Пространственная дискретизация. Растровые изображения на экране монитора. Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB Кодирование графической информации

Пространственная дискретизация Пространственная дискретизация – перевод графического изображения из аналоговой формы в цифровой компьютерный формат путем разбиения изображения на отдельные маленькие фрагменты, точки (пиксели) где каждому элементу присваивается код цвета. Графическая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме. Аналоговое изображение – живописное полотно. Дискретное изображение – картинка, напечатанная с помощью принтера. В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определённого количества строк, которые, в свою очередь, содержат определённое количество точек.

Растровое изображение формируется из отдельных точек – пикселей, каждая из которых может иметь свой цвет. Двоичный код изображения, выводимого на экран хранится в видеопамяти. Кодирование рисунка растровой графики напоминает – мозаику из квадратов, имеющих определенный цвет.

Характеристики растрового изображения 1. Разрешающая способность Определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения. Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность и, соответственно, выше качество изображения. Эта величина обычно выражается в dpi (dot per inch – число точек на дюйм), то есть в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм = 2,54 см). 2. Глубина цвета В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, то есть наборы тех цветов, которые могут принимать точки изображения. Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычислены по формуле: N = 2 I

Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. Глубина цвета, I (битов) Количество цветов в палитре, N 82 8 = = = = Наиболее распространёнными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображения являются 8, 16, 24 или 32 бита на точку. Зная глубину цвета, можно вычислить количество цветов в палитре.

Растровые изображения на экране монитора Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. Эти два параметра задают графический режим экрана монитора. Графические режимы экрана монитора Пространственное разрешение экрана монитора определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Монитор может отображать информацию с различными пространственными разрешениями (800х600, 1024х768, 1400х1050 и выше). Глубина цвета измеряется в битах на точку и характеризует количество цветов, которое могут принимать точки изображения. Количество отображаемых цветов может изменяться в широком диапазоне, от 256 (глубина цвета 8 битов) до более чем 16 миллионов (глубина цвета 24 бита).

Чем больше пространственное разрешение и глубина цвета, тем выше качество изображения. В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима. Качество отображения информации на экране монитора зависит от размера экрана и размера пикселя. Зная размер диагонали экрана в дюймах (15", 17" и т.д.) и размер пикселя экрана (0,28; 0,24 или 0,20 мм) можно оценить максимально возможное пространственное разрешение экрана монитора.

Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK и HSB 1. RGB С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трёх базовых цветов: красного, зелёного и синего. Такая система цветопередачи называется RGB. Цвета в палитре RGB формируются путём сложения базовых цветов, каждый из которых может иметь различную интенсивность. Цвет палитры Color можно определить с помощью формулы: Color = R + G + B где 0 R Rmax, 0 G Gmax, 0 B Bmax При минимальных интенсивностях всех базовых цветов получается чёрный цвет, при максимальных интенсивностях – белый цвет. При максимальной интенсивности одного и минимальной двух других – красный, зелёный и синий цвета. Наложение зелёного и синего цветов образует голубой (Cyan), наложение красного и зелёного цветов – жёлтый цвет (Yellow), наложение красного и синего цветов – пурпурный цвет (Magenta).

2. CMYK При печати изображений на принтерах используется палитра цветов в системе CMY. Основными красками в ней являются Cyan, Magenta и Yellow. Цвет Color можно определить по формуле, в которой интенсивность каждой краски задаётся в процентах: Напечатанное на бумаге изображение человек воспринимает в отражённом свете. Если на бумагу краски не нанесены, то падающий белый свет полностью отражается и мы видим белый лист бумаги. Если краски нанесены, то они поглощают определённые цвета спектра. Цвета в палитре CMY формируются путём вычитания из белого света определённых цветов. Color = C + M + Y где 0% C 100%, 0 % M 100%, 0 Y 100% В эту цветовую модель добавлен ещё чёрный цвет. Так как буква B уже используется для обозначения синего цвета в системе RGB, для обозначения чёрного цвета принята последняя буква в английском названии Black. Расширенная палитра получила название CMYK.

3. HSB Система цветопередачи HSB использует в качестве базовых параметров Hue (оттенок цвета), Saturation (насыщенность) и Brightness (яркость). Параметр Hue позволяет выбрать оттенок цвета из всех цветов оптического спектра: от красного цвета до фиолетового ( H = 120 – зелёный цвет, H = 240 – синий цвет, H = 360 – фиолетовый цвет). Параметр Saturation определяет процент «чистого» оттенка и белого цвета (S = 0% – белый цвет, S = 100% – «чистый оттенок»). Параметр Brightness определяет интенсивность цвета (минимальное значение B = 0 соответствует чёрному цвету, максимальное значение B = 100 соответствует максимальной яркости выбранного оттенка цвета. В системе цветопередачи HSB палитра цветов формируется путём установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости.

Задача 1 Сколько места в памяти надо выделить для хранения 8-цветного рисунка размером 32 на 64 пикселя? Задача 2 В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с до 16. Во сколько раз уменьшился его информационный объём? а) в 2 раза; б) в 4 раза; в) в 8 раз; г) в 16 раз. Задача 3 Сканируется цветное изображение размером 10х10 см. Разрешающая способность сканера 1200х1200 dpi, глубина цвета 24 бита. Какой информационный объём будет иметь полученный графический файл? Задачи

Задача 4 Определите максимально возможную разрешающую способность экрана для монитора с диагональю 17" и размером точки экрана 0,28 мм. Задача 5 Определите цвета, если на бумагу нанесены краски в системе цветопередачи CMYK. Заполните таблицу. ЦветФормирование цвета С = 0, М = 0, Y = 0 Y + M = W – B – G Y + C = W – B – R M + C = W – G – R W – R = G + B W – G = R + B W – B = R + G