Урок по информатике для 8 класса 'Кодирование графической информации'

Урок 13. Кодирование графической информации.

Цель: познакомить учащихся с понятиями пространственной дискретизации, сформулировать принцип хранения в памяти компьютера изображения, научить вычислять информационный объем графического изображения.

Ход урока:

1. Организационный момент.

2. Актуализация знаний.

ТЕСТ «Единицы измерения информации»

1.Чему равен 1 байт?

1. 10 бит

2. 8 бит

3. 100 бит

2. Во сколько раз 1 Мбайт больше 1 Кбайта?

1. 1000

2. 100

3. 1024

3. Сколько байт в1 Кбайте?

1. 1024

2. 100

3. 100

4. Расположите в порядке возрастания:

А) 1 Гбайт Б) 1 Кбайт В) 1000 байт Г) 10 Мбайт

1. БАГВ

2. АГБВ

3. ВБГА

5. Сколько бит в10 байтах?

1. 100

2. 8000

3. 80

6. Расположи в порядке убывания:

А.) 1 Гбайт Б) 1Кбайт В) 1 бит Г) 1 байт Д) 1 Мбайт

1. АБВГД

2. ГВДАБ

3. ВГБДА

1

2

3

4

5

6

1

+

+

2

+

3

+

+

+

3. Теоретический материал урока.

Компьютерная графика сейчас стала основным средством связи между человеком и компьютером, постоянно расширяющим сферы своего применения, так как в графическом виде результаты становятся более наглядными и понятными. Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере. Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимается этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, но часто обходятся своими силами и программными средствами. Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения. Основные трудозатраты в работе редакции и издательств тоже составляют художественные и оформительские работы с графическими программами. Необходимость широкого использования графических программных средств стала особенно ощутимой в связи с развитием Интернета. У страницы, оформленной без компьютерной графики мало шансов привлечь к себе массовое внимание. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть им, как оно впишется в ландшафт.

Графические изображения из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую (дискретную) преобразуется путем пространственной дискретизации. Пространственную дискретизацию изображения можно сравнить с построением изображения из мозаики (большого количества маленьких разноцветных стекол). Изображение разбивается на отдельные маленькие элементы (точки или пиксели), причем каждый элемент может иметь свой цвет. В результате пространственной дискретизации графическая информация представляется в виде растрового изображения, которое формируется из определенного количества строк, содержащих, в свою очередь, определенное количество точек.

Пиксель - это минимальный участок изображения, для которого независимым образом можно задать цвет.

Важнейшей характеристикой качества растрового изображения является разрешающая способность.

Разрешающая способность растрового изображения определяется количеством точек как по горизонтали, так и по вертикали на единицу длины изображения. Чем меньше размер точки, тем больше разрешающая способность. Величина разрешающей способности выражается в dpi (количество точек в полоске изображения длиной 2,54 см (дюйм)).

Пространственная дискретизация непрерывных изображений, хранящихся на бумаге, фото- и кинопленке, может быть осуществлена путем сканирования. В настоящее время все большее распространение получают цифровые фото- и видеокамеры, которые фиксируют изображение сразу в дискретной форме.

Теперь рассмотрим такое понятие как ГЛУБИНА ЦВЕТА

Глубиной цвета называется такое количество информации, которое необходимо для кодирования цвета точки изображения.

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей) разных цветов.

Для черно-белого изображения информационный объем одной точки равен одному биту (либо черная, либо белая - либо 1, либо 0).

Для четырех цветного - 2 бита.

Для 8 цветов необходимо - 3 бита.

Для 16 цветов - 4 бита.

Для 256 цветов - 8 бит (1 байт) и т.д.

Количество цветов в палитре (N) и количество информации, необходимое для кодирования каждой точки (I), связаны между собой и могут быть вычислены по формуле:

N=2^I

Наиболее распространенными глубинами цвета являются 4,8,16, и 24 бита на точку.

Зная глубину цвета, можно по формуле вычислить количество цветов в палитре (и наоборот).РАСЧЕТ ОБЪЕМА ВИДЕОПАМЯТИ

Информационный объем требуемой для хранения изображения видеопамяти можно рассчитать по формуле:

I_памяти=I * X * Y

где I_памяти - информационный объем видеопамяти в битах;

X * Y - количество точек изображения (по горизонтали и по вертикали);

I - глубина цвета в битах на точку.

ПРИМЕР. Необходимый объем видеопамяти для графического режима с пространственным разрешением 800 х 600 точек и глубиной цвета 24 бита равен:

I_памяти= 24 * 600 * 800 = 11 520 000 бит = 1 440 000 байт = 1 406, 25 Кбайт = 1, 37 Мбайт

Палитры цветов в системах цветопередачи RGB, CMYK, HSB

С экрана монитора человек воспринимает цвет как сумму излучения трех базовых цветов (red, green, blue).

Цвет из палитры можно определить с помощью формулы:

Цвет = R + G + B,

Где R, G, B принимают значения от 0 до max.

