Разрядность в реальной жизни. Что такое глубина цвета

В современном мире планшет уже не является средством роскоши, как это было еще относительно недавно, а считается необходимым для жизни гаджетом. К сожалению, как и любые другие электронные девайсы, планшетные ПК могут ломаться и выходить из строя. Виной тому могут быть как некачественные материалы и некорректные настройки со стороны производителя, так и неосторожное поведение самого пользователя. Кстати, чаще всего планшет получает «травмы» именно из-за своей мобильности, за которую, собственно говоря, он и ценится: на этот гаджет можно сесть, уронить, случайно задеть и т.д. Конечно, совестливый производитель старается предугадать подобные ситуации, и заботится о мерах безопасности, например, покрывая дисплей планшета прочным стеклом. Но часто и это не помогает, и устройство приходится нести в сервис. В данной статье мы постараемся охватить самые популярные проблемы, которые возникают с планшетами вследствие неосторожного с ними обращения или по каким-либо другим причинам.

Первая и, пожалуй, наиболее распространенная проблема – разбитый дисплей. Современные планшеты, часто даже бюджетные, как уже упоминалось выше, защищены крепким стеклом, но иногда и оно не спасает, и экран трескается. Напомним, что дисплей состоит из двух частей, а именно из матрицы и тач-скрина. Если разбилось только верхнее стекло, считайте, вам повезло, ведь заменить его намного дешевле, чем менять весь дисплей с матрицей. Кстати, если матрица осталась незадетой, временить с починкой сенсора не стоит, ведь это неминуемо повлечет проблемы и со второй частью дисплея. Отметим также, что такая поломка как замена сенсора и матрицы должна происходить только в соответствующем сервисном центре, если вы только не хотите чтобы его восстановление вышло вам как ремонт vertu. А вот вмешательство дилетанта или неквалифицированного специалиста чревато для вашего планшета полной его непригодностью.

Следующей достаточно часто встречающейся неисправностью принято считать отсутствие у планшета ответной реакции, а если быть точнее, – когда он перестает включаться. Причин для этого может быть много, и зачастую с ними можно справиться самостоятельно в домашних условиях. Так, например, такое может случиться вследствие некорректной работы загрузчика. Ситуацию можно попробовать исправить, зажав кнопку включения секунд на 20. Если это не помогло, возможно, проблема кроется в подаче питания: попробуйте включить планшет во время его зарядки. Также возможен вариант, когда перегорает контроллер питания, в этом случае необходимо просто его заменить. И, наконец, еще один возможный ход развития событий, когда повреждается процессор. Это случается повсеместно, в частности, когда пользователь часто и помногу работает на своем гаджете. В любом случае, если первые два способа не помогли вам вернуть планшет к жизни, следует обратиться в сервисный центр, где после диагностики произведут замену неисправного внутреннего элемента.

Кстати, часто может случаться и так, что планшетный ПК начинает зависать или очень долго грузится. Решение этой проблемы не требует вмешательства специалиста, пользователь и сам может справиться с подобной неприятностью. Вероятнее всего, в устройстве запущено чересчур много программ. Как вариант, тормозить работу гаджета может и установленный антивирус, который является весьма емкой для планшета программой. Чтобы таких проблем больше не возникало, нужно либо почистить свой планшетный ПК от неиспользуемых или устаревших программ, либо сбросить его до заводских настроек. Кстати, последнее можно сделать еще и в ситуации, когда планшет не находит сеть. Это может быть вызвано некорректной прошивкой или неправильными настройками сети. Стоит также отметить, что модуль Wi-Fi сам по себе достаточно редко ломается.

Весьма распространена и такая проблема, когда динамики перестают воспроизводить звук. Все, что может в таком случае сделать пользователь – проверить правильность настроек громкости. Иногда бывает так, что в планшете становится неисправным динамик. В любом случае, это определяет эксперт-диагност в сервисном центре, но стоит учитывать, что ремонт в таком случае выльется пользователю в нескромную сумму, почти как ремонт vertu.

Еще один повод обратиться в сервисный центр без промедления – попадание в планшет воды. Если гаджет намок сильно, то, скорее всего, он больше не будет работать. Однако бывает и так, что его работоспособность пропадает частично, именно поэтому очень важно сразу же устройство высушить и почистить. Подобный процесс реанимирования лучше всего проводить именно в сервисном центре, чтобы не усугубить ситуацию, ведь конструкция данного девайса может содержать великое множество маленьких деталей. К слову, намного более опасна для планшета морская вода, так как соль, попав внутрь, может длительное время разъедать внутренности устройства.

В завершение, мы хотели бы привести в качестве примеров несколько популярных, на наш взгляд, моделей планшетов, и с помощью известного сайта iFixit проверить, насколько они пригодны к ремонту. Наш выбор пал на три планшета: Kindle Fire HD 8.9, Google Nexus 10 и Apple iPad 4.

Итак, первый 8.9-дюймовый планшетный ПК получил 5 баллов за ремонтопригодность. Самым главным его достоинством оказалась возможность без усилий добраться до внутренних компонентов. Что до недостатков, то, во-первых, чтобы снять стекло дисплея, необходимо воспользоваться феном, который нагреет клей, и его можно отклеить. А во-вторых, батарея и провода планшета приклеены к корпусу, что также усложняет задачу специалистам при поломке того или иного элемента.

