НОУ ИНТУИТ | Лекция | Типы компьютерной графики. Основные понятия растровой графики. Цветовые модели
< Лекция 15 || Лекция 1: 123
Аннотация: Растровая и векторная графика. Разрешение изображений и глубина цвета. Различие разрешающих способностей различных устройств. Полиграфическая печать. Цветовые модели RGB, CMYK, HSB.
Ключевые слова: векторные, мультипликация, векторный редактор, adobe flash, draw, Microsoft Paint, picture element, слово, пиксел, место, inch, image resolution, ppi, PER, lpi, dithering, true color, кадрирование, RGB, графика, ПО, диапазон, компьютер, magenta, process colors, CMYK, HSB, gamut, монитор
Цели занятия
- познакомить учащихся с основными типами компьютерной графики
- познакомить учащихся с понятиями разрешения изображения и глубины цвета
- научить учащихся выбирать подходящее разрешение и глубину цвета в зависимости от целей создания изображения
Содержание занятия
Существует разделение на несколько типов компьютерной графики. Мы рассмотрим подробно два из них:
- векторные изображения
- растровые (или пиксельные, или битовые)
| | |
| Растровая графика | |
| Рис. 1.1. Растровые и векторные графические изображения относятся к различным типам компьютерной графики | |
Векторные графические изображения создаются из объектов, которые описываются с помощью так называемых параметрических уравнений. Объекты состоят из контура и заливки (в частном случае — с отсутствующими (прозрачными)).
Поскольку элементы таких изображений описываются формулами, векторные изображения не теряют качества при масштабировании и имеют небольшой объем файла.
Векторные изображения применяют при создании чертежей, графиков, схем, карт; с помощью векторной графики создаются открытки, обложки книг и журналов, даже рисуется мультипликация.
Такие изображения создаются в специальных программах — векторных редакторах, например Adobe Illustrator, Adobe Flash, Corel Draw, Autodesk Autocad и других. Поскольку векторные изображения описываются уравнениями, мы не можем увидеть их в «настоящем» виде.
Уравнения ничего не значат, если нельзя увидеть их результат, поэтому векторные изображения мы видим в виде растровых изображений на экране или на печатной странице (т. е. состоящими из мелких элементов — точек).
Создание векторных изображений можно сравнить со сборкой фигур из конструктора Lego или с созданием аппликаций.
Битовые графические изображения, называемые также растровыми, «обязаны своим существованием «мелким дискретным элементам, образующим распознаваемое изображение.
Рис. 1.2. Пример мозаики из камня
Ярким примером изображений из дискретных элементов является мозаика, возникшая как элемент украшения зданий (рис. 1.2. ). Для нее используются камни (смальта, плитки) самых разных форм и размеров. Художник-мозаист выбирает камень, исходя из требуемого цвета, размера и содержания. Творческая манера выкладывания мозаики у каждого художника своя.
В компьютерном изображении нет смысла выбирать особые элементы, а достаточно «навязать» принудительную дискретизацию на элементы простой геометрической формы — квадратной.
Ярким образцом растрового изображения является цифровая фотография.
Как и векторные, растровые изображения создаются и редактируются в программах — растровых редакторах, таких, как Adobe Photoshop, Corel Photopaint, Microsoft Paint и других.
Рассмотрим основные понятия пиксельной (растровой) графики подробнее.
Пиксел (pixel), являющийся сокращением от picture element (элемент картинки) — наименьший единый элемент растровой графики. (В живой речи слово употребляется в двух вариантах — «пиксел» и «пиксель». В литературе чаще встречается «пиксел».)
Пикселы чаще всего имеют квадратную форму (за исключением некоторых телевизионных стандартов). Размер пиксела является относительной величиной. Чтобы охарактеризовать место и размер пиксела в растровом изображении, применяют понятие разрешения изображения.
Для определения понятия разрешения необходимо выбрать единицу длины; чаще всего используют британскую — дюйм (inch), равный 2,54 cм.
Число пикселов на единицу длины называется разрешением изображения (image resolution), и его количественной единицей считается ppi (pixels per inch — пикселы на дюйм).
Изображение с большим разрешением содержит больше пикселов (и меньшего размера), чем у изображения с меньшим разрешением (и большего размера).
