Mi az igazi színmód. Grafikus információk kódolása. 17. §. Hang és videó információ kódolása

Milyen nehézségekkel találkozott? Hogyan lehet leküzdeni őket?

2. Készítsen egy 8 pixel széles fekete-fehér rajzot, amely a 2466FF6624 16 hexadecimális szekvenciával van kódolva.

3. Készítsen egy 5 pixel széles fekete-fehér rajzot a 3A53F88 16 hexadecimális szekvenciával kódolva.

4. Egy 10x15 cm-es kép 300 ppi felbontással van kódolva. Becsülje meg a képpontok számát ezen a rajzon. (Válasz: kb 2 megapixel)

5. Készítsen hexadecimális kódot a színekhez RGB-kódokkal (100,200,200), (30,50,200), (60,180, 20), (220, 150, 30). (Válasz: #64C8C8, #1E32C8, #3CB414, #DC961E)

6. Hogyan nevezne egy weboldalon kódként megadott színt: #CCCCCC, #FFCCCC, #CCCCFF, #000066, #FF66FF, #CCFFFF, #992299, #999900, #99FF99? Keresse meg az RGB-kód összetevőinek decimális értékeit. (Válasz: (204,204,204), (255,204,204), (204,204,255), (0,0,102), (255,255,102), (104,255,255), (153,34,153), (153,34,153), (153,2) (1,5,5,3)

7. Mi történt színmélység? Hogyan függ össze a színmélység és a fájlméret?

8. Mekkora a színmélység, ha a rajz 65536 színt használ? 256 szín? 16 szín? (Válasz: 16 bit; 8 bit; 4 bit)

9. A sárga színhez keresse meg a piros, zöld és kék összetevőket 12 bites kódolással. (Válasz: R=G=15, B=0)

10. Mennyi helyet foglal el egy paletta egy 64 színt használó fájlban? 128 szín?

11. Hány bájtot vesz fel egy 40x50 pixeles kép kódja valódi szín módban? amikor 256 színpalettával kódol? amikor 16 színpalettával kódol? fekete-fehérben (két színben)? (Válasz: 6000, 2000, 1000, 250)

12. Hány bájtot vesz fel egy 80x100 pixeles kép kódja 12 bit/pixel színmélységgel kódolva? (Válasz: 12000)

13. A 32x32 pixeles raszterkép tárolásához 512 bájt memóriát foglaltak le. Mennyi lehet a színek maximális száma a képpalettán? (Válasz: 16)

14. Egy 128 x 128 pixeles raszterkép tárolására 4 kilobájt memóriát foglaltak le. Mennyi lehet a színek maximális száma a képpalettán? (Válasz: 4)

15. A rasztergrafikus fájl konvertálása során a színek száma 1024-ről 32-re csökkent. Hányszorosára csökkent a fájl információmennyisége? (Válasz: 2 alkalommal)

16. A raszteres grafikai fájl konvertálása során a színek száma 512-ről 8-ra csökkent. Hányszorosára csökkent a fájl információmennyisége (Válasz: 3-szor)

17. A monitor képernyőfelbontása 1024 x 768 pixel, színmélysége 16 bit. Mennyi videomemória szükséges ehhez a grafikus módhoz? (Válasz: 1,5 MB)

18. Egy 256 színű raszteres grafikai fájl fekete-fehérre (2 szín) konvertálása után a mérete 70 bájttal csökkent. Mekkora volt az eredeti fájl mérete? (Válasz: 80 bájt)

19. Mennyi memória szükséges egy 64 színű, 32 x 128 pixeles bittérképes grafika tárolásához? (Válasz: 3 KB)

20. Mekkora a szélessége (pixelben) egy téglalap alakú, 64 színű kicsomagolt bittérképnek, amely 1,5 MB lemezterületet foglal el, ha magassága a szélesség fele? (Válasz: 2048)

21. Mekkora a szélessége (pixelben) egy téglalap alakú, 16 színű kicsomagolt bittérképes képnek, amely 1 MB lemezterületet foglal el, ha magassága kétszerese a szélességének? (Válasz: 1024)

Raszterek, pixelek, mintavételezés, felbontás

Mint minden információtípus, a számítógépben lévő képek is bináris sorozatként vannak kódolva. Két alapvetően eltérő kódolási módszert használnak, amelyek mindegyikének megvannak a maga előnyei és hátrányai.

Az egyenes és a régió is végtelen számú pontból áll. Minden egyes pont színét kódolnunk kell. Ha végtelen sok van belőlük, azonnal arra a következtetésre jutunk, hogy ehhez végtelen mennyiségű memóriára van szükség. Ezért nem lesz lehetséges a kép „pontról pontra” kódolása. Ez az ötlet azonban továbbra is használható.

Kezdjük egy fekete-fehér rajzzal. Képzeljük el, hogy a rombusz képére rács kerül, amely négyzetekre osztja. Ezt a rácsot raszternek nevezik. Most minden négyzethez meghatározzuk a színt (fekete vagy fehér). Azokhoz a négyzetekhez, amelyek egy része feketére, részben fehérre van festve, válasszon színt attól függően, hogy melyik rész (fekete vagy fehér) nagyobb.

1. kép

Van egy úgynevezett raszteres képünk, amely pixel négyzetekből áll.

1. definíció

Pixel(angol pixel = képelem, képelem) a kép legkisebb eleme, amelyhez saját színt állíthatunk be. Miután a „hétköznapi” rajzot négyzetekre osztottuk, elvégeztük annak diszkretizálását - egyetlen tárgyat felosztottunk egyedi elemek. Valóban, egyetlen és oszthatatlan rajzunk volt - egy rombusz képe. Ennek eredményeként egy diszkrét objektumot kaptunk - egy pixelkészletet.

A mintavételezés eredményeként kapott fekete-fehér kép bináris kódja a következőképpen szerkeszthető:

• cserélje ki a fehér képpontokat nullákra, a fekete képpontokat pedig egyesekre;
• A kapott táblázat sorait egymás után írjuk ki.

1. példa

Mutassuk meg ezt egy egyszerű példán:

2. ábra.

Ennek az ábrának a szélessége $8$ pixel, tehát a táblázat minden sora $8$ bináris számjegyekből – bitekből áll. Annak érdekében, hogy ne írjunk le nagyon hosszú nullákból és egyesekből álló láncot, célszerű a hexadecimális számrendszert használni, amely 4$-os szomszédos biteket (tetrad) kódol egy hexadecimális számjeggyel.

3. ábra.

Például az első sorhoz a $1A_(16)$ kódot kapjuk:

és a teljes ábra esetében: $1A2642FF425A5A7E_(16)$.

1. megjegyzés

Nagyon fontos megérteni, mit nyertünk és mit veszítettünk a diszkretizálás eredményeként. A legfontosabb az, hogy a rajzot bináris kódba tudtuk kódolni. A rajz azonban eltorzult - gyémánt helyett négyzetkészletet kaptunk. A torzítás oka, hogy egyes négyzeteken az eredeti kép egyes részeit különböző színekkel festették, de a kódolt képen minden pixelnek szükségszerűen egy színe van. Így az eredeti információ egy része elveszett a kódolás során. Ez megnyilvánul például a kép nagyításakor - a négyzetek nagyobbak lesznek, és a kép még torzabb lesz. Az információvesztés csökkentése érdekében csökkenteni kell a pixelméretet, vagyis növelni kell a felbontást.

2. definíció

Engedély a képméret hüvelykenkénti képpontjainak száma.

A felbontást általában pixel per hüvelykben mérik (az angol jelöléssel $ppi$ = pixels per inch). Például a 254 $ ppi$ felbontás azt jelenti, hogy hüvelykenként 254 $ pixel van (25,4 $ mm), így minden pixel "tartalmazza" az eredeti kép egy négyzetét, amelynek mérete 0,1 x 0,1 $ mm. Minél nagyobb a felbontás, annál pontosabban kódolódik a kép (kevesebb információ vész el), ugyanakkor a fájl mérete is megnő.