Следующий наш герой – Google Nexus 10, который оценили в 6 баллов, что очень неплохо. Экран этого девайса защищен специальным стеклом, а аккумулятор съемный и легко заменяется. Впрочем, не обошлось и без недостатков: вскрыть гаджет оказалось не таким уже и простым делом из-за обилия клея и винтиков.

И последняя модель, о которой мы хотели бы упомянуть в данном обзоре – любимый многими Apple iPad 4. Он оказался крепким орешком, и его ремонтопригодность была оценена лишь в 2 балла. И это легко объяснимо, ведь в конструкции гаджета использовано чересчур много клея, а во время проведения манипуляций с дисплеем есть риск того, что он просто треснет. Хотя плюс у девайса тоже имеется: после снятия передней панели достаточно легко достать LCD.

Как видим, когда дело касается ремонта, в устройстве всегда или почти всегда находится причина, по которой он затруднителен. Именно поэтому очень важно перед покупкой планшета внимательно ознакомиться с характеристиками понравившейся модели, вплоть до того, чтобы оценить ее пригодность к починке. А лучше всего быть аккуратным со своим мобильным помощником, чтобы его никогда не пришлось нести в ремонт.

Посетите практически любой форум по фотографии, и вы непременно наткнетесь на дискуссию относительно преимуществ RAW и JPEG файлов. Одна из причин, по которой некоторые фотографы предпочитают формат RAW - это бóльшая глубина бита (глубина цвета)*, содержащаяся в файле. Это позволяет вам получать фотографии большего технического качества, чем те, что вы можете получить из файла JPEG.

*Bit depth (глубина бита), или Color depth (глубина цвета, в русском языке чаще используется именно это определение) - количество бит, используемых для представления цвета при кодировании одного пикселя растровой графики или видеоизображения. Часто выражается единицей бит на пиксель (англ. bits per pixel, bpp). Wikipedia

Что такое глубина цвета?

Компьютеры (и устройства, которые управляются встроенными компьютерами, такие как цифровые SLR-камеры) используют двоичную систему исчисления. Двоичная нумерация состоит из двух цифр - 1 и 0 (в отличие от десятичной системы исчисления, включающей 10 цифр). Одна цифра в двоичной системе исчисления называется «бит» (англ. «bit», сокращенно от «binary digit», «двоичная цифра»).

Восьмибитное число в двоичной системе выглядит так: 10110001 (эквивалентно 177 в десятичной системе). Таблица ниже демонстрирует, как это работает.

Максимально возможное восьмибитное число - это 11111111 - или 255 в десятичном варианте. Это значимая цифра для фотографов, поскольку она возникает во многих программах для обработки изображений, а также в старых дисплеях.

Цифровая съемка

Каждый из миллионов пикселей на цифровой фотографии соответствует элементу (также называемому «пиксель», англ. «pixel») на сенсоре (сенсорная матрица) камеры. Эти элементы при попадании на них света генерируют слабый электрический ток, измеряемый камерой и записывающийся в JPEG или RAW файл.

Файлы JPEG

Файлы JPEG записывают информацию о цвете и яркости для каждого пикселя тремя восьмиразрядными числами, по одному числу для красного, зеленого и синего каналов (эти цветовые каналы такие же, как те, что вы видите при построении цветовой гистограммы в Photoshop или на вашей камере).

Каждый восьмибитный канал записывает цвет по шкале 0-255, предоставляя теоретический максимум в 16,777,216 оттенках (256 x 256 x 256). Человеческий глаз может различать приблизительно около 10-12 миллионов цветов, так что это число обеспечивает более чем удовлетворительное количество информации для отображения любого объекта.

Этот градиент был сохранен в 24-битном файле (по 8 бит на каждый канал), что достаточно для передачи мягкой градации цветов.

Этот градиент был сохранен как 16-битный файл. Как вы можете видеть, 16 бит недостаточно для передачи мягкого градиента.

RAW файлы

RAW файлы присваивают больше бит каждому пикселю (большинство камер имеют 12 или 14-битные процессоры). Больше бит - больше числа, а, следовательно, больше тонов на каждый канал.

Это не приравнивается к большему количеству цветов - JPEG файлы уже могут записывать больше цветов, чем может воспринять человеческий глаз. Но каждый цвет сохраняется с гораздо более тонкой градацией тонов. В таком случае говорят, что изображение имеет большую глубину цвета. Таблица ниже иллюстрирует, как глубина бита приравнивается к количеству оттенков.

Обработка внутри камеры

Когда вы настраиваете камеру на запись фотографий в режиме JPEG, внутренний процессор камеры считывает информацию, полученную от сенсора в момент, когда вы делаете снимок, обрабатывает ее в соответствии с параметрами, выставленными в меню камеры (баланс белого, контраст, насыщенность цвета и т.д.), и записывает ее как 8-битный JPEG файл. Вся дополнительная информация, полученная сенсором, отбрасывается и теряется навсегда. В итоге, вы используете лишь 8 бит из 12 или 14 возможных, которые сенсор способен зафиксировать.

Постобработка

RAW файл отличается от JPEG тем, что содержит все данные, зафиксированные сенсором камеры за период экспонирования. Когда вы обрабатываете RAW файл, используя программное обеспечение для конвертации RAW, программа осуществляет преобразования, аналогичные тем, что производит внутренний процессор камеры, когда вы снимаете в JPEG. Различие состоит в том, что вы выставляете параметры внутри используемой программы, а те, что выставлены в меню камеры, игнорируются.

