§6. Двоичное кодирование графической информации

Пространственная дискретизация.

В процессе кодирова­ния изображения производится его пространственная диск­ретизация. Пространственную дискретизацию изображе­ния можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки), причем каждому фрагменту присваива­ется значение его цвета, то есть код цвета (красный, зеленый, синий и так далее)

Качество кодирования изображения зависит от двух па­раметров. Во-первых, качество кодирования изображения тем выше, чем меньше размер точки и соответственно боль­шее количество точек составляет изображение.

Во-вторых, чем большее количество цветов, то есть боль­шее количество возможных состояний точки изображения, используется, тем более качественно кодируется изображе­ние (каждая точка несет большее количество информации). Совокупность используемых в наборе цветов образует па­литру цветов.

Формирование растрового изображения.

Графическая ин­формация на экране монитора представляется в виде растро­вого изображения, которое формируется из определенного ко­личества строк, которые в свою очередь содержат определенное количество точек (пикселей – элемент изображения).

Качество изображения определяется разрешающей спо­собностью монитора, т.е. количеством точек, из которых оно складывается. Чем больше разрешающая способность, то есть чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения. В современных персональ­ных компьютерах обычно используются три основные разре­шающие способности экрана: 800 х 600, 1024 х 768 и 1280 х 1024 точки.

Рассмотрим формирование на экране монитора растрово­го изображения, состоящего из 600 строк по 800 точек в каждой строке (всего 480 000 точек). В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) каж­дая точка экрана может иметь одно из двух состояний — «черная» или «белая», то есть для хранения ее состояния необходим 1 бит.

Цветные изображения формируются в соответствии с дво­ичным кодом цвета каждой точки, хранящимся в видеопа­мяти . Цветные изображения могут иметь различ­ную глубину цвета, которая задается количеством битов, используемым для кодирования цвета точки. Наиболее рас­пространенными значениями глубины цвета являются 8, 16, 24 или 32 бита.

Качество двоичного кодирования изображения определяется разрешающей способностью экра­на и глубиной цвета.

Каждый цвет можно рассматривать как возможное состо­яние точки, тогда количество цветов, отображаемых на эк­ране монитора, может быть вычислено по формуле:

, где I — глубина цвета (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Глубина цвета и количество отображаемых цветов

Глубина цвета {1)	Количество отображаемых цветов (Л/)
8	2»= 256
16(High Color)	216 = 65 536
24(True Color)	224=16777216
32(True Color)	232=4294967296

Цветное изображение на экране монитора формируется за счет смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Такая цветовая модель называется RGB-моделью по первым буквам английских названий цветов (Red, Green, Blue).

Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Например, при глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов выделяет­ся по 8 бит, то есть для каждого из цветов возможны N = 2⁸ == 256 уровней интенсивности, заданные двоичными кодами (от минимальной — 00000000 до максимальной — 11111111)

Формирование цветов при глубине цвета 24 бита

Название цвета	Интенсивность
	Красный	Зеленый	Синий
Черный	00000000	00000000	00000000
Красный	11111111	00000000	00000000
Зеленый	00000000	11111111	00000000
Синий	00000000	00000000	11111111
Голубой	00000000	11111111	11111111
Желтый	11111111	11111111	00000000
Белый	11111111	11111111	11111111

Графический режим.

Графический режим вывода изобра­жения на экран монитора определяется величиной разрешаю­щей способности и глубиной цвета. Для того чтобы на экране монитора формировалось изображение, информация о каждой его точке (код цвета точки) должна храниться в видеопамяти компьютера. Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из графических режимов, например, с разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита на точку.

Всего точек на экране: 800 • 600 = 480 000.

Необходимый объем видеопамяти:

24 бит • 480 000 =11 520 000 бит = 1 440 000 байт =

= 1406,25 Кбайт ==1,37 Мбайт.

Аналогично рассчитывается необходимый объем видеопа­мяти для других графических режимов.

Недостатком растровой графики является большой объем памяти, требуемый для хранения изображения.

При векторном представлении графических данных задается и сохраняется математическое описание каждого графического примитива – геометрического объекта, из которых формируется изображение.

Недостатком векторной графики является невозможность работы с высококачественными художественными изображениями, фотографиями и фильмами. Поэтому основной сферой применения является представление в электронном виде чертежей, схем, диаграмм и т. д.

Программы для работы с графическими данными подразделяются:

- растровые графические редакторы – Paint, Photoshop;

- векторные графические редакторы - Visio, Corel Draw, Autocad, Compas

- 3D- редакторы. – TFlex, ProIngenerin