Színkódolás

Mi a teendő, ha a rajz színes? Ebben az esetben egy bit már nem elég egy pixel színének kódolásához. Például a képen látható 4$-os orosz zászló képén a színek fekete, kék, piros és fehér. A négy opció valamelyikének kódolásához $2$ bit szükséges, így minden szín kódja (és minden pixel kódja) két bitből áll. Legyen 00 USD fekete, 01 USD piros, 10 USD kék és 11 USD fehér. Ekkor a következő táblázatot kapjuk:

4. ábra.

Az egyetlen probléma az, hogy amikor megjelenik a képernyőn, valahogy meg kell határoznia, hogy melyik szín felel meg ennek vagy annak a kódnak. Vagyis a színinformációt számként (vagy számkészletként) kell kifejezni.

Az ember a fényt elektromágneses hullámok sokaságaként érzékeli. Egy bizonyos hullámhossz egy bizonyos színnek felel meg. Például az 500-565 nm-es hullámhossz zöld színű. Az úgynevezett „fehér” fény valójában olyan hullámhosszak keveréke, amelyek átfogják a teljes látható tartományt.

A színlátás modern koncepciója (Young-Helmholtz elmélet) szerint az emberi szem háromféle érzékeny elemet tartalmaz. Mindegyikük érzékeli a teljes fényáramot, de az első a legérzékenyebb a vörös, a második a zöld, a harmadik pedig a kék tartományban. A szín mindhárom típusú receptor stimulációjának eredménye. Ezért úgy gondolják, hogy bármilyen szín (vagyis egy bizonyos hosszúságú hullámokat észlelő személy érzete) szimulálható csak három különböző fényerősségű (piros, zöld és kék) fénysugár segítségével. Következésképpen minden szín hozzávetőlegesen három összetevőre bomlik - pirosra, zöldre és kékre. Ezen összetevők erősségének megváltoztatásával bármilyen színt létrehozhat. Ezt a színmodellt RGB-nek nevezik az angol red, green és blue szavak kezdőbetűi után.

Az RBG modellben az egyes komponensek (vagy ahogy mondani szokták, az egyes csatornák) fényerejét leggyakrabban egész számként kódolják 0$ és 255$ között. Ebben az esetben a színkód a számok hármasa (R, G, B), az egyes csatornák fényereje. A szín ($ 0,0,0 $) fekete és ($ 255 255 255 $) fehér. Ha minden komponens egyforma fényerővel rendelkezik, akkor a szürke árnyalatait kapjuk, feketétől fehérig.

5. ábra.

Világos piros (rózsaszín) szín létrehozásához a zöld és a kék csatorna fényerejét egyformán növelni kell a piros színben ($255,0,0 $), például a szín ($255, 150, 150 $) rózsaszín. Az összes csatorna fényerejének egyenletes csökkentése sötét színt eredményez, például a kóddal ellátott szín ($100,0,0$) sötétvörös.

Összesen 256 dolláros fényerő-beállítás áll rendelkezésre a három szín mindegyikéhez. Ez lehetővé teszi, hogy $256^3= $16,777,216 árnyalatot kódoljunk, ami több mint elég egy ember számára. Mivel $256 = 2^8$, a három komponens mindegyike $8$ bitet vagy $1$ bájtot foglal el a memóriában, és egy bizonyos színnel kapcsolatos összes információ $24$ bitet (vagy $3$ bájtot) foglal el. Ezt az értéket színmélységnek nevezzük.

3. definíció

Színmélység egy pixel színének kódolásához használt bitek száma.

A 24 dolláros bites színkódolást gyakran valódi színmódnak nevezik. A kép térfogatának bájtban történő kiszámításához ezzel a kódolással meg kell határoznia a pixelek teljes számát (meg kell szoroznia a szélességet és a magasságot), és meg kell szoroznia az eredményt 3 dollárral, mivel minden képpont színe három bájtba van kódolva. Például egy $20×30$ pixelből álló kép valódi színnel kódolva $20×30×3 = 1800$ bájtot foglal el.

A valódi színmód mellett a $16$ bites kódolás is használatos (angolul: High Color), amikor $5$ bitet allokálnak a piros és kék komponensekhez, és $6$ biteket a zöld komponenshez, amelyhez a az emberi szem érzékenyebb. A High Color módban $2^(16) = 65.536 $ különböző szín kódolható. BAN BEN mobiltelefonok$12$ bites színkódolás ($4$ bit csatornánként, 4096$ színek).

Kódolás palettával

Általában minél kevesebb színt használunk, annál nagyobb a torzítás színes kép. Így a színkódolásnál elkerülhetetlen információvesztés is történik, ami „ráadódik” a mintavételezés okozta veszteségekhez. Nagyon gyakran (például diagramokon, diagramokon és rajzokon) a kép színeinek száma kicsi (nem több, mint 256 USD). Ebben az esetben palettakódolást használnak.

4. definíció

Szín paletta egy táblázat, amelyben az RGB-modellben összetevőként megadott minden színhez numerikus kód tartozik.

A palettával történő kódolás a következőképpen történik:

• válassza ki a színek számát $N$ (általában nem több, mint 256 $);
• a valódi színpalettáról (16 777 216 $ szín) kiválasztunk tetszőleges $ N$ színt, és mindegyikhez megtaláljuk az RGB modellben található komponenseket;
• minden színhez hozzá van rendelve egy szám (kód) $0$ és $N–1$ között;
• Egy palettát úgy készítünk, hogy először a szín RGB összetevőit írjuk le $0$ kóddal, majd a szín összetevőit a $1$ kóddal stb.

Az egyes pixelek színe nem RGB komponensértékként, hanem színszámként van kódolva a palettán. Például az orosz zászló képének kódolásakor (lásd fent) $4$ színek kerültek kiválasztásra:

• fekete: RGB kód ($0,0,0$); bináris kód $002$;
• piros: RGB kód ($255,0,0$); bináris $012$;
• kék: RGB kód ($0,0,255 $); bináris $102$;
• fehér: RGB kód (255 255 255 USD); bináris kód $112$.

Ezért a paletta, amely általában egy speciális szolgáltatási területre van írva a fájl elején (az úgynevezett fájlfejléc), négy hárombájtos blokkból áll:

6. ábra.

Az egyes pixelekhez tartozó kód csak két bitből áll.

A 256 dollárnál nagyobb színmennyiségű palettákat a gyakorlatban nem használják.

A raszteres kódolás előnyei és hátrányai

Raszteres kódolás van méltóság:

• univerzális módszer (bármilyen kép kódolható);
• Az egyetlen módszer olyan homályos képek kódolására és feldolgozására, amelyeknek nincsenek világos határai, például fényképek.

ÉS hibákat:

• mindig van információvesztés a mintavétel során;
• a kép méretének megváltoztatásakor a képen lévő objektumok színe és alakja torzul, mivel a méret növelésekor valahogy vissza kell állítani a hiányzó képpontokat, csökkentése esetén pedig több pixelt kell helyettesíteni egyre;
• A fájl mérete nem függ a kép összetettségétől, csak a felbontás és a színmélység határozza meg.

A raszteres képek általában nagy térfogatúak.

| Kódolás grafikus információk, hang és videó információk

9. lecke
Grafikus információk, hang- és képinformációk kódolása
16. §. Kódolás grafikus képek. 17. §. Hang és videó információ kódolása

16. §. Grafikus kódolás

17. §. Hang és videó információ kódolása

16. §. Grafikus kódolás

Színkódolás

Mi a teendő, ha a rajz színes? Ebben az esetben egy bit már nem elég egy pixel színének kódolásához. Például az ábrán láthatóban. 2.17, és (lásd még a légylevél színes rajzát) az orosz zászló képének 4 színe van: fekete, kék, piros és fehér. A négy opció egyikének kódolásához 2 bitre van szükség, így minden szín kódja (és minden pixel kódja) két bitből áll. Legyen a 00 fekete, 01 piros, 10 kék és 11 fehér. Táblázatot kapunk (2.17. ábra, b).

