Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
снови інформатики: лабораторні роботи
Лабораторна робота №13
Представлення растрової графічної інформації в комп’ютері
Мета: Ознайомитись з представленням растрової графічної інформації в комп’ютері.
Вимоги до захисту роботи: Виконати завдання лабораторної роботи. Подати звіт у електронному вигляді (формат Word) з протоколом виконання роботи. Знати відповіді на контрольні питання.
Програмне забезпечення: текстовий процесор, Калькулятор.
Теоретичні відомості:
Комп’ютерна графіка – розділ інформатики, предметом якого є робота на комп’ютері з графічними зображеннями (рисунками, кресленнями, фотографіями, відеокадрами та ін.).
Піксель – найменший елемент зображення на екрані (точка на екрані).
Растр – прямокутна сітка пікселів на екрані.
Роздільна здатність екрану – розмір сітки растру, який задається у вигляді добутку M × N, де M – кількість точок по горизонталі, N – кількість точок по вертикалі (число рядків).
Відеоінформація – інформація в комп’ютерній пам’яті про зображення, яке відображається на екрані комп’ютера.
Відеопам’ять – оперативна пам’ять, яка зберігає відеоінформацію під час її відтворення в зображенні на екрані.
Графічний файл – файл, який зберігає інформацію про графічне зображення.
Число кольорів, які відображаються на екрані монітора (K), і число біт, які відводяться у відеопам’яті на кожен піксель (N), пов’язані формулою:
K = 2N.
Приклад 1. Скільки біт відеопам’яті займає інформація про один піксель на чорно-білому екрані (без напівтонів)?
Розв’язок. Для чорно-білого зображення без напівтонів K = 2. Відповідно 2N = 2. Звідки – N = 1 біт на піксель.
Приклад 2. Сучасний монітор дозволяє отримувати на екрані 16 777 216 різноманітних кольорів. Скільки біт пам’яті займає один піксель?
Розв’язок. Оскільки K = 16 777 216 = 224, то N = 24 біти на піксель.
Величину N називають бітовою глибиною (або глибиною кольору).
Сторінка – розділ відеопам’яті, який вміщує інформацію про один образ екрану (одну картинку на екрані). У відеопам’яті можуть розміщуватися одночасно декілька сторінок.
Приклад 3. На екрані з роздільною здатністю 640 × 200 відображається тільки двохкольорове зображення. Який мінімальний об’єм відеопам’яті необхідно для зберігання зображення?
Розв’язок. Так як глибина кольору двохкольорового зображення дорівнює 1, а відеопам’ять, як мінімум, повинна вміщати одну сторінку зображення, то об’єм відеопам’яті дорівнює
640 × 200 × 1 = 128000 біт = 16000 байт.
Приклад 4. Розглянемо «маленький монітор» з растровою сіткою 10 × 10 і чорно-білим зображенням. На рисунку наведено зображення літери «К». Представить вміст відеопам’яті у вигляді бітової матриці, в якій рядки і стовбці відповідають рядкам і стовпцям растрової сітки.
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
1 |
||||||||||
|
2 |
||||||||||
|
3 |
||||||||||
|
4 |
||||||||||
|
5 |
||||||||||
|
6 |
||||||||||
|
7 |
||||||||||
|
8 |
||||||||||
|
9 |
||||||||||
|
10 |
Розв’язок. Для кодування зображення на такому екрані потрібно 100 біт (1 біт на піксель) відеопам’яті. Нехай «1» позначає зафарбований піксель, а «0» – не зафарбований. Ось так буде виглядати матриця:
0000000000
0001000100
0001001000
0001010000
0001100000
0001010000
0001001000
0001000100
0000000000
0000000000
Все різноманіття фарб на екрані отримується шляхом змішування трьох базових кольорів: червоного (red), зеленого (green) та синього (blue). Кожен піксель на екрані складається з трьох близько розташованих елементів, які світяться цими кольорами. Кольорові монітори, які використовують такий принцип, називають RGB (Red-Green-Blue)-моніторами.
