Кодирование изображений. Двоичный код восьмицветной палитры

Содержание: 1. Понятие кода пикселя Понятие кода пикселя Содержание:Понятие кода пикселя Содержание: 2. Виды кодов пикселей Виды кодов пикселя Содержание:Виды кодов пикселя Содержание: 3.Таблица: двоичный код восьми цветной палитры Таблица: двоичный код восьми цветной палитры Содержание: Таблица: двоичный код восьми цветной палитры Содержание: 4. Таблица: двоичный код шестнадцати цветной палитры Таблица: двоичный код шестнадцати цветной палитры Содержание: Таблица: двоичный код шестнадцати цветной палитры Содержание: 5. Получение других цветов Получение других цветов Содержание:Получение других цветов Содержание: 6. Объём видеопамяти Объём видеопамяти Содержание:Объём видеопамяти Содержание: 7. Задача Задача Содержание:Задача Содержание:

Виды кодов пикселя Содержание:Содержание: Для получения чёрно-белого изображения (без полутонов) используются два состояния пикселя: светится – не светится (белый – чёрный). Для кодирования цвета пикселя достаточно одного бита памяти: 1 – белый, 0 – чёрный. Для кодирования четырёхцветного изображения требуется двух битовый код. Может использоваться, например, такой вариант кодирования цветов: 00 – чёрный; 10 - зелёный; 01 – красный; 11 – коричневый. Из трёх базовых цветов – зелёного, красного, синего – можно получить восемь комбинаций трёхбитового кода: чёрный; к - - красный; - - с синий; к – с розовый; - з – зелёный; к з - коричневый; - з с голубой; к з с белый. В этом коде каждый базовый цвет обозначается его первой буквой (к – красный, с – синий, з – зелёный). Чёрточка означает отсутствие цвета.

Таблица: двоичный код восьми цветной палитры Содержание:Содержание: Для кодирования восьми цветного изображения требуются три бита памяти на один видеопиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие – нулём, то получается таблица кодировки восьми цветной палитры: где, к – красный, з – зелёный, с - синий кзс Цвет 000Чёрный 001Синий 010Зелёный 011Голубой 100Красный 101Розовый 110Коричневый 111Белый

Таблица: двоичный код шестнадцати цветной палитры Содержание:Содержание: Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырёхзарядной кодировки пикселя: к трём битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трёх цветов одновременно (интенсивностью трёх электронных пучков): где, к – красный, з - зелёный, с – синий, и – один бит интенсивности икзс Цвет 0000Чёрный 0001Синий 0010Зелёный 0011Голубой 0100Красный 0101Розовый 0110Коричневый 0111Белый 1000Тёмно - серый 1001Ярко - синий 1010Ярко - зелёный 1011Ярко - голубой 1100Ярко- красный 1101Ярко - розовый 1110Ярко - жёлтый 1111Ярко - белый

Получение других цветов Содержание:Содержание: Большое количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причём интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования интенсивности каждого из базовых цветов выделять больше одного бита. Правило: Для получения цветной гаммы из 256 цветов требуется 8 битов = 1 байт на каждый пиксель, так как 2 = 256. Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования b связаны между собой формулой:, где K – количество цвета, b – длина кода цвета (в битах).

Объём видеопамяти Содержание:Содержание: Видеопамять - это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Размер видеопамяти зависит от разрешающей способности дисплея и количества цветов. Её минимальный объем определяется так, чтобы поместился один кадр (одна страница) изображения, т.е. как результат произведения разрешающей способности на размер кода пикселя. Объём видеопамяти вычисляется по формуле: где: M – число столбцов, N – число строк, b – длина кода цвета (в битах).

Задача Содержание:Содержание: Задача 1: для сетки 640 х 480 и чёрно- белого изображения минимальный объём видеопамяти должен быть таким: 640 * 480 * 1 бит = битов/8 = байтов/1024 = 37,5 Кбайтов Ответ: 37,5 Кбайт.

Цели урока:

повторить основные принципы представления данных в памяти компьютера, научить вычислять объем графической информации;

развивать познавательные интересы учащихся;

воспитывать чувства прекрасного.

План урока

Организационный момент.

Разминка.

Решение задачи на повторение. Алгебра логики.

