Представление графической информации в компьютере

Представление графической информации в компьютере

Автор: Морозова И.В.

Учитель информатики

201 5

Содержание

• Цветовые модели RGB и CMY ( CMYK)
• Глубина цвета
• Размер и разрешениеизображения
• Информационный объёмизображения и размер файла
• Основные соотношениямежду размером и разрешением
• Задачи
• Характеристики устройствввода-вывода
• Точки и пиксели
• Задачи для самостоятельного решения
• Литература

Цветовая модель RGB

Цветовая модель – метод числового описания цвета.

• Модель RGB описывает цвет, который получается за счёт смешивания трёх базовых цветов: Red ( красный ) , Green ( зелёный), Blue ( синий). Используется для описания источников света .
• Обычно эту цветовую модель называют моделью аддитивных основных цветов (от англ. слова add – добавлять, складывать). Чёрный цвет – отсутствие любого цвета, белый – смесь всех цветов, для любого другого цвета необходимо складывать разные уровни основных цветов.

графика

Цветовая модель CMY ( CMYK)

• Модель CMY : Cyan (голубой) , Magenta (пурпурный) , Yellow (жёлтый ) является противоположной модели RGB и представляет собой отражённый свет, называется субтрактивной (от англ. subtract – вычитать).
• В этой модели белый цвет – отсутствие всех цветов (белый чистый лист бумаги), а чёрный – смесь всех цветов – поглощение света).

графика

Как связаны модели RGB и CMY

Сложение базовых цветов модели RGB

Результат сложения: базовый цвет модели CMY

Красный + Зелёный ( Red + Green)

Жёлтый (Yellow)

Красный + Синий (Red + Blue)

Пурпурный (Magenta)

Синий + Зелёный (Blue + Green)

Голубой (Cyan)

Из таблицы видно, что возможен перевод цвета из модели RGB в CMY и наоборот, что используется при подготовке иллюстраций к печати. В программе Adobe Photoshop это можно при необходимости сделать.

графика

Цветовая модель CMYK

• CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) – та же модель, что и CMY, но с добавлением чёрного. Чёрный цвет добавлен для более точного воспроизведения смеси базовых цветов модели.
• Задача1. Какой цвет в режиме CMYK кодируется последовательностью (255, 0, 255, 0)?
• Задача2. Как в режиме CMYK кодируется красный цвет?
• Задача3. Как в режиме CMYK кодируются белый и черный цвета?

Решение

Решение задач

• Задача1 . Максимальную интенсивность имеют голубая и жёлтая составляющие. Голубые чернила поглощают красный цвет, а жёлтые – синий. Остаётся только зелёный .
• В данной таблице показаны противоположные цвета, по ней можно определить, какие чернила какой цвет поглощают.

R – красный

C – голубой

G – зелёный

B – синий

M – пурпурный

Y – жёлтый

• Задача2 . Красный цвет получается при одинаковой максимальной интенсивности пурпура ( Magenta ) и жёлтого (Yellow) : (0, 255, 255, 0).

Назад

Глубина цвета

• Глубина цвета (i) – количество битов, выделенных для записи цвета одного пикселя.
• Максимальное количество цветов (N) зависит от глубины цвета в соответствии с формулой:

N = 2 i

графика

Размер и разрешение изображения

• Печатный размер – размер изображения при печати в единицах длины.

• Размер растрового изображения в пикселях – количество пикселей по ширине и высоте.
• Соотношение между ними показывает размер одного пикселя, (степень детализации), или

разрешение изображения – количество пикселей, отображаемых на единицу длины изображения.

• Обычно измеряется в пикселях на дюйм ( ppi – pixel per inch). Чем выше разрешение изображения, тем больше пикселей приходится на каждый дюйм.
• Значит, растровое изображение одного и того же размера (в сантиметрах) может состоять из разного количества пикселей.

