Просмотр содержимого документа
«Урок информатики «Формирование и представление графических изображений в памяти компьютера» »
Тема урока:«Формирование и представление графических изображений в памяти компьютера»
Цели урока
Образовательная:
сформировать представление учащихся о способах построения изображений в памяти компьютера;
освоить растровый способ и иметь представления о векторной графике (фрактальный), оценить их плюсы и минусы;
сформировать представление о технических средствах при работе с графическими объектами.
Развивающая:
продолжить развивать умения учащихся применять компьютер для решения конкретных задач из конкретной предметной области;
Воспитательная:
продолжить формировать эстетическую и художественную культуру учащихся средствами компьютера
Компьютерная графика – это раздел информатики, занимающийся проблемами «рисования» на ЭВМ.
В 19 в. Во Франции возникла техника живописи, которую назвали пуантилизмом: рисунок состоял их разноцветных точек, наносимых кистью на холст. Подобный принцип используется и в компьютерах. На картинах пуантилистов, точки располагаются в хаотическом порядке, а точки на экране компьютера выстроены в ровные ряды. 1 точка – видеопиксель.
Совокупность точечных строк образует графическую сетку или растр. Размер графической сетки представляется в форме произведения числа точек в горизонтальной строке на число строк: M*N. В современных дисплеях используются следующие размеры графической сетки: 640*200, 640*480, 1024*768, 1280*1024.
M
N
Выделенное курсивом записать в тетрадь, а выделенное жирным шрифтом подчеркнуть.
Существуют дисплеи, основанные на различных физических принципах. Главной частью является электронно-лучевая трубка. На экране такого дисплея пиксель образуется люминесцирующим веществом, который светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой дисплея. Такой луч пробегает по порядку все строки сетки пикселей. При этом он моделируется на точки, которые должны светиться – падает, а на тёмные точки – прерывается. Поскольку после прекращения воздействия электронного луча на точку экрана её свечение быстро затухает, то сканирование периодически повторяется с высокой частотой (50-70 раз в секунду). При такой частоте наше зрение не замечает мерцание. Дисплеи, работающие описанным способом (построчное сканирование графической сетки) называются растровыми дисплеями.
Записать выделенное курсивом. Задать вопрос после сказанного. Цветное изображение – это совокупность трех цветов. Учитель: Как Вы думаете, каких цветов?
Ход урока
информатика растровый графика векторный
I. Организационный момент
Учитель: «Здравствуйте, ребята».
После приветствия учитель знакомит учащихся с целями урока и основными этапами урока.
II. Объяснение нового материала
Цветное изображение – совокупность красного, зеленого и синего (RGB). Сочетание этих цветов и изменение интенсивности цвета позволяет получать различные оттенки.
Видеоконтроллер (адаптер) - устройство, управляющее работой графического дисплея. Видеоконтроллер состоит из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора.
Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации – двоичного кода изображения, выводимого на экран. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана.
Дисплейный процессор – вторая составляющая видеоадаптера. Он читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет работой дисплея.
Т.о., к видеопамяти имеют доступ два процессора: центральный и дисплейный. Центральный процессор записывает видеоинформацию, а дисплейный – периодически читает ее и передает на дисплей. Именно дисплейный процессор управляет лучами электронной пушки в соответствии с информацией, заложенной в видеопамять.
Записать определение видеоконтроллера. Подчеркнутое зарисовать в виде схемы в тетради и записать определения Видеопамяти и дисплейного процессора.
Выделенное курсивом подчеркнуть.
Сделать акцент голосом над выделенными словами
Схема графической системы компьютера
Оперативная память
Центральный процессор
Магистраль
видеоконтроллер
Дисплей
Дисплейный процессор
Видеопамять
Как уже было сказано, в видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Эта информация состоит из двоичных кодов каждого видеопикселя.
Код пикселя – это информация о цвете пикселя.
Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может принимать только два состояния: светится – не светится (белый - черный). Тогда для его кодирования достаточно одного бита памяти:
1 – белый,
0 - черный.
Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску. Поэтому одного бита на пиксель – недостаточно.
