Главная › Тарифы › Двоичное кодирование графической информации. Особенности бинарного кодирования видео. Дополнительный материал из области искусства

Двоичное кодирование графической информации. Особенности бинарного кодирования видео. Дополнительный материал из области искусства

Таблица 20.1 - 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	Пурпурный
1	1	0	Желтый или коричневый
1	1	1	Белый

Следовательно, для кодирования 8-цветного изображения требуется три бита памяти на один пиксель.

Полутоновые изображения широко используются для хранения черно-белых фотографий и в тех случаях, когда без цвета можно обойтись. Каждая точка такого изображения может иметь один из 256 оттенков (градаций) серого с яркостью от черного (0) до белого (255). Этот диапазон значений называют серой шкалой (grayscale). Для кодировки одного пикселя в серой шкале необходимо 8 бит (8 бит = 1 байт). Таким образом, глубина цвета полутонового изображения  8 бит, что означает 256 возможных значений для каждого его пикселя.

До широкого распространения современных компьютеров, большинство ЭВМ были способны отображать на экране не более 256 цветов одновременно. Наиболее рациональным способом кодировки в таких условиях являлось их индексирование. При индексировании каждому из цветов изображения присваивался порядковый номер, который использовался для описания всех пикселей, имеющих этот цвет. Поскольку для разных изображений набор цветов отличался, он хранился в памяти компьютера вместе с изображением. Набор цветов, использованных в изображении, получил название палитры.

Цветовая палитра – это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет.

Глубина цвета индексированных изображений зависит от количества элементов в его цветовой таблице и может находиться в диапазоне от 2 до 8 бит. Для описания 64 цветов нужно 6 бит, для 16 цветов  4 бита. Для изображения, состоящего из 256 цветов, требуется 1 байт. Соответственно меняется и объем памяти, занимаемый индексированным изображением. Для изображения с палитрой из 256 цветов требуется столько же памяти, сколько и для полутонового. При меньшей цветовой таблице объем занимаемой памяти будет еще ниже. То обстоятельство, что изображение является цветным при весьма малых размерах файла, дало вторую жизнь индексированным изображениям с развитием Web-дизайна, поскольку для передачи по сети размеры файлов критичны.

Для полноцветных изображений требуется еще больше ресурсов. Изображения, как правило, могут быть созданы и сохранены в одной из цветовых моделей. Цифровое полноцветное изображение состоит из каналов, соответствующих базовым цветам модели изображения. Каждый канал представляет собой полутоновое изображение, яркость пикселей которого определяется количеством соответствующего базового цвета в совмещенном изображении. Канал кодируется 8 битами, значит, число градаций цвета в нем равно 256.

Объем памяти, занимаемый полноцветным изображением, зависит от количества каналов, которое оно содержит. Изображения RGB включают по три канала, для описания каждого из которых нужно 8 бит. Таким образом, глубина цвета этих изображений составляет 24 бита. Изображения CMYK имеют четыре канала, и глубина цвета тогда составляет 8х4=32 бита.

Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color . Если для кодирования цвета используется три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн. цветов. Этот режим называется True Color .

Таким образом, объем растрового изображения определяется умножением количества точек на информационный объем одной точки, который зависит от количества возможных цветов.

Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

^ 20.1.5 Форматы графических файлов

В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Сжатие применяется для растровых графических файлов, т.к. они имеют достаточно большой объем. Существуют различные алгоритмы сжатия, причем для различных типов изображения целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия.

По типу хранимой графической информации форматы файлов для хранения изображений разделяются на

 растровые (TIFF, GIF, BMP, JPEG);

 векторные (AI, CDR, FH7, DXF);

 смешанные (универсальные) (EPS, PDF).

Следует учитывать, что файлы практически любого векторного формата позволяют хранить в себе и растровую графику. Однако часто это приводит к искажениям в цветопередаче, поэтому, если изображение не содержит векторных объектов, то предпочтительнее использовать растровые форматы.

Рассмотрим более подробно наиболее популярные форматы графических файлов.

^ Формат GIF (Graphics Interchange Format) был введен компанией CompuServe в качестве первого формата для передачи и демонстрации графики через модем.

Цвет каждого пикселя кодируется восьмью битами, поэтому GIF-файл может содержать до 256 цветов. Цвета, которые используются в GIF-изображении, хранятся внутри самого файла в индексированной палитре .

Файлы GIF могут также содержать различные оттенки серого цвета. Существуют две основные версии формата GIF: GIF87 и GIF89a  они названы так по году стандартизации. Обе версии поддерживают способ представления графического файла с чередованием строк. Более поздний вариант GIF89a допускает задание одного цвета в качестве прозрачного.

Прозрачность подразумевает, что один цвет изображения (обычно это цвет фона) может быть объявлен прозрачным. Благодаря этому изображение на странице выглядит более естественным.