Для лучшего усвоения понятия разрешения можно предложить учащимся небольшую задачу:
- 5 клеточек в тетради по длине приблизительно равны одному дюйму; отметьте полоску из пяти клеток и закрасьте одну клеточку. Если размер пиксела будет размером с эту клеточку, какое будет разрешение у этого изображения? (5ppi)
- Еще раз отметьте такую же полоску и закрасьте квадратик в четверть клеточки.
Как изменилось разрешение? Каково оно? Как изменился размер пиксела? (10 ppi, разрешение изменилось в 2 раза, размер пиксела — в 4 раза)
Как изменилось разрешение? Каково оно? Как изменился размер пиксела? (10 ppi, разрешение изменилось в 2 раза, размер пиксела — в 4 раза)Разрешение показывает, сколько пикселов содержится в одном линейном дюйме, и, если известны размеры изображения, можно точно сказать, сколько пикселов в нем содержится. Например, если изображение имеет размер 1 дюйм на 1 дюйм, а разрешение изображения равно 8 ppi, можно заключить, что все изображение содержит 64 пиксела. Если разрешение — 16 ppi, изображение этого же размера должно содержать 256 пикселов. При этом размер пиксела уменьшается в 4 раза.
Ни 8, ни 16 пикселов на дюйм не могут обеспечить качественное изображение. Такое разрешение слишком мало для человеческого зрения. На (рис. 1.3.) показаны линейка в один дюйм и согласование числа пикселов с разрешением изображения. Обратите внимание, что крайнее правое изображение было создано с разрешением 72 ppi — разрешением экранов мониторов — и выглядит прекрасно.
Это наименьшее разрешение, при котором наш глаз различает «картинку» как единое целое, а не «набор квадратиков», при просмотре с расстояния «работы с книгой или компьютером».
| | ||
| 8 ppi | 16 ppi | 72 ppi |
| Рис. 1.3. Разрешение растрового изображения выражено в количестве пикселов на дюйм (ррi) | ||
Разрешающая способность изображения определяется пользователем, когда изображение оцифровывается с использованием сканера или цифрового фотоаппарата либо создается в программе обработки или редактирования изображений. Разберемся в практическом применении понятия разрешения при создании и редактировании растровой графики. Какое же разрешение изображения будет оптимальным?
Если задать этот вопрос учащимся, чаще всего они начинают перечислять все большие и большие значения, полагая, что чем меньше размер пиксела, тем лучше качество изображения.
Необходимо убедить учащихся в существовании физических ограничений на этот размер (ячейки монитора, точки на бумаге, возможностей нашего зрения).
Дальше >>
< Лекция 15 || Лекция 1: 123
Кодирование графической информации — презентация онлайн
Похожие презентации:
Пиксельная картинка
Информационная безопасность. Методы защиты информации
Электронная цифровая подпись (ЭЦП)
Этапы доказательной медицины в работе с Pico. Первый этап
История развития компьютерной техники
От печатной книги до интернет-книги
Краткая инструкция по CIS – 10 шагов
Информационные технологии в медицине
Информационные войны
Моя будущая профессия. Программист
1. Кодирование графической информации
Хачкиева Л.И.Учитель информатики МБОУ СОШ №68
2. Графическая информация на экране монитора
представляется в видерастрового изображения,
которое формируется из
определенного количества
строк, которые, в свою
очередь, содержат
определенное количество
точек.
Кодирование черно-белого рисунка
Представим себе, что на изображение ромба наложена сетка,
которая разбивает его на квадратики. Такая сетка называется
растром.
получился так называемый растровый рисунок, состоящий из
квадратиков-пикселей
4. Пиксель (англ. pixel = picture element, элемент рисунка) – это наименьший элемент рисунка, для которого можно задать свой цвет.
Процесс разбиения изображения на отдельные маленькиефрагменты (точки) называется пространственной
дискретизацией
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
Для кодирования черно-белого изображения,
используется два состояния пикселя: светится-не
светится(белый – черный (1-0)).
0
1
1
0
6. Кодирование цветного рисунка
Для кодирования цвета пикселя уже не обойтись одним битом. Например,на рисунке изображения российского флага 4 цвета: черный, синий, красный
и белый. Для кодирования одного из четырех вариантов нужно 2 бита,
поэтому код каждого цвета (и код каждого пикселя) будет состоять из двух
бит.
Любой цвет (в том числе
и «белый») приближенно
раскладывается на три
составляющих –
красную, зеленую и
синюю.
