8-битное изображение, 16-битное изображение… Сканер с глубиной цвета 48 бит… Любой человек интуитивно понимает – чем больше глубина цвета, тем что-то там лучше Но что именно? И вообще – есть ли практическая польза в этих цифрах для простого отолюбителя?
Сначала – несколько основных понятий.
Бит – это самая маленькая порция информации. Он может обозначать
- 0 или 1,
черное или белое,
Вкл или Выкл.
Большая часть сегодняшних цифровых устройств работает с 8-битными изображениями. Это ваш струйный фотопринтер и, вполне возможно, даже ваш монитор. То есть почти все картинки, которые вы видите, являются 8-битными.
Небольшой оффтопик
Если печатать черно-белое фото на струйнике, используя только один черный картридж, качество будет хуже, чем если печатать с использованием всех картриджей (четырех, шести или восьми – сколько там у вас есть?).
Почему с одним черным картриджем хуже? Ведь изображение черно-белое?
Потому что принтер сможет воспроизвести всего лишь 256 градаций яркости – от белого до самого черного. Для картинок с большим количеством полутонов и плавными переходами яркости этого бывает недостаточно. Картинка выглядит грубовато.
Если же использовать еще и цветные картриджи, то смешивание трех основных цветов (пурпурного, голубого и желтого) может дать миллионы оттенков серого (256х256х256). Почувствуйте разницу
(На самом деле все несколько сложнее, но суть остается – 8 бит для отображения даже черно-белой картинки маловато).
Сколько на самом деле - 8 бит или 24?
Любое цифровое изображение всегда состоит из 3-х основных цветов :
- красного, зеленого и синего
голубого, пурпурного и желтого
Для хранения информации о каждом из 3-х цветов используется 8 бит. Так что если быть совершенно точным, то правильнее называть такие изображения не 8-битными, а 24-битными (8х3).
Поэтому 8-битное изображение и 24-битное – это вообще-то синонимы.
8 (24) и 16 (48) бит – две ОГРОМНЫЕ разницы
Вместо использования всего лишь 8 бит для представления одного цвета, более продвинутые устройства иногда могут использовать 12 или даже 16 бит .
16-битное изображение может хранить 65,536 дискретных уровней информации для каждого цвета, вместо 256 уровней, на которые способны 8-битные изображения. Можете представить, насколько больше нюансов может передать 16-битное изображение. Если картинка очень сложная и нежная, с большим количеством полутоновых переходов, то такое различие может поистине разительным.
И точно так же как цветные 8-битные 24-битными , так и цветные 16-битные изображения на самом деле являются 48-битными (16x3), если помнить, что они состоят из трех цветов.
Теоретически, 48-битное изображение может передать просто сумасшедшее количество цветовых оттенков. 281474976710656 , если быть точным. Не хило…
На что способны сегодняшние микросхемы
Все микросхемы обработки изображений в сканерах и цифровых фотоаппаратах способны порождать 24-битные
(8х3) изображения.
Некоторые могут генерировать 36-битные
(12x3) фотографии, а некоторые топовые модели сканеров и фотоаппаратов могут давать полноценные 48-битные
(16x3) картинки.
В большой глубине цвета есть свои плюсы и свои минусы.
Сколько издевательств может выдержать картинка?
Часто на мониторе вы не сможете на глаз отличить 8-битную картинку от 16-битной.
Но!
Главный момент, когда разница между 8-ю и 16-ю битами начинает проявляться (причем разительно) – это при любой операции по редактированию изображения. Например, применение дежурной операции Levels или Curves в фотошопе для 8-битного изображения может давать гораздо более грубые результаты, чем для 16-битного.
Любая операция по редактирования изображения приводит к необратимой потере информации (иногда – едва заметной, иногда – сильно заметной). Рано или поздно эта деградация начинает быть видимой глазом. У 16-битного изображения гораздо больший «запас прочности», чем у 8-битного.
Настолько больший, насколько 65536 больше, чем 256.
Когда информация о цветах картинки сжимается или растягивается при использовании операций Levels или Curves , данные 8-битного файла быстро превращаются в решето, а гистограмма – в беззубую расческу (как видно на иллюстрации ниже ). Все это ведет к постеризации . Постеризация проявляет себя в виде грубых ступенчатых переходов цвета и яркости.
Фотография, приведенная выше, хорошо иллюстрирует этот эффект. Диапазон яркостей на этой фотографии просто огромен – от почти выжженных ослепительно-белых облаков до глубоких теней на земле.