Чередование строк означает, что во время приема изображения по сети его детали прорисовываются постепенно. Эффект похож на то, что происходит, когда на нерезкую картинку постепенно наводят фокус. Благодаря чередованию строк пользователи с медленными модемами могут обычно еще в самом начале приема картинки оценить ее содержание и время, необходимое на полную передачу, и тем самым принять решение, стоит ли продолжать прием или можно от него отказаться.

GIF-файлы можно также использовать для создания на экране несложной анимации.

Основным ограничением GIF-файлов является их неспособность хранить и демонстрировать неиндексированные изображения, подготовленные в режиме True Color или High Color. Иными словами, GIF-изображения должны состоять из 256 или меньшего числа цветов.

Сжатие файлов в формате GIF является сжатием без потерь. Это означает, что упаковка изображения никоим образом не сказывается на его качестве. При этом сжатие оказывается наиболее эффективным в тех случаях, когда в составе изображения имеются большие области однородной окраски с четко очерченными границами. И наоборот, сжатие по алгоритму GIF крайне неэффективно при наличии областей с градиентной окраской или случайным распределением цветовых оттенков, что имеет место при использовании различных методов настройки растра или сглаживания краев области изображения.

GIF-формат используют для хранения всех малоразмерных графических элементов: значков-ссылок, надписей и миниатюр, и для хранения изображений любого размера, изначально состоящих из больших областей однородной окраски.

^ Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) был разработан для того, чтобы эффективно хранить и передавать цветные фотографии с полным набором цветовых оттенков. Изначально формат JPEG применялся для того, чтобы фотожурналисты, специализирующиеся на опубликовании новостей, имели возможность сжать файлы своих цифровых фотоснимков до размера, пригодного для передачи с места событий в издательство через модем.

Формат JPEG приспособлен для хранения неиндексированных по цвету изображений, сформированных в режиме RGB с глубиной цвета True Color. Цвет кодируется 24 битами на пиксель, и тем самым одновременно может воспринимать более 16 миллионов цветов. Степень сжатия файлов может меняться по решению пользователя. Алгоритм сжатия основан не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями. JPEG ищет плавные цветовые переходы в квадратах 99 пикселей. Вместо действительных значений JPEG хранит скорость изменения от пикселя к пикселю. Лишнюю, с его точки зрения, цветовую информацию он отбрасывает, усредняя некоторые значения. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается и тем ниже качество

Формат JPEG имеет возможность представления графического файла аналогично «чересстрочной развертке» формата GIF. Это называется в терминах формата JPEG – «прогрессивной разверткой ». Оба метода позволяют броузеру вначале прорисовывать изображение с низким разрешением, а затем повышать его качество по мере подкачки файла, тем самым существенно сокращая кажущееся время загрузки графики.

Формат JPEG имеет два существенных недостатка:

1) Многократное сохранение файла в этом формате ведет к ухудшению качества изображения. Поэтому не стоит архивировать изображение в формате JPEG, если только речь не идет о носителях информации, доступной только для чтения. Кроме того, искажения будут проявляться и в случае, если фото формата JPEG будет скомбинировано с изображением другого формата, а затем записано со сжатием.

2) Изображения, сохраненные в формате JPEG, не могут иметь прозрачных областей.

Данный формат применяют во всех случаях, когда размер изображения по каждой из координат превышает 200 пикселей, а само изображение представляет собой полноценную фотографию или образец художественной графики, включающий тонкие переливы цветов.

Формат BMP (Windows Device Independent Bitmap) поддерживается любыми Windows-совместимыми программами. Структура файла BMP используется Windows для хранения растровых изображений. В этом формате хранятся рисунки фона, пиктограммы и другие растровые изображения Windows. Этот формат сводит к минимуму вероятность ошибок или неправильной интерпретации растровых данных.

Формат BMP правильно отображает данные независимо от аппаратных и программных устройств (монитора компьютера, видеокарты и драйвера дисплея). Такая независимость от устройств обеспечивается применением системных палитр. Однако данный формат имеет и свои недостатки. Только версии формата с 4- и 8-битовым цветом поддаются сжатию, следовательно, 24-битовые файлы BMP будут очень большими. Кроме того, применение файлов BMP ограничено формами операционных систем Windows и OS/2.

^ Формат TIFF (Tagget Image File Format) сохраняет множество данных изображения в помеченных полях, что и определило его название («Формат файла помеченного изображения»). Каждое помеченное поле хранит информацию о растровом рисунке или ссылку на другие поля. Программа, читающая файл, может пропускать неизвестные или ненужные ей поля. Эта многогранность позволяет формату находить применение в различных компьютерных системах. Кроме того, формат TIFF может сохранять разнообразные дополнительные дан-ные о растровом рисунке, включая: кривую коррекции для изображения с оттенками серого; поля детальной информации об изображении (название программы, автора, дату создания и комментарии); размер изображения и разрешающую, способность; детальную информацию о цвете оригинала.