Az egyetlen probléma az, hogy amikor megjelenik a képernyőn, valahogy meg kell határozni, hogy melyik szín felel meg ennek vagy annak a kódnak. Ez azt jelenti, hogy a megjelenítéshez szükséges színinformációkat számként (vagy számkészletként) kell kifejezni.

Az ember a fényt elektromágneses hullámok sokaságaként érzékeli. Egy bizonyos hullámhossz egy bizonyos színnek felel meg. Például az 500-565 nm hosszúságú hullámok zöldek. Az úgynevezett „fehér” fény valójában a teljes látható tartományon átívelő hullámhosszok keveréke.

A színlátás modern koncepciója (Young-Helmholtz elmélet) szerint az emberi szem háromféle érzékeny elemet (receptort) tartalmaz. Mindegyikük érzékeli a teljes fényáramot, de az első a legérzékenyebb a vörös, a második a zöld, a harmadik pedig a kék tartományban. A szín mindhárom típusú receptor stimulációjának eredménye. Ezért úgy gondolják, hogy bármilyen szín (azaz egy bizonyos hosszúságú hullámokat észlelő személy érzete) csak három különböző fényerősségű (piros, zöld és kék) fénysugár segítségével utánozható. Következésképpen bármely szín (beleértve a „fehéret is”) nagyjából három összetevőre bontható - pirosra, zöldre és kékre. Ezen komponensek erősségének változtatásával tetszőleges színt hozhat létre (2.18. ábra és a légylevél színes rajza). Ezt a színmodellt RGB-nek nevezik az angol „red”, „green” és „blue” szavak kezdőbetűi után.

Az RGB-modellben az egyes komponensek (vagy ahogy mondani szokták, az egyes csatornák) fényerejét leggyakrabban egész számként kódolják O-tól 255-ig. Ebben az esetben a színkód három szám (R, G, B) ) - az egyes csatornák fényereje. A szín (O, O, 0) fekete, és (255, 255, 255) fehér. Ha minden alkatrész egyenlő fényerővel rendelkezik, szürke árnyalatokat kapunk: feketétől fehérig.

Világos vörös (rózsaszín) szín létrehozásához a következőket kell tennie: maximális fényerő piros szín (255, 0, 0) egyformán növeli a zöld és a kék csatorna fényerejét, például a szín (255, 150, 150) rózsaszín. Az összes csatorna egyenletes elsötétítése sötét színt eredményez, például a színkód (100, 0, 0) sötétvörös.

A weboldalak színkódolása is az RGB modellt használja, de a csatorna fénysűrűsége hexadecimálisan (00 16 - FF 16) van írva, és a színkódot # előzi meg. Például a piros színkód #FF0000, a kék színkód pedig #0000FF. Egyes színek kódjait a táblázat tartalmazza. 2.8.

1 A lila színt a kék és a piros keverésével kapjuk.

Mind a három alapszínhez összesen 256 fényerő-beállítás áll rendelkezésre. Ez lehetővé teszi, hogy 256 3 = 16 777 216 árnyalatot kódoljunk, ami több mint elég egy személy számára. Mivel 256 = 2 8, a három komponens mindegyike 8 bitet vagy 1 bájtot foglal el a memóriában, és egy bizonyos színnel kapcsolatos minden információ 24 bitet (3 bájtot) foglal el. Ezt az értéket színmélységnek nevezzük.

A színmélység a pixel színének kódolásához használt bitek száma.

A 24 bites színkódolást gyakran valódi színmódnak nevezik. A kép térfogatának bájtokban történő kiszámításához ezzel a kódolással meg kell határoznia a pixelek teljes számát (meg kell szoroznia a szélességet és a magasságot), és meg kell szoroznia az eredményt 3-mal, mivel minden képpont színe három bájtba van kódolva. Például egy 20 x 30 pixeles, valódi színnel kódolt kép 20 30 3 = 1800 bájtot foglalna el. Természetesen ez nem veszi figyelembe a tömörítést (a fájlok méretének csökkentése speciális algoritmusok segítségével), amelyet minden modern formátumban használnak. grafikus fájlok. Ezenkívül a valódi fájloknak van egy fejléce, amely szolgáltatási információkat tartalmaz (például a kép méreteit).

A valódi színmód mellett 16 bites kódolás is használatos. Élénk szín- „magas” szín), amikor 5 bit van hozzárendelve a piros és kék komponensekhez, és 6 bit a zöld komponenshez, amelyre az emberi szem érzékenyebb. High Color módban 2 16 = 65 536 különböző szín kódolható. A mobiltelefonok néha 12 bites színkódolást használnak (csatornánként 4 bit, 4096 szín).

Általános szabály, hogy minél kevesebb színt használunk, annál torzabb lesz a színes kép. Így a színkódolásnál elkerülhetetlen információvesztés is történik, ami „ráadódik” a mintavételezés okozta veszteségekhez. A használt színek számának növekedésével azonban a fájl mérete növekszik. Például valódi szín módban a fájl kétszer akkora lesz, mint 12 bites kódolás esetén.

Nagyon gyakran (például diagramokban, diagramokban és rajzokban) a kép színeinek száma kicsi (legfeljebb 256). Ebben az esetben alkalmazza kódolás palettával.

A színpaletta egy olyan táblázat, amelyben az RGB-modellben összetevőként megadott minden színhez numerikus kód tartozik.

A palettával történő kódolás a következőképpen történik:

A színek száma N van kiválasztva (általában nem több, mint 256);
bármely N szín kiválasztásra kerül a valódi színpalettáról (16 777 216 szín), és mindegyikhez a komponensek megtalálhatók az RGB modellben;
minden kiválasztott színhez hozzá van rendelve egy szám (kód) 0 és N - 1 között;
palettát állítunk össze: először egy 0 kódú szín RGB összetevőit rögzítjük, majd egy 1-es kódú szín összetevőit stb.;
Az egyes pixelek színe nem RGB komponensértékként, hanem színszámként van kódolva a palettán.

Például az orosz zászló képének kódolásakor (lásd fent) 4 szín került kiválasztásra:

Fekete: RGB kód (0, 0, 0); bináris kód 002;
piros: RGB kód(255, 0, 0); bináris kód 012;
kék: RGB kód (0, 0, 255); bináris kód 102;
fehér: RGB kód (255, 255, 255); bináris kód 112;

Ezért a paletta, amely általában egy speciális szolgáltatási területre van írva a fájl elején (ez a terület az ún fájl fejlécet), négy hárombájtos blokkot képvisel:

Az egyes pixelekhez tartozó kód csak két bitből áll.

Egy N színt tartalmazó palettával készült rajz információmennyiségének hozzávetőleges becsléséhez a következőkre lesz szüksége:

Határozza meg a paletta méretét: 3 N bájt vagy 24 N bit;
határozza meg a színmélységet (bitek száma pixelenként), azaz keresse meg a legkisebb természetes számot, amelyre 2k ≥ N;
számítsa ki az M pixelek teljes számát a kép méreteinek megszorzásával;
határozza meg a kép információmennyiségét (a paletta figyelembe vétele nélkül): M k bit.

A 2.9. táblázat néhány palettakódolási beállítás adatait mutatja be.

A 256-nál több színt tartalmazó palettákat a gyakorlatban nem használják.

Az RGB kódolás írja le legjobban azt a színt, amelyet bizonyos eszközök, például monitor vagy laptop képernyője bocsát ki (2.19a ábra és színes rajz a légylapon). Ha egy papírra nyomtatott képet nézünk, egészen más a helyzet. Nem a forrásból származó közvetlen sugarakat látjuk a szembe belépő, hanem a felszínről visszaverődő sugarakat. Valamilyen forrásból (nap, villanykörte) származó „fehér fény”, amely a teljes látható tartományban hullámokat tartalmaz, a festéket felvitt papírra esik. A festék a sugarak egy részét elnyeli (energiájukat a melegítésre fordítják), a maradék pedig a szembe kerül, ezt a színt látjuk (2.19. ábra, b és a légylevél színrajza).