Выгода от дополнительной глубины бита RAW файла становится очевидной при постобработке. JPEG файл стоит использовать, если вы не собираетесь делать какую-либо постобработку и вам достаточно выставить экспозицию и все другие настройки во время съемки.

Однако, в реальности большинство из нас хочет внести хотя бы несколько исправлений, если это даже просто яркость и контраст. И это именно тот момент, когда JPEG файлы начинают уступать. С меньшим количеством информации на пиксель, когда вы проводите корректировку яркости, контраста или цветового баланса, оттенки могут визуально разделиться.

Результат наиболее очевиден в областях плавного и продолжительного перехода оттенков, таких как на голубом небе. Вместо мягкого градиента от светлого к темному, вы увидите расслоение на цветовые полосы. Этот эффект также известен как постеризация (англ. «posterisation»). Чем больше вы корректируете, тем сильнее он проявляется на изображении.

С файлом RAW, вы можете вносить гораздо более сильные изменения в оттенок цвета, яркость и контраст до того, как вы увидите снижение качества изображения. Это также позволяют сделать некоторые функции RAW-конвертера, такие как настройка баланса белого и восстановление «пересвеченных» областей (highlight recovery).

Это фото получено из JPEG файла. Даже при таком размере видны полосы в небе как результат постобработки.

При тщательном рассмотрении на небе виден эффект постеризации. Работа с 16-битным TIFF файлом может ликвидировать, или по крайней мере минимизировать, эффект полос.

16-битные TIFFфайлы

Когда вы обрабатываете RAW файл, ваше программное обеспечение предоставляет вам опцию по сохранению его как 8 или 16-битного файла. Если вы довольны обработкой и не хотите вносить еще какие-либо изменения, вы можете сохранить его как 8-битный файл. Вы не заметите никаких различий между файлом 8 бит и 16 бит на вашем мониторе или когда вы распечатаете изображение. Исключение - тот случай, когда у вас есть принтер, распознающий 16-битные файлы. В этом случае, из файла 16 бит вы можете получить лучший результат.

Однако если вы планируете осуществлять постобработку в Photoshop, тогда рекомендуется сохранять изображение как 16-битный файл. В этом случае изображение, полученное из 12 или 14-битного сенсора, будет «растянуто», чтобы заполнить 16-битный файл. После этого вы можете поработать над ним в Photoshop, зная, что дополнительная глубина цвета поможет вам достичь максимального качества.

Опять же, когда вы завершили процесс обработки, вы можете сохранить файл как 8-битный файл. Журналы, издатели книг и стоки (и практически любой клиент, покупающий фотографии), требуют 8-битные изображения. Файлы 16 бит могут потребоваться, только если вы (или кто-то другой) намереваетесь редактировать файл.

Это изображение, которое я получил, используя настройку RAW+JPEG на камере EOS 350D. Камера сохранила две версии файла - JPEG, обработанный процессором камеры, и RAW файл, содержащий всю информацию, записанную 12-битным сенсором камеры.

Здесь вы видите сравнение правого верхнего угла обработанного JPEG файла и RAW файла. Оба файла были созданы камерой с одной и той же настройкой экспозиции, и единственное различие между ними - это глубина цвета. Я смог «вытянуть» не различимые в JPEG «пересвеченные» детали в RAW файле. Если бы я хотел поработать над этим изображением дальше в Photoshop, я мог бы сохранить его как 16-битный файл TIFF, чтобы обеспечить максимально возможное качество изображения в течение процесса обработки.

Почему фотографы используют JPEG?

То, что не все профессиональные фотографы используют формат RAW все время, еще ничего не значит. Как свадебные, так и спортивные фотографы, например, зачастую работают именно с форматом JPEG.

Для свадебных фотографов, которые могут снять тысячи снимков на свадьбе, это экономит время на последующей обработке.

Спортивные фотографы используют JPEG файлы для того, чтобы иметь возможность отсылать фотографии своим графическим редакторам в течение мероприятия. В обоих случаях скорость, эффективность и меньший размер файлов формата JPEG делает использование этого типа файлов логичным.

Глубина цвета на компьютерных экранах

Глубина бита также относится к глубине цвета, которую компьютерные мониторы способны отображать. Читателю, использующему современные дисплеи, возможно, тяжело будет в это поверить, но компьютеры, которыми я пользовался в школе, могли воспроизводить только 2 цвета - белый и черный. «Must-have» компьютер того времени - Commodore 64, способный воспроизводить аж 16 цветов. В соответствии с информацией из «Википедии», было продано более 12 единиц этого компьютера.

Компьютер Commodore 64. Автор фотографии Билл Бертрам (Bill Bertram)

Несомненно, вы не сможете редактировать фотографии на машине с 16 цветами (64 Кб оперативной памяти в любом случае больше не потянут), и изобретение 24-битных дисплеев с реалистичным цветовоспроизведением - одна из вещей, которые сделали цифровую фотографию возможной. Дисплеи с реалистичным цветовоспроизведением, как и файлы JPEG, формируются при помощи трех цветов (красного, зеленого и синего), каждый с 256 оттенками, записанными в 8-битную цифру. Большинство современных мониторов используют либо 24-битные, либо 32-битные графические устройства с реалистичным цветовоспроизведением.

Файлы HDR

Многие из вас знают, что изображения с расширенным динамическим диапазоном (HDR) создаются путем комбинирования нескольких версий одного и того же изображения, снятого с разными настройками экспозиции. Но знаете ли вы, что программное обеспечение формирует 32-битное изображение с более чем 4 миллиардами тональных значений на каждый канал на пиксель - просто скачок по сравнению с 256 оттенками в файле JPEG.