Большинство программ, читающих файл TIFF, способны без проблем прочесть файлы этого формата, созданные на других системах. Структура формата TIFF изменчива, что позволяет ему хранить разнообразные типы изображений.

Помимо традиционных цветов CMY формат поддерживает цветоделение с большим числом красок. Наиболее предпочтителен для полиграфии.

^ Формат PDF (Portable Document Format) предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат, в котором могут быть сохранены и иллюстрации (векторные и растровые), и текст, причем со множеством шрифтов и гипертекстовых ссылок. Для достижения продекларированной в названии переносимости размер PDF-файла должен быть малым. Для этого используется компрессия для каждого вида объектов применяется свой способ. Например, растровые изображения записываются в формате JPEG. Для работы с этим форматом компания Adobe выпустила пакет Acrobat. Бесплатная утилита Acrobat Reader позволяет читать документы и распечатывать их на принтере, но не дает возможности создавать или изменять их. Acrobat Distiller переводит в этот формат PostScript-файлы. PostScript – это язык описания страниц, предназначенный для формирования изображений произвольной сложности и вывода их на печать. Многие программы (Adobe PageMaker, CorelDraw, FreeHand) позволяют экспортировать свои документы в PDF, а некоторые еще и редактировать графику, записанную в этом формате. Обычно в этом формате хранят документы, предназначенные только для чтения, но не для редактирования. Файл в формате PDF содержит все необходимые шрифты. Это удобно и позволяет не передавать шрифты для вывода (передача шрифтов не вполне законна с точки зрения авторского права).

Таким образом, знание особенностей форматов графических файлов имеет значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

При подготовке файлов для размещения в сети Интернет приходиться сталкиваться с проблемой преобразования графических файлов из одного формата в другой.

Преобразование форматов графических файлов можно выполнить с помощью графических редакторов, воспринимающих файлы разных форматов. Для этих целей можно воспользоваться графическим редактором Photo Editor , входящим в Microsoft Office. Этот редактор умеет работать практически со всеми распространенными форматами графических файлов: TIFF, PCX, GIF, JPEG и др. При этом он дает возможность конвертировать файлы из одного формата в другой с помощью обычной операции Сохранить как… (Save as…). При преобразовании файлов можно уточнить желаемые параметры. Например, выполнить преобразование из цветного в черно-белый формат, выбрать количество цветов, степень сжатия файла, либо фактор качества  большой файл и лучшее качество изображения, или же маленький файл с более низким качеством изображения.

^ 20.2 Оборудование для работы с изображениями

20.2.1 Компьютер для работы с изображениями

Математическое и программное обеспечение компьютерной графики нельзя рассматривать в отрыве от аппаратных средств, применяемых на различных этапах работы с изображениями. Все эти средства принято делить на три большие группы:

 устройства ввода (сканеры, дигитайзеры, цифровые фото- и видеокамеры);

 устройства вывода (мониторы, принтеры, плоттеры, цифровые проекторы);

 устройства обработки (графические ускорители).

Остановимся подробнее на аппаратных средствах последней группы, поскольку им отводится важная роль при работе с изображениями.

Простейшие модели компьютеров первой половины 80-х годов, выводившие графическое изображение на экран обычного бытового телевизора, нередко обходились без использования специальных аппаратных средств для работы с графикой. Эти функции выполнял обычный процессор. По мере развития компьютеров и расширения круга задач по работе с графикой и цветом микропроцессор перестал справляться с обработкой графических изображений, и эти функции были переданы специальной видеосистеме компьютера.

Как сказано ранее видеосистема персонального компьютера состоит из монитора (дисплея), видеоадаптера (видеокарты) и программного обеспечения.

Экран дисплея представляет собой прямоугольную матрицу пикселей, обладающих благодаря люминофорам, которыми покрыт экран, свойством светимости при попадании на них электронного луча, который построчно слева направо и сверху вниз пробегает по экрану, изменяя свою яркость и цвет.

Каждому пикселю соответствует некоторое число битов в оперативной памяти. Часть памяти, хранящая информацию о состоянии каждого пикселя экрана, определяет видеопамять компьютера.

Видеопамять  это электронное, энергозависимое запоминающее устройство, предназначенное для хранения видеоинформации  двоичного кода изображения, выводимого на экран.

Управляет работой монитора видеоадаптер. Видеопамять одновременно является частью видеоадаптера. Адаптер обеспечивает чтение этой памяти.

Конструктивно видеоадаптер представляет собой отдельную плату, связанную с центральным процессором через общую шину, поэтому видеоадаптер также называют видеокартой (видеоплатой). Видеокарта вставляется в разъем (PCI или AGP) на материнской плате. На тыльной стороне видеокарты есть разъем, к которому с помощью кабеля подключается монитор.