Például, ha a festék elnyeli a vörös sugarakat, csak a kék és zöld sugarak maradnak (lásd 2.19. ábra, b) - a kék színt látjuk. Ebben az értelemben a piros és a kék színek kiegészítik egymást, akárcsak a zöld - bíbor és kék - sárga párok. Valóban, ha attól fehér(RGB kódja #FFFFFF) „kivonja” a zöldet, akkor a #FFOOFF (bíbor) színt kapja, és ha „kivonja” a kéket, az #FFFFOO (sárga) színt kapja.

Három további szín – ciánkék, bíbor és sárga – szolgál a CMY színmodell felépítéséhez (angolul: Cyan - cyan, Magenta - magenta, Yellow - yellow), amely a képek nyomtatáshoz való megjelenítésére szolgál. A C = M = Y = O értékek azt jelzik, hogy a fehér papírra nincs festék, így minden sugár visszaverődik, fehér színt látunk. Ha kék színt visz fel a papírra, a vörös sugarak elnyelődnek, és csak kék és zöld sugarak maradnak. Ha több sárga festéket viszünk fel a tetejére, ami elnyeli a kék sugarakat, csak a zöld szín marad meg (2.20. ábra és a légylevél színrajza).

Ha ciánt, bíbort és sárgát alkalmazunk, a színnek elméletileg feketének kell lennie. A gyakorlatban azonban nem minden ilyen egyszerű. A színek nem tökéletesek, így fekete helyett piszkosbarna lesz. Ráadásul fekete területek nyomtatásakor háromszoros adag tintát kell egy helyre „önteni”. Azt is figyelembe kell venni, hogy a nyomtatók általában fekete szöveget nyomtatnak, és a színes tinta sokkal drágább, mint a fekete.

A probléma megoldására fekete festéket adnak a festékkészlethez, ez az úgynevezett kulcsszín, így a kapott modellt CMYK-nak nevezik. A legtöbb nyomtató által nyomtatott kép ebből a négy színből áll, amelyek nagyon közel vannak egymáshoz. Ez azt az illúziót kelti, hogy a tervezésben különböző színek szerepelnek.

Az RGB és CMY (CMYK) színes modelleken kívül más modellek is léteznek. Közülük a legérdekesebb a HSB modell 1 (angol Hue - tónus, színárnyalat; Telítettség - telítettség, Fényerő - fényerő), amely a legközelebb áll az ember természetes észleléséhez. A tónus például kék, zöld, sárga. A telítettség a tónus tisztasága; a telítettség nullára csökkentése szürke színt eredményez. A fényerő határozza meg, hogy egy szín mennyire világos vagy sötét. Ha a fényerőt nullára csökkentjük, minden szín feketévé válik.

1 Vagy HSV (angol Hue - tónus, színárnyalat; Telítettség - telítettség, Érték - érték).

Szigorúan véve az RGB, CMYK és HSB modellekben kódolt szín attól az eszköztől függ, amelyen ez a szín megjelenik. Az „abszolút” szín kódolásához a Lab-modellt használják (Lightntess - világosság, a és b - a tónust és a színtelítettséget meghatározó paraméterek), amely nemzetközi szabvány. Ez a modell például arra szolgál, hogy a színeket RGB-modellről CMYK-modellre konvertálja, és fordítva.

A nyomtatásra szánt képeket általában számítógépen készítik el (RGB módban), majd konvertálják CMYK színmodellre. A feladat az, hogy nyomtatáskor ugyanazt a színt kapjuk, mint a monitoron. És itt merülnek fel a problémák. A helyzet az, hogy a pixelek képernyőn történő megjelenítésekor a monitor néhány számot (RGB-kódot) kap, amelyek alapján a pixeleket egy vagy másik színre kell „festeni”. Ez egy fontos következtetéshez vezet.

A monitoron látható szín a monitor jellemzőitől és beállításaitól függ.

Ez azt jelenti, hogy például a vörös szín (R = 255, G = B = 0) eltérő lesz a különböző monitorokon. Valószínűleg már látta ezt a hatást egy TV-t és monitort árusító üzletben – ugyanaz a kép mindegyiken másképp néz ki. Mit kell tenni?

Először a monitor kalibrálása megtörténik – a fényerő, a kontraszt, a fehér, fekete és szürke színek beállítása. Másodszor, a színes képekkel dolgozó szakemberek színprofilokat használnak monitorokhoz, szkennerekhez, nyomtatókhoz és egyéb eszközökhöz. A profilok információkat tárolnak arról, hogy mely valódi színek felelnek meg a különböző RGB-kódoknak vagy CMYK-kódoknak. A profil létrehozásához speciális eszközöket használnak - kalibrátorokat (kolorimétereket), amelyek három érzékelővel „mérik” a színt, amelyek a vörös, zöld és kék tartományban fogadják a sugarakat. Modern grafikus fájlformátumok (például PSD formátum Adobe programok A Photoshop) a pixelkódokkal együtt annak a monitornak a profilját is tárolja, amelyen a rajz készült.

Annak érdekében, hogy a nyomtatón történő nyomtatás eredménye a lehető leghasonlóbb legyen a monitoron látható képhez, szükséges (a monitorprofil segítségével) meghatározni az „abszolút” színt (például a Lab modellben), hogy a felhasználó látta, majd (a nyomtatóprofil segítségével) megkeresi a CMYK-kódot, amely nyomtatáskor a legközelebbi színt adja.

A probléma az, hogy egy RGB modellben nem minden szín nyomtatható. Először is ez vonatkozik a fényes és gazdag színek. Például az élénkvörös színt (R = 255, G = B = 0) nem lehet a hozzá legközelebb álló színt kinyomtatni a CMYK modellben (C = 0, M = Y = 255, K = 0), ha visszaváltja a színre; Az RGB értékeket adhat 2 kb. R = 237, G = 28, B = 26. Ezért az élénk színek CMYK formátumba konvertálásakor (és világos minták nyomtatásakor) halványabbá válnak. A profi tervezőknek ezt figyelembe kell venniük.

2 Amint érti, a pontos számok a monitor- és nyomtatóprofiloktól függenek.

Következő oldal

Mi a teendő, ha a rajz színes? Ebben az esetben egy bit már nem elég egy pixel színének kódolásához. Például az ábrán látható orosz zászló képén 4 szín található: fekete, kék, piros és fehér. A négy opció egyikének kódolásához 2 bit szükséges, így minden szín kódja (és minden pixel kódja) két bitből áll. Legyen a 00 fekete, 01 piros, 10 kék és 11 fehér. Ekkor a következő táblázatot kapjuk:

Az egyetlen probléma az, hogy amikor megjelenik a képernyőn, valahogy meg kell határozni, hogy melyik szín felel meg ennek vagy annak a kódnak. Vagyis a színinformációt számként (vagy számkészletként) kell kifejezni.

Az ember a fényt elektromágneses hullámok sokaságaként érzékeli. Egy bizonyos hullámhossz egy bizonyos színnek felel meg. Például az 500-565 m hosszú hullámok zöldek. Az úgynevezett „fehér” fény valójában a teljes látható tartományon átívelő hullámhosszok keveréke.

Az RBG modellben az egyes komponensek fényereje

(vagy ahogy mondani szokás, minden csatorna) leggyakrabban

0 és 255 közötti egész számként van kódolva. Ebben az esetben

színkód a számok hármasa (R, G, B), fényerő

külön csatornák. A szín (0,0,0) fekete

színes, és (255 255 255) fehér. Ha az 5. ábra összes összetevője

egyenlő fényerővel rendelkeznek, ami a szürke árnyalatait eredményezi, feketétől fehérig. A weboldalak színkódolása is az RGB modellt használja, de a csatorna fénysűrűsége hexadecimálisan (00 16 - FF 16) van írva, és a színkódot # előzi meg. Például a piros színkód #FF0000, a kék színkód pedig #0000FF.