Код кольору пікселя містить інформацію про частку кожного базового кольору.
Якщо всі три складові мають однакову інтенсивність (яскравість), то з їх поєднань можна отримати 8 різних кольорів (23). Наступна таблиця показує кодування 8-кольорової палітри за допомогою трьохрозрядного двійкового коду. В ній наявність базового кольору позначено одиницею, а відсутність нулем.
|
Двійковий код восьмикольорової палітри |
|||
|
R |
G |
B |
колір |
|
0 |
0 |
0 |
чорний |
|
0 |
0 |
1 |
синій |
|
0 |
1 |
0 |
зелений |
|
0 |
1 |
1 |
блакитний |
|
1 |
0 |
0 |
червоний |
|
1 |
0 |
1 |
рожевий |
|
1 |
1 |
0 |
коричневий |
|
1 |
1 |
1 |
білий |
Приклад 5. Із змішування яких кольорів отримується рожевий колір?
Розв’язок. Дивлячись на таблицю, бачимо, що код рожевого кольору – 101. Це означає, що рожевий колір отримується змішуванням червоної та синьої фарб.
Шістнадцятикольорова палітра отримується при використанні 4-розрядного кодування пікселя: до трьох бітів базових кольорів додається один біт інтенсивності. Цей біт управляє яскравістю всіх трьох кольорів одночасно. Наприклад, якщо в 8-кольоровій палітрі код 100 позначає червоний колір, то в 16-кольоровій палітрі: 0100 – червоний, 1100 – яскраво-червоний колір; 0110 – коричневий, 1110 – яскраво-коричневий (жовтий).
Більша кількість кольорів отримується при роздільному управлінню інтенсивністю базових кольорів. Причому інтенсивність може мати більше двох рівнів, якщо для кодування кожного з базових кольорів виділяють більше одного біту.
При використанні бітової глибини 8 біт/піксель кількість кольорів: 28 = 256. Біти такого коду розподілені, наприклад, таким чином: RRRGGGBB.
Це означає, що під червону та зелену компоненти виділено по 3 біти, а під синю – 2 біти. Відповідно, червона та зелена компоненти мають по 23 = 8 рівнів яскравості, а синя – 4 рівні.
Приклад 6. Для формування кольору використовується 256 відтінків червоного, 256 відтінків зеленого і 256 відтінків синього. Яка кількість кольорів може бути відображена на екрані в цьому випадку?
Розв’язок. Неважко порахувати, що 256 × 256 × 256 = 16777216.
Завдання:
I. Розв’язати наступні задачі з представлення растрових зображень у пам’яті ЕОМ:
1. Який об’єм відеопам’яті необхідно для зберігання двох сторінок зображення при умові, що роздільна здатність монітора дорівнює 640 × 350 пікселів, а кількість використовуваних кольорів – 16?
2. Який об’єм відеопам’яті потрібен для збереження чотирьох сторінок зображення, якщо бітова глибина дорівнює 24, а роздільна здатність монітора – 800 × 600 пікселів?
3. Об’єм відеопам’яті дорівнює 1 Мб. Роздільна здатність монітора – 800 × 600. Яку максимальну кількість кольорів можна використовувати при умові, що відеопам’ять ділиться на дві сторінки?
4. На екрані монітора необхідно відображати 224 (16777216) різноманітних кольорів. Обчислити необхідний об’єм однієї сторінки відеопам’яті при різних значеннях роздільної здатності монітора (наприклад, 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768, 1240 × 1024).
5. Відеопам’ять має об’єм, у якому може зберігатися 4-х кольорове зображення роозміром 640 × 480. Якого розміру зображення можна зберігати в тому ж об’ємі відеопам’яті, якщо використовувати 256-кольорову палітру?
6. Бітова глибина дорівнює 24. Скільки різних відтінків червоного, зеленого і синього використовується для формування кольору.
Контрольні запитання:
PAGE 1
Шимон О.М. (ЖДУ, кафедра прикладної математики та інформатики)