С увеличением сложности трехмерной графики, то есть с увеличением числа многоугольников в трехмерных сценах, изображение которых выводится на монитор, часть работы по построению и обработке трехмерных изображений потребовалось переложить с центрального процессора на видеокарту. Для этого на нее поместили специализированную микросхему  графический процессор, который берет на себя большую часть работы по формированию и обработке трехмерных образов и тем самым разгружает центральный процессор. Такую видеокарту (рисунок 20.7) в дальнейшем стали называть графическим акселератором (ускорителем).

Популярность графических приложений и, особенно, мультимедиа приложений сделала графические акселераторы не только обычным дополнением видеоадаптера, но и необходимостью.

К основным характеристикам графических акселераторов относят:

 шина: каждый графический акселератор разработан для определенного типа видеошины. Большинство графических акселераторов разработано для шины PCI;

 разрядность регистров данных: чем выше разрядность регистров, тем больше данных может обрабатывать процессор каждой командой.

Рисунок 20.7. Графический акселератор

На персональных компьютерах используются различные типы видеоадаптеров. Почти все они могут работать в нескольких режимах, называемых также видеомодами . Эти режимы различаются разрешающей способностью, количеством цветов, палитрой, числом видеостраниц и способом их адресации.

Существует два основных типа видеорежимов: текстовый и графический. В текстовом режиме в видеопамяти находятся коды символов и их атрибуты, которые из таблицы символов выводятся на экран монитора. В графическом видеорежиме в видеопамяти находится код цвета каждой точки, отображаемой на экране. Для конкретного режима некоторые мониторы предоставляют разные разрешения. При более низком разрешении монитор может отображать больше цветов.

В первых моделях PC IBM использовался цветной графический режим CGA . Выводимое изображение имело довольно низкое качество. Разрешающая способность 620200 с четырехцветной палитрой из 16 возможных цветов или 640200 с двухцветной палитрой.

Позднее (в 1984 году) появился улучшенный графический адаптер EGA , позволяющий работать при разрешающей способности 640350 16-цветной палитрой из 64 цветов, двумя видеостраницами и в монохроматическом режиме с 8 видеостраницами при низком разрешении 320200.

В 1987 IBM начала выпускать компьютеры, оснащенные видеоадаптерами VGA (видеографический массив). Для адаптеров VGA характерна возможность работы в одном из нескольких графических режимов, отличающихся количеством точек, воспроизводимых на экране, и количеством цветов. Так, например, особенно широкое применение нашли два режима, обеспечивающие при разрешении 320200 работу с 256 цветами из палитры в миллион цветовых оттенков и с 16-цветовой палитрой при разрешении 640480.

Одна из ценных особенностей стандарта VGA состоит в том, что он «открыт сверху», например, увеличением объема видеопамяти на плате видеоадаптера можно добиваться более высокого графического расширения и (или) увеличения количества цветов, воспроизводимых одновременно. Такие режимы получили название SVGA . Модификация SVGA позволяет использовать 256 цветов при разрешении 12801024 и 16 миллионов цветов при разрешении 1024768.

Каждый из перечисленных более поздних адаптеров поддерживал все режимы предыдущих. В последние годы IBM предложила в качестве стандарта для высокопроизводительных компьютеров адаптер XGA.

Изображение, которое создается графическим ускорителем, управляемым инструкциями от центрального процессора, помещается в видеопамять. Полная информация обо всех точках изображения, храня-щаяся в видеопамяти, называется битовой картой изобра-жения .

Рассчитаем необходимый объем видеопамяти для одного из наи-более распространенных в настоящее время графических режимов с 65536-цветовой палитрой при разрешении 800600 точек.

Всего точек на экране: 800  600 = 480000. Для кодирования 65536 различных цветов необходимо два байта (16 битов) памяти. Следовательно, необходимый объем видеопамяти: 16 бит  480000 = 7680000 бит = 960000 байт = 937,5 Кбайт.

Аналогично рассчитывается необходимый объем видеопамяти для других графических режимов (таблица 20.2).

Таблица 20.2. - Объем видеопамяти для различных графических режимов

Режим экрана	Глубина цвета (бит на точку)
Режим экрана	4	8	16	24
640  480	150 Кбайт	300 Кбайт	600 Кбайт	900 Кбайт
800  600	234 Кбайт	469 Кбайт	938 Кбайт	1,4 Мбайт
1024  768	384 Кбайт	768 Кбайт	1,5 Мбайт	2,25 Мбайт
1280  1024	640 Кбайт	1,25 Мбайт	2,5 Мбайт	3,75 Мбайт

На данный момент производством видеоадаптеров занимаются компании ABIT, ASUS, AOpen, ATI, Chaintech, Creative Labs, Gigabyte, InnoVision Multimedia, Leadtek, Matrox, Microstar International (MSI), Sapphire и др.

^ 20.2.3 Оборудование для ввода графической информации в компьютер

Существуют различные технические средства, осуществляющие процесс преобразования изображений в цифровую форму, например, сканеры, дигитайзеры (графические планшеты), цифровые фото- и видеокамеры. В каждом конкретном случае важно правильно выбрать нужное устройство, руководствуясь его техническими характеристиками, для получения оцифрованного изображения с требуемой детальностью и цветовой гаммой.