Настоящие HDR файлы не могут быть корректно отображены на компьютерном мониторе или распечатанной странице. Вместо этого они урезаются до 8 или 16-битных файлов при помощи процесса, называемого тональная компрессия (англ. «tone-mapping»), который сохраняет характеристики оригинального изображения с расширенным динамическим диапазоном, но позволяет воспроизвести его на устройствах с узким динамическим диапазоном.

Заключение

Пиксели и биты - основные элементы для построения цифрового изображения. Если вы хотите получить максимально хорошее качество снимка на вашей камере, необходимо понимать концепцию глубины цвета и причины, по которым формат RAW позволяет получить изображение лучшего качества.

Вопрос 7. Глубина цвета

Глубина цвета – это количество бит, отводимых для кодирования одного пикселя.

Если для кодирования одного пикселя взять 1 бит – то с его помощью мы можем получить только 2 цвета: черный (0) и белый (1), то есть черно-белое изображение.

2 бита – 4 цвета (00, 01, 10, 11)

8 бит – 2 8 цветов = 256 цветов и т.д.

Таким образом, число цветов можно определить по формуле:

где, N – количество цветов,

I - битовая глубина цвета.

Вывод : чем больше бит применяется для кодирования 1 пикселя, тем больше цветов и реалистичнее изображение, но и размер файла тоже увеличивается.

Таким образом, объем файла точечной графики – это произведение ширины и высоты изображения в пикселях на глубину цвета.

При этом совершенно безразлично, что изображено на фотографии. Если три параметра одинаковы, то размер файла без сжатия будет одинаков для любого изображения.

Пример расчета . Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 800 х 600.

Решение . Из условия файл имеет параметры

А = 800 пикселей

В = 600 пикселей

Глубина цвета I = 24 бита (3 байта)

тогда формула объема файла V = A + B + I

V = 800 х 600 х 24 = 11520000 бит = 1440000байт = 1406, 25 Кбайт = 1,37 Мб

Пример 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 256. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Из формулы N = 2 I следует, что глубина цвета I 1 = log 2 65536 = 16 бит, а после оптимизации I 2 = log 2 256 = 8 бит

При этом, размеры картинки в пикселях не изменились. используя формулу для вычисления объема файла имеем: V 1 = a x b x 16 = 16 ab и

V 2 = a x b x 8 = 8 ab

Составляем пропорцию V 1: V 2 = 16 ab: 8 ab

Итак: размер графического файла зависит от размеров изображения и количества цветов.

При этом качественное изображение с 24 или 32 битным кодированием получается довольно большим (мегабайт).

Это очень неудобно для хранения и передачи изображений (особенно в сети Интернет). Поэтому графические файлы подвергаются оптимизации.

Глубина цвета – количество бит, проходящий на 1 пиксел (bpp). Наиболее популярным разрешением является 8 bpp (256 цветов), 16 bpp (65536 цветов)

С 80-х гг. развивается технология обработки на ПК графической информации. Форму представления на экране дисплея графического изображения, состоящего из отдельных точек (пикселей), называют растровой.

Минимальным объектом в растровом графическом редакторе является точка. Растровый графический редактор предназначен для создания рисунков, диаграмм.

Разрешающая способность монитора (количество точек по горизонтали и вертикали), а также число возможных цветов каждой точки определяются типом монитора.

Распространённая разрешающая способность – 800 х 600 = 480 000 точек.

1 пиксель чёрно-белого экрана кодируется 1 битом информации (чёрная точка или белая точка). Количество различных цветов К и количество битов для их кодировки связаны формулой: К = 2b.

Современные мониторы имеют следующие цветовые палитры: 16 цветов, 256 цветов; 65 536 цветов (high color), 16 777 216 цветов (true color).

В табл. 1 показана зависимость информационной ёмкости одного пикселя от цветовой палитры монитора.

Таблица 1

Количество цветов монитора	Количество бит, кодирующих одну точку
	16 (2 16 = 65 536)
	24 (2 24 =16 777 216)

Объём памяти , необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран (видеопамяти), равен произведению разрешающей способности на количество бит, кодирующих одну точку . В видеопамяти ПК хранится битовая карта (двоичный код изображения), она считывается процессором не реже 50 раз в секунду и отображается на экране.

В табл. 2 приведены объёмы видеопамяти для мониторов с различными разрешающей способностью и цветовой палитрой.

Таблица 2

		256 цветов	65536 цветов	167777216 цветов

Ввод и хранение в ЭВМ технических чертежей и им подобных графических изображений осуществляются по-другому. Любой чертёж состоит из отрезков, дуг, окружностей. Положение каждого отрезка на чертеже задаётся координатами двух точек, определяющих его начало и конец. Окружность задаётся координатами центра и длиной радиуса. Дуга – координатами начала и конца, центром и радиусом. Для каждой линии указывается её тип: тонкая, штрихпунктирная и т.д. Такая форма представления графической информации называется векторной. Минимальной единицей, обрабатываемой векторным графическим редактором, является объект (прямоугольник, круг, дуга). Информация о чертежах обрабатывается специальными программами. Хранение информации в векторной форме на несколько порядков сокращает необходимый объём памяти по сравнению с растровой формой представления информации.