Дополнительный материал.

Объяснение нового материала.

Дополнительный материал.

Итог урока.

ХОД УРОКА

Оргмомент.

Сегодня на уроке мы с вами поговорим об изобразительном искусстве. Этот вид искусства воспринимается зрительно (живопись, скульптура, графика, фотоискусство). С древности существуют два основных взгляда на искусство: это образы реального мира, созерцая которые зритель получает наслаждение (Аристид); искусство вдохновляется высшими силами и выражает чувства и ощущения человека (Платон).А также научимся вычислять объем графической информации.

Разминка .

Учитель читает вопросы, ученики быстро отвечают.

Виды компьютерной графики. (Векторный и растровый)

Предмет в школьном курсе непосредственно связанный с графикой. (ИЗО)

Изображение художником самого себя. (Автопортрет)

Из сочетания, каких цветов складывается вся красочная палитра на экране. (Красного, зеленого, синего)

Знаменитая картина, о которой все слышали, но еще никто не видел... (Репина "Приплыли")

Положительный образ, воплощающий нравственные ценности. (Герой)

Чему равен 1 Мегабайт? (1024 Килобайт)

Любые люди, предметы и явления, находящиеся перед художником, когда он их изображает. (Натура)

Главное действующее лицо произведения. (Герой)

Одна точка на мониторе. (Пиксель)

Как из Килобайт перейти в байты? (Умножить на 1024)

Намеренно искаженный с юмористической или сатирической целью портрет. (Шарж)

Российский живописец, изображал море, морские сражения, борьбу с морской стихией (1817-1900). (Айвазовский Иван Константинович)

Чему равен 1 дюйм? (2,54 см)

Горе овощное. (Горе луковое)

Решение задачи на повторение. Алгебра логики

Для какого из приведенных фамилий ложно высказывание: НЕ ((Букв в слове 5) И (Последняя буква Н))?

1) Серов; 2) Репин; 3) Левитан; 4) Шишкин.

Решение. А = Букв в слове 5, В = Последняя буква Н.

Ответ: Репин.

Дополнительный материал из области искусства

Ильям Ефиммович Ремпин (24 июля 1844 - 29 сентября 1930) - русский художник-живописец, мастер портрета, исторических и бытовых сцен. Академик Императорской Академии Художеств.

Мемуарист, автор ряда очерков, составивших книгу воспоминаний “Далёкое близкое”. Преподаватель, был профессором - руководителем мастерской (1894-1907) и ректором (1898-1899) Академии художеств, одновременно преподавал в школе-мастерской Тенишевой; среди его учеников - Б. М. Кустодиев, И. Э. Грабарь, И. С. Куликов, Ф. А. Малявин, А. П. Остроумова-Лебедева, давал также частные уроки В. А. Серову.

Одной из известных картин является “Запорожцы пишут письмо турецкому султану” (1880-1891). Прочитать рассказ о данной картине. По тексту определить героев данной картины. Обратить внимание учащихся на упорство художника в работе над произведением, и его ухищрения в достижении цели. Как часто, мы бросаем решать те или иные задачи, которые нам не удались в первые минуты работы.

“В 1878 году, от гостя в Абрамцеве, Репин услышал рассказ украинского историка о том, как турецкий султан писал к запорожским казакам и требовал от них покорности. Ответ запорожцев был смел, дерзок, полон издёвок над султаном. Репин пришёл в восторг от этого послания и сразу сделал карандашный эскиз. После этого он постоянно возвращался к этой теме, работая над картиной более десяти лет. Она была закончена только в 1891 году. Картина имеет 3 списка (не считая этюда). Первый Репин подарил другу, историку Дмитрию Яворницкому, а тот - Павлу Третьякову. Большая часть моделей для него взята из Екатеринославской губернии.Писарь - Яворницкий, Иван Сирко - киевский генерал-губернатор Михаил Драгомиров, раненый в голову казак - художник Николай Кузнецов; войсковой судья в чёрной шапке - Василий Тарновский; молодой казачок в круглой шапке - его сын, обладатель обширной лысины - Георгий Алексеев, предводитель дворянства Екатеринославской губернии, обер-гофмейстер двора его Величества, почётный гражданин Екатеринослава и страстный нумизмат. Поначалу он отказался позировать с затылка. Пришлось пойти на хитрость. Яворницкий пригласил его посмотреть свою коллекцию, а позади тайком усадил художника, и пока предводитель любовался монетами, Репин быстро набросал портрет. Георгий Петрович узнал себя уже в Третьяковке и обиделся.”