Сканер  это устройство ввода в персональный компьютер цветного или черно-белого изображения.

Принцип действия практически всех типов сканеров един. Он основан на том, что направленным лучом освещаются отдельные точки исходного изображения (оригинала) и отраженный в результате луч воспринимается фоточувствительным приемником, где информация о «цвете» точки интерпретируется как конкретное численное значение, которое через определенный интерфейс передается в компьютер.

Как правило, светочувствительные элементы объединяют в матрицу, для того, чтобы сканировать одновременно целый участок оригинала.

Сканеры по способу восприятия цвета разделяют на черно-белые и цветные.

Черно-белые сканеры могут в простейшем случае различать только два значения  черное и белое, что вполне достаточно для чтения штрихового кода. Более сложные сканеры различают градации серого цвета.

Цветные сканеры работают на принципе сложения цветов, при котором цветное изображение получается путем смешения трех цветов: красного, зеленого и синего.

По механизму перемещения матрицы светочувствительных элементов относительно оригинала выделяют следующие типы сканеров: ручные, барабанные, листовые, планшетные.

Ручные сканеры  это относительно недорогие устройства небольшого размера, удобны для оперативного сканирования изображений из книг и журналов. Сканирование осуществляется путем ручного перемещения сканера по оригиналу. Ширина полосы сканирования обычно не превышает 15 см. К недостаткам ручного сканера можно отнести зависимость качества сканирования от навыков пользователя и невозможность одновременного сканирования относительно больших изображений.

В барабанном сканере сканируемый оригинал располагается на вращающемся барабане. При этом сканируется точечная область изображения, а сканирующая головка движется вдоль барабана на очень маленьком расстоянии от оригинала. В настоящее время такие сканеры используются только в типографском производстве.

В листовых сканерах носитель с изображением протягивается вдоль линейки, на которой расположены светочувствительные элементы. Ширина изображения как правило составляет формат А4, а длина ограничена возможностями используемого компьютера (чем больше изображение, тем больше размер файла, где хранится его цифровая копия).

Планшетные сканеры осуществляют сканирование в автоматическом режиме. Оригинал располагается в сканере на стеклянном листе, под которым при помощи подвижной линейной матрицы сканируется изображение построчно с равномерной скоростью (рисунок 20.8). Размеры сканируемых изображений зависят от размера сканера и могут достигать размеров большого чертежного листа (А0). Размеры матрицы и системы фокусировки подобраны так, чтобы вести сканирование листа по всей ширине. Специальная слайд-приставка позволяет сканировать слайды и негативные пленки.

Рисунок 20.8. Планшетный сканер

Сканеры подключаются к персональному компьютеру через специальный контроллер (для планшетных сканеров это чаще всего SCSI контроллер). Сканер всегда должен иметь соответствующий драйвер, так как только ограниченное число программных приложений имеет встроенные драйверы для общения с определенным классом сканеров.

При выборе конкретной модели сканера необходимо учитывать ряд характеристик, связанный с техническими возможностями модели.

Разрешение  число точек или растровых ячеек, из которых формируется изображение, на единицу длины или площади. Чем больше разрешение устройства, тем более мелкие детали могут быть воспроизведены.

Аппаратное/Оптическое разрешение сканера  это одна из основных характеристик сканера, напрямую связанная с плотностью размещения чувствительных элементов на матрице сканера. Измеряется в количестве пикселей на квадратный дюйм изображения.

Интерполированное разрешение  разрешение изображения, полученного при помощи математической обработки исходного изображения. С улучшением качества имеет мало общего. Часто служит рекламной уловкой для неподготовленных пользователей.

Глубина цвета  количество разрядов каждого пикселя в цифровом изображении, в т.ч. выдаваемом сканером.

На мировом рынке представлено достаточно большое число фирм-производителей сканеров. Наиболее популярные модели производят Hewlett-Packard, Agfa, Canon, Mustek.

Сканирование плоских графических документов  дело сравнительно простое: оригинал кладется на стеклянную пластину планшетного сканера, закрывается крышка и производится пуск аппарата. Но сканирование в трех измерениях, определяющих наш мир, гораздо сложнее и требует большого труда, поэтому до сих пор задача эта для пользователей ПК была почти неразрешима.

Однако сегодня разработан ряд приборов, позволяющих отображать объекты небольших и средних размеров в виде точных трехмерных файлов. Примером может служить прибор для оцифровки трехмерных объектов MicroScribe-3D компании Immersion, который использует современные достижения в различных отраслях технического прогресса.

