Подробный разбор
Кодирование изображений. Оценка информационного объёма растрового графического изображения
Условие и решение преподавателя — в одном материале.
Задания нужно выполнить письменно в тетради или на бланке для выполнения ДЗ. Как отвечать на вопросы по информатике Задание 1 (30 баллов). Дайте развёрнутые ответы на вопросы: В чём принципиальное отличие кодирования растровых и векторных изображений (5 баллов) ? Что такое разрешение (5 баллов) ? Как проявляется эффект пикселизации? Почему он возникает (5 баллов) ? Какая палитра используется при формировании компьютерного изображения? От чего зависит максимально возможное количество цветов, которые можно использовать в изображении (10 баллов) ? Назовите преимущества векторных изображений над растровыми (5 баллов) . Задание 2 (10 баллов). Опишите три самых распространённых формата растровых рисунков. Задание 3 (30 баллов). Информационный объём изображения размером 1024 х 800 пикселей составляет 700 Кб (без учёта сжатия). Определите максимально возможное количество цветов в палитре изображения. Приведите полное решение. Задание 4 (30 баллов). Растровое графическое изображение было записано на информационный носитель дважды: в 256-цветной палитре и в виде чёрно-белого изображения. Во сколько раз информационный объём файла, содержащего чёрно-белый рисунок, меньше файла с цветным изображением? Приведите полное решение.
Задание 1. Дайте развёрнутые ответы на вопросы: В чём принципиальное отличие кодирования растровых и векторных изображений? Что такое разрешение? Как проявляется эффект пикселизации? Почему он возникает? Какая палитра используется при формировании компьютерного изображения? От чего зависит максимально возможное количество цветов, которые можно использовать в изображении? Назовите преимущества векторных изображений над растровыми. Ответ: Растровый рисунок — это дискретный объект, он представляет собой набор пикселей. Качество изображения зависит от разрешения изображения — количества точек в изображении. При масштабировании растрового рисунка его качество ухудшается. Векторное изображение строится из простейших геометрических фигур — графических примитивов, параметры которых (например, координаты концов отрезка, цвет и толщина линий, цвет заливки и др.) записываются в память компьютера. Размер векторных рисунков значительно меньше растровых, при масштабировании качество не изменяется. Разрешение изображения — величина, определяющая количество точек на единицу площади или единицу длины, например количество пикселей на дюйм. Разрешение экрана монитора — количество пикселей по горизонтали и вертикали. Разрешение экрана монитора зависит от технических характеристик монитора и от настроек операционной системы. При пикселизации группы расположенных близко друг к другу пикселей заменяются одноцветными пикселями. Это, как правило, происходит при уменьшении разрешения растрового изображения или какой-то его части. Вместо плавного перехода от цвета одного пикселя к цвету другого появляется ступенчатый эффект, когда пиксели становятся видимыми невооруженным глазом. В современных графических редакторах можно выбрать фильтр «Пикселизация», в результате картинка будет нарисована крупными цветными блоками. Пикселизация может применяться для того, чтобы скрыть часть изображения, например лицо ребёнка на фотографии, логотип какого-то бренда и пр. Эффект пикселизации нередко используется в дизайне компьютерных игр, веб-сайтов, интернет-магазинов. При формировании компьютерного изображения используется палитра RGB (red, green, blue): цвет каждого пикселя на экране компьютера получается путём смешивания трёх базовых цветов — красного, зелёного, синего. Максимально возможное количество цветов, которые можно использовать в изображении, зависит от глубины цвета — количества бит, выделенных на кодирование цвета одного пикселя. Преимущества векторных изображений над растровыми: сохранение качества изображения при масштабировании и других изменениях; простота редактирования на любом этапе создания изображения; существенные изменения рисунка не влияют на качество; небольшой размер файлов; возможность экспортирования в растровый формат. Задание 2. Опишите три самых распространённых формата растровых рисунков. Ответ: Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе. Существует большое количество форматов растровых рисунков. Наиболее популярные: PNG, GIF, JPEG (JPG). png (Portable Network Graphics) — универсальный формат для размещения файла в электронном документе. png имеет высокую степень сжатия данных без потерь и больше всего подходит для публикации изображения в сетевых приложениях. gif (Graphics Interchange Format) — формат, который используется для хранения статичных и анимированных изображений. Имеет высокую степень сжатия и, как следствие, маленький размер. gif поддерживает прозрачность, позволяет использовать не более 256 оттенков в палитре. jpeg (Joint Photographic Experts Group) — формат, в котором сохраняют файлы цифровых камер, результаты сканирования, материалы для полиграфии в высоком разрешении, картинки из соцсетей. Формат характеризуется хорошей цветопередачей, использует алгоритм сжатия с потерями, которые не очень заметны человеческому глазу. Задание 3. Информационный объём изображения размером 1024 х 800 пикселей составляет 700 Кб (без учёта сжатия). Определите максимально возможное количество цветов в палитре изображения. Решение: Максимально возможное количество цветов в палитре изображения N можно определить по формуле N = 2 i , где i — глубина цвета в битах. i выразим из формулы l = k · i, где l — информационный объём изображения, k — размер изображения в пикселях. i = l : k. Информационный объём изображения выразим в битах: 700 Кб = 700 · 1024 · 8 (бит). Подставим значения i и k в формулу: (бит). Вычислим N = 2 i = 2 7 = 128. Ответ: максимально возможное количество цветов в палитре изображения равно 128. Задание 4. Растровое графическое изображение было записано на информационный носитель дважды: в 256-цветной палитре и в виде чёрно-белого изображения. Во сколько раз информационный объём файла, содержащего чёрно-белый рисунок, меньше файла с цветным изображением? Решение: При первой записи использовалась палитра N 1 = 256, при второй записи — палитра N 2 = 2. По формуле N = 2 i определим глубину цвета i 1 = 8 (256 = 2 8 ) и глубину цвета i 2 = 1 (2 = 2 1 ). Информационный объём изображения определяется по формуле l = k · i. Запишем отношение информационных объёмов: (раз). Ответ: в 8 раз информационный объём файла, содержащего чёрно-белый рисунок, меньше файла с цветным изображением. Иллюстрации к разбору: - image010.png: https://cdn-fs.interneturok.ru/287eab5d-e4be-456a-9f62-9f4077d57745?1725950193 - image016.png: https://cdn-fs.interneturok.ru/89ee50c8-a374-44a6-9cbc-99a832f7edaa?1725950383