Из трех базовых цветов — зеленого, красного, синего —
можно получить восемь комбинаций трехбитового кода:
9. Количество цветов N в палитре и количество информации I, необходимое для кодирования цвета каждой точки, связаны между собой
Количество цветов N в палитре иколичество информации I,
необходимое для кодирования
цвета каждой точки, связаны
между собой формулой:
i
N=2
10. Количество бит, необходимое для кодирования цвета точки называется глубиной цвета.
Наиболее распространенными значениями глубины цветаявляются 4, 8, 16, и 24 бита на точку.
Глубина
цвета,
I (битов)
4
Количество цветов в палитре, N
24=16
8
28=256
16
216=65536
24
224=16777216
11. Объем видеопамяти
Объём требуемой видеопамяти можно рассчитатьпо формуле:
V =I * X * Y,
Где V — информационный объём видеопамяти в
битах;
X * Y — количество точек изображения;
I — глубина цвета в битах на точку.
12. Закрепление материала
1. В чём суть растровой формы представленияграфической информации?
2. Сколько бит информации необходимо для
кодирования 1 точки чёрно-белого экрана
монитора?
3. По какой формуле определяется объём
видеопамяти дисплея?
4. В чём суть векторной формы представления
графической информации?
13. Решение задач
Сколько цветов будет содержать палитра, есликаждый базовый цвет кодировать в 2 битах?
Дано:
I=2бит
Найти:
N=?
Решение.
N=2i
подставляем
значение I,
N=22
N=4 цвета.
14. Пусть видеопамять ПК имеет объем 512 Кбайт. Размер графической сетки 640*200. Сколько страниц экрана одновременно разместится в
видеопамяти при палитре из16 цветов?
English Русский Правила
Что такое битовая глубина? Как это влияет на мое видео?
При проверке характеристик видеозаписи для камеры вы, возможно, заметили термин «битовая глубина» или «глубина цвета» со значениями, такими как «8 бит», «10 бит» или «12 бит».
В этой статье:
Знакомство с битами: что такое битовая глубина?
Давайте начнем с нескольких основных понятий, которые следует запомнить:
— Цифровые данные, включая цифровые фотографии и видео, хранятся в виде двоичного кода
.
— Наименьшая возможная единица данных называется «бит». 1-битные данные состоят только из одной цифры: либо «0», либо «1».
— Сложная информация легче обрабатывается, когда она состоит из частей (назовем их «блоками обработки»), состоящих из нескольких битов.
Количество битов в каждой единице обрабатываемых данных называется битовой глубиной. Чем больше битов в этой единице, тем больше информации она содержит.
Как это относится к видео?
| 0/1 | 2 | 2 | 8 | ||
01. 00.10.11 | 2 2 = 4 | 4 | 64 | ||
| 0000/0001/0010/0011～ 1110/1111 | 2 4 = 16 | 16 | 4 096 | ||
| 00000001/00000010～ 11111110/11111111 | 2 8 = 256 | 256 | 16 777 216 | ||
| 0000000000～ 1111111111 | 2 10 = 1024 | 1024 | 1 073 741 824 | ||
| 000000000000～ 111111111111 | 2 12 = 4096 | 4096 | 68 719 476 736 | ||
| 00000000000000～ 11111111111111 | 2 14 = 16 384 | 16 384 | 4 398 046 511 104 | ||
| 0000000000000000～ 1111111111111111 | 2 16 = 65 536 | 65 536 | 281 474 976 710 656 |
В цифровых изображениях каждый пиксель цвета создается различной комбинацией красного, зеленого и синего (RGB) сигналов.
При обработке изображений и видео красный, зеленый и синий цвета называются «цветовыми каналами». Когда мы говорим о битовой глубине в этом контексте, мы обычно имеем в виду количество битов, используемых для записи информации из каждого цветового канала («бит на канал»). Поскольку он включает информацию о цвете, его также называют «глубиной цвета».
Как глубина цвета влияет на цветопередачу?
Каждая возможная комбинация 0 и 1 соответствует другому отображаемому цвету. 8-битная битовая глубина содержит в общей сложности восемь нулей и единиц, что означает, что до 2 8 = 256 комбинаций (цветов) могут быть записаны/отображены на канал. Поскольку каждый пиксель объединяет цвета из трех каналов, это означает, что может отображаться до 2 8×3 = около 16,77 миллионов различных цветов.
8 бит на канал означает, что можно записать/отобразить более 16 миллионов цветов. Также известная как «True Color», это стандартная глубина цвета, используемая в популярных форматах изображений, таких как JPEG, а также почти во всех современных потребительских устройствах отображения.