Видеопамяти находится двоичная информация об изображении, выводимом на экран. Почти все создаваемые, обрабатываемые или просматриваемые с помощью компьютера изображения можно разделить на две большие части - растровую и векторную графику.

Растровые изображения представляют собой однослойную сетку точек, называемых пикселами (pixel, от англ. picture element). Код пиксела содержит информации о его цвете.

Для черно-белого изображения (без полутонов) пиксел может принимать только два значения: белый и черный (светится - не светится), а для его кодирования достаточно одного бита памяти: 1 -- белый, 0 -- черный.

Пиксел на цветном дисплее может иметь различную окраску, поэтому одного бита на пиксел недостаточно. Для кодирования 4-цветного изображения требуются два бита на пиксел, поскольку два бита могут принимать 4 различных состояния. Может использоваться, например, такой вариант кодировки цветов: 00 -- черный, 10 -- зеленый, 01 -- красный, 11 -- коричневый.

На RGB-мониторах все разнообразие цветов получается сочетанием базовых цветов -- красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue), из которых можно получить 8 основных комбинаций:

			цвет
			коричневый

Разумеется, если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, порождающих разнообразные оттенки, увеличивается. Количество различных цветов -- К и количество битов для их кодировки -- N связаны между собой простой формулой: 2 N = К.

В противоположность растровой графике векторное изображение многослойно. Каждый элемент векторного изображения - линия, прямоугольник, окружность или фрагмент текста -- располагается в своем собственном слое, пикселы которого устанавливаются независимо от других слоев. Каждый элемент векторного изображения является объектом, который описывается с помощью специального языка (математических уравнения линий, дуг, окружностей и т. д.). Сложные объекты (ломаные линии, различные геометрические фигуры) представляются в виде совокупности элементарных графических объектов.

Задачи

Контрольные вопросы

1. Сколько двоичных разрядов необходимо для кодирования 1 символа?

2. Средняя скорость чтения ученика составляет 160 символов в минуту. Сколько информации он переработает за 7 часов непрерывного чтения текста?

3. В чём суть растровой формы представления графической информации?

4. Сколько бит информации необходимо для кодирования 1 точки чёрно-белого экрана монитора?

5. По какой формуле определяется объём видеопамяти дисплея?

6. В чём суть векторной формы представления графической информации?

Задача 1. Определить размер 24-битного графического файла с разрешением 1024 х 600.

Задача 2. В процессе оптимизации количество цветов было уменьшено с 65536 до 2. Во сколько раз уменьшился объем файла.

Задача 3. Дан двоичный код рисунка. Известно, что рисунок монохромный и матрица имеет размер 8X8. Восста­новите рисунок по коду:

а) 00111100 01000010 00000010 01111110 10000010 10000010 10000110 01111011

б) 10111110 11000001 10000001 00111110 00000001 00000001 10000001 01111110

в) 00111111 01000010 01000010 01000010 00111110 00100010 01000010 11000111

Задача 4 . Изображение на экране дисплея строится из отдель­ных точек (пикселей). Пусть установлено разрешение экрана 1200x1024. Сколько байт займет образ экра­на в памяти компьютера, если сохранить его (пото­чечно, в формате bit map -* bmp) как:

а) монохромное изображение;

б) 256-цветный рисунок;

в) 24-разрядный рисунок.

Задача 5. Для кодирования оттенка цвета одной точки (пиксе­ля) цветного изображения в соответствии с RGB моделью цветообразования используется 1 байт (8 бит): 3 бита для кодирования уровня яркости красного (Red) цвета, 2 бита для кодирования уровня яркости зеленого (Green) цвета и 3 бита на синий (Blue) цвет. Определите:

а) сколько уровней яркости каждого цвета может быть закодировано таким образом;

б) сколько всего цветовых оттенков изображения можно передать.

Решите ту же задачу, но при условии использования режима True Color, когда для передачи цвета одного пикселя используется 3 байта - по одному на каждый цвет.

Тест

1. Учебная программа занимает 19 Кбайт памяти ПК. Инструкция к программе занимает 1 кадр дисплея (25 строк по 80 символов). Какую часть программы занимает инструкция?

а) 2000 байт;

в) 1/10 часть;

2. Экран компьютера может работать в различных режимах, которые отличаются разрешающей способностью и количеством возможных цветов каждой точки.

Заполните таблицу:

3. Что является минимальным объектом, используемым в растровом графическом редакторе?

а) Точка экрана (пиксель);

б) объект (прямоугольник, круг и т.д.);

в) палитра цветов;

г) знакоместо (символ).

4. Для чего предназначен векторный графический редактор?

а) Для создания чертежей;

б) для построения графиков:

в) для построения диаграмм;

г) для создания и редактирования рисунков.

6. Какого количества информации требует двоичное кодирование 1 точки на черно-белом экране (без градации яркости)?

г) 16 байт.

7. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16 градациями серого цвета размером 10х10 точек. Каков информационный объём этого файла?

б) 400 байт;

г) 100 байт.

Правильные ответы к тесту 2.2: 1-г, 3-а, 4-а, 5-б, 6-а, 7-в.

Код - это набор условных обозначений (или сигналов) для записи (или передачи) некоторых заранее определенных понятий.

Кодирование информации – это процесс формирования определенного представления информации. В более узком смысле под термином «кодирование» часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Обычно каждый образ при кодировании (иногда говорят - шифровке) представлении отдельным знаком.

Знак - это элемент конечного множества отличных друг от друга элементов.