Решение задачи на повторение. Кодирование текстовой информации.

Учащимся раздаются карточки с текстом.

Определите информационный объём рассказа в кодировке КОИ-8, в которой каждый символ кодируется 8 битами.

Решение. Посчитаем сколько строк в тексте и сколько символов в каждом ряду (в ). Строк – 22, символов в строке – 64.

Ответ: 1,4 Кбайт.

Объяснение нового материала. Кодирование изображений .

Как измерить объем графической информации?

Наложим на изображение мелкую сетку – растр. В результате картинка разбилась на ячейки. Каждая ячейка окрашена в один цвет и называется точкой (или пикселом). Цвет можно закодировать, то есть поставить ему в соответствие уникальное целое число. И тогда изображение превращается в набор целых чисел. Закодированное таким образом изображение, называется растровым.

Введем обозначения:

N – количество разных цветов, используемых при кодировании изображения;

i – число битов, необходимых для кодирования цвета одной точки изображения (глубина цвета ).

Между данными величинами существует связь N=2 i .

Примеры типов изображений и их кодирования

2 i =2, т.е. i=1, что означает: для кодирования цвета достаточно одного бита. Например: 0 – черный, 1 - белый

Изображение из 3-х цветов

2 i =3. одного бита недостаточно для кодирования трех цветов, поэтому берем ближайшее целое с избытком – 2. Например: 00, 01, 11

Изображение из 4-х цветов

2 i =4, т.е. i=2. Например: 00, 01, 10, 11

Все многообразие красок на экране получается путем смешивания трех базовых цветов: красного, синего, зеленого. Каждый пиксель на экране состоит из трех близко расположенных элементов, светящихся этими цветами.

Задание 1. Построить двоичный код приведенного черно – белого растрового изображения, полученного на мониторе с размером растра 10*10.

Задание 2. Дан двоичный код 8-цветного изображения. Размер монитора – 10*10 пикселей. Что изображено на рисунке (зарисовать)?

Решение.

Для хранения одного образа экрана потребуется объем памяти, равный произведению ширины экрана (в пикселях) на высоту экрана (в пикселях) и на i (глубину цвета).

I=W*H*i (битов)

W – ширина изображения в точках (пикселях);

H – высота изображения в точках (пикселях).

Решение задач на закрепление.

Задача 1. Рассчитайте объем видеопамяти, необходимой для хранения растрового изображения, занимающего весь экран монитора с разрешающей способностью 640*480 пикселов, если используется палитра из 65536 цветов.

Ответ: 600 Кбайт.

Задача 2. Для хранения растрового изображения размером 320*400 пикселов потребовалось 125 Кбайт памяти. Определите количество цветов в палитре.

Ответ: 256 цветов.

Дополнительный материал .

Познакомимся ещё с одним произведением Ильи Репина.

“Иван Грозный и сын его Иван 16 ноября 1581 года” (также известна под названием “Иван Грозный убивает своего сына” ) - картина, написанная в 1883-1885 годы. Изображает эпизод из жизни Ивана Грозного, когда он в припадке гнева нанёс смертельный удар своему сыну царевичу Ивану. Картина показывает муку раскаяния на лице Грозного и кротость умирающего царевича, со слезами на глазах прощающего обезумевшего от горя отца. Хранится в собрании Государственной Третьяковской галереи в Москве.

Бывает так, что в порыве гнева люди незаслуженно обижают своих родных, близких сердцу людей, да и чужих людей тоже. Сейчас в Интернет часто выкладывают ролики об жестоком отношении друг к другу. А потом жалеют о случившемся. Хорошо, когда есть возможность осознать и извиниться, исправить положение. Но может случиться, как в данной картине, и исправить ситуацию будет невозможно. Поэтому, постараемся быть терпимыми, научимся “держать себя в руках”.

Итог урока .