Так при глубине цвета в 24 бита на кодирование каждого из базовых цветов выделяется по 8 битов, тогда для каждого из цветов возможны N=28=256 уровней интенсивности.

Формирование цветов в системе RGB

В системе RGB палитра цветов формируется путем сложения красного, зеленого и синего цветов.

Палитра цветов в системе цветопередачи CMYK.

При печати изображений на принтере используется палитра цветов CMYK. Основными красками в ней являются Cyan - голубая, Magenta - пурпурная и Yellow - желтая.

Система CMYK в отличие от RGB, основана на восприятии не излучаемого, а отражаемого света.

Так, нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий цвета.

Цвета палитры CMYK можно определить с помощью формулы:

Цвет = C + M + Y,

Где C, M и Y принимают значения от 0% до 100%

Формирование цветов в системе CMYK

В системе цветопередачи CMYK палитра цветов формируется путем наложения голубой, пурпурной, желтой и черной красок.

Палитра цветов в системе цветопередачи HSB.

Система цветопередачи HSB использует в качестве базовых параметров Оттенок цвета, Насыщенность, Яркость.

В системе цветопередачи HSB палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости.

4. Закрепление изученного материала.

1. Какой объем видеопамяти необходим для хранения трех страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 на 480 пикселей, а количество используемых цветов - 24?

2. Известно, что видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Разрешающая способность экрана 640 на 480 пикселей. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре 256 цветов?

3. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градаций серого) размером 100 на100 точек. Какой объем памяти требуется для хранения этого файла?

4. Рисунок построен с использованием палитры 256 цветов на экране монитора с графическим разрешением 1024 на 768. Рассчитать объем памяти необходимый для хранения этого рисунка.

5. Каков информационный объем книги, если в ней 200 страниц текста (на каждой странице 50 строк по 80 символов и 10 цветных рисунков). Каждый рисунок построен при графическом разрешении монитора 800 на 600 пикселей с палитрой 16 цветов.

6. Объем видеопамяти равен 1 Мбайт. Разрешающая способность дисплея равна 800 на 600 пикселей. Какое максимальное количество цветов можно использовать при условии, что видеопамять делится на две страницы?

5. Тест.

1.За наименьшую единицу измерения информации принят...

A. 1 файл

B. 1 бит

C. 1 байт

D. 1 Кбайт

2.Чему равен 1 байт?

A. 10 бит

B. 10 Кбайт

C. 8 бит

D. 8 точек

3.Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градаций серого) размером 100 х 100 точек. Каков информационный объем этого файла?

A. 10 000 бит

B. 1 024 байта

C. 10 Кбайт

D. 1 000 бит

4.Наибольший информационный объем будет иметь файл, содержащий...

A. 1 страницу текста

B. черно-белый рисунок 100 Х 100 пикселей

C. аудиозапись длительностью 1 мин.

D. видеоклип длительностью 1 мин.

5.Назовите формы представления графической информации.

A. Аналоговая и дискретная

B. Векторная и аналоговая

C. Дискретная и векторная

6.Наименьшим элементом поверхности экрана, для которого могут быть заданы адрес, цвет и интенсивность, является:

A. точка

B. дюйм

C. пиксель

D. сантиметр

E. растр

7.Пиксель на экране монитора представляет собой:

A. минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет

B. двоичный код графической информации

C. электронный луч

D. совокупность 16 зерен люминофора

8.Для хранения 256-цветного изображения на кодирование одного пикселя выделяется:

A. 2 байта

B. 4 бит

C. 8 бит

D. 4 байта

E. 1 Кбайт

F. 1 байт

9.Растровый графический файл содержит черно-белое изображение с 16-ю градациями серого цвета размером 10 х 10 пикселей. Каков информационный объем этого файла?

A. 100 бит

B. 400 бит

C. 800 бит

D. 400 байт

E. 100 байт

10.Количество цветов в палитре (N) и количество информации, необходимое для кодирования каждой точки (I), связаны между собой и могут быть вычислены по формуле:

A. N=2^i

B. N=2*i

C. I=N*2

D. 2=N^i

E. I=N^2

11.Глубина цвета - это...

A. количество информации, которое используется для кодирования цвета одной точки изображения

B. количество информации, которое используется для кодирования цвета всего изображения

C. определенно количество информации, необходимое для получения цвета на изображении

12.Базовые цвета палитры RGB:

A. красный, синий и зеленый

B. синий, желтый, зеленый

C. красный, желтый и зеленый

D. голубой, желтый и пурпурный

E. палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости

13.Базовые цвета палитры CMYK:

A. красный, желтый, пурпурный

B. желтый, голубой, пурпурный

C. красный, голубой, зеленый

D. синий, желтый, красный

E. палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости

14.Базовые цвета палитры HSB:

A. красный, зеленый, голубой

B. палитра цветов формируется путем установки значений оттенка цвета, насыщенности и яркости

C. желтый, пурпурный, голубой

D. синий, желтый, красный

15.Перевод графического изображения из аналоговой формы в дискретную называется…

A. дискретизация

B. формализация

C. переадресация

D. дискредитация