Вдобавок сюжет каждую секунду менялся – дирижаблю то взлетал, то опускался, ветер поворачивал его в разные стороны, люди бегали, солнце светило то в лицо, то пряталось за дирижаблем. Естественно, сделать идеальный снимок было очень трудно, и его пришлось потом «доводить» в фотошопе.
Поскольку я обрабатывал 16-битное изображение, финальная гистограмма выглядела более-менее удовлетворительно:
Конечно, видны прорехи – безвозвратно потерянная во время обработки информация, но в целом все живо. И только в самом конце, после завершения обработки, я преобразовал изображение в 8-битный вид для печати и размещения в Интернете.
Я попробовал проделать те же операции над 8-битным вариантом изображения. Сравните гистограммы:
Даже если вы не понимаете, что такое , все равно понятно, что в «дырявой» гистограмме информации меньше, а соответствующая ей картинка выглядит хуже.
Похоже, больше половины информации в 8-битном изображении утрачено в процессе редактирования. А визуально – на картинке появились ступенчатые переходы в области неба – там, где должны быть плавные тональные переходы.
Как получить16-битное изображение?
16-битное изображение от фотоаппарата можно получить только если вы снимаете в формате RAW .
RAW-файл вы пропускаете через специальную программу-конвертер (поставляемую в комплекте с фотоаппаратом, такую как DPP или Nikon Capture , или от независимого разработчика, такую как Capture One или Raw Shooter ; кстати, фотошоп тоже умеет это делать). Программа-конвертер делает из RAW-файла 16-битный файл в формате TIFF, который вы можете обрабатывать в фотошопе.
Как быть тем, у кого камера не имеет режима съемки в RAW?
Отчасти помочь может преобразование 8-битного изображения в 16-битный режим в фотошопе (Image>Mode>16 Bit/Channel). Это самое первое, что следует сделать, открыв фото в фотошопе. Конечно, такая операция не сделает вашу фотографию по-настоящему 16-битной. Но все-таки файл станет более эластичным и устойчивым к потере информации при обработке.
Какие минусы есть у 16-битного изображения?
Во-первых, как уже было сказано, получить 16-битное изображение можно только из RAW-файла . (Ну, еще можно сделать 16-битный эрзац в фотошопе, как было сказано чуть выше). В любом случае – это дополнительный геморрой. Кстати, RAW-файл вы, скорее всего, не можете просмотреть никакой утилитой Windows. При хранении и сортировке фотографий на компьютере это добавляет дополнительное неудобство.
Во-вторых, 16-битные файлы имеют вдвое больший размер , чем 8-битные. Это значит, что они занимают больше места на диске. Ну, и RAW-файл тоже «весит» прилично, поэтому на карточку памяти в фотоаппарате поместится в несколько раз меньше снимков.
В-третьих, некоторые функции или фильтры фотошопа не работают в 16-битном режиме (чем более ранняя версия фотошопа, тем больше функций не работает). Поэтому если у вас есть какой-то привычный порядок операций при работе в фотошопе, его придется изменить. Часть операций надо будет делать в 16-битном режиме, а оставшуюся часть (которая недоступна в 16-битном режиме) – в 8-битном режиме.
В-четвертых, при обработке 16-битных файлов фотошоп может тормозить (иногда – о-очень сильно тормозить). Это раздражает. Не менее раздражает то, что в 16-битном режиме часто не хватает места на рабочем диске, где фотошоп держит свой кэш. Приходится прерывать работу и срочно что-нибудь удалять с этого диска, чтобы фотошоп мог продолжить работу.
Это не бог весть какие критические трудности, но имейте их в виду и не жалуйтесь, что я вас не предупреждал
Практические выводы
Максимально качественную картинку можно подготовить только из 16-битного файла. Это не означает, что из любого 16-битного файла можно сделать шедевр. Это всего лишь означает, что 8-битное изображение будет выглядеть еще хуже. Или гораздо хуже.
Снимайте не просто в режиме RAW, а в режиме RAW+JPEG. Тогда у вас к каждому файлу в дурацком формате RAW будет JPEG-дубль. Вам будет гораздо проще ориентироваться в файлах - просматривать, сортировать, удалять, дарить. Правда, за это вы заплатите лишним пространством на карточке памяти.
Если вы не собираетесь особо обрабатывать серию фотографий, смело можете использовать 8-битный режим (и снимать их не в формате RAW, а в JPEG).
Кроме этого последнего случая, всегда желательно снимать в режиме RAW и обрабатывать в 16-битном режиме.
