Лекция-презентация по теме Растровая графика

Цель:1. познакомить учащихся с понятиями разрешения изображения и глубины цвета.2. Научить учащихся выбирать подходящее разрешение и глубину цвета в зависимости от целей создания изображения.3. Дать сведения об основных цветовых моделях.

1. Понятия: пиксел, размер изображения, битовая глубина.
2. Представление растрового изображения в памяти компьютера, на экране монитора.
3. Характеристики растрового изображения, особенности масштабирования.
4. Связь между параметрами изображения и размером файла.
5. Достоинства и недостатки растровой графики.

Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры рисунка, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов.

Растровое изображение может иметь различное разрешение, которое определяется количеством точек по горизонтали и вертикали.

от глубины цвета точек;
от размера изображения (в большем размере вмещается больше точек);
от разрешения изображения (при большем разрешении на единицу площади изображения приходится больше точек).

Рельеф

Мозаика

Изображение формируется путем сложения
базовых цветов.

Основными цветами являются красный,
зеленый, синий.

Изображение формируется путем наложения
базовых цветов

Базовые цвета – голубой, пурпурный, желтый и черный.

Изображение формируется путем установления
значения базовых параметров

Базовые параметры – оттенок цвета,
насыщенность, яркость.

Глубина цвета – это количество бит, отводимых для кодирования одного пикселя.

Каждый цвет пикселя кодируется в байтах. Байт является основной единицей компьютерной информации и состоит из 8 бит, где бит-это элементарная ячейка способная нести только информацию «0» или «1». Байт информационный, но относительно «бедный» и может кодировать только целые числа от 0 до 255 - таким образом, в общей сложности 256 уровней.

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 палитра цветов состоит всего из двух цветов . 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

Глубина кодирования = 16 бит

Глубина кодирования = 8 бит

Глубина кодирования = 4 бита

Глубина кодирования = 1 бит

Задача 1. Сколько места в памяти надо выделить для хранения 8-цветного рисунка размером 32 × 64 пикселя?
Решение:
общее число пикселей: 32·64=2048
при использовании 8 цветов на 1 пиксель отводится 3 бита (выбор 1 из 8 вариантов).
Ответ: 2048·3 бита = 6144 бита.

Задача 2. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 16 777 216 до 256. Во сколько раз уменьшился его информационный объем?
Решение:
16 777 216 = 224 I = 24 бита;
256 = 28 I = 8 бита;
24 : 8 = 3 (раза)
Ответ: в 3 раза

Задача 3. Какой объем информации занимает черно-белое изображение размером 600 х 800?
Решение: 600 х 800 = 480000 точек
480000 точек х 1 бит = 480 000 бит
480 000 бит / 8 бит / 1024 байт ≈ 58, 59 Кбайт
Ответ: 58, 59 Кбайт

Задача 4. Определить объем видеопамяти компьютера, который необходим для реализации графического режима монитора с разрешающей способностью 1024×768 и палитрой 65536 цветов.
Решение: N =2I =65536
I =16 бит
Количество точек изображения равно: 1024 х 768 = 786432
16 бит х 786432 = 12582912 бита / 8 бит / 1024 байт = 1536 Кбайт / 1024 байт = 1,5 М байта
Ответ: 1,5 М байта

Задача 5. Определить требуемый объем видеопамяти для различных графических режимов экрана монитора, если известна глубина цвета на одну точку.

Решение:
Всего точек на экране (разрешающая способность): 640 * 480 = 307200
Необходимый объем видеопамяти V= 4 бит * 307200 = 1228800 бит = 153600 байт = 150 Кбайт.
Аналогично рассчитывается необходимый объем видеопамяти для других графических режимов. При расчетах учащийся пользуется калькулятором для экономии времени.
Ответ:

Задание 1. Решите задачу. Сколько цветов будет в палитре, если каждый базовый цвет кодировать в 6 битах?
Задание 2. Решите задачу. Для хранения растрового изображения размером 1024 х 512 пикселей отвели 256 Кбайт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?
Задание 3. Решите задачу. Сколько памяти компьютера требуется для двоичного кодирования 256-цветного рисунка размером 10 х 10 точек?
Задание 4. Решите задачу. Разрешение экрана монитора – 1024 х 768 точек, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима?
Задание 5. Решите задачу. Объем видеопамяти равен 512 Кбайт, разрешающая способность дисплея – 800 х 600. Какое максимальное количество цветов можно использовать при таких условиях?

Задание 6. Соедините понятие с его определением

Минимальный участок изображения, для которого можно задать цвет

В качестве базовых параметров используют оттенок, насыщенность и яркость

Прямоугольная сетка пикселей на экране

Данная система используется только для печати

Палитра цветов формируется путем сложения базовых цветов

Произведение количества строк на количество точек в строке

Изображение на экране относится к пиксельной (растровой) графике, потому что строится из элементов, которые также называются пикселами.
Экран телевизора или монитора - это большая матрица, каждая ячейка которой независимо от других излучает определенную яркость, а все ячейки вместе отображают один кадр изображения.
Экранная матрица монитора может быть разной размерности (в пикселах): 640.480, 800.600, 1024.768, 1600.1200… Поскольку сам экран физически не меняется, то при использовании видеокарты с большим разрешением размер ячейки будет меньше, а детальность изображения - выше.