Íme néhány színkód:

Asztal 1

A három szín mindegyikéhez összesen 256 fényerő-beállítás áll rendelkezésre. Ez lehetővé teszi, hogy 256 3 = 16 777 216 árnyalatot kódoljunk, ami több mint elég egy személy számára. Mivel 256 = 2 8, a három komponens mindegyike 8 bitet vagy 1 bájtot foglal el a memóriában, és egy bizonyos színnel kapcsolatos minden információ 24 bitet (vagy 3 bájtot) foglal el. Ezt az értéket színmélységnek nevezzük.

A színmélység a pixel színének kódolásához használt bitek száma. grafikus információk kódolása

A 24 bites színkódolást gyakran valódi színmódnak nevezik. A kép térfogatának bájtokban történő kiszámításához ezzel a kódolással meg kell határoznia a pixelek teljes számát (meg kell szoroznia a szélességet és a magasságot), és meg kell szoroznia az eredményt 3-mal, mivel minden képpont színe három bájtba van kódolva. Például egy 20x30 pixeles, valódi színnel kódolt kép 20x30x3 = 1800 bájtot foglalna el. Természetesen ez nem veszi figyelembe a tömörítést, amelyet minden modern grafikus fájlformátumban használnak. Ezenkívül a valódi fájloknak van egy fejléce, amely szolgáltatási információkat tartalmaz (például a kép méreteit). A valódi színmód mellett 16 bites kódolás is használatos (angolul HighColor - „magas” szín), amikor 5 bit a piros és kék komponenshez, 6 bit pedig a zöld komponenshez van hozzárendelve, amelyhez az emberi szem érzékenyebb. HighColor módban 2 16 = 65 536 különböző szín kódolható. A mobiltelefonok 12 bites színkódolást használnak (csatornánként 4 bit, 4096 szín). Általános szabály, hogy minél kevesebb színt használunk, annál torzabb lesz a színes kép. Így a színkódolásnál elkerülhetetlen információvesztés is történik, ami „ráadódik” a mintavételezés okozta veszteségekhez. A használt színek számának növekedésével azonban a fájl mérete is növekszik. Például valódi szín módban a fájl kétszer akkora lesz, mint 12 bites kódolás esetén. Nagyon gyakran (például diagramokban, diagramokban és rajzokban) a kép színeinek száma kicsi (legfeljebb 256). Ebben az esetben palettakódolást használnak.

A színpaletta egy olyan táblázat, amelyben az RGB-modellben összetevőként megadott minden színhez numerikus kód tartozik.

A palettával történő kódolás a következőképpen történik:

• · válassza ki a színek számát N (általában nem több, mint 256);
• · a valódi színpalettáról (16 777 216 szín) bármelyik N színt kiválasztjuk, és mindegyikhez
• · belőlük találjuk meg az RGB modellben lévő komponenseket;
• · minden színhez egy szám (kód) van hozzárendelve 0-tól N-1-ig;
• · Egy palettát úgy állítunk össze, hogy először egy 0 kódú szín RGB komponenseit rögzítjük, majd egy 1-es kódú szín összetevőit stb.
• · az egyes pixelek színe nem RGB komponensértékként, hanem színszámként van kódolva a palettán.

Például az orosz zászló képének kódolásakor (lásd fent) 4 szín került kiválasztásra:

• · fekete: RGB kód (0,0,0); bináris kód 002;
• · piros: RGB kód (255,0,0); bináris kód 012
• kék: RGB kód (0,0,255); bináris kód 102;
• · fehér: RGB kód (255 255 255); bináris kód 112.

Ezért a paletta, amelyet általában egy speciális szolgáltatási területre írnak a fájl elején, négy hárombájtos blokkból áll:

Az egyes pixelekhez tartozó kód csak két bitből áll. Ahhoz, hogy hozzávetőlegesen megbecsülje egy rajz térfogatát egy N színt tartalmazó palettával (a tömörítés figyelembevétele nélkül), a következőkre van szüksége:

• · meghatározza a paletta méretét, 3 × N bájt vagy 24 × N bit;
• · határozza meg a színmélységet (a bitek száma pixelenként), azaz keresse meg a legkisebb k természetes számot, amelyre 2 k? N;
• · kiszámítja az M pixelek teljes számát a kép méreteinek megszorzásával;
• · meghatározza az MCHk bitek fő részének információmennyiségét.

A táblázat néhány palettakódolási beállítás adatait mutatja:

2. táblázat

A 256-nál több színt tartalmazó palettákat a gyakorlatban nem használják. Az RGB kódolás írja le legjobban azt a színt, amelyet bizonyos eszközök, például monitorok vagy laptopok képernyője bocsátanak ki. Ha egy papírra nyomtatott képet nézünk, egészen más a helyzet. Nem a forrásból származó közvetlen sugarakat látjuk a szembe belépő, hanem a felszínről visszaverődő sugarakat. Valamilyen forrásból (nap, villanykörte) származó „fehér fény”, amely a teljes látható tartományban hullámokat tartalmaz, a festéket felvitt papírra esik. A festék egy részét elnyeli a sugarak egy részét (energiáját fűtésre fordítják), a maradék pedig a szembe kerül, ezt a színt látjuk.

Például, ha a festék elnyeli a vörös sugarakat, csak a kék és a zöld sugarak maradnak meg – a kék színt látjuk. Ebben az értelemben a piros és a kék színek kiegészítik egymást, akárcsak a zöld - ibolya és a kék - sárga párok.

Valóban, ha kivonjuk a zöldet a fehérből (az RGB-kódja #FFFFFF), akkor az #FF00FF (ibolya, bíbor) színt kapja, és ha kivonja a kéket, az #FFFF00 (sárga) színt kapja.

Három további színben - kék,

lila és sárga - szín épül

CMY modell (angolul: Cyan - blue, Magenta -

lila, Sárga - sárga), amelyet használnak

nyomtatáshoz. 8. ábra

A C=M=Y=0 értékek azt jelzik, hogy a fehér papírra nincs festék, így minden sugár visszaverődik, ez a fehér szín. Ha kéket ad hozzá, a vörös sugarak elnyelődnek, és csak kék és zöld sugarak maradnak. Ha a tetejére sárga festéket viszünk fel, ami elnyeli a kék sugarakat, csak zöld marad.

Kék, lila és sárga festékek alkalmazásakor a színnek elvileg feketenek kell lennie; A gyakorlatban azonban nem minden ilyen egyszerű. A festékek nem tökéletesek, ezért fekete helyett piszkosbarna lesz. Ráadásul fekete területek nyomtatásakor háromszoros adag tintát kell egy helyre „önteni”. Azt is figyelembe kell venni, hogy a nyomtatók gyakran fekete szöveget nyomtatnak, és a színes tinta sokkal drágább, mint a fekete.

A probléma megoldására a festékkészlethez feketét adnak, ez az úgynevezett kulcsszín (English Keycolor), így a kapott modellt CMYK-nak nevezzük. A legtöbb nyomtató által nyomtatott kép ennek a négy színnek a pontjaiból áll, amelyek egymáshoz nagyon közel helyezkednek el. Ez azt az illúziót kelti, hogy a tervezésben különböző színek szerepelnek. Az RGB és CMY (CMYK) színmodelleken kívül más is létezik. A legérdekesebb közülük a HSB modell (angol Hue - tónus, színárnyalat; Telítettség - telítettség, Fényerő - fényerő), amely a legközelebb áll az ember természetes érzékeléséhez. A tónus például kék, zöld, sárga. A telítettség a tónus tisztasága; a telítettség nullára csökkentése szürke színt eredményez. A fényerő határozza meg, hogy egy szín mennyire világos vagy sötét. Ha a fényerőt nullára csökkentjük, minden szín feketévé válik.

Szigorúan véve az RGB, CMYK és HSV modellekben kódolt szín attól az eszköztől függ, amelyen ez a szín megjelenik. Az „abszolút” szín kódolásához a Lab-modellt használják (Lightntess - világosság, a és b - a tónust és a színtelítettséget meghatározó paraméterek), amely nemzetközi szabvány. Ez a modell például a színek RGB-ből CMYK-ba konvertálására szolgál, és fordítva.

