Принципы кодирования изображения

ГОУ ВПО «Чувашский государственный педагогический университет
им. И. Я. Яковлева»
Конспект урока
Т е м а : Принципы кодирования изображения
Выполнила: студентка ФМФ ИМ-4
Гаврилова Е.В.
Проверила: к.п.н., доцент Бакшаева Н.В.
Чебоксары 2010
Тема: Принципы кодирования изображения
Класс: 8 Б (гуманитарный) в МОУ «Гимназия №1»
Возраст: 14-15 лет
В обязательном минимуме содержания образования по информатике находится:
2. Представление информации
Кодирование. Двоичная форма представления информации.
7. Информационные технологии
Технологии обработки графической информации:
Представление графической информации. Пиксель.
Тип урока: изучение нового материала
Цели урока:
Образовательная: Изучить принцип формирования цвета пикселя на экране, выявить с
вязь между количеством цветов в палитре и количеством бит для кодирования одного
пикселя, изучить формулу определения объёма видеопамяти.
Воспитательная: Воспитание информационной культуры учащихся. Внимательности,
аккуратности, самостоятельности.
Развивающая: Развитие познавательных интересов, навыков самоконтроля и умения
конспектировать.
Средства обучения: проектор, компьютер, доска.
Ход урока
Время (мин)
Организационный момент (приветствие и проверка
отсутствующих)
3
Определение целей и плана работы на уроке
2
Изучение нового материала
15
Практическая работа за компьютером
20
Подведение итогов, выставление оценок и домашнее задание
5
Всего
45
Содержание урока





1.
Принцип формирования цвета пикселя на экране.
Связь между количеством цветов в палитре и количеством бит для кодирования
одного пикселя (формула).
Формула определения объёма видеопамяти для хранения изображения заданного
размера.
Практическое задание
Коротко о главном
Принцип формирования цвета пикселя на экране
Сегодня мы изучим принципы кодирования изображения.
Информация о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти
компьютера. Код может быть однобитовым, двухбитовым и т. д.
Код пикселя — это информация о цвете пикселя.

(Записать определение в тетради)
Для получения черно-белого изображения (без полутонов) используются два состояния
пикселя: светится — не светится (белый — черный). Тогда для кодирования цвета
пикселя достаточно одного бита памяти:
1 — белый, 0 — черный.
Количество цветов, в которые может быть окрашен пиксель на цветном дисплее,
больше двух. Поэтому одного бита на пиксель недостаточно.
Для кодирования четырехцветного изображения требуется двухбитовый код, поскольку
с помощью двух битов можно выразить четыре различных значения (отобразить четыре
различных состояния).
Для кодирования восьмицветного изображения требуются три бита памяти на один
пиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие — нулем, то
получается таблица кодировки восьмицветной палитры.
Из сказанного, казалось бы, следует вывод: с помощью трех базовых цветов нельзя
получить палитру, содержащую больше восьми цветов. Однако на экранах
современных компьютеров получают цветные изображения, составленные из сотен,
тысяч и даже миллионов различных оттенков. Как это достигается?
Если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых
цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные оттенки,
увеличивается.
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной
кодировки пикселя: к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности.
Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно (интенсивностью трех
электронных пучков)
Таблица Двоичный код шестнадцатицветной палитры.
И
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
К
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
З
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
С
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Цвет
Черный
Синий
Зеленый
Голубой
Красный
Розовый
Коричневый
Белый
Темно-серый
Ярко-синий
Ярко-зеленый
Ярко-голубой
Ярко-красный
Ярко-розовый
Ярко-желтый
Ярко-бклый
«и» — бит интенсивности.
Давайте запишем формулу количества цветов в палитре:
Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования b связаны
между собой формулой:
𝐾 = 2𝑏 .