Я надеюсь, что урок вам понравился. Вы узнали, как кодируются изображения и как найти объем графической информации. А также, на уроке познакомились с творчеством Ильи Репина, а те, кто знаком с его творчеством, еще раз окунулись в мир прекрасного.

Литература:

Менделев В.А. Энциклопедия необходимых знаний. – Х.: Книжный клуб, 2007.

Вовк Е.Т. Информатика: пособие для подготовки к ЕГЭ. – М.:КУДИЦ-ПРЕСС, 2009.

Семакин И.Г. Практикум. Информатика и ИКТ. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.

Ресурсы: Интернет.

Какие сложности у вас возникли? Как их можно преодолеть?

2. Постройте черно-белый рисунок шириной 8 пикселей, закодированный шестнадцатеричной последовательностью 2466FF6624 16 .

3. Постройте черно-белый рисунок шириной 5 пикселей, закодированный шестнадцатеричной последовательностью 3A53F88 16 .

4. Рисунок размером 10×15 см кодируется с разрешением 300 ppi. Оцените количество пикселей в этом рисунке. (Ответ: около 2 мегапикселей)

5. Постройте шестнадцатеричный код для цветов, имеющих RGB-коды (100,200,200), (30,50,200), (60,180, 20), (220, 150, 30). (Ответ: #64C8C8, #1E32C8, #3CB414, #DC961E)

6. Как бы вы назвали цвет, заданный на веб-странице в виде кода: #CCCCCC, #FFCCCC, #CCCCFF, #000066, #FF66FF, #CCFFFF, #992299, #999900, #99FF99? Найдите десятичные значения составляющих RGB- кода. (Ответ: (204,204,204), (255,204,204), (204,204,255), (0,0,102), (255.255,102), (104,255,255), (153,34,153), (153,153,0), (153,255,153))

7. Что такое глубина цвета? Как связаны глубина цвета и объем файла?

8. Какова глубина цвета, если в рисунке используется 65536 цветов? 256 цветов? 16 цветов? (Ответ: 16 бит; 8 бит; 4 бита)

9. Для желтого цвета найдите красную, зеленую и синюю составляющие при 12-битном кодировании. (Ответ: R=G=15, B=0)

10. Сколько места занимает палитра в файле, где используются 64 цвета? 128 цветов?

11. Сколько байт будет занимать код рисунка размером 40×50 пикселей в режиме истинного цвета? при кодировании с палитрой 256 цветов? при кодировании с палитрой 16 цветов? в черно-белом варианте (два цвета)? (Ответ: 6000, 2000, 1000, 250)

12. Сколько байт будет занимать код рисунка размером 80×100 пикселей в кодировании с глубиной цвета 12 бит на пиксель? (Ответ: 12000)

13. Для хранения растрового изображения размером 32×32 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? (Ответ: 16)

14. Для хранения растрового изображения размером 128 x 128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения? (Ответ: 4)

15. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла? (Ответ: в 2 раза)

16. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 8. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?(Ответ: в 3 раза)

17. Разрешение экрана монитора – 1024 х 768 точек, глубина цвета – 16 бит. Каков необходимый объем видеопамяти для данного графического режима? (Ответ: 1,5 Мбайт)

18. После преобразования растрового 256-цветного графического файла в черно- белый формат (2 цвета) его размер уменьшился на 70 байт. Каков был размер исходного файла? (Ответ: 80 байт)

19. Сколько памяти нужно для хранения 64-цветного растрового графического изображения размером 32 на 128 точек? (Ответ: 3 Кбайта)

20. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 64-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1,5 Мбайт, если его высота вдвое меньше ширины? (Ответ: 2048)

21. Какова ширина (в пикселях) прямоугольного 16-цветного неупакованного растрового изображения, занимающего на диске 1 Мбайт, если его высота вдвое больше ширины? (Ответ: 1024)

Цели урока:

повторить основные принципы представления данных в памяти компьютера, научить вычислять объем графической информации;
развивать познавательные интересы учащихся;
воспитывать чувства прекрасного.

План урока

Организационный момент.
Разминка.
Решение задачи на повторение. Алгебра логики.
Дополнительный материал.
Решение задачи на повторение. Кодирование текстовой информации.
Объяснение нового материала.
Решение задач на закрепление.
Дополнительный материал.
Итог урока.