A nyomtatásra szánt képeket általában számítógépen készítik el (RGB módban), majd konvertálják CMYK színmodellre. Ebben az esetben az a feladat, hogy nyomtatáskor ugyanazt a színt kapjuk, mint a monitoron. És itt merülnek fel a problémák. A helyzet az, hogy a pixelek képernyőn történő megjelenítésekor a monitor néhány számot (RGB-kódot) kap, amelyek alapján a pixeleket egy vagy másik színre kell „festeni”. Ez egy fontos következtetéshez vezet.

A monitoron látható szín a monitor jellemzőitől és beállításaitól függ.

Ez azt jelenti, hogy például a vörös szín (R=255, G=B=0) eltérő lesz a különböző monitorokon. Valószínűleg már látta ezt a hatást egy TV-t és monitort árusító üzletben – ugyanaz a kép mindegyiken másképp néz ki. Mit kell tenni?

Először a monitor kalibrálása megtörténik – a fényerő, a kontraszt, a fehér, fekete és szürke színek beállítása. Másodszor, a színes képekkel dolgozó szakemberek színprofilokat használnak monitorokhoz, szkennerekhez, nyomtatókhoz és egyéb eszközökhöz. A profilok információkat tárolnak arról, hogy mely valódi színek felelnek meg a különböző RGB-kódoknak vagy CMYK-kódoknak. A profil létrehozásához speciális eszközöket használnak - kalibrátorokat (kolorimétereket), amelyek három érzékelővel „mérik” a színt, amelyek a vörös, zöld és kék tartományban fogadják a sugarakat. A modern grafikus fájlformátumok (például az Adobe Photoshop program .PSD formátuma) a pixelkódokkal együtt tartalmazzák annak a monitornak a profilját is, amelyen a rajz készült. Annak érdekében, hogy a nyomtatón történő nyomtatás eredménye a lehető leghasonlóbb legyen a monitoron látható képhez, szükséges (a monitorprofil segítségével) meghatározni az „abszolút” színt (például a Lab modellben), hogy a felhasználó látta, majd (a nyomtatóprofil segítségével) megkeresi a CMYK kódot, amely a legközelebbi színt adja ki nyomtatáskor.

A probléma az, hogy egy RGB modellben nem minden szín nyomtatható. Ez elsősorban a világos és telített színekre vonatkozik. Például az élénkvörös szín (R=255, G=B=0) nem nyomtatható ki a legközelebbi színre a CMYK-modellben (C=0, M=Y=255, K=0), ha visszaállítjuk RGB-re; R=237, G=28, B=26 tartományban adja meg az értékeket. Ezért amikor az élénk színeket CMYK formátumba konvertálja (és amikor fényes mintákat nyomtat), azok halványabbá válnak. A profi tervezőknek ezt figyelembe kell venniük.

Tehát raszteres kódolással a képet pixelekre osztják (mintavételezéssel). Minden pixelhez egyetlen szín van hozzárendelve, amelyet leggyakrabban RGB kóddal kódolnak. A gyakorlatban ezeket a műveleteket egy szkenner (képbeviteli eszköz) és egy digitális fényképezőgép végzi.

A raszteres kódolásnak a következő előnyei vannak:

• univerzális módszer (bármilyen kép kódolható);
• · az egyetlen módszer az elmosódott képek kódolására és feldolgozására anélkül;
• · világos határok, például fényképek.

A raszteres kódolásnak vannak hátrányai:

• · a mintavétel során mindig információvesztés történik;
• · a kép méretének megváltoztatásakor a képen lévő objektumok színe és formája torzul, mivel a méret növelésekor valamilyen módon vissza kell állítani a hiányzó képpontokat, csökkentéskor pedig több pixelt kell eggyel helyettesíteni;
• · a fájl mérete nem függ a kép összetettségétől, hanem csak a felbontás és a színmélység határozza meg;
• · A raszteres képek általában nagy térfogatúak.

A rasztergrafikákhoz sokféle formátum létezik. A leggyakoribbak a következők:

A figyelembe vett formátumok tulajdonságait a táblázat foglalja össze:

3. táblázat

Ön már tudja, hogy minden típusú információt a számítógép memóriájában tárolnak bináris kódok, azaz nullák és egyesek láncai formájában. Egy ilyen lánc beszerzése után teljesen lehetetlen megmondani, hogy szövegről, rajzról, hangról vagy videóról van szó. Például a 11001000 2 kód jelölheti a 200-as számot, az "I" betűt, a pixelszín egyik összetevőjét valódi szín módban, a színszámot a 256 színből álló palettával rendelkező kép palettájában, a színt 8 pixeles fekete-fehér képen stb. Hogyan érti a számítógép a bináris adatokat? Mindenekelőtt a fájlnév-kiterjesztésre kell összpontosítania. Például a .txt kiterjesztésű fájlok leggyakrabban szöveget, a .bmp, .gif, .jpg, .png kiterjesztésű fájlok pedig képeket tartalmaznak.

A fájl kiterjesztése azonban tetszés szerint módosítható. Például beállíthatja, hogy a szövegfájl kiterjesztése .bmp legyen, a kép pedig be JPEG formátum- kiterjesztés.txt. Ezért az összes fájl elejére speciális formátumok(kivéve a sima szöveges, .txt) fejlécet rögzítünk, amivel „megtudhatja” a fájl típusát és jellemzőit. Például a BMP-fájlok „BM”, a GIF-fájlok pedig „GIF” karakterekkel kezdődnek. Ezenkívül a cím jelzi a kép méretét és jellemzőit, például a színek számát a palettán, a tömörítési módot stb.

Ezen információk felhasználásával a program „visszafejti” a fájl fő részét, és megjeleníti a képernyőn.

a) b)

6.3 ábra – Raszteres rajz

a) raszter; b) rajzmodellezés

A raszteres kép négyzetes pixelek halmaza. Meghatározzuk a négyzet méretét felbontás. A felbontás a kép egységnyi hosszában lévő pixelek száma. A felbontást pixel per hüvelykben mérik. ppi – pixel per hüvelyk. Például a 254 ppi felbontás azt jelenti, hogy hüvelykenként 254 pixel (25,4 mm), tehát minden képpont 0,1 × 0,1 mm méretű. Minél nagyobb a felbontás, annál pontosabban (tisztábban) modellezi a rajzot.

6.2 Színkódolás

Minden pixel egy színnel van kódolva. Például egy fekete-fehér képnél a fehér 1, a fekete 0. Ekkor a 6.3 kép kódolható a 4-es mátrixszal ∙ 9, amelynek első három sora kódokkal kitöltve az alábbiakban látható:

Mi van, ha a rajz színes? Például egy zászlóterv, amely 4 színt használ - fekete, fehér, piros, kék (6.4. ábra, a). A melléklet színes rajzot ad.

6.4. ábra – Színes raszteres kép kódolása;

a) raszteres kép; b) mintakódoló mátrix

2 bitre van szükség a négy színopció egyikének kódolásához, így minden szín kódja (és az egyes pixelek kódja) két bitből áll. Legyen a 00 fekete, 01 piros, 10 kék és 11 fehér. Ekkor egy kódtáblázatot kapunk (6.4. ábra, b).

6.2.1 Képernyő színkódolása

Úgy tartják, hogy bármely kibocsátott szín szimulálható három különböző fényerejű fénysugárral (piros, zöld és kék). Következésképpen bármely szín (beleértve a „fehéret is”) nagyjából három összetevőre bontható – pirosra, zöldre és kékre. Ezen összetevők fényerejének megváltoztatásával bármilyen színt létrehozhat. Ezt a színmodellt az angol szavak kezdőbetűi után RGB-nek nevezik. piros- piros, zöld– zöld és kék– kék (6.5,a ábra). A színes rajz a mellékletben található.