Для кодирования 4-цветного изображения требуется два бита на пиксель, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов:
00 – черный 10 – зеленый
01 – красный 11 – коричневый.
На цветном экране все разнообразие красок получается из сочетаний трех базовых цветов: красного, зленного, синего. Из трех цветов можно получить восемь комбинаций:
- - - черный к - - красный
- - с синий к – с розовый
- з - зленный к з - коричный
- з с голубой к з с белый.
Следовательно, для кодирования 8-цветного изображения требуется три бита памяти на один видеопиксель.
Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие нулем, то получается следующая таблица кодировки восьмицветной палитры:
Определение записать
Записать на доске
Задать вопрос: каких цветов?
Записать на доске комбинацию цветов. Потом сказать: Здесь каждый базовый цвет обозначается первой буквой, а черточкой – отсутствие цвета. И спрашивать какие цвета получаются.
Объяснить почему три бита с помощью формулы. N = 2k, где к – биты, а N – количество цветов
Выдать таблицу
Таблица 1. Двоичный код восьмицветной палитры
К
З
С
Цвет
0
0
0
Черный
0
0
1
Синий
0
1
0
Зеленый
0
1
1
Голубой
1
0
0
Красный
1
0
1
Розовый
1
1
0
Коричневый
1
1
1
Белый
Двоичный код шестнадцатицветной палитры.
И – бит интенсивности
И
К
З
С
Цвет
0
0
0
0
Черный
0
0
0
1
Синий
0
0
1
0
Зеленый
0
0
1
1
Голубой
0
1
0
0
Красный
0
1
0
1
Розовый
0
1
1
0
Коричневый
0
1
1
1
Серый (или белый
1
0
0
0
Темно-серый
1
0
0
1
Ярко-синий
1
0
1
0
Ярко-зеленый
1
0
1
1
Ярко-голубой
1
1
0
0
Ярко-красный
1
1
0
1
Ярко-розовый
1
1
1
0
Ярко-желтый
1
1
1
1
Ярко-белый
Показать на проекторе
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно. После чего на компьютере открыть файл, сохранней в программе Paint, где будет представлена сетка с кодировками цветов, им нужно будет подобрать цвет и сказать, что изображено.
Объем необходимой видеопамяти определяется размером графической сетки дисплея и количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр (одна страница) изображения.
Привести пример на доске: для сетки 640 * 200 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким:
640 * 200 *1 = 128000 бит = 16000 байт. Это приблизительно 16 Кбайт.
Для четырехцветной гаммы и той же графической сетки видеопамять должна быть в два раза больше – 32 Кбайта
Дать задание: для восьмицветной посчитать самим(48 Кбайт)
На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 миллионов цветов. Требуемый размер видеопамяти в этом случае – несколько мегабайт. III. Итог урока
Учителем подводятся итоги урока.
Мы освоили растровую графику и познакомились с векторной, дак давайте же запишем их плюсы и минусы вместе со мной.
Растровая.
Плюсы:
1). Обеспечивает более реалистичную передачу цветов и полутонов;
2). Более высокую детализацию изображения, поэтому графические файлы в этом формате являются оптимальным средством представления тоновых изображений, таких как отсканированные фотографии.
3). Растровое изображение проще вывести на принтер, который в своей работе использует принцип «точка на каждый элемент картинки».
Минусы:
1). Занимают очень много места.
2). К тому же для того, чтобы редактировать высококачественные фотографии, вам потребуется достаточно мощный компьютер с большим количеством оперативной памяти.
3). Для растрового графического файла всегда используется фиксированное количество пикселей, поэтому любое изменение изображения (увеличение, поворот и так далее) приводит к неминуемому искажению картинки и границы объектов получаются неровными.
Векторная
Плюсы:
1. Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта).
2. Соответственно, можно бесконечно увеличить, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая.
3. При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной.
4. Параметры объектов хранятся и могут быть изменены. Это означает, что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах.
Минусы:
1. Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности.
2. Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.
Вопросы
Что такое пиксель? Что такое растр?
Как работает графический дисплей?
Из каких цветов получаются все остальные цвета на цветном дисплее?
Какие устройства входят в состав графического адаптера?
Какая информация содержится в видеопамяти?
Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать в двух битах?
