1. Кодирование графической информацииПространственная дискретизацияГрафическая информация может быть представлена в аналоговой или дискретной 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. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие фрагменты (точки, или пиксели), причем каждый элемент имеет свой цвет (красный, зеленый, синий и т. д.).Пиксель – минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, которые, в свою очередь, содержат определенное количество точек (рис. 1.1).Рис. 1.1. Растровое изображение эмблемы операционной системы LinuxРазрешающая способность. Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является разрешающая способность.^ Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек по горизонтали и вертикали на единицу длины изображения.Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность (так как больше количество строк и точек в строке) и, соответственно, выше качество изображения. Величина разрешающей способности обычно выражается в dpi (dot per inch – точек на дюйм), т. е. в количестве точек в полоске изображения длиной один дюйм (1 дюйм = 2,54 см). Пространственная дискретизация непрерывных изображений, хранящихся на бумаге, фото- и кинопленке, может быть осуществлена путем сканирования. В настоящее время все большее распространение получают цифровые фото- и видеокамеры, которые фиксируют изображения сразу в дискретной форме. Качество растровых изображений, полученных в результате сканирования, зависит от разрешающей способности сканера, которую производители указывают двумя числами (например, 1200 х 2400 dpi). Сканирование производится путем перемещения полоски светочувствительных элементов вдоль изображения. Первое число является оптическим разрешением сканера и определяется количеством светочувствительных элементов на одном дюйме полоски. Второе число является аппаратным разрешением и определяется количеством «микрошагов», которое может сделать полоска светочувствительных элементов, перемещаясь на один дюйм вдоль изображения. Глубина цвета. В процессе дискретизации могут использоваться различные палитры цветов, т. е. 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=2I. В простейшем случае (черно-белое изображение без градаций серого цвета) палитра цветов состоит всего из двух цветов (черного и белого). Каждая точка экрана может принимать одно из двух состояний («черная» или «белая»). По формуле можно вычислить, какое количество информации необходимо, чтобы закодировать цвет каждой точки: 2 = 2I→ 21 = 2I → I = 1 бит. Количество информации, которое используется для кодирования цвета точки изображения, называется глубиной цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета при кодировании цветных изображений являются 8, 16 или 24 бита на точку. Зная глубину цвета, по формуле можно вычислить количество цветов в палитре (табл. 1.1).Таблица 1. 1. Глубина цвета и количество цветов в палитре Глубина цвета, I (битов) Количество цветов в палитре, N 8 28 = 256 16 216 = 65 536 24 224 = 16 777 216 2. Растровые изображения на экране монитора^ Графические режимы экрана монитора. Качество изображения на экране монитора зависит от величины пространственного разрешения и глубины цвета. Эти два параметра задают графический режим 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 (800 х 600, 1024 х 768, 1400 х 1050 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. Рассмотрим формирование на экране монитора растрового изображения, состоящего из 600 строк по 800 точек в каждой строке (всего 480 000 точек), с глубиной цвета 8 битов (рис. 1.3). Двоичные коды цветов всех точек хранятся в видеопамяти компьютера, которая находится на видеокарте. Видеопамять Номер Двоичный точки код цвета точки 1 01010101 2 10101010 … 800 11110000 ... 480000 11111111 Рис. 1.3. Формирование растрового изображения на экране монитора Рис. 1.3. Формирование растрового изображения на экране монитораПериодически, с определенной частотой, коды цветов точек считываются из видеопамяти и точки отображаются на экране монитора. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцания изображения). Для сравнения можно напомнить, что частота смены кадров в кино составляет 24 кадра в секунду. 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 мм или 0,20 мм), можно оценить максимально возможное пространственное разрешение экрана монитора.