ХОД УРОКА

Оргмомент.

Сегодня на уроке мы с вами поговорим обизобразительном искусстве. Этот вид искусства воспринимается зрительно (живопись, скульптура, графика, фотоискусство). С древности существуют два основных взгляда на искусство: это образы реального мира, созерцая которые зритель получает наслаждение (Аристид); искусство вдохновляется высшими силами и выражает чувства и ощущения человека (Платон).А также научимся вычислять объем графической информации.

Разминка
.

Учитель читает вопросы, ученики быстро отвечают.

Виды компьютерной графики. (Векторный и растровый)
Предмет в школьном курсе непосредственно связанный с графикой. (ИЗО)
Изображение художником самого себя. (Автопортрет)
Из сочетания, каких цветов складывается вся красочная палитра на экране. (Красного, зеленого, синего)
Знаменитая картина, о которой все слышали, но еще никто не видел... (Репина "Приплыли")
Положительный образ, воплощающий нравственные ценности. (Герой)
Чему равен 1 Мегабайт? (1024 Килобайт)
Любые люди, предметы и явления, находящиеся перед художником, когда он их изображает. (Натура)
Главное действующее лицо произведения. (Герой)
Одна точка на мониторе. (Пиксель)
Как из Килобайт перейти в байты? (Умножить на 1024)
Намеренно искаженный с юмористической или сатирической целью портрет. (Шарж)
Российский живописец, изображал море, морские сражения, борьбу с морской стихией (1817-1900). (Айвазовский Иван Константинович)
Чему равен 1 дюйм? (2,54 см)
Горе овощное. (Горе луковое)

Решение задачи на повторение. Алгебра логики

Для какого из приведенных фамилий ложно высказывание: НЕ ((Букв в слове 5) И (Последняя буква Н))?

1) Серов; 2) Репин; 3) Левитан; 4) Шишкин.

Решение. А = Букв в слове 5, В = Последняя буква Н.

Ответ: Репин.

Дополнительный материал из области искусства

Ильям Ефиммович Ремпин (24 июля 1844 - 29 сентября 1930) - русский художник-живописец, мастер портрета, исторических и бытовых сцен. Академик Императорской Академии Художеств.

Решение задачи на повторение. Кодирование текстовой информации.

Учащимся раздаются карточки с текстом.

Определитеинформационный объём рассказа в кодировке КОИ-8, в которойкаждый символ кодируется 8 битами.

Решение. Посчитаем сколько строк в тексте и сколько символов в каждом ряду (в презентации ). Строк – 22, символов в строке – 64.

Ответ: 1,4 Кбайт.

Объяснение нового материала. Кодирование изображений
.

Как измерить объем графической информации?

Введем обозначения:

N – количество разных цветов, используемых при кодировании изображения;

i – число битов, необходимых для кодирования цвета одной точки изображения (глубина цвета ).

Между данными величинами существует связь N=2 i .

Примеры типов изображений и их кодирования

Двоичный код восьмицветной палитры
			цвет
			Черный
			Синий
			Зеленый
			Голубой
			Красный
			Розовый
			Коричневый
			Белый

I=W*H*i(битов)

W – ширина изображения в точках (пикселях);

H – высота изображения в точках (пикселях).

Решение задач на закрепление.

Задача 1. Рассчитайте объем видеопамяти, необходимой для хранения растрового изображения, занимающего весь экран монитора с разрешающей способностью 640*480 пикселов, если используется палитра из 65536 цветов.

Ответ: 600 Кбайт.

Задача 2. Для хранения растрового изображения размером 320*400 пикселов потребовалось 125 Кбайт памяти. Определите количество цветов в палитре.

Ответ: 256 цветов.

Дополнительный материал
.

Познакомимся ещё с одним произведением Ильи Репина.

Итог урока
.

Литература:

Менделев В.А. Энциклопедия необходимых знаний. – Х.: Книжный клуб, 2007.
Вовк Е.Т. Информатика: пособие для подготовки к ЕГЭ. – М.:КУДИЦ-ПРЕСС, 2009.
Семакин И.Г. Практикум. Информатика и ИКТ. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.
Ресурсы: Интернет.