Az RGB modellben az egyes komponensek fényerejét leggyakrabban egész számként kódolják 0 és 255 között. Ebben az esetben a színkód a számok (R, G, B) hármasa, az egyes komponensek fényereje. A szín (0,0,0) fekete és (255,255,255) fehér. Ha minden komponens egyforma fényerővel rendelkezik, akkor a szürke árnyalatait kapjuk, feketétől fehérig. Például a (75,75,75) sötétszürke, a (175,175,175) pedig világosszürke.

Világos vörös (rózsaszín) szín létrehozásához egyformán növelni kell a zöld és a fényerőt kék színek, például (255, 155, 155) az rózsaszín szín. Ezt az MSWord szerkesztőben lehet ellenőrizni, eszköz - szöveg színe - egyéb színek... - spektrum(6.5,b ábra).

a) b)

6.5. ábra – RGB színmodell;

a) RGB modell; b) „szövegszín” eszköz az MSWordban

Néhány színkódot a 6.1. táblázatban mutatunk be.

6.1. táblázat – Színkódok

A három szín mindegyikéhez összesen 256 fényerő-beállítás áll rendelkezésre. Ez lehetővé teszi, hogy 256 3 = 16 777 216 árnyalatot kódoljunk (több mint 16 millió), ami több mint elég egy személy számára. Mert
256 = 2 8, a három komponens mindegyike 8 bitet vagy egy bájtot foglal el a memóriában, és egy bizonyos színnel kapcsolatos minden információ 24 bitet (vagy három bájtot) foglal el. Ezt a mennyiséget ún színmélység.

Színmélység egy pixel színének kódolásához használt bitek száma.

Minden képpont 1 bittől 3 bájt videomemóriáig van lefoglalva ( a kép a videomemóriában alakul ki). Például:

Monokróm mód, 2 szín (fekete-fehér) – 1 bit (6.3. ábra, b).

Színmód, 8 szín – 3 bit. piros=0; 1. Zöld=0; 1. Kék=0; 1. RGB= 2 3 = 8.

Szín mód, 16 szín – 4 bit; én = 0; 1 – intenzitás (világos, halvány); i RGB = 2∙2 3 = 2 4 = 16 (6.2. táblázat).

Színmód, 256 szín – 8 bit; én = 00000 ,…, 11111 = = 2 5 = 32 intenzitási fokozat; én RGB = 2 5 * 2 3 = 2 8 = 256.

Vagy 2 intenzitási fokozat és 2 RGB szín
én 2 R 2 G 2 B 2 = 4*4*4*4 =2 8 = 256 (6.3. táblázat).

Színmód, 16 millió szín – 3 bájt = 24 bit
(6.5. ábra, b).

6.2. táblázat – Kódok 16 szín generálásához

6.3. táblázat – Kódok 256 szín előállításához

A 24 bites színkódolást gyakran módnak nevezik igazi SZIN(Angol) Igazi SZIN- igazi SZIN). A kép térfogatának bájtokban történő kiszámításához ezzel a kódolással meg kell határoznia a pixelek teljes számát (meg kell szoroznia a szélességet és a magasságot), és meg kell szoroznia az eredményt 3-mal, mivel minden képpont színe három bájtba van kódolva. Például egy 20x30 pixeles, valódi színnel kódolt kép 20x30x3 = 1800 bájtot foglalna el.

A valódi színmód mellett 16 bites kódolás is használatos. Élénk szín– „magas” szín), amikor öt bit van allokálva a piros és kék komponenshez, hat bit pedig a zöld komponenshez, amelyre az emberi szem érzékenyebb (összesen 16 bit). High Color módban 2 16 = 65536 különböző szín kódolható. A mobiltelefonok 12 bites színkódolást használnak (komponensenként 4 bit, 2 12 = 4096 szín).

A színmélység és a kialakult színek száma közötti összefüggést a 6.4. táblázat mutatja be.

6.4. táblázat – Színmélység és színek száma

Általános szabály, hogy minél kevesebb színt használunk, annál torzabb lesz a színes kép. Így a színkódolásnál elkerülhetetlen információvesztés is történik, ami „ráadódik” a mintavételezés okozta veszteségekhez. A diszkretizálás akkor következik be, amikor egy képet négyzetes pixelkészlettel helyettesítenek. A használt színek számának növekedésével azonban a fájl mérete is növekszik. Például módban igazi SZIN a fájl kétszer akkora lesz, mint
12 bites kódolás.

Nagyon gyakran (például diagramokban, diagramokban és rajzokban) a kép színeinek száma kicsi (legfeljebb 256). Ebben az esetben alkalmazza kódolás palettával.

Szín paletta egy táblázat, amelyben az RGB-modellben összetevőként megadott minden színhez numerikus kód tartozik.

Paletta mérete– ez a paletta színeit jelző bájtok száma.

Például egy fekete-fehér paletta, csak 2 szín (6.3. ábra):

ü fekete: RGB kód (0,0,0); bináris kód 0 2 ;

ü fehér: RGB kód (255 255 255); bináris kód 1 2 .

Itt a paletta mérete 6 bájt.

A zászló képének kódolása, négy szín (6.4. ábra):

ü fekete: RGB kód (0,0,0); bináris kód 00 2 ;

ü piros: RGB kód (255,0,0); bináris kód 01 2;

ü kék: RGB kód (0,0,255); bináris kód 10 2 ;

ü fehér: RGB kód (255 255 255); bináris kód 11 2 .

Itt a paletta mérete 12 bájt.

Az alábbiakban néhány palettakódolási beállítás adatai láthatók (6.5. táblázat).

6.5. táblázat – Kódolási lehetőségek palettával

Tekintettel a monitor képernyőjének ismert jellemzőire (képernyőfelbontás és pixelszínek száma), kiszámítható a minimális videomemória mennyisége a jó minőségű kép elkészítéséhez (6.6. táblázat).

6.6. táblázat – Videomemória kapacitása

6.2.2 Színkódolás papíron

Az RGB kódolás írja le legjobban azt a színt, amelyet bizonyos eszközök, például monitorok vagy laptopok képernyője bocsátanak ki. Ha egy papírra nyomtatott képet nézünk, egészen más a helyzet. Nem a forrásból származó közvetlen sugarakat látjuk a szembe belépő, hanem a felszínről visszaverődő sugarakat. Valamilyen forrásból (nap, villanykörte) származó „fehér fény”, amely a teljes látható tartományban hullámokat tartalmaz, a festéket felvitt papírra esik. A festék elnyeli a sugarak egy részét (energiájukat a papír melegítésére fordítják), a visszaverődő színek pedig bejutnak a szembe, ezt a színt látjuk.

Például, ha a festék elnyeli a vörös sugarakat, csak a kék és zöld sugarak verődnek vissza – kéket látunk. Ebben az értelemben a piros és a kék színek kiegészítik egymást, akárcsak a „zöld-ibolya” és a „kék-sárga” párok. Valóban, ha a zöldet „kivonod” a fehérből, akkor az ibolya színt kapod, ha pedig „kivonod” a kéket, akkor a sárga színt kapod.

Jegyezzük meg a színek szinonimáit: ibolya = lila.

A beeső és visszavert színek arányát az alábbiakban mutatjuk be (6.7. táblázat).

6.7. táblázat – A beeső és a visszavert színek aránya

A színes modell három további színre épül - kék, lila és sárga CMY(Angol) Cián- kék, Bíborvörös- ibolya, Sárga– sárga), amelyet a nyomtatáshoz használnak (6.6b ábra). Így az RGB és CMY színmodellek reverzibilisek (6.7. ábra). A színes rajz a mellékletben látható.

6.6. ábra – Színes modellek;

a) RGB modell (monitorhoz); b) ModelCMY (nyomtatóhoz)

6.7. ábra – Megfordítható színmodellek

A C=M=Y=0 értékek ezt jelzik fehér papíron
nincs festék, így minden sugár visszaverődik, fehér.