Как показано на рисунке выше, более высокая разрядность означает больше тональных вариаций и более плавные переходы цветового градиента. Человеческий глаз может различать только около 10 миллионов различных цветов, поэтому разница между 10-битным и 12-битным цветом для нас неочевидна. Но мы можем видеть разницу между изображениями с 4-битным и 8-битным цветом.
Знайте это: Биты на пиксель
Иногда вы также можете увидеть глубину цвета, отображаемую в битах на пиксель (bpp), которая представляет собой общее количество битов для всех трех каналов. 8 бит на канал — это то же самое, что 24 бита на пиксель.
Как глубина цвета влияет на передачу тонов?
На качество видео (и фото) влияет множество факторов. Как мы видели выше, глубина цвета отражает количество цветов, которые может записать 1 пиксель. Цвета состоят из одних и тех же оттенков в разных тонах.
Когда речь идет о цифровых фотографиях и видео, 8-битная, 10-битная и 12-битная глубина цвета различаются в зависимости от того, насколько точно свет, захваченный датчиком изображения, различается при записи.
8-битный цвет различает 256 различных тонов, 10-битный цвет различает 1024 тона, а 12-битный цвет различает 4096 тонов.
Например, давайте посмотрим на изображения заката ниже. Изображение, записанное с большей битовой глубиной, имеет более плавный градиент и больше ярких деталей.
JPEG / 8-бит / sRGB
HDR PQ HEIF / 10-бит / BT.2020*
Подробнее о HDR PQ HEIF см.:
HDR PQ HEIF.
Если вы собираетесь проводить цветокоррекцию изображений, запись в режиме Canon Log поможет сохранить больше тональных деталей. См.:
6 вещей о кинокамерах, которые должны знать серьезные создатели видео
Как выглядит процесс обработки данных?
Свет, принимаемый пикселями датчика изображения, преобразуется в (аналоговые) сигналы в зависимости от их интенсивности. Эти аналоговые сигналы затем преобразуются в цифровые сигналы аналого-цифровым преобразователем.
На камерах с процессором изображений DIGIC III или новее неподвижные изображения преобразуются, а затем внутренне обрабатываются с глубиной цвета 14 бит на канал (12 бит на канал в некоторых режимах съемки), а видео — на 12 бит на канал. После внутренней обработки битовая глубина данных корректируется в соответствии с выбранным форматом записи.
Хотите знать, чем занимается DIGIC? См.:
Объяснение технологии Canon: что такое DIGIC?
Должен ли я записывать с максимальной доступной битовой глубиной?
Преимущества более высокой разрядности
Большинство бытовых телевизоров и мониторов поддерживают цвет до 8 бит. HDR-телевизоры и мониторы могут отображать 10-битный цвет. На самом деле, большинство конечного пользовательского аудиовизуального оборудования поддерживает цвет до 8 бит, поэтому записи в 8-битном формате обычно должно быть достаточно.
Однако более высокая битовая глубина записи означает больше исходной информации, с которой вы можете работать, что помогает сохранить целостность файлов изображений даже при тяжелой постобработке, такой как цветокоррекция или смешивание видеоряда.
Как?
Допустим, вы пытаетесь выполнить цветокоррекцию или цветокоррекцию 8-битного видеоряда. Каждая корректировка означает, что ваше программное обеспечение должно преобразовать исходные цвета в новые. Однако точного «нового» необходимого цвета может не быть в меньшей 8-битной цветовой палитре, поэтому программное обеспечение сопоставляет его с чем-то другим, менее точным. Это нарушает переход и вызывает видимые полосы и другие артефакты.
Для сравнения, более широкая цветовая палитра в 10-битном или 12-битном формате записи обеспечивает более точное отображение, сохраняя плавность переходов и неизменное качество изображения.
Разрядность различных режимов видеозаписи на камерах EOS
Но помните: чем выше разрядность, тем больше данных
Чем выше разрядность, тем больше данных генерируется, что влияет на обработку и размер файла.
Учитывайте это при выборе разрядности записи.
Узнайте о других характеристиках и режимах, влияющих на качество видео, в:
Часто задаваемые вопросы о видеосъемке: что означают 4:2:2 и 4:2:0?
Часто задаваемые вопросы по видеосъемке: что такое IPB/Long GOP и ALL-I/Intra-frame?