В более узком смысле под термином "кодирование" часто понимают переход от одной формы представления информации к другой, более удобной для хранения, передачи или обработки.

Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (например, звуки, изображения, показания приборов и т. д.) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Например, чтобы перевести в числовую форму музыкальный звук, можно через небольшие промежутки времени измерять интенсивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого измерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно выполнить преобразования полученной информации, например "наложить" друг на друга звуки от разных источников.

Аналогичным образом на компьютере можно обрабатывать текстовую информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия человеком по этим числам строятся изображения букв. Соответствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, поскольку при этом устройства для их обработки получаются значительно более простыми. Ввод чисел в компьютер и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятичной форме, а все необходимые преобразования выполняют программы, работающие на компьютере.

Способы кодирования информации.

Одна и та же информация может быть представлена (закодирована) в нескольких формах. C появлением компьютеров возникла необходимость кодирования всех видов информации, с которыми имеет дело и отдельный человек, и человечество в целом. Но решать задачу кодирования информации человечество начало задолго до появления компьютеров. Грандиозные достижения человечества - письменность и арифметика - есть не что иное, как система кодирования речи и числовой информации. Информация никогда не появляется в чистом виде, она всегда как-то представлена, как-то закодирована.

Двоичное кодирование – один из распространенных способов представления информации. В вычислительных машинах, в роботах и станках с числовым программным управлением, как правило, вся информация, с которой имеет дело устройство, кодируется в виде слов двоичного алфавита.

Кодирование символьной (текстовой) информации.

Основная операция, производимая над отдельными символами текста - сравнение символов.

При сравнении символов наиболее важными аспектами являются уникальность кода для каждого символа и длина этого кода, а сам выбор принципа кодирования практически не имеет значения.

Для кодирования текстов используются различные таблицы перекодировки. Важно, чтобы при кодировании и декодировании одного и того же текста использовалась одна и та же таблица.

Таблица перекодировки - таблица, содержащая упорядоченный некоторым образом перечень кодируемых символов, в соответствии с которой происходит преобразование символа в его двоичный код и обратно.

Наиболее популярные таблицы перекодировки: ДКОИ-8, ASCII, CP1251, Unicode.

Исторически сложилось, что в качестве длины кода для кодирования символов было выбрано 8 бит или 1 байт. Поэтому чаще всего одному символу текста, хранимому в компьютере, соответствует один байт памяти.

Различных комбинаций из 0 и 1 при длине кода 8 бит может быть 28 = 256, поэтому с помощью одной таблицы перекодировки можно закодировать не более 256 символов. При длине кода в 2 байта (16 бит) можно закодировать 65536 символов.

Кодирование числовой информации.

Сходство в кодировании числовой и текстовой информации состоит в следующем: чтобы можно было сравнивать данные этого типа, у разных чисел (как и у разных символов) должен быть различный код. Основное отличие числовых данных от символьных заключается в том, что над числами кроме операции сравнения производятся разнообразные математические операции: сложение, умножение, извлечение корня, вычисление логарифма и пр. Правила выполнения этих операций в математике подробно разработаны для чисел, представленных в позиционной системе счисления.

Основной системой счисления для представления чисел в компьютере является двоичная позиционная система счисления.

Кодирование текстовой информации

В настоящее время, большая часть пользователей, при помощи компьютера обрабатывает текстовую информацию, которая состоит из символов: букв, цифр, знаков препинания и др. Подсчитаем, сколько всего символов и какое количество бит нам нужно.

10 цифр, 12 знаков препинания, 15 знаков арифметических действий, буквы русского и латинского алфавита, ВСЕГО: 155 символов, что соответствует 8 бит информации.

Единицы измерения информации.

1 байт = 8 бит

1 Кбайт = 1024 байтам

1 Мбайт = 1024 Кбайтам

1 Гбайт = 1024 Мбайтам

1 Тбайт = 1024 Гбайтам

Суть кодирования заключается в том, что каждому символу ставят в соответствие двоичный код от 00000000 до 11111111 или соответствующий ему десятичный код от 0 до 255.

Необходимо помнить, что в настоящее время для кодировки русских букв используют пять различных кодовых таблиц (КОИ - 8, СР1251, СР866, Мас, ISO), причем тексты, закодированные при помощи одной таблицы не будут правильно отображаться в другой

Основным отображением кодирования символов является код ASCII - American Standard Code for Information Interchange- американский стандартный код обмена информацией, который представляет из себя таблицу 16 на 16, где символы закодированы в шестнадцатеричной системе счисления.

Кодирование графической информации.

Важным этапом кодирования графического изображения является разбиение его на дискретные элементы (дискретизация).

Основными способами представления графики для ее хранения и обработки с помощью компьютера являются растровые и векторные изображения

Векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных геометрических фигур (чаще всего отрезков и дуг). Положение этих элементарных отрезков определяется координатами точек и величиной радиуса. Для каждой линии указывается двоичные коды типа линии (сплошная, пунктирная, штрихпунктирная), толщины и цвета.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу.

Pixel (picture element - элемент рисунка) - минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем "плотнее" расположены пиксели, то есть чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения код цвета каждого пикселя задается одним битом.

Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета.

Поскольку и цвета кодируются в двоичном коде, то если, например, вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=24), а если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать тогда 216 = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета - так называемый режим “истинного цвета” (True Color). Заметим, что это используемые в настоящее время, но далеко не предельные возможности современных компьютеров.