Рисунок 20.9. Прибор для оцифровки трехмерных объектов MicroScribe-3D

Компания Immersion разработала уникальную механическую технологию оцифровки , которая компактна, доступна и легка в использовании. Прибор представляет собой настольное устройство, внешне напоминающее миниатюрную зубоврачебную бормашину (рисунок 20.9). Каждое соединение MicroScribe-3D использует цифровые оптические датчики, работа которых не зависит от любого относящегося к окружению влияния. Результат  универсальная система, которая может работать практически в любой среде и сканировать объекты из любого материала.

Но кроме этого, есть и другие технологии трехмерного сканирования: ультразвуковое сканирование, магнитное сканирование, лазерное сканирование.

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.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления - для этого обычно используется прием кодирования, то есть выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки - это не что иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки (системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов). История знает интересные, хотя и безуспешные попытки создания «универсальных» языков и азбук. По-видимому, безуспешность попыток их внедрения связана с тем, что национальные и социальные образования естественным образом понимают, что изменение системы кодирования общественных данных непременно приводит к изменению общественных методов (то есть норм права и морали), а это может быть связано с социальными потрясениями.

Та же проблема универсального средства кодирования достаточно успешно реализуется в отдельных отраслях техники, науки и культуры. В качестве примеров можно привести систему записи математических выражений, телеграфную азбуку, морскую флажковую азбуку, систему Брайля для слепых и многое другое.

Своя система существует и в вычислительной технике - она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски - binary digit или сокращенно hit (бит).

Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, черное или белое, истина или ложь и т. п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия:

Тремя битами можно закодировать восемь различных значений:

000 001 010 011 100 101 110 111

Увеличивая на единицу количество разрядов в системе двоичного кодирования, мы увеличиваем в два раза количество значений, которое может быть выражено в данной системе, то есть общая формула имеет вид:

где N- количество независимых кодируемых значений;

т - разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.

Кодирование целых и действительных чисел

Целые числа кодируются двоичным кодом достаточно просто - достаточно взять целое число и делить его пополам до тех пор, пока частное не будет равно единице. Совокупность остатков от каждого деления, записанная справа налево вместе с последним частным, и образует двоичный аналог десятичного числа.

Таким образом, 19= 10011;.

Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65 535, а 24 бита - уже более 16,5 миллионов разных значений.

Для кодирования действительных чисел используют 80-разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму:

3,1415926 =0,31415926-10"

300 000 = 0,3 10 6

123 456 789 = 0,123456789 10 10

Первая часть числа называется мантиссой, а вторая - характеристикой. Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения характеристики (тоже со знаком).

Кодирование текстовых данных

Если каждому символу алфавита сопоставить определенное целое число (например, порядковый номер), то с помощью двоичного кода можно кодировать и текстовую информацию. Восьми двоичных разрядов достаточно для кодирования 256 различных символов. Этого хватит, чтобы выразить различными комбинациями восьми битов все символы английского и русского языков, как строчные, так и прописные, а также знаки препинания, символы основных арифметических действий и некоторые общепринятые специальные символы, например символ «§».

Технически это выглядит очень просто, однако всегда существовали достаточно веские организационные сложности. В первые годы развития вычислительной техники они были связаны с отсутствием необходимых стандартов, а в настоящее время вызваны, наоборот, изобилием одновременно действующих и противоречивых стандартов. Для того чтобы весь мир одинаково кодировал текстовые данные, нужны единые таблицы кодирования, а это пока невозможно из-за противоречий между символами национальных алфавитов, а также противоречий корпоративного характера.

Для английского языка, захватившего де-факто нишу международного средства общения, противоречия уже сняты. Институт стандартизации США (ANSI - American National Standard Institute) ввел в действие систему кодирования ASCII (American Standard Code for Information Interchange - стандартный код информационного обмена США). В системе ASCII закреплены две таблицы кодирования - базовая и расширенная. Базовая таблица закрепляет значения кодов от 0 до 127, а расширенная относится к символам с номерами от 128 до 255.

Первые 32 кода базовой таблицы, начиная с нулевого, отданы производителям аппаратных средств (в первую очередь производителям компьютеров и печатающих устройств). В этой области размещаются так называемые управляющие коды, которым не соответствуют никакие символы языков, и, соответственно, эти коды, не выводятся ни на экран, ни на устройства печати, но ими можно управлять тем, как производится вывод прочих данных.

Начиная с кода 32 по код 127 размещены коды символов английского алфавита, знаков препинания, цифр, арифметических действий и некоторых вспомогательных символов.

Аналогичные системы кодирования текстовых данных были разработаны и в других странах. Так, например, в СССР в этой области действовала система кодирования КОИ-7 (код обмена информацией, семизначный). Однако поддержка производителей оборудования и программ вывела американский код ASCII на уровень международного стандарта, и национальным системам кодирования пришлось «отступить» во вторую, расширенную часть системы кодирования, определяющую значения кодов со 128 по 255. Отсутствие единого стандарта в этой области привело к множественности одновременно действующих кодировок. Только в России можно указать три действующих стандарта кодировки и еще два устаревших.