(Записать формулу в тетради)
21 = 2, 22 = 4, 23= 8, 24 = 16 и т. д. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов
требуется 8 битов = 1 байт на каждый пиксель, так как 28 = 256.
2.
Объем видеопамяти
Объем необходимой видеопамяти определяется размером графической сетки дисплея и
количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в
него помещался один кадр (одна страница) изображения. Например, для сетки 640 х
480 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким:
640 • 480 • 1 бит = 307 200 битов = 38 400 байтов. Это составляет 37,5 Кбайт так как
38400/1024=37,5.
Для работы с 256-цветной палитрой на мониторе с разрешением 1024 х 768
минимальный объем видеопамяти составляет 768 Кб.
На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16
миллионов цветов ( b = 24 бита). Требуемый объем видеопамяти в этом случае — несколько мегабайтов.
3.
Формула определения объёма видеопамяти для хранения изображения
заданного размера.
Исходя из этого можно вывести формулу определения объема видеопамяти:
𝑉 = 𝑆 ∗ 𝑝 ∗ 𝑏, где
S-количество страниц изображения ( если ничего не сказано, то по умолчанию равна 1)
p – количество пикселей (например, 640*480)
b –количество битов, необходимых для кодирования 1 пикселя ( или глубина цвета,
определяется из формулы К =2b)
Теперь давайте разберем задачи:
Объем видеопамяти равен 512 Кб, количество пикселей 640*480, сколько страниц
займет изображение, если цветов в палитре а)16, б) 256
Дано:
Решение
V=512 Кб
Сначала определим глубину цвета:
P=640*480
К =2b => b1= 4бит, b2= 8бит
K1=16
Из формулы 𝑉 = 𝑆 ∗ 𝑝 ∗ 𝑏
K2=16
𝑉 = 512 Кб = 512 ∗ 1024 ∗ 8 = 4194304 бит
𝑆=
S-?
𝑉
𝑝∗𝑏
4194304
4194304
𝑆1 = 640∗480∗4 = 3,41, 𝑆2 = 640∗480∗8 = 1,7
Ответ: количество страниц будет а) S=3,41≈4 стр. б) =1,7≈2 стр.
4.
Практическое задание
Практическим заданием будет выполнение заданий из интерактивного задачника на
тему «Представление графической информации» на сайте
http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/8373fc5f-4171-4552-8a46a7d80762e65e/9_25.swf
Примерные задания:
№1. Сколько бит видеопамяти требуется для кодирования 1 пикселя 1024-цветного
изображения? ( Ответ: 10)
№2. Для хранения информации об цвете одного пикселя требуется 10 бит. Сколько
цветов в таком случае может быть отражено на экране? (Ответ: 1024)
№3. Какой минимальный объем видеопамяти необходим для хранения 16-цветного
изображения. Если разрешающая способность экрана 500*512? Ответ запишите в
байтах. (Ответ: 128000 байт)
№4. Видеопамять делится на 4 страницы. Разрешающая способность дисплея 640*200.
Вычислить объем видеопамяти, если битовая глубина 16? Ответ запишите в Кбайтах.
(Ответ: 1000 Кбайт)
№5. Объем видеопамяти составляет 62,5 Кбайта. Разрешающая способность дисплея
640*400. Какое максимальное число цветов может содержать палитра? (Ответ: 4)
5.
Коротко о главном (фронтальный опрос)
Информация в видеопамяти — это двоичные коды, обозначающие цвета пикселей на
экране.
Для кодирования двух цветов достаточно 1 бита на пиксель; четырех цветов — 2 битов;
восьми цветов — 3 битов; шестнадцати цветов — 4 битов и т. д. Количество цветов К и
размер кода в битах b связаны формулой: К = 2b.
Из трех базовых цветов можно получить 8 различных цветов. Большее число цветов
получается путем управления интенсивностью базовых цветов.
Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сетки пикселей и от
количества цветов. Обычно в видеопамяти помещается несколько страниц (кадров)
изображения одновременно.
Вопросы и задания
1. Какая информация содержится в видеопамяти?
2. Сколько битов видеопамяти на один пиксель требуется для хранения двухцветного;
четырехцветного; восьмицветного; шестнадцатицветного изображения?
3. Какие цвета получаются из смешения красного и синего, красного и зеленого,
зеленого и синего цветов?
4. Сколько цветов будет содержать палитра, если каждый базовый цвет кодировать
двумя битами?
5. Придумайте способ кодирования цветов для 256-цветной палитры.
6. Пусть видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Размер графической сетки
— 640 х 480. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при
палитре из 16 цветов; 256 цветов?
Список используемой литературы
1. Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков С.В., Шестакова Л.В. - Информатика и ИКТ.
Базовый курс: Учебник для 8 класса. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.
2. Семакин И.Г., Залогова Л.А., Русаков С.В., Шестакова Л.В. - Информатика и Икт.
Задачник-практикум т.1 – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006.