Кодирование звуковой информации.

Из курса физики вам известно, что звук - это колебания воздуха. По своей природе звук является непрерывным сигналом. Если преобразовать звук в электрический сигнал (например, с помощью микрофона), мы увидим плавно изменяющееся с течением времени напряжение.

Для компьютерной обработки аналоговый сигнал нужно каким-то образом преобразовать в последовательность двоичных чисел, а для этого его необходимо дискретизировать и оцифровать.

Можно поступить следующим образом: измерять амплитуду сигнала через равные промежутки времени и записывать полученные числовые значения в память компьютера.

02.08.2016

Для цифровой фотографии одним из важнейших параметров является глубина цвета. Ее часто называют и глубиной пикселя, и битовым разрешением.

Под этим термином подразумевается величина, которая характеризует количество бит информации, содержащейся в пикселе картинки. Битовое разрешение дает представление об объеме цветовой информации, которая используется для характеристики каждого пикселя изображения.

С увеличением глубины цвета увеличивается и количество информации о цвете, передаваемой цифровым изображением, увеличивается диапазон цветов. Другими словами, чем больше битовая глубина, тем точнее и детальнее само изображение.

Какая бывает глубина цвета изображений?

Глубина пикселя может варьироваться от 1 до 48 битов. С битовой глубиной пикселя = 1 возможно лишь 2 цвета (белый и черный) и 21 допустимое состояние.

Если глубина пикселя будет равна 8, то возможных состояний будет уже больше на 7, а количество оттенков - 256.

Такие изображения с глубиной 24 бита, в которых может содержаться 16.7 млн. цветовых оттенков, способны очень точно и в полной мере передавать все краски окружающей нас действительности.

С большей глубиной цвета (36 или 48 битов) позволяют снимать в формате RAW профессиональные фотокамеры. Иногда именно поэтому многие фотографы предпочитают делать снимки именно а RAW.

Но наиболее распространенным показателем глубины цвета является все же 24 бита - это стандартные фотоснимки обычных фотоаппаратов в формате JPG, они вполне передают все детали и нюансы изображения. Недаром 24-битные изображения имеют название «TruColor», т.е. «настоящий цвет».

Существуют также 15 и 16 битные фотографии. Их еще называют «HighColor». Они передают оттенки, к которым наиболее восприимчив глаз человека.

На что влияет глубина цвета?

Во-первых, как понятно из вышесказанного, от глубины цвета зависит качество цветопередачи и, соответственно, качество самой фотографии. Оптимальным показателем глубины цвета является 24 бита, которого и придерживается большинство обычных фотографов.

Во-вторых, нужно помнить, что объем файла с изображением во многом зависит как от размеров картинки, так и от глубины цвета. Чем больше битовое разрешение изображения, тем больше будет объем его файла и его вес. Следовательно, нужно заранее подумать об обеспечении фотоаппарата картой памяти достаточного объема.

Интересные публикации на сайте

До сих пор, говоря о переводе изображений в цифровую форму, мы не касались способа кодировки цвета, отделываясь замечанием о том, что компьютер "запомает цвета". В действительности вопрос кодирования принципиально важен и трует более подробного рассмотрения.

Максимальное количество цветов, которое может быть использовано в изобрении данного типа, называется глубиной цвета . Существуют типы изображений с различной глубиной цвета - черно-белые штриховые, в оттенках серого, с индеированным цветом, полноцветные. Тип изображения определяется при создании документа и отображается в списке Mode (Режим) меню Image (Изображение), с помощью которого можно изменить и тип изображения.

Битовая глубина или глубина пиксела , также называемая глубиной цвета, хараеризует количество информации, содержащейся в пикселе изображения на экране или в пикселе печатного оттиска. Чем больше битовая глубина, т. е. чем больше битов информации используется для описания пиксела, тем больше информации о цвете передает цифровое изображение (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Количество оттенков цветов в зависимости от глубины пиксела

В настоящее время глубина пиксела может варьироваться в пределах от 1 до 64 битов. В большинстве случаев в моделях Lab, RGB, Grayscale и CMYK изображие содержит 8 бит информации для каждого цветового канала. Это означает, что для моделей Lab и RGB битовая глубина равна 24 (8 бит 3 канала), для 8-битной модели Grayscale битовая глубина равна 8 (8 бит 1 канал), для модели CMYK - 32 бита (8 бит 4 канала). Программа Adobe Photoshop CS5 может работать c Lab-, RGB-, Multichannel-, Grayscale- и CMYK-изображениями, которые содержат 16 бит данных на каждый цветовой канал. Модель Multichannel при конвертации моделей RGB или CMYK использует 256 градаций серого в каждом канале.

Например, изображение с глубиной, равной 1 бит, имеет два возможных значения цвета: черный и белый. Изображение с глубиной, равной 8 бит, имеет 28 или 256 знений возможных цветов. Модель изображений в градациях серого, имеющая глубу 8 бит, отображает 28 или 256 значений возможных цветов, оттенков серого.

RGB-изображения моделируются тремя цветовыми каналами. RGB-изобрения имеют глубину, равную 8 бит, и отображают 28 или 256 значений возможных цветов для каждого канала и приблизительно 16 миллионов оттенков для всего изображения. RGB-изображения с 8-bits per channel (битами на каждый канал (bpc)) называются 24-битными изображениями.