Так, например, кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена «извне» - компанией Microsoft, но, учитывая широкое распространение операционных систем и других продуктов этой компании в России, она глубоко закрепилась и нашла широкое распространение. Эта кодировка используется на большинстве локальных компьютеров, работающих на платформе Windows.

Другая распространенная кодировка носит название КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный) - ее происхождение относится ко временам действия Совета Экономической Взаимопомощи государств Восточной Европы. Сегодня кодировка КОИ-8 имеет широкое распространение в компьютерных сетях на территории России и в российском секторе Интернета.

Международный стандарт, в котором предусмотрена кодировка символов русского алфавита, носит название кодировки ISO (International Standard Organization - Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка используется редко.

На компьютерах, работающих в операционных системах MS-DOS, могут действовать еще две кодировки (кодировка ГОСТ и кодировка ГОСТ-альтернативная). Первая из них считалась устаревшей даже в первые годы появления персональной вычислительной техники, но вторая используется и по сей день.

В связи с изобилием систем кодирования текстовых данных, действующих в России, возникает задача межсистемного преобразования данных - это одна из распространенных задач информатики.

Универсальная система кодирования текстовых данных

Если проанализировать организационные трудности, связанные с созданием единой системы кодирования текстовых данных, то можно прийти к выводу, что они вызваны ограниченным набором кодов (256). В то же время очевидно, что если, например, кодировать символы не восьмиразрядными двоичными числами, а числами с большим количеством разрядов, то и диапазон возможных значений кодов станет намного больше. Такая система, основанная на 16-разрядном кодировании символов, получила название универсальной - UNICODE. Шестнадцать разрядов позволяют обеспечить уникальные коды для 65 536 различных символов - этого поля достаточно для размещения в одной таблице символов большинства языков планеты.

Несмотря на тривиальную очевидность такого подхода, простой механический переход на данную систему долгое время сдерживался из-за недостаточных ресурсов средств вычислительной техники (в системе кодирования UNICODE все текстовые документы автоматически становятся вдвое длиннее). Во второй половине 90-х годов технические средства достигли необходимого уровня обеспеченности ресурсами, и сегодня мы наблюдаем постепенный перевод документов и программных средств на универсальную систему кодирования. Для индивидуальных пользователей это еще больше добавило забот по согласованию документов, выполненных в разных системах кодирования, с программными средствами, но это надо понимать как трудности переходного периода.

Кодирование графических данных

Если рассмотреть с помощью увеличительного стекла черно-белое графическое изображение, напечатанное в газете или книге, то можно увидеть, что оно состоит из мельчайших точек, образующих характерный узор, называемый растром (рис.1).

Рис. 1. Растр - это метод кодирования графической информации, издавна принятый в полиграфии

Поскольку линейные координаты и индивидуальные свойства каждой точки (яркость) можно выразить с помощью целых чисел, то можно сказать, что растровое кодирование позволяет использовать двоичный код для представления графических данных. Общепринятым на сегодняшний день считается представление черно-белых иллюстраций в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета, и, таким образом, для кодирования яркости любой точки обычно достаточно восьмиразрядного двоичного числа.

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основные цвета: красный (Red, R), зеленый (Green, G) и синий (Blue, В). На практике считается (хотя теоретически это не совсем так), что любой цвет, видимый человеческим глазом, можно получить путем механического смешения этих трех основных цветов. Такая система кодирования называется системой RGB по первым буквам названий основных цветов.

Если для кодирования яркости каждой из основных составляющих использовать по 256 значений (восемь двоичных разрядов), как это принято для полутоновых черно-белых изображений, то на кодирование цвета одной точки надо затратить 24 разряда. При этом система, кодирования обеспечивает однозначное определение 16,5 млн различных цветов, что на самом деле близко к чувствительности человеческого глаза. Режим представления цветной графики с использованием 24 двоичных разрядов называется полноцветным (True Color).

Каждому из основных цветов можно поставить в соответствие дополнительный цвет, то есть цвет, дополняющий основной цвет до белого. Нетрудно заметить, что для любого из основных цветов дополнительным будет цвет, образованный суммой пары остальных основных цветов. Соответственно, дополнительными цветами являются: голубой (Cyan, С), пурпурный (Magenta, М) и желтый (Yellow, Y). Принцип декомпозиции произвольного цвета на составляющие компоненты можно применять не только для основных цветов, но и для дополнительных, то есть любой цвет можно представить в виде суммы голубой, пурпурной и желтой составляющей. Такой метод кодирования цвета принят в полиграфии, но в полиграфии используется еще и четвертая краска - черная (Black, К). Поэтому данная система кодирования обозначается четырьмя буквами CMYK (черный цвет обозначается буквой К, потому, что буква В уже занята синим цветом), и для представления цветной графики в этой системе надо иметь 32 двоичных разряда. Такой режим тоже называется полноцветным. (True Color).

Если уменьшить количество двоичных разрядов, используемых для кодирования цвета каждой точки, то можно сократить объем данных, но при этом диапазон кодируемых цветов заметно сокращается. Кодирование цветной графики 16-разрядными двоичными числами называется режимом High Color.

При кодировании информации о цвете с помощью восьми бит данных можно передать только 256 цветовых оттенков. Такой метод кодирования цвета называется индексным. Смысл названия в том, что, поскольку 256 значений совершенно недостаточно, чтобы передать весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, код каждой точки растра выражает не цвет сам по себе, а только его номер (индекс) в некоей справочной таблице, называемой палитрой. Разумеется, эта палитра должна прикладываться к графическим данным - без нее нельзя воспользоваться методами воспроизведения информации на экране или бумаге (то есть, воспользоваться, конечно, можно, но из-за неполноты данных полученная информация не будет адекватной: листва на деревьях может оказаться красной, а небо - зеленым).

Кодирование звуковой информации

Приемы и методы работы со звуковой информацией пришли в вычислительную технику наиболее поздно. К тому же, в отличие от числовых, текстовых и графических данных, у звукозаписей не было столь же длительной и проверенной истории кодирования. В итоге методы кодирования звуковой информации двоичным кодом далеки от стандартизации. Множество отдельных компаний разработали свои корпоративные стандарты, но если говорить обобщенно, то можно выделить два основных направления.

Метод FM (Frequency Modulation) основан на том, что теоретически любой сложный звук можно разложить на последовательность простейших гармонических сигналов разных частот, каждый из которых представляет собой правильную синусоиду, а следовательно, может быть описан числовыми параметрами, то есть кодом. В природе звуковые сигналы имеют непрерывный спектр, то есть являются аналоговыми. Их разложение в гармонические ряды и представление в виде дискретных цифровых сигналов выполняют специальные устройства - аналогово-иифровые преобразователи (АЦП). Обратное преобразование для воспроизведения звука, закодированного числовым кодом, выполняют цифра-аналоговые преобразователи (ЦАП). При таких преобразованиях неизбежны потери информации, связанные с методом кодирования, поэтому качество звукозаписи обычно получается не вполне удовлетворительным и соответствует качеству звучания простейших электромузыкальных инструментов с окрасом, характерным для электронной музыки. В то же время данный метод кодирования обеспечивает весьма компактный код, и потому он нашел применение еще в те годы, когда ресурсы средств вычислительной техники были явно недостаточны.

Метод таблично-волнового (Wave-Table) синтеза лучше соответствует современному уровню развития техники. Если говорить упрощенно, то можно сказать, что где-то в заранее подготовленных таблицах хранятся образцы звуков для множества различных музыкальных инструментов (хотя не только для них). В технике такие образцы называют сэмплами. Числовые коды выражают тип инструмента, номер его модели, высоту тона, продолжительность и интенсивность звука, динамику его изменения, некоторые параметры среды, в которой происходит звучание, а также прочие параметры, характеризующие особенности звука. Поскольку в качестве образцов используются «реальные» звуки, то качество звука, полученного в результате синтеза, получается очень высоким и приближается к качеству звучания реальных музыкальных инструментов.

Основные структуры данных

Работа с большими наборами данных автоматизируется проще, когда данные упорядочены, то есть образуют заданную структуру. Существует три основных типа структур данных: линейная, иерархическая и табличная. Их можно рассмотреть на примере обычной книги.

Если разобрать книгу на отдельные листы и перемешать их, книга потеряет свое назначение. Она по-прежнему будет представлять набор данных, но подобрать адекватный метод для получения из нее информации весьма непросто. (Еще хуже дело будет обстоять, если из книги вырезать каждую букву отдельно - в этом случае вряд ли вообще найдется адекватный метод для ее прочтения.)

Если же собрать все листы книги в правильной последовательности, мы получим простейшую структуру данных - линейную. Такую книгу уже можно читать, хотя для поиска нужных данных ее придется прочитать подряд, начиная с самого начала, что не всегда удобно.

Для быстрого поиска данных существует иерархическая структура. Так, например, книги разбивают на части, разделы, главы, параграфы и т, п. Элементы структуры более низкого уровня входят в элементы структуры более высокого уровня: разделы состоят из глав, главы из параграфов и т. д.

Для больших массивов поиск данных в иерархической структуре намного проще, чем в линейной, однако и здесь необходима навигация, связанная с необходимостью просмотра. На практике задачу упрощают тем, что в большинстве книг есть вспомогательная перекрестная таблица, связывающая элементы иерархической структуры с элементами линейной структуры, то есть связывающая разделы, главы и, параграфы с номерами страниц. В книгах с простой иерархической структурой, рассчитанных на последовательное чтение, эту таблицу принято называть оглавлением, а в книгах со сложной структурой, допускающей выборочное чтение, ее называют содержанием.

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.