Цвет каждого пиксела цифрового изображения описывается несколькими числами (в зависимости от используемой цветовой системы). Количество бит, отводимое на представление информации о цвете каждого пиксела, называют глубиной цвета (color depth ) или битовой глубиной цвета (bit depth). Иногда под цветовой глубиной понимают максимальное количество цветов, которые можно представить.
Глубина цвета определяет, как много цветов может быть использовано при отображении одного пиксела. Например, если цветовая глубина равна 1 бит, то пиксел может представлять только один из двух возможных цветов – белый или черный. Если цветовая глубина равна 8 бит, то количество возможных цветов равно 2 8 = 256. При глубине цвета 24 бит количество цветов превышает 16 миллионов, что фактически превосходит способность глаза человека разрешать цвета. Такой режим называется True Color (истинный цвет ). В связи с тем, что 24-pазpядное представление неудобно с точки зpения обpаботки изобpажения, обычно в режиме TrueColor используется 32 бита. В случае 32-pазpядного пpедставление информации о цвете младшие тpи байта по-прежнему описывают цвет точки, а стаpший байт либо упpавляет дополнительными паpаметpами (напpимеp, альфа-каналом, инфоpмацией о взаимном пеpекpывании объектов или глубине в тpехмеpном изобpажении), либо не используется. Понятно, что при таком представлении увеличивается размер изображения, однако существенно возрастает скорость его обработки центральным и графическим процессорами компьютера.
Квантование цвета
Квантование цвета (color quantization ) используется для получения малого числа характерных цветов в изображении. Задачу квантования в данном случае можно сформулировать как выбор заданного количества "наилучших" цветов, имеющихся в полноцветном изображении, и замены всех остальных цветов изображения подходящими заместителями из этого списка. Раньше процесс квантования цвета был необходим потому, что видеосистема компьютера могла работать лишь с ограниченной цветовой палитрой (как правило, 256 цветов). Теперь оно используется с целью уменьшения размера графического файла, создания спецэффектов, повышения резкости границ и т.п.
Самым простым подходом здесь является выбор комплекта цветов для палитры с равномерным распределением каждой из цветовых компонент. Он обеспечивает широкий выбор цветов, но при этом не учитывается тот факт, что в большинстве изображений нет равномерного цветового распределения.
На данный момент существует несколько методик квантования цвета. Одним из наиболее эффективных является метод квантования цветов медианным сечением . При этом цветовое пространство рассматривается как трехмерный куб. Каждая ось куба соответствует одному из трех основных цветов: красному, зеленому или синему. Каждая из трех сторон разбивается на 255 равных частей, деления на осях нумеруются от 0 до 255, причем большее значение соответствует большей интенсивности цвета. Метод медианного сечения делит куб на 256 параллелепипедов, каждый из которых содержит примерно одинаковое количество пикселов. При таком разбиении куба центральная точка каждого параллелепипеда представляет оптимальный выбор для цветовой палитры. В той области куба, которая густо заполнена точками, будет больше параллелепипедов и, соответственно, в палитру попадет больше цветов. А там, где точек меньше, будет взято меньшее количество цветов. При этом ни один цвет не будет отброшен полностью, а предпочтение будет отдано тем цветам, которые встречаются чаще.
02.08.2016
Для цифровой фотографии одним из важнейших параметров является глубина цвета. Ее часто называют и глубиной пикселя, и битовым разрешением.
Под этим термином подразумевается величина, которая характеризует количество бит информации, содержащейся в пикселе картинки. Битовое разрешение дает представление об объеме цветовой информации, которая используется для характеристики каждого пикселя изображения.
С увеличением глубины цвета увеличивается и количество информации о цвете, передаваемой цифровым изображением, увеличивается диапазон цветов. Другими словами, чем больше битовая глубина, тем точнее и детальнее само изображение.
Какая бывает глубина цвета изображений?
Глубина пикселя может варьироваться от 1 до 48 битов. С битовой глубиной пикселя = 1 возможно лишь 2 цвета (белый и черный) и 21 допустимое состояние.
Если глубина пикселя будет равна 8, то возможных состояний будет уже больше на 7, а количество оттенков - 256.
Такие изображения с глубиной 24 бита, в которых может содержаться 16.7 млн. цветовых оттенков, способны очень точно и в полной мере передавать все краски окружающей нас действительности.
С большей глубиной цвета (36 или 48 битов) позволяют снимать в формате RAW профессиональные фотокамеры. Иногда именно поэтому многие фотографы предпочитают делать снимки именно а RAW.
