Кодирование графической информации

В середине 1950-х годов на больших ЭВМ, которые применялись в научных и военных исследованиях, впервые было реализовано представление данных в графическом виде. В настоящее время широко используются технологии обработки графической информации с помощью ГТК. Особенно интенсивно технология обработки графической информации с помощью компьютера стала развиваться в 1980-х годах. Графическую информацию можно представлять в двух формах: аналоговой или дискретной. Живописное полотно, цвет которого изменяется непрерывно, – это пример аналогового представления, а изображение, напечатанное при помощи струйного принтера и состоящее из отдельных точек разного цвета, – это дискретное представление. Путем разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование – присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода. При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Ее можно сравнить с построением изображения из большого количества маленьких цветных фрагментов (метод мозаики). Все изображение разбивается на отдельные точки, каждому элементу ставится в соответствие код его цвета. При этом качество кодирования будет зависеть от таких параметров, как размер точки и количество используемых цветов. Чем меньше размер точки (а значит, изображение составляется из большего количества точек), тем выше качество кодирования.

Чем большее количество цветов используется (т.е. точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем больше информации несет каждая точка, а значит, увеличивается качество кодирования. Создание и хранение графических объектов возможно в нескольких видах – в виде векторного, фрактального или растрового изображения. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, в которой сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений. Она изучает методы и приемы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Для каждого вида изображения используется свой способ создания.

Двоичный код изображения, выводимого на экран, хранится в видеопамяти. Видеопамять – это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Размер видеопамяти зависит от разрешающей способности дисплея и количества отображаемых цветов. Но ее минимальный объем определяется так, чтобы на экран дисплея поместился один кадр (одна страница) изображения, т.е. как результат произведения разрешающей способности на размер кода пикселя: V_min = М х N х а. В табл. 3.4 представлен код восьмицветной палитры.

Таблица 3.4.

Двоичный код восьмицветной палитры

Шестнадцатицветная палитра (табл. 3.5) позволяет увеличить количество используемых цветов. Здесь будет использоваться 4-разрядная кодировка пикселя: 3 бита основных цветов + 1 бит интенсивности. Последний управляет яркостью трех базовых цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков).

Таблица 3.5.

Двоичный код шестнадцатицветной палитры

При раздельном управлении интенсивностью основных цветов количество получаемых цветов увеличивается. Так, для получения палитры при глубине цвета 24 бит на каждый цвет выделяется по 8 бит, т.е. возможно 256 уровней интенсивности (К = 28) – табл. 3.6.

Векторное и фрактальное изображения. Векторное изображение – это графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг. Базовым элементом изображения является линия. Как и любой объект, она обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (пунктирная, сплошная). Замкнутые линии имеют свойство заполнения (или другими объектами, или выбранным цветом). Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Так как линия описывается математически как единый объект, то и объем данных для отображения объекта средствами векторной графики значительно меньше, чем в растровой графике. Информация о векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая и обрабатывается специальными программами.

Таблица 3.6.