Kék, ibolya és sárga festékek felhordásakor elméletileg fekete legyen a szín (6.6b ábra), minden sugárzás elnyelődik. A gyakorlatban azonban a színek nem ideálisak, így a fekete helyett a szín piszkosbarna lesz. Ráadásul fekete területek nyomtatásakor háromszoros adag tintát kell egy helyre „önteni”. Azt is figyelembe kell venni, hogy a nyomtatók gyakran fekete szöveget nyomtatnak, és a színes tinta sokkal drágább, mint a fekete.

A probléma megoldására a festékkészlethez fekete szín kerül, ez az ún kulcs szín (angol) Kulcsszín), így a kapott modellt jelöljük CMYK.

Az RGB és CMY (CMYK) színmodelleken kívül más is létezik. A legérdekesebb közülük a modell H.S.B.(angol Hue - tónus, színárnyalat; Telítettség - telítettség, Fényerő - fényerő), amely a legközelebb áll az ember természetes észleléséhez. A tónus például kék, zöld, sárga. A telítettség a tónus tisztasága; a telítettség nullára csökkentése szürke színt eredményez. A fényerő határozza meg, hogy egy szín mennyire világos vagy sötét. Ha a fényerőt nullára csökkentjük, minden szín feketévé válik.

6.3 A raszteres kódolás jellemzői

Raszteres kódolással a képet pixelekre osztják (mintavételezéssel). Minden pixelhez egy szín kerül meghatározásra, amelyet leggyakrabban RGB kóddal kódolnak.

Raszteres kódolás van méltóság:

ü univerzális módszer (bármilyen kép kódolható);

ü az egyetlen módszer olyan homályos képek kódolására és feldolgozására, amelyeknek nincsenek egyértelmű határai, például fényképek;

És hibákat:

ü a mintavétel során mindig információvesztés történik;

ü egy kép méretének megváltoztatásakor a képen lévő objektumok színe és formája torzul, mivel a méret növelésekor valahogyan vissza kell állítani a hiányzó képpontokat, csökkentéskor pedig több pixelt kell eggyel pótolni;

ü a fájl mérete nem függ a kép összetettségétől, hanem csak a felbontás és a színmélység határozza meg; A raszteres képek általában nagy térfogatúak.

A rasztergrafikákhoz sokféle formátum létezik. A leggyakoribb fájlnév-kiterjesztések:

.bmp(angol bitmap - bit map) - szabványos formátum a műtőben Windows rendszer; támogatja a paletta és a truecolor kódolást;

.jpg vagy .jpeg(eng. Joint Photography Experts Group – szakértő fotósok közös csoportja) – kifejezetten fényképek kódolására kifejlesztett formátum; Csak a valódi szín módot támogatja; A fájl méretének csökkentésére erős tömörítést alkalmaznak, ami enyhén torzítja a képet, ezért nem ajánlott világos határvonalú rajzokhoz használni;

.gif(angolul: Graphics Interchange Format - formátum a képcseréhez) - olyan formátum, amely csak a palettával történő kódolást támogatja (2 és 256 szín között); a korábbi formátumokkal ellentétben a terv egyes részei átlátszóak lehetnek; a modern verzióban animált képeket tárolhat; veszteségmentes tömörítést alkalmaznak, vagyis a tömörítés során nem torzul a kép;

.png(angolul: Portable Network Graphics - portable network images) - egy formátum, amely támogatja a valódi színmódot és a palettakódolást is; a kép egyes részei átlátszóak és akár áttetszőek is lehetnek (32 bites RGBA kódolás, ahol a negyedik bájt határozza meg az átlátszóságot); a képet torzítás nélkül tömörítik; az animáció nem támogatott.

6.4 Megjegyzés a fájlkódoláshoz

Korábban azt mondták, hogy minden típusú információt a számítógép memóriájában tárolnak bináris kódok, azaz nullák és egyesek láncai formájában. Egy ilyen lánc beszerzése után teljesen lehetetlen megmondani, hogy szövegről, rajzról, hangról vagy videóról van szó. Például a 11001000 2 kód jelentheti a 200-as számot, az „I” betűt, a pixelszín egyik összetevőjét valódi szín módban, a színszámot a palettán egy 256 színű palettával rendelkező képnél, a színt 8 pixeles fekete-fehér képen stb. Mit szólnál. Megérti a számítógép a bináris adatokat? Mindenekelőtt a fájlnév-kiterjesztésre kell összpontosítania. Például a .txt kiterjesztésű fájlok leggyakrabban szöveget, a .bmp, .gif, .jpg, .png kiterjesztésű fájlok pedig képeket tartalmaznak.

A fájl kiterjesztése azonban tetszés szerint módosítható. Például beállíthat egy szövegfájl kiterjesztését .bmp, a JPEG formátumú képet pedig .txt kiterjesztéssel. Ezért minden speciális formátumú fájl elejére (kivéve a sima szöveget, .txt) egy fejléc íródik, amelyből „megtudhatja” a fájl típusát és jellemzőit. Például a BMP-fájlok „BM”, a GIF-fájlok pedig „GIF” karakterekkel kezdődnek. Ezenkívül a cím jelzi a kép méretét és jellemzőit, például a színek számát a palettán, a tömörítési módot stb. Ezen információk felhasználásával a program dekódolja (megfejti) a fájl fő részét, és megjeleníti a képernyőn.

6.5 Kérdések és feladatok

1. A mintakódolás milyen két alapelvét alkalmazzák? számítógépes technológia?

2. Miért nem tudunk egyetlen, minden helyzetben megfelelő módszert kitalálni a képek kódolására?

3. Mi a raszteres kódolás gondolata?
Mi az a raszter?

4. Mi az ötlet a vektorkódolás mögött? Mi az a grafikus primitív?

5. Mi az a pixel? Hogyan keletkezett egy ilyen szó?

6. Mi az a mintavételezés? Miért van rá szükség?

7. Mi vész el egy kép digitalizálása során?

8. Mi a felbontás (képernyő, nyomtató)? Milyen mértékegységekben mérik?

9. Mi a színmélység? Milyen egységekben van
mért?

10. Mi az a True Color mód?

11. Mi az a High Color mód?

12. Mi az a palettakódolás? Miben különbözik alapvetően a valódi színmódtól?

13. Mik a raszteres kódolás előnyei és hátrányai?

14. Melyek a vektorkódolás előnyei és hátrányai?

15. Milyen formátumokba célszerű menteni a fényképeket?

16. Milyen formátumokba célszerű menteni a rajzokat és a világos határvonalú rajzokat?

17. Hogyan lesz megírva a következő kép kódja? A fekete-fehér raszteres képet soronként kódoljuk, balról kezdve felső sarokés a jobb alsó sarokban végződik. Kódoláskor a 0 a feketét, az 1 pedig a fehéret jelöli.

Megoldás. A képkód bevitele a következő lesz:

010100 011111 101010 011101 = 010100011111101010011101 2 =

24375235 8 = 51FAD 16 .

A felhasznált források listája

1. Andreeva E. V. A számítástechnika matematikai alapjai: tankönyv. juttatás / E. V. Andreeva, L. L. Bosova, I. N. Falina. – M.: BINOM. Tudáslaboratórium, 2007.

2. Poszpelov D. A. Számtani alapismeretek diszkrét működésű számítógépek / D. A. Pospelov. – M.: Energia, 1970.

3. Saveljev A. Ya A digitális automaták aritmetikai és logikai alapjai / A. Saveljev. – M.: Felsőiskola, 1980.

4. Pozdnyakov S. N. Diszkrét matematika: tankönyv
/ S. N. Pozdnyakov, S. V. Rybin. – M.: Akadémia, 2008.

5. Hartley R.V.L. Információ átadása / R.V.L
// Az információelmélet és alkalmazásai. – M.: Fizmatgiz, 1959.

6. Shannon K. A kommunikáció matematikai elmélete. (Shannon C.E. A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal. – 1948. – pp. 379-423, 623-656).

7. Juskevics A. P. A matematika története a középkorban
/ A. P. Juskevics. – M.: Fizmatgiz, 1961.