой фотокамеры или путем "захвата" кадра видеосъемки. Растровые изображения можно получить и непосредственно в программах растровой или векторной графики путем преобразовании векторных изображений.
Распространены форматы .tif, .jpg, .jpg, .jpg, .bmp, .pcx и др.
Растровые представления изображений
Пиксел – основной элемент растровых изображений. Именно из таких элементов состоит растровое изображение.
Цифровое изображение – это совокупность пикселей. Каждый пиксел растрового изображения характеризуется координатами x и y и яркостью V(x,y) (для черно–белых изображений). Поскольку пикселы имеют дискретный характер, то их координаты – это дискретные величины, обычно целые или рациональные числа. В случае цветного изображения, каждый пиксел характеризуется координатами x и y, и тремя яркостями: яркостью красного, яркостью синего и яркостью зеленого цветов (VR, VB, VG). Комбинируя данные три цвета можно получить большое количество различных оттенков.
Заметим, что в случае, если хотя бы одна из характеристик изображения не является числом, то изображение относится к виду аналоговых. Примерами аналоговых изображений могут служить галограмы и фотографии. Для работы с такими изображениями существуют специальные методы, в частности, оптические преобразования. В ряде случаев аналоговые изображения переводят в цифровой вид. Эту задачу осуществляет Image Processing.
Цвет любого пиксела растрового изображения запоминается с помощью комбинации битов. Чем больше битов для этого используется, тем больше оттенков цветов можно получить. Под градацию яркости обычно отводится 1 байт (256 градаций), причем 0 – черный цвет, а 255 – белый (максимальная интенсивность). В случае цветного изображения отводится по байту на градации яркостей всех трех цветов. Возможно кодирование градаций яркости другим количеством битов (4 или 12), но человеческий глаз способен различать только 8 бит градаций на каждый цвет, хотя специальная аппаратура может потребовать и более точную передачу цветов. Цвета, описываемые 24 битами, обеспечивают более 16 миллионов доступных цветов и их часто называют естественными цветами.
В цветовых палитрах каждый пиксел описан кодом. Поддерживается связь этого кода с таблицей цветов, состоящей из 256 ячеек. Разрядность каждой ячейки– 24 разряда. На выходе каждой ячейки по 8 разрядов для красного, зеленого и синего цветов.
Цветовое пространство, образуемое интенсивностями красного, зеленого и синего, представляют в виде цветового куба (см. рис. 1.).
Рис. 1. Цветовой Куб
Вершины куба A, B, C являются максимальными интенсивностями зеленого, синего и красного соответственно, а треугольник, которые они образуют, называется треугольником Паскаля. Периметр этого треугольника соответствует максимально насыщенным цветам. Цвет максимальной насыщенности содержит всегда только две компоненты. На отрезке OD находятся оттенки серого, причем тока O соответствует черному, а точка D белому цвету.
Виды растров
Растр – это порядок расположения точек (растровых элементов). На рис. 2. изображен растр, элементами которого являются квадраты, такой растр называется прямоугольным, именно такие растры наиболее часто используются.
Хотя возможно использование в качестве растрового элемента фигуры другой формы: треугольника, шестиугольника; соответствующего следующим требованиям:
все фигуры должны быть одинаковые;
должны полностью покрывать плоскость без наезжания и дырок.
Так в качестве растрового элемента возможно использование равностороннего треугольника рис. 3, правильного шестиугольника (гексаэдра) рис. 4. Можно строить растры, используя неправильные многоугольники, но практический смысл в подобных растрах отсутствует.
Рис. 3. Треугольный растр
Рассмотрим способы построения линий в прямоугольном и гексагональном растре.
Рис. 4. «Гексагональный растр»
В прямоугольном растре построение линии осуществляется двумя способами:
Результат – восьмисвязная линия. Соседние пиксели линии могут находится в одном из восьми возможных (см. рис. 5а) положениях. Недостаток – слишком тонкая линия при угле 45°.
Результат – четырехсвязная линия. Соседние пиксели линии могут находится в одном из четырех возможных (см. рис. 5б) положениях. Недостаток – избыточно толстая линия при угле 45°.
Рис. 5. Построение линии в прямоугольном растре
В гексагональном растре линии шестисвязные (см. рис. 6) такие линии более стабильны по ширине, т.е. дисперсия ширины линии меньше, чем в квадратном растре.
Рис. 6. Построение линии в гексагональном растре
Одним из способов оценки растра является передача по каналу связи кодированного, с учетом используемого растра, изображения с последующим восстановлением и визуальным анализом достигнутого качества. Экспериментально и математически доказано, что гексагональный растр лучше, т.к. обеспечивает наименьшее отклонение от оригинала. Но разница не велика.
Моделирование гексагонального растра. Возможно построение гексагонального растра на основе квадратного. Для этого гексаугольник представляют в виде прямоугольника.
Факторы, влияющие на количество памяти, занимаемой растровым изображением
Файлы растровой графики занимают большое количество памяти компьютера. Некоторые картинки занимают большой объем памяти из–за большого количества пикселов, любой из которых занимает некоторую часть памяти. Наибольшее влияние на количество памяти занимаемой растровым изображением оказывают три факта:
битовая глубина цвета;
формат файла, используемого для хранения изображения.
Существует прямая зависимость размера файла растрового изображения. Чем больше в изображении пикселов, тем больше размер файла. Разрешающая способность изображения на величину файла никак не влияет. Разрешающая способность оказывает эффект на размер файла только при сканировании или редактировании изображений.
Связь между битовой глубиной и размером файла непосредственная. Чем больше битов используется в пикселе, тем больше будет файл. Размер файла растровой графики сильно зависит от формата выбранного для хранения изображения. При прочих равных условиях, таких как размеры изображения и битовая глубина существенное значение имеет схема сжатия изображения. Например, BMP файл имеет, как правило, большие размеры, по сравнению с файлами PCX и GIF, которые в свою очередь больше JPEG файла.
Многие файлы изображений обладают собственными схемами сжатия, также могут содержать дополнительные данные краткого описания изображения для предварительного просмотра.
Достоинства и недостатки растровой графики
Растровая графика эффективно представляет реальные образы. Реальный мир состоит из миллиардов мельчайших объектов и человеческий глаз как раз приспособлен для восприятия огромного набора дискретных элементов, образующих предметы. На своем высшем уровне качества – изображение выглядят вполне реально подобно тому, как выглядят фотографии в сравнении с рисунками. Это верно только для очень детализированных изображений, обычно получаемых сканированием фотографий. Помимо естественного вида растровые изображения имеют другие преимущества. Устройства вывода, такие как лазерные принтеры, для создания изображений используют наборы точек. Растровые изображения могут быть очень легко распечатаны на таких принтерах, потому что компьютерам легко управлять устройством вывода для представления отдельных пикселов с помощью точек.
Растровые изображения занимают большое количество памяти. Существует так же проблема редактирования растровых изображений, так как большие растровые изображения занимают значительные массивы памяти, то для обеспечения работы функций редактирования таких изображений потребляются так же значительные массивы памяти и другие ресурсы компьютера.
Пиксели являются важной составляющей любого дисплея, из них состоит любая картинка, которую вы видите на своем мониторе или смартфоне.
Это несомненно важный термин, значение которого следует знать каждому. Ведь при выборе нового монитора, телевизора или смартфона вы несомненно столкнетесь с ним, читая в характеристиках про разрешение их дисплея/монитора.
В материале о том, как сделать скриншот на компьютере, мы уже затрагивали смежную тему пикселей. Сейчас вы узнаете, что это такое и сможете легко в них разобраться.
Читайте также: