Под графической информацией можно понимать рисунок, чертеж, фотографию, картинку в книге, изображения на экране телевизора или в кинозале и т. д. Рассмотрим принципы кодирования графической информации на примере изображения на экране телевизора. Это изображение состоит из горизонтальных линий - строк, каждая из которых в свою очередь состоит из элементарных мельчайших единиц изображения - точек, которые принято называть пикселями (picsel - PICture"S ELement - элемент картинки). Весь массив элементарных единиц изображения называют растром .
Степень четкости изображения зависит от количества строк на весь экран и количества точек в строке, которые представляютразрешающую способность экрана, или просто разрешение . Чем больше строк и точек, тем четче и лучше изображение.
Если мы посмотрим на показатели разрешения современных плазменных и жидкокристаллических телевизоров, то обнаружим, что наиболее распространенные разрешения – 640×480 (ЖК-телевизоры с соотношением сторон 4:3); 852×480 (плазменные панели с соотношением сторон 16:9), 1024×768 (ЖК и «плазма» как 4:3, так и 16:9); 1366×768 (HD Ready); 1920×1080 (Full HD) пикселей. Встречаются, но редко, и некоторые другие значения разрешения, например 800×600 или 1024×1024 пикселей.
Обозначение разрешения, например 640×480, означает, что используется 480 горизонтальных строк по 640 пикселей в каждой. Таким образом, изображение на экране представляет собой последовательность из 640·480=307200 пикселей.
Изображения могут быть монохромными и цветными.
Монохромное изображение состоит из любых двух контрастных цветов - черного и белого, зеленого и белого, коричневого и белого и т. д. Для простоты обсуждения будем считать, что один из цветов - черный, а второй - белый. Тогда каждый пиксель изображения может иметь либо черный, либо белый цвет. Поставив в соответствие черному цвету двоичный код «0», а белому - код «1» (либо наоборот), мы сможем закодировать в 1 бите состояние 1 пикселя монохромного изображения. Однако полученное таким образом изображение будет чрезмерно контрастным.
Общепринятым на сегодняшний день, дающим достаточно реалистичные монохромные изображения, считается кодирование состояния 1 пикселя с помощью 1 байта, которое позволяет передавать 256 различных оттенков серого цвета от полностью белого, до полностью черного. В этом случае для передачи всего растра из 640×480 пикселей потребуется 307200 байт.
Цветное изображение может формироваться на основе различных моделей. Наиболее распространенные цветовые модели:
· RGB чаще всего используется в информатике;
· CMYK - основная цветовая модель в полиграфии;
· в телевидении для стандарта PAL применяется цветовая модель YUV, для SÉCAM - модель YDbDr, а для NTSC - модель YIQ;
· эталонная модель XYZ основана на замерах характеристик человеческого глаза.
Модель RGB (от слов Red, Green, Blue - красный, зеленый, синий) наиболее точно подходит к принципам вывода изображения на экран монитора – три числа задают яркость свечения зерен красного, зеленого и синего люминофора в заданной точке экрана. Поэтому данная модель получила наиболее широкое распространение в области компьютерной графики, ориентированной на просмотр изображений на экране монитора.
Модель RGB опирается на то, что глаз человека воспринимает все цвета как сумму трех основных цветов - красного , зеленого и синего (рис.4.1). Так как цвет формируется в результате сложения трех цветов, эту модель часто называют аддитивной (суммирующей).
Например, для задания белого цвета необходимо указать для всех трех компонентов максимальные значения яркости, а для задания черного – полностью погасить все источники (например, точки люминофора), задающие цвет в нужной точке изображения, – указать для них нулевую яркость.
Если каждый из цветов кодировать с помощью 1 байта (яркость каждого компонента задается числами от 0 до 255), как это принято для реалистического монохромного изображения, появится возможность передавать по 256 оттенков каждого из основных цветов. А всего в этом случае обеспечивается передача 256 · 256 · 256 = 16 777 216 различных цветов, что достаточно близко к реальной чувствительности человеческого глаза. Таким образом, при данной схеме кодирования цвета на изображение 1 пикселя требуется 3 байта или 24 бита памяти. Этот способ представления цветной графики принято называть режимом True Color (true color - истинный цвет) или полноцветным режимом .
Существуют профессиональные устройства (например, сканеры), позволяющие получать изображения, в которых каждый пиксел описывается не тремя, а шестью (16 бит на каждую цветовую составляющую) или даже восемью байтами. Подобные режимы используются для наилучшей передачи оттенков и, что самое главное, яркости точек изображения. Это позволяет наиболее достоверно воспроизводить изображения таких сложных с технической точки зрения сюжетов, как, например, вечерние или рассветные пейзажи.
Рис. 4.1. RGB-цветовая модель, представленная в виде куба
Пример 4.7. В Win32 стандартный тип для представления цветов – COLORREF. Для определения цвета в RGB используется 4 байта в виде:
BB, GG, RR - значение интенсивности соответственно синей, зеленой и красной составляющих цвета. Максимальное их значение - 0xFF.
Тогда определить переменную типа COLORREF можно следующим образом:
COLORREF C = (b,g,r );
b, g и r - интенсивность (в диапазоне от 0 до 255) соответственно синей, зеленой и красной составляющих определяемого цвета C. То есть ярко-красный цвет может быть определен как (255,0,0), ярко-фиолетовый - (255,0,255), черный - (0,0,0), а белый - (255,255,255).
Полноцветный режим требует много памяти. Поэтому памяти разрабатываются различные режимы и графические форматы, которые немного хуже передают цвет, но требуют гораздо меньше памяти. В частности, можно упомянуть режим High Color (high color - богатый цвет), в котором для передачи цвета 1 пикселя используется 16 бит, и, следовательно, можно передать 65 535 цветовых оттенков, а также индексный режим, который базируется на заранее созданной для данного рисунка таблице используемых в нем цветовых оттенков. Затем нужный цвет пикселя выбирается из этой таблицы с помощью номера - индекса, который занимает всего 1 байт памяти. При записи изображения в память компьютера, кроме цвета отдельных точек, необходимо фиксировать много дополнительной информации - размеры рисунка, разрешение, яркость точек и т. д. Конкретный способ кодирования всей требуемой при записи изображения в память компьютера информации образует графический формат. Форматы кодирования графической информации, основанные на передаче цвета каждого отдельного пикселя, из которого состоит изображение, относят к группе растровых, или BMP (Bit MaP - битовая карта), форматов .
Модель CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) субтрактивная схема формирования цвета, используемая прежде всего в полиграфии для стандартной триадной печати. Схема CMYK (рис. 4.2), как правило, обладает сравнительно небольшим цветовым охватом .
Рис. 4.2. Схема субтрактивного синтеза в CMYK
По-русски эти цвета часто называют так: голубой, пурпурный, жёлтый . Цвет в такой схеме зависит не только от спектральных характеристик красителей и от способа их нанесения, но и их количества, характеристик бумаги и других факторов. Например, есть американский, европейский и японский стандарты для мелованной и немелованной бумаг.
Хотя теоретически черный цвет можно получать смешением в равной пропорции пурпурного, голубого и желтого, на практике смешение реальных пурпурного, голубого и желтого цветов дает скорее грязно-коричневый или грязно-серый цвет. Так как чистота и насыщенность черного цвета чрезвычайно важны в печатном процессе, в модель был введен ещё один цвет – черный .
Объяснение первых трех букв в аббревиатуре CMYK дано выше, а по поводу четвертой одна из версий утверждает, что K – сокращение от англ. blacK (если бы взяли B, то возникла бы путаница с моделью RGB, где B – это синий цвет). Согласно этой версии, при выводе полиграфических пленок на них одной буквой указывался цвет, которому они принадлежат. Согласно другому варианту, буква K появилась от сокращения англ. слова Key : в англоязычных странах термином key plate обозначается печатная форма для черной краски.
CMYK называют субтрактивной моделью, потому что эту модель применяют в основном в полиграфии при цветной печати, а бумага и прочие печатные материалы служат поверхностями, отражающими свет: удобнее считать, какое количество света (и цвета) отразилось от той или иной поверхности, нежели – сколько поглотилось. Таким образом, если вычесть из белого три первичных цвета, RGB, мы получим тройку дополнительных цветов CMY. «Субтрактивный» означает «вычитаемый» – мы вычитаем первичные цвета из белого.
Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию, Например, для получения темно-оранжевого цвета следует смешать 30 % голубой краски, 45 пурпурной, 80 желтой и 5 % черной краски. Это можно обозначить следующим образом: (30,45,80,5). Иногда пользуются таким обозначением: C30M45Y80K5.
Контрольные вопросы и задания
1. Что называется форматом данных?
2. Как в компьютерах кодируется числовая информация?
3. Как связан диапазона представления целого числа с форматом его хранения.
4. Есть ли различия в отображении положительных чисел в прямом, обратном и дополнительном кодах?
5. Представьте число -78 в прямом, обратном и дополнительном кодах в однобайтовом формате.
6. Как связаны точность и диапазон представления вещественного числа с разрядностью мантиссы?
7. Почему порядок при представлении вещественного числа называют смещенным?
8. Почему при представлении нормализованного вещественного числа не хранят первую цифру мантиссы?
9. Представьте число 34.256 в одинарном формате вещественного числа.
10. Как в компьютерах кодируется текстовая информация?
11. Для чего используются кодовые таблицы? Какие кодовые таблицы вам известны?
12. Чем отличаются базовая таблица ASCII от расширенной?
13. Какие преимущества дает представление текстовой информации в формате Юникод?
14. Дайте определения понятиям пиксель, растр, разрешающая способность .
15. Сколько байт памяти необходимо, чтобы закодировать изображение на экране компьютерного монитора с разрешением 800×600 при 256 цветах?
16. Какие модели формирования цветных изображений вам известны?
17. Какие цвета считаются основными в моделях RGB и CMYK?
5. Основные понятия алгебры логики
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)
24-битный цвет (являющийся подмножеством TrueColor англ. «истинный цвет» ) в компьютерной графике - метод представления и хранения изображения, позволяющий отобразить большое количество цветов , полутонов и оттенков. Цвет представляется с использованием 256 уровней для каждой из трёх компонент модели RGB : красного(R), зелёного(G) и синего(B), что в результате даёт 16 777 216 (2 24) различных цветов.
32-битный TrueColor может хранить альфа-канал , с помощью которого устанавливается степень прозрачности пикселей для отображения полупрозрачных изображений, например для отображения эффекта полупрозрачных окон, растворяющихся меню и теней. Некоторые видеоадаптеры способны обрабатывать альфа-канал аппаратно.
Количество бит при оцифровке сигнала
Не следует путать количество бит при оцифровке сигнала (сканером или цифровой камерой) и количество бит при хранении и выводе на экран.
Цвет с 256 уровнями на канал хранится в гамма-корректированом виде, в то время как с пикселей камеры оцифровывается сигнал в линейном виде. Он обычно и хранится в сырых данных камеры в формате Raw .
Напишите отзыв о статье "TrueColor"
Примечания
Отрывок, характеризующий TrueColor
Графиня так устала от визитов, что не велела принимать больше никого, и швейцару приказано было только звать непременно кушать всех, кто будет еще приезжать с поздравлениями. Графине хотелось с глазу на глаз поговорить с другом своего детства, княгиней Анной Михайловной, которую она не видала хорошенько с ее приезда из Петербурга. Анна Михайловна, с своим исплаканным и приятным лицом, подвинулась ближе к креслу графини.– С тобой я буду совершенно откровенна, – сказала Анна Михайловна. – Уж мало нас осталось, старых друзей! От этого я так и дорожу твоею дружбой.
Анна Михайловна посмотрела на Веру и остановилась. Графиня пожала руку своему другу.
– Вера, – сказала графиня, обращаясь к старшей дочери, очевидно, нелюбимой. – Как у вас ни на что понятия нет? Разве ты не чувствуешь, что ты здесь лишняя? Поди к сестрам, или…
Красивая Вера презрительно улыбнулась, видимо не чувствуя ни малейшего оскорбления.
– Ежели бы вы мне сказали давно, маменька, я бы тотчас ушла, – сказала она, и пошла в свою комнату.
Но, проходя мимо диванной, она заметила, что в ней у двух окошек симметрично сидели две пары. Она остановилась и презрительно улыбнулась. Соня сидела близко подле Николая, который переписывал ей стихи, в первый раз сочиненные им. Борис с Наташей сидели у другого окна и замолчали, когда вошла Вера. Соня и Наташа с виноватыми и счастливыми лицами взглянули на Веру.
Весело и трогательно было смотреть на этих влюбленных девочек, но вид их, очевидно, не возбуждал в Вере приятного чувства.
– Сколько раз я вас просила, – сказала она, – не брать моих вещей, у вас есть своя комната.
Она взяла от Николая чернильницу.
– Сейчас, сейчас, – сказал он, мокая перо.
– Вы всё умеете делать не во время, – сказала Вера. – То прибежали в гостиную, так что всем совестно сделалось за вас.
Несмотря на то, или именно потому, что сказанное ею было совершенно справедливо, никто ей не отвечал, и все четверо только переглядывались между собой. Она медлила в комнате с чернильницей в руке.
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)
Цветовая палитраВидимое излучение
24-битный цвет (являющийся подмножеством TrueColor англ. «истинный цвет» ) в компьютерной графике - метод представления и хранения изображения, позволяющий отобразить большо́е количество цветов , полутонов и оттенков. Цвет представляется с использованием 256 уровней для каждой из трёх компонент модели
32-битный TrueColor может хранить альфа-канал , с помощью которого устанавливается степень прозрачности пикселей для отображения полупрозрачных изображений, например для отображения эффекта полупрозрачных окон, растворяющихся меню и теней. Некоторые видеоадаптеры способны обрабатывать альфа-канал аппаратно.
Сверх-Truecolor
Также существуют системы (например SGI), в которых на представление цвета выделяется более 8 бит на канал, такие способы представления информации изображения также обычно называются TrueColor (например 48-битный TrueColor-сканер).
В фотоаппаратах, обладающих разрешающей способностью более 8 бит на канал (обычно 12, иногда до 22), «полноцветное» изображение хранится в форме сырых данных (RAW).
Источники
См. также
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "True color" в других словарях:
True Color - , Bildschirmdarstellung mit einer Farbtiefe von 24 bit. Für jede der drei Grundfarben (Rot, Grün, Blau; RGB) stehen damit in jedem Bildpunkt 8 bit, d h. 28 = 256 Helligkeitsstufen zur Verfügung. Diese Farbtiefe… … Universal-Lexikon
True Color - (engl. für Echtfarben) ist ein Begriff aus der Computertechnik (Grafikkarten) und bezeichnet eine Farbtiefe von 24 Bit (3×8 Bit, entspricht 224 ≈ 16,78 Millionen Farben). Bilder dieser Farbtiefe erwecken beim menschlichen Betrachter einen… … Deutsch Wikipedia
true color - ● en adj. GRAPH Véritable orthographe de truecolor … Dictionnaire d"informatique francophone
true color image - image that displays color as they appear in real life … English contemporary dictionary
true-color image - In digital imaging, generally refers to 24 bit or better images … Glossary of Art Terms
Color depth - 1 bit monochrome 8 bit grayscale 8 bit color 15/16 bit color (High color) 24 bit color (True color) 30/36/48 bit color (Deep color) Related Indexed color Palette RGB color model Web safe color This box … Wikipedia
True Colour - True Color (engl. für Echtfarben) ist ein Begriff aus der Computertechnik (Grafikkarten) und bezeichnet eine Farbtiefe von 24 Bit (3×8 Bit, entspricht 224 ≈ 16,78 Millionen Farben). Bilder dieser Farbtiefe erwecken beim menschlichen Betrachter… … Deutsch Wikipedia
Color constancy - Color constancy: The colors of a hot air balloon are recognized as being the same in sun and shade … Wikipedia
True Colors - steht für True Colors (Lied), einen Nr.1 Hit von Cyndi Lauper True Colors (Album), ein Musikalbum von Cyndi Lauper aus dem Jahr 1986 den Originaltitel des Film Dramas Der Preis der Macht True Colors (Serie), eine US amerikanische Sitcom… … Deutsch Wikipedia
Color blindness - Colorblind and Colourblind redirect here. For other uses, see Colorblind (disambiguation). Color blindness or color deficiency Classification and external resources An 1895 illustration of normal vision and various kinds of color blindness … Wikipedia
