План урока "Кодирование графической информации"

Данная разработка используется на уроке Информатика 10 класс. Тема "Кодирование графической информации" - теоретическая часть урока

Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?

Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.

Быстро и объективно проверять знания учащихся.

Сделать изучение нового материала максимально понятным.

Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.

Наладить дисциплину на своих уроках.

Получить возможность работать творчески.

=> ПОЛУЧИТЬ СУПЕРСПОСОБНОСТИ УЧИТЕЛЯ <=

Просмотр содержимого документа
«План урока "Кодирование графической информации"»

ТЕМА «КОДИРОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ»

Цель урока: дать основные понятия графической информации,

Задачи урока:

образовательные: активизация познавательной деятельности учащихся

развивающие: развитие мыслительных навыков обучающихся, умения критически анализировать ситуацию; формирование умений применять ранее полученные знания
воспитательные: воспитывать у обучающихся аккуратность, умение работать в команде.

Впервые представление данных в графическом виде было реализовано в середине 50-х годов ХХ века для больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях.

Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 80-х годах.

Компьютерная графика позволяет создавать и редактировать рисунки, схемы, чертежи, преобразовывать изображения (фотографии, слайды и т.д.),

Графическую информацию, можно представить в аналоговой или дискретной форме.

При дискретном представлении физическая величина принимает конечное множество значений, причем ее величина изменяется скачкообразно.

При аналоговом представлении физическая величина принимает бесконечное множество значений, причем ее значения изменяются непрерывно.

Графические изображения, хранящиеся в аналоговой (непрерывной) форме на бумаге, фото и кинопленке, могут быть преобразованы в цифровой (дискретный) компьютерный формат.

Графическая информация из аналоговой формы в дискретную преобразуется путем дискретизации, т. е. разбиения непрерывного графического изображения на отдельные элементы.

Дискретизация - это преобразование непрерывных изображений в набор дискретных значений, каждому из которых присваивается определенный код

В процессе дискретизации производится кодирование,
т.е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Д искретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики. Изображение разбивается на маленькие фрагменты (точки), причем каждому элементу изображения присваивается его код.

Создавать и хранить графические объекты в компьютере можно в виде растрового или векторного изображения.

Растровое изображение Векторное изображение

Для каждого типа изображения используется свой способ кодирования.

Сегодня мы рассмотрим принцип формирования растрового изображения.

О сновным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. Каждый пиксель растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных - это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

Качество изображения определяется разрешающей способностью монитора.

Разрешение экрана - это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселах (точках) и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Чем она выше, то есть больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения.

В современных ПК в основном используют следующие разрешающие способности экрана:

640 на 480,
800 на 600,
1024 на 768,
1280 на 1024 точки.

Объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов. Наиболее простое растровое изображение состоит из пикселов имеющих только два возможных цвета черный и белый

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен 1 биту, т.к. она может быть либо черной, либо белой, что можно закодировать двумя цифрами - 0 или 1.

Для кодирования цвета пиксела изображения может быть выделено разное количество бит. От этого зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Чем больше длина двоичного кода цвета, тем больше цветов можно использовать в рисунке. Глубина цвета - это количество бит, которое используют для кодирования цвета одного пиксела. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков.

Каждый цвет можно рассматривать как возможное состояние точки, тогда количество цветов, отображаемых на экране монитора, может быть вычислено по формуле:

N = 2^I , Где I – глубина цвета,

N – количество цветов (палитра)

^{Глубина цвета}^I	Количество отображаемых цветов ^N
⁴	²⁴⁼¹⁶
⁸	²⁸⁼²⁵⁶
^{16 (hige color)}	²¹⁶^{=65 536}
^{24 (true color)}	²²⁴^{=16 777 216}
^{32 (true color)}	²³²^{=4 294 967 296}

Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB (состоит из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue)), CMYK( голубой (Cyan) ; пурпурный (сиреневый) (Magenta) ;жёлтый (Yellow); черный (blacK). В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness)..

Модель RGB Модель CMYK Модель HSB

Примеры решения задач.

1. На экране с разрешающей способностью 640×200 высвечивается только черно-белое изображение

Какой минимальный объем видеопамяти необходим для хранения изображения на экране монитора?

Решение:

N=2 (черный, белый)

N=2^I I=1 бит на пиксель

Для изображения, размером 640×200 объем видеопамяти равен:

1 × 640×200 =128000 бит =16000 байт = 15,625 Кбайт≈16 Кбайт

Ответ: 16 Кбайт.

Определить объем видеопамяти компьютера, который необходим для реализации графического режима монитора с разрешающей способностью 1024×768 и палитрой 65536 цветов.

Решение:

N=2^I N = 65536

65536 = 2¹⁶; Глубина цвета – 16 (т.е., на 1 пиксель приходится 16 бит информации)

Количество точек изображения равно:

1024×768=786432

Объём памяти:

16 бит ×786432=12582912 бита=15728641 Байт=1536 Кбайт = 1,5 М байта

Ответ: 1,5 Мбайта.

3. Укажите минимальный объём памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64x64 пикселя, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

1) 128 2) 2 3) 256 4) 4

Решение:

Размер: 64x64=2⁶x2⁶ = 2¹² пикселей

N=256 N=2^I I = 8 бит = 1байт (глубина цвета)

Объём памяти: 1x2¹² байт/2¹⁰ = 2² Кбайта = 4 Кбайта

Ответ: 4

4. Для хранения растрового изображения размером 32x64 пикселя отвели 512 байт памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

1) 2048 2) 1024 3) 16 4) 4

Решение:

Размер: 32x64 = 2¹¹ пикселей

Объём памяти: 512 байт = 2⁹байт =2¹²бит

На один пиксель: 212 бит/211 пикселей = бита (глубина цвета)

N=2^I N=2² = 4 (палитра)

Ответ: 4

5. В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 1024 до 32.Во сколько раз уменьшился объём файла?

1) 2 2) 3 3) 4 4) 5

Решение:

N₁=2^I N₂=2^I

1024=2¹⁰ 32=2⁵

I₁=10 бит I₂=5 бит

Ответ: 1

6. Скорость передачи данных через ADSL-соединение равна 128Кбит/с. Через данное соединение передаётся графический файл, содержащий чёрно-белое растровое изображение размером 512x1024.Определите время передачи файла в секундах.

Решение:

Размер: 512x1024=2⁹x2¹⁰ = 2¹⁹ пикселей

I=1 (изображение чёрно-белое)

Объём – 2¹⁹бит.

2¹⁹бит/128 Кбит/с.=2¹⁹бит/2¹⁷бит/с.=2²с.=4с

Ответ: 4

3. Итог урока.

Подведение итога урока.

Домашнее задание: Карточки с заданиями.

Задачи для домашней работы

Сколько памяти нужно для хранения 64-цветного растрового графического изображения размером 32 на 128 точек?

1) 32 Кбайта; 2) 64 байта; 3) 4096 байт; 4) 3 Кбайта

Для хранения растрового изображения размером 128x128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

1) 8 2)2 3) 16 4) 4

В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 512 до 8. Во сколько раз уменьшился информационный объем файла?

1) 5 2) 2 3) 3 4) 4

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

1) 70 байт 2) 640 бит 3) 80 бит 4) 560 бит

5) Сколько минут потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 32 Кбит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640x480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется четырьмя байтами?