Кодирование графической информации

Урок проводится в 9 классе по программе Угриновича. Рассматриваются такие понятия, как пространственная дискретизация, пиксель.

Оглавление

Цели урока:

Ход урока.
предыдущие:

Цели урока:

иметь представление о системах цветопередачи, кодировки цветов;
знать понятия пространственной дискретизации, разрешающей способности, глубины цвета, палитры цветов, объем видеопамяти;
уметь измерять глубину цвета, количество цветов в палитре, объем видеопамяти.

Ход урока.

Организационный момент.

Приветствие учащихся, проверка домашнего задания.

Устная работа.

Ответить на вопросы:

Что такое информация? (сведения, уменьшающие неопределенность)
Какие виды информации вы знаете? (графическая, текстовая, числовая, звуковая)
Что такое мультимедиа? (комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих пользователю работать в диалоговом режиме с разнородными данными (графика, текст, звук, видео), организованными в виде единой информационной среды.)
Почему информация в компьютере кодируется? (потому что удобно представлять информацию в виде электрических импульсов)
Какая система счисления используется для кодирования информации в компьютере? (двоичная)
В каких программах создаются графические изображения? (в графических редакторах, например Paint, Photoshop, Gimp и т.д)

Объяснение нового материала.

Как мы знаем, информация в компьютере может представляться в разных формах, в том числе и графической. Впервые графическая информация начала применяться в 50-х годах на больших ЭВМ, которые использовались в научных и военных целях. Графический интерфейс стал неотъемлемым атрибутом почти всего программного обеспечения, в том числе и операционных систем. Скорее всего, это обусловлено психикой человека. Человек воспринимает информацию лучше, когда видит ее. В связи с этим широкое применение получила область, занимающаяся различными изображениями – компьютерная графика. Под графической информацией мы можем понимать чертеж, рисунок, фотографию, схему, картину, изображение на экране телевизора и так далее.

Графическая информация может быть представлена в дискретной и аналоговой форме. Примером аналогового представления графической информации может служить живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, а дискретного – изображение, напечатанное с помощью струйного принтера, состоящее из отдельных точек разного цвета.

Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) преобразуются путем пространственной дискретизации. Чтобы лучше понять это понятие, можно представить мозаику, сделанную из разноцветных маленьких стекол. Так же и изображение, как бы разбивается, на мельчайшие разноцветные фрагменты, причем каждый из этих фрагментов имеет свой цвет. Один такой фрагмент называется пикселем.

Пиксель – минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет. (записать определение в тетрадь)

В результате дискретизации аналоговое изображение представляется в виде растрового, то есть разбитое на множество пикселей. Растровое изображение формируется из определенного количества строк, которые содержат определенное количество точек. При этом производится кодирование — присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Растровое изображение обладает несколькими характеристиками: разрешающей способностью и глубиной цвета.

Разрешающая способность определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения.

Чем меньше размер точки, тем больше будет разрешающая способность, так как в изображении будет больше точек и строк, что улучшает качество изображения.

Разрешающая способность экрана монитора — размер растра, задаваемого в виде произведения MxN, где М — количество точек по горизонтали, N — количество точек по вертикали (число строк).

Величина разрешающей способности обычно выражается в dpi (точек на дюйм), т.е количестве точек в полоске длиной в один дюйм (2,54 см)

Пространственная дискретизация изображений, хранящихся на бумаге, фото и видеопленках может быть произведена путем сканирования. В настоящее время используются цифровые фото и видеокамеры, в которых изображение формируется сразу в дискретной форме. Разрешение сканера изображений указывается в ppi (количество пикселей на один дюйм), а не в dpi. Разрешающая способность сканера показана двумя числами (например, 1200*2400), где первое число является оптическим разрешением сканера и определяется количеством светочувствительных элементов на одном дюйме полоски; второе число – аппаратным разрешением, определяется количеством «микрошагов», которое может сделать полоска светочувствительных элементов.

В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов (цвета, которые может принимать пиксель). Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой и могут быть вычиcлены по формуле:

N=2^I.

В черно-белом изображении палитра цветов состоит из двух цветов. По формуле можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки.

2 = 2^I => 2^I = 2^I => I = 1 бит.

Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения называется глубиной цвета. (записать определение)

Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодиовании цветных изображений являются 8, 16 и 24 бита на точку. Знаю глубину цвета, можно вычислить количество цветов в палитре.

Глубина цвета, I (бит)	Кол-во цветов в палитре, N
8	2⁸=256
16	2¹⁶=65536
24	2²⁴=16777216

Закрепление нового материала.

Ответить на вопросы:

Объясните, как с помощью пространственной дискретизации происходит формирование растрового изображения.
В каких единицах выражается разрешающая способность растровых изображений?
Как связаны между собой количество цветов в палитре и глубина цвета?

Решить задачи:

Определить количество цветов в палитре при глубине цвета 4 бита. (16)
Черно-белое (без градаций серого) растровое графическое изображение имеет размер 10 х 10 точек. Какой информационный объем памяти займет изображение? (100 бит)
Цветное (с палитрой из 256 цветов) растровое графическое изображение имеет размер 10 х 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение? (100 байт)

Домашнее задание.

Изучить материал учебника (Угринович Н.Д.) и основные определения п.1.1. Ответить на контрольные вопросы