Что такое 8K, 4K и Full HD? Это действительно нормально, если вы не записываете в 4K? Узнайте по телефону:
Часто задаваемые вопросы о видеосъемке: что такое 8K, 4K и Full HD? Как мне их использовать?
Связанные статьи
2021-12-07 Продукция
6 фактов о кинокамерах, на которые не обращают внимания серьезные создатели видео…
25.
04.2022
Советы и руководстваЧасто задаваемые вопросы по видеосъемке: что означают форматы 4:2:2 и 4:2:0?
2022-06-14 Советы и руководства
Часто задаваемые вопросы по видеосъемке: что такое IPB/Long GOP и ALL-I/Intra-frame?
04.07.2022 Советы и руководства
Часто задаваемые вопросы о видеосъемке: что такое 8K, 4K и Full HD? Как я использую…
04.2022
Советы и руководстваПоделитесь своими фотографиями в My Canon Story и получите шанс попасть в наши социальные сети
Загрузить изображение посмотреть истории
Подробное объяснение битовой глубины цвета на Xbox One X: xboxone
Я был на форумах Reddit и AVS, но до сих пор меня озадачивает концепция битовой глубины цвета и то, как она работает на One X.
Итак, я Я публикую это здесь на случай, если найдется местный эксперт, который сможет объяснить это более или менее непрофессионально для потомков.
One X поддерживает три настройки глубины цвета: 8 бит , 10-битный и 12-битный /канал. Я понимаю, что наилучший вариант может зависеть от ряда различных факторов, включая исходную разрядность источника, исходную разрядность дисплея, возможности обработки дисплея и ограничение пропускной способности порта HDMI One X. .
Имея это в виду, может быть полезно отметить мои текущие настройки. У меня телевизор 9G Pioneer KURO плазменная панель (модель: KRP-500M). Да, я все еще использую телевизор десятилетней давности и еще не перешел на OLED. Теперь никогда не было точно ясно, какая разрядность у KURO последнего поколения, была ли она родной 8-битной, 10-битной с дизерингом или родной 10-битной. В руководстве по эксплуатации моего 500M указано следующее:
«Помимо обычных сигналов RGB/YCbCr 16 бит/20 бит/24 бит, этот плоский дисплей также поддерживает сигналы RGB/YCbCr 30 бит/36 бит».
Однако это неоднозначно, потому что это может означать, что панель просто принимает 10- и 12-битные сигналы (что, я могу подтвердить), в отличие от реального рендеринга этой глубины цвета на экране, подобно тому, как большинство 720p Телевизоры могут принимать сигналы 1080p, но затем уменьшают сигнал до исходного разрешения 720p.
Тем не менее, этот пост на форумах AVS подтверждает, что 9G KURO действительно может отображать как 10-, так и 12-битные сигналы.
Итак, давайте предположим, что мой телевизор может надежно обрабатывать 10- и 12-битные источники.
Какие источники я буду использовать с этим телевизором? Для этого поста предположим, что я использую этот телевизор только для игр Xbox , а не для какого-либо другого контента. Помните, что KURO имеет разрешение 1080p, поэтому об играх 4K и HDR не может быть и речи. (В настройках видео One X все параметры 4K и HDR недоступны для меня.)
Последний нюанс здесь — ограничение полосы пропускания One X.
пропускная способность 18 Гбит/с. Поскольку моя консоль будет настроена только на 1080p (исходное разрешение KURO), я даже близко не подберусь к этому потолку пропускной способности, независимо от того, какую битовую глубину я выберу.
Это означает, что мне доступны все три варианта: 8-, 10- и 12-битные. Итак, вопрос на миллион долларов: поскольку я могу использовать эту настройку только с выходом 1080p (что означает отсутствие активных настроек 4K и HDR на стороне консоли), какой из них мне следует использовать? Есть ли вред от использования 12-бит? Я хочу удостовериться, что не добавляю ненужной обработки, так как мне сказали, что большинство (все?) игр SDR рендерятся в 8-битном режиме на Xbox.
Когда я задавал этот вопрос в другом месте, некоторые люди говорили мне, что вы должны использовать 8-бит для правильного воспроизведения SDR, а другие люди, что вам не нужно 8-бит для правильного воспроизведения SDR. Один постер сказал мне, что «игры SDR могут использовать любую битовую глубину, которую они хотят, поскольку она не зависит от динамического диапазона.