Кодування графічної інформації
У середині 50-х років для великих ЕОМ, що застосовувались в наукових і військових дослідженнях, вперше в графічному вигляді було реалізовано подання даних. В даний час широко використовуються технології обробки графічної інформації за допомогою ПК. Графічний інтерфейс користувача став стандартом "де-факто" для ПЗ різних класів, починаючи з операційних систем. Ймовірно, це пов'язано зі властивістю людської психіки: наочність сприяє більш швидкому розумінню. Широке застосування одержала спеціальна область інформатики, яка вивчає методи і засоби створення і обробки зображень за допомогою програмно-апаратних обчислювальних комплексів, - комп'ютерна графіка. Без неї важко уявити вже не тільки комп'ютерний, але і цілком матеріальний світ, так як візуалізація даних застосовується в багатьох сферах людської діяльності. В якості прикладу можна навести дослідно-конструкторські розробки, медицину (комп'ютерна томографія), наукові дослідження та ін
Особливо інтенсивно технологія обробки графічної інформації за допомогою комп'ютера стала розвиватися в 80-х роках. Графічну інформацію можна представляти в двох формах: аналоговій або дискретній. Живописне полотно, колір якого змінюється безперервно - це приклад аналогового представлення, а зображення, надруковане за допомогою струменевого принтера і складається з окремих точок різного кольору - це дискретне уявлення. Шляхом розбиття графічного зображення (Дискретизації) відбувається перетворення графічної інформації з аналогової форми в дискретну. При цьому проводиться кодування - присвоєння кожному елементу конкретного значення у формі коду. При кодуванні зображення відбувається його просторова дискретизація. Її можна порівняти з побудовою зображення з великої кількості маленьких кольорових фрагментів (метод мозаїки). Всі зображення розбивається на окремі крапки, кожному елементу ставиться у відповідність код його кольору. При цьому якість кодування буде залежати від наступних параметрів: розміру точки і кількості використовуваних кольорів. Чим менше розмір точки, а, значить, зображення складається з більшої кількості точок, тим вище якість кодування. Чим більшу кількість кольорів використовується (тобто точка зображення може приймати більше можливих станів), тим більше інформації несе кожна точка, а, значить, збільшується якість кодування. Створення і зберігання графічних об'єктів можливо в декількох видах - у вигляді векторного, фрактального або растрового зображення. Окремим предметом вважається 3D (тривимірна) графіка, в якій поєднуються векторний і растровий способи формування зображень. Вона вивчає методи і прийоми побудови об'ємних моделей об'єктів у віртуальному просторі. Для кожного виду використовується свій спосіб кодування графічної інформації.
Растрове зображення
При допомозі збільшувального скла можна побачити, що чорно-біле графічне зображення, наприклад з газети, складається з найдрібніших точок, складових певний візерунок - растр. У Франції в 19 столітті виник новий напрям в живописі - пуантилізм. Його техніка полягала в тому, що на полотно малюнок наносився пензлем у вигляді різнокольорових точок. Також цей метод здавна застосовується в поліграфії для кодування графічної інформації. Точність передачі малюнка залежить від кількості точок і їх розміру. Після розбиття малюнка на точки, починаючи з лівого кута, рухаючись по рядках зліва направо, можна кодувати колір кожної точки. Далі одну таку точку будемо називати пікселем (походження цього слова пов'язане з англійською абревіатурою "picture element" - елемент малюнка). Обсяг растрового зображення визначається множенням кількості пікселів (На інформаційний об'єм однієї точки, який залежить від кількості можливих квітів. Якість зображення визначається роздільною здатністю монітора. Чим вона вище, тобто більше кількість рядків растра і точок в рядку, тим вища якість зображення. В сучасних ПК в основному використовують наступні дозволяють здібності екрану: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 і 1280 на 1024 точки. Так як яскравість кожної крапки і її лінійні координати можна виразити за допомогою цілих чисел, то можна сказати, що цей метод кодування дозволяє використовувати двійковий код для того, щоб обробляти графічні дані.
Якщо говорити про чорно-білих ілюстраціях, то, якщо не використовувати півтони, то піксель буде приймати одне з двох станів: світиться (білий) і не світиться (чорний). А тому що інформація про колір пікселя називається кодом пікселя, то для його кодування досить одного біта пам'яті: 0 - чорний, 1 - білий. Якщо ж розглядаються ілюстрації у вигляді комбінації точок з 256 градаціями сірого кольору (а саме такі в даний час загальноприйняті), то достатньо восьмирозрядного двійкового числа для того щоб закодувати яскравість будь точки. У комп'ютерній графіці надзвичайно важливий колір. Він виступає як засіб посилення зорового враження і підвищення інформаційної насиченості зображення. Як формується відчуття кольору людським мозком? Це відбувається в результаті аналізу світлового потоку, що потрапляє на сітківку ока від відбивають або випромінюючих об'єктів. Прийнято вважати, що колірні рецептори людини, які ще називають колбочками, поділяються на три групи, причому кожна може сприймати всього один колір - червоний, або зелений, або синій.
Колірні моделі
Якщо говорити про кодуванні кольорових графічних зображень, то потрібно розглянути принцип декомпозиції довільного кольору на основні складові. Застосовують кілька систем кодування: HSB, RGB і CMYK. Перша кольорова модель проста і інтуїтивно зрозуміла, тобто зручна для людини, друга найбільш зручна для комп'ютера, а остання модель CMYK-для друкарень. Використання цих колірних моделей пов'язано з тим, що світловий потік може формуватися випромінюваннями, представляють собою комбінацію "чистих" спектральних кольорів: червоного, зеленого, синього або їх похідних. Розрізняють адитивна кольоровідтворення (характерно для випромінюючих об'єктів) і субтрактівним кольоровідтворення (характерно для відображають об'єктів). В якості прикладу об'єкта першого типу можна навести електронно-променеву трубку монітора, другого типу - поліграфічний відбиток.
1) Модель HSB характеризується трьома компонентами: відтінок кольору (Hue), насиченість кольору (Saturation) і яскравість кольору (Brightness). Можна отримати велику кількість довільних кольорів, регулюючи ці компоненти. Цю колірну модель краще застосовувати в тих графічних редакторах, в яких зображення створюють самі, а не обробляють вже готові. Потім створене свій твір можна перетворити в колірну модель RGB, якщо її планується використати як заставку ілюстрації, або CMYK, якщо в якості друкованої, Значення кольору вибирається як вектор, що виходить з центру кола. Напрям вектора задається в кутових градусах і визначає колірний відтінок. Насиченість кольору визначається довжиною вектора, а яскравість кольору задається на окремій осі, нульова точка якої має чорний колір. Точка в центрі відповідає білому (нейтрального) кольором, а точки по периметру - чистим кольорам.
2) Принцип методу RGB полягає в наступному: відомо, що будь-який колір можна представити у вигляді комбінації трьох кольорів: червоного (Red, R), зеленого (Green, G), синього (Blue, B). Інші кольори та їх відтінки виходять за рахунок наявності або відсутності цих складових. По перших буквах основних кольорів система і отримала свою назву - RGB. Дана колірна модель є адитивною, тобто будь-який колір можна отримати поєднання основних кольорів у різних пропорціях. При накладенні одного компонента основного кольору на інший яскравість сумарного випромінювання збільшується. Якщо поєднати всі три компоненти, то отримаємо ахроматичний сірий колір, при збільшенні яскравості якого відбувається наближення до білого кольором.
При 256 градаціях тони (Кожна точка ...