Но наиболее распространенным показателем глубины цвета является все же 24 бита - это стандартные фотоснимки обычных фотоаппаратов в формате JPG, они вполне передают все детали и нюансы изображения. Недаром 24-битные изображения имеют название «TruColor», т.е. «настоящий цвет».
Существуют также 15 и 16 битные фотографии. Их еще называют «HighColor». Они передают оттенки, к которым наиболее восприимчив глаз человека.
На что влияет глубина цвета?
Во-первых, как понятно из вышесказанного, от глубины цвета зависит качество цветопередачи и, соответственно, качество самой фотографии. Оптимальным показателем глубины цвета является 24 бита, которого и придерживается большинство обычных фотографов.
Во-вторых, нужно помнить, что объем файла с изображением во многом зависит как от размеров картинки, так и от глубины цвета. Чем больше битовое разрешение изображения, тем больше будет объем его файла и его вес. Следовательно, нужно заранее подумать об обеспечении фотоаппарата картой памяти достаточного объема.
Интересные публикации на сайте
Возможно, вы слышали такие выражения как «8-бит» и «16-бит» . Когда люди упоминают биты, они говорят о том, сколько цветов содержится в файле изображения. Цветовые режимы фотошопа определяют разрядность изображения (1, 8, 16 или 32 бит). Так как вы будете работать с этими характеристиками довольно часто (например, когда в диалоговом окне Новый вам предстоит выбрать и количество бит), полезно узнать, что эти цифры означают.
Бит — наименьшая единица измерения, используемая компьютерами для хранения информации. Каждый пиксель в изображении обладает битовой глубиной, которая контролирует сколько информации о цвете может содержать данный пиксель.
Так битовая глубина изображения определяет, сколько цветовой информации содержит данное изображение. Чем больше битовая глубина, тем больше цветов может отображаться в изображении.
Рассмотрим вкратце варианты с различным числом бит в Photoshop.
1. В цветовом режиме пиксели могут быть только черными или белыми. Изображения в этом режиме называются 1-битными , потому что каждый пиксель может быть только одного цвета — черный или белый.
2. 8-битное изображение может содержать два значения в каждом бите, что равняется 256 возможным значениям цвета. Почему 256? Так как каждый из восьми бит может содержать два возможных значения, вы получаете 256 комбинаций.
С 256 комбинациями для каждого канала в изображении RGB у вас может быть более 16 миллионов цветов.
3. 16-битные изображения содержат 65536 цветов в одном канале. Они выглядят так же, как и другие изображения на экране, но занимают в два раза больше места на жестком диске. Такие изображения очень нравятся фотографам, потому что дополнительные цвета обеспечивают им большую гибкость при коррекции параметров Кривые и Уровни , даже несмотря на то, что более крупные размеры файлов могут очень сильно замедлить работу программы.
Кроме того, не все инструменты и фильтры работают с 16-битными изображениями, но список инструментов, работающих с ними, растет с каждой новой версией программы.
4. 32-битные изображения , которые относят к изображениям с расширенным динамическим диапазоном (High Dynamic Range, HDR), содержат больше цветов, чем вы можете себе представить. Но об этом пойдет речь в будущих статьях об HDR.
В основном, вы будете иметь дело с 8-битными изображениями, но если у вас есть фотоаппарат, делающий снимки с большей битовой глубиной, во что бы то ни стало, возьмите выходной и поэкспериментируйте, чтобы понять стоит ли ради разницы в качестве жертвовать пространством на жестком диске и скоростью редактирования.
Заметили ошибку в тексте - выделите ее и нажмите Ctrl + Enter . Спасибо!
Вопрос 7. Глубина цвета
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 I 1 = log 2 65536 = 16 бит, а после оптимизации I 2 = log 2 256 = 8 бит
При этом, размеры картинки в пикселях не изменились. используя формулу для вычисления объема файла имеем: V 1 = a x b x 16 = 16 ab и
V 2 = a x b x 8 = 8 ab
Составляем пропорцию V 1: V 2 = 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.
Таблица 1
|
Количество цветов 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.
Таблица 2
|
256 цветов |
65536 цветов |
167777216 цветов |
||
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:
|
цвет |
|||
|
коричневый |
|||
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.
Задачи
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.
Тест
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?
а) 2000 байт;
в) 1/10 часть;
2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.
Заполните таблицу:
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.
6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом экране (без градации яркости)?
г) 16 байт.
7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?
б) 400 байт;
г) 100 байт.
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 байт = 8 бит
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.