графика

Информационный объём изображения и размер файла

• Информационный объём изображения ( I ) – объём памяти, требуемый для хранения информации о всех пикселях растрового

изображения: I = M*N* i (в битах), где M, N –

количество пикселей по ширине и высоте.

• Размер файла – объём в байтах (Мб, Гб), занимаемый графическим файлом на диске.
• Для вычисления физического размера нужно знать (и понимать!) следующие соотношения.

графика

Основные соотношения между размером и разрешением изображения

• Разрешение = Ширина в пикселях (М) / Ширина в дюймах

• Ширина в пикселях = Ширина в дюймах * Разрешение ( ppi)
• Ширина в дюймах = Ширина в пикселях / Разрешение ( ppi)

• Ширина в сантиметрах = Ширина в дюймах * 2,54
• Ширина в дюймах = Ширина в сантиметрах / 2,54

Соотношения для высоты изображения аналогичны .

графика

Задачи

• Задача1 . Сколько байтов потребуется для хранения изображения размером 400*300 пикселей в режиме индексированных цветов?
• Задача2 . Сколько байтов требуется для хранения изображения размером 5*4 дюймов с разрешением 200 ppi в монохромном режиме?
• Задача3 . Найти в режиме TrueColor с разрешением 150 ppi информационный объём изображения размером 15,24*10,16 см.

Решение

Решение задач

• Задача1 . Глубина цвета в режиме индексированных цветов 8 битов, то есть 1 байт. Общее количество пикселей 400*300=120 000. I = 120 000 байтов.
• Задача2 . Ширина в пикселях равна 5*200=1000. Высота в пикселях равна 4*200=800. Общее количество пикселей равно 800*1000=800 000. Глубина цвета в монохромном режиме 1 бит. I = 800 000*1 / 8 = 100 000 байт.
• Задача3 . Ширина изображения = 15,24/2,54=6 дюймов. Высота изображения = 10,16/2,54=4 дюйма.

Ширина = 6*150=900 пикселей. Высота = 4*150=600 пикселей. Общее количество = 900*600=540 000 пикселей. Глубина цвета в режиме TrueColor 24 бита. I = 540 000*(24/8) = 540 000*3 = 1 620 000 байтов.

Назад

Характеристики устройств ввода-вывода

• Разрешение устройства ввода-вывода – количество точек на единицу длины, которое может быть изображено или распознано устройством.
• Измеряется в точках на дюйм ( dpi – dots per inch).
• Точка – минимальный элемент, который может быть отображён монитором или принтером. Очень часто точки путают с пикселями .

Пиксель – минимальный элемент изображения.

Точка – минимальный элемент устройства ввода-вывода.

графика

Точки и пиксели

Изображение получается качественным в том случае, когда разрешение устройства равно или кратно разрешению изображения. Другими словами, каждый пиксель должен состоять из одной точки или из целого числа точек.

• Большинство лазерных принтеров имеют разрешение от 300 до 600 dpi и дают хорошие результаты при печати изображений с разрешением от 72 до 150 ppi .

графика

Задачи для самостоятельного решения

• Сколько пикселей находится на одном квадратном дюйме, если разрешение равно 200 ppi ?
• Размер изображения 4*3 дюйма. Вычислите размер в сантиметрах.
• Найдите информационный объём изображения размером 800*600 пикселей в режиме градаций серого.
• Найдите информационный объём изображения размером 4*3 дюйма с разрешением 100 ppi в режиме CMYK.
• Найдите информационный объём изображения размером 20,32*12,7 см с разрешением 200 ppi в режиме индексированных цветов.
• Найдите информационный объём изображения размером 320*240 пикселей в полутоновом режиме.
• Найдите информационный объём изображения размером 50,8*31,8 см с разрешением 100 ppi в режиме TrueColor .

графика

Литература

• Д. К. Тутубалин, Д. А. Ушаков

КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА. ADOBE PHOTOSHOP. Учебное пособие.

Под общей редакцией Т. Б. Корнеевой. Томск, 20 12 .

графика