Программы пиксельной графики и Web-браузеры отображают пикселы изображения при помощи пикселов экрана: если разрешение документа совпадает с разрешением экрана, то отображение на экране будет отображаться «пиксел в пиксел».
Если у документа разрешение превышает экранное, то при масштабе 100% отображаться документ будет в несколько раз увеличенным. Например, изображение с разрешением 144 ppi на экране монитора будет в два раза больше, чем изображение с разрешением 72 ppi, даже если их геометрический размер будет одинаковым.
Считается правильным готовить изображения для показа на экране монитора (презентации, web-странички, анимация и видео) с разрешением 72 ppi или 96 ppi. Большее разрешение в этом случае не даст улучшения качества картинки, а только увеличит ее размер и объем файла.

Увеличение или уменьшение изображение называется масштабированием. В зависимости от типа графики масштабирование может выполняться по различным алгоритмам. При трансформации (увеличении, вращении, вытягивании и пр.) растровая графика становится менее четкой и, в отличие от векторной графики, теряет качество изображения. Растровая графика представляет собой матрицу точек. Каждый пиксель увеличивается пропорционально заданному увеличению. При сжатии соседние пиксели аппроксимируются и образуется «смешанный» цвет, суммируются данные с соседних пикселей и выдаётся среднее значение. При этом, соответственно, изображение теряет свою четкость и яркость. 

Пример масштабирования растрового изображения – увеличения его в два раза по каждому измерению.

Размер файла растровых изображений стремительно растет с увеличением разрешения. Фотоснимок (стандартный размер 10х15 см, с оцифрованным разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF около 4 Мбайт. Если оцифровать этот фотоснимок с более высоким разрешением, то он будет занимать 45-50 Мбайт.

Размер файла с пиксельным изображением зависит от разрешения пиксельного изображения и от цветовой модели. Он имеет прямопропорциональную зависимость от произведения числа пикселов по горизонтали и вертикали на глубину цвета использованной цветовой модели.
Размеры пиксельных изображений, предназначенных для вывода на печать, могут достигать величин сотен и тысяч мегабайт. При работе с такими изображениями неизбежно замедление даже на самых мощных компьютерах. Поэтому размеры пиксельного изображения в пикселах и его разрешение должны точно соответствовать назначению этого изображения.

Они обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов.

Растровая графика позволяет создать практически любой рисунок, вне зависимости от сложности

Растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

Высокая скорость обработки сложных
изображений, если не нужно
масштабирование

Чувствительны к уменьшению и увеличению – изменению размера.

Имеют большой информационный объем

Каковы основные типы компьютерных изображений?
Из чего состоят векторные изображения?
Где применяются векторные изображения?
Где применяются растровые изображения?
Каков основной наименьший элемент растрового изображения?
Дайте характеристики (две) пиксела
Что такое разрешение растрового изображения? В чем оно измеряется?
Как подобрать разрешение изображения для определенной цели (на экран компьютера, для вывода на принтер)?
Что такое глубина цвета? В каких единицах она измеряется?
Как соотносятся друг с другом разрешение и глубина цвета?
От чего зависит объем (размер файла на диске) растрового изображения?
Какие цветовые модели вы знаете?
Где применяется модель цвета CMYK?
Можно ли сохранить файл в цветовой модели HSB?

Задача 1. Каждой точке экрана монитора (пикселю) поставлены в соответствие четыре бита, что позволит отобразить n цветов.
Задача 2. Объём видеопамяти равен 4 Мб, битовая глубина – 24, разрешающая способность дисплея – 640 х 480. Какое максимальное количество страниц можно использовать при этих условиях?
Задача 3. Сравнить размеры видеопамяти, необходимые для хранения изображений:
                     - 1-е изображение: черно-белое размером 200 х 400
                     - 2-е изображение: 4 цветное размером 100 х 200
1) первое изображение занимает памяти больше чем второе на 40000 байтов
2) первое изображение занимает памяти меньше чем второе на 500 байтов
3) первое изображение занимает в два раза больше памяти, чем второе
4) первое изображение занимает в два раза меньше памяти, чем второе
5) оба изображения имеют одинаковый объем памяти

Задача 4. Монитор работает с 16 цветной палитрой в режиме 640*400 пикселей. Для кодирования изображения требуется 1250 Кбайт. Сколько страниц видеопамяти оно занимает?
Задача 5. Определить соотношение между высотой и шириной экрана монитора для различных графических режимов. Различается ли это соотношение для различных режимов? а) 640х480; б) 800х600; в) 1024х768; а) 1152х864; а) 1280х1024. Определить максимально возможную разрешающую способность экрана для монитора с диагональю 17" и размером точки экрана 0,25 мм.
Задача 6. Какие графические режимы работы монитора может обеспечить видеопамять объемом в 1 МБ?