Программа Photoshop, в дополнение к 8 bpc изображениям, может работать с изражениями, битовая глубина которых равна 16 или 32 bpc. Изображения с битой глубиной 32 bpc так же известны, как изображения с высоким динамическим диапоном HDR (High dynamic range).

Черно-белые штриховые изображения

Самый простой случай - это монохромное или черно-белое изображение (bitmap). Этот самый экономный тип изображений прекрасно подходит для штровых иллюстраций, чертежей, гравюр, простых логотипов и т. п. Изображения этого типа можно получить, непосредственно сканируя изображения в режиме Black and White (Черный и белый) или Line Art (Искусство линий) (в программном обеспечении различных сканеров этот режим назван по-разному).

Каким образом может быть закодировано монохромное изображение? Наименей единицей информации является бит . Он может принимать всего 21 = 2 значия (да/нет, 1/0, черное/белое и т. п.). Каждая точка изображения может иметь один из двух цветов (скажем, черный или белый). Для кодирования информации о цвете каждой точки хватит одного бита.

Восемь бит составляют байт. Байтом может кодироваться 28 = 256 состояний. Десятиые приставки, используемые для этих единиц, имеют некоторое отличие от традициоых. В килобайте (Кбайт) 1024 байта, а в мегабайте (Мбайт) - 1024 Кбайт.

В математической теории информации считается, что 1 бит - объем информации тако сообщения, которое уменьшает неопределенность знания в два раза.

Этот тип изображения называется Bitmap (Битовый). Глубина цвета такого изображения - один бит. Зная это, нетрудно рассчитать, сколько памяти требуется для хранения любого изображения такого типа. Например, если размер изображия составляет 800 600 пикселов, то оно займет в памяти 800 пикселов 600 пиелов 1 бит = 480000 бит = (480000: 8) : 1024 = 58,59375 Кбайт.

Выполним пример с монохромным изображением.

1. Откройте документ ПЕЛИКАН.tif с прилагаемого диска. Выберите список Mode (Режим) меню Image (Изображение). В списке режимов напротив пункта Grayscale (Градации серого) проставлена галочка. Перед вами темно-серый рунок на светло-сером фоне (рис. 4.4, а ).

2. Откройте список Mode (Режим) и щелкните на пункте Bitmap (Монохромный).

3. В появившемся диалоговом окне Bitmap (Монохромный) в поле Method (Мод) установите опцию 50% Threshold (Порог 50%). Тогда все пикселы, имеющие яркость более 50%, станут белыми, имеющие меньшую яркость - черными (рис. 4.4, б ).

Для монохромного изображения разрешение должно быть равно разрешению устройса вывода. Эта особенность связана с отсутствием растрирования монохромных изражений. Значит, если вы собираетесь печатать черно-белое изображение на принтере с разрешением 600 dpi, его и нужно задать. Заниженное значение разрешения при пероде изображения в черно-белое приведет к тому, что гладкие линии будут украшены некрасивыми зазубринами (рис. 4.4, в ).

4. Щелкните по кнопке OK . Серый цвет фона заменился на белый, а черный цвет рисунка сохранился неизменным.

а б в

Рис. 4.4. Исходное полутоновое изображение (а ), достаточное (б ) и заниженное (в ) разрешение монохромного изображения

5. Черно-белое изображение является одноканальным. Откройте палитру Channels (Каналы). Вы видите пиктограмму только одного канала (рис. 4.5). Сохраните файл ПЕЛИКАН.tif в рабочей папке и закройте его.

Рис. 4.5. Вид палитры Channels

для черно-белого документа

Любое полутоновое изображение можно конвертировать в черно-белое. Также возможно непосредственно отсканировать изображение в черно-белом режиме. Превращая изображение в черно-белое, программа анализирует каждую точку изражения и сравнивает ее с пороговым значением. Например, порог равен 50%. Если данная точка темнее, чем 50%-й серый цвет, она становится черной. Если цвет точки светлее порога, она становится белой. Если таким образом обработать сканированный рисунок тушью, результат будет отличным, особенно если разре-

шение сканирования было достаточно велико. Почему? Да потому что тушь имеет очень однородный черный цвет. Если в качестве оригинала выступает карандаый рисунок, также можно добиться хорошего результата (нужно только отрегуловать значение порога). Однако при переводе могут быть потери в художествеом плане. Рисунок карандашом вовсе не черный. Он серый, причем тон серого меняется в зависимости от нажима.

1. Откройте документ МЕДВЕДЬ.tif, с которым мы работали ранее. Выберите рим Bitmap (Монохромный) в списке Mode (Режим) меню Image (Изображие), в диалоговом окне оставьте в поле Method (Метод) включенной опцию 50% Threshold (Порог 50%).

2. Нажмите кнопку OK . Внимательно осмотрите рисунок - часть изображения оказалась залита черным. Закройте документ без сохранения.

Однако автоматический перевод полутонового изображения в монохромное все же возможен, и часто применяется для достижения специальных эффектов. Для этого используются гораздо более сложные алгоритмы. В главе 12 рассматриваюя фильтры, некоторые из них предназначены именно для преобразования полутового (в градациях серого цвета) изображения в черно-белое.

Лицо человека состоит из очень тонких деталей (складки кожи, ямочки, морщинки, коуры глаз, губ и носа и пр.). Человеческий глаз очень чувствителен к деталям лица. Певод портретов в монохромные изображения удаляет большинство деталей, а остаиеся делает грубее. Это может привести к удивительным (и не всегда лестным) переменам в выражении лица, возрасте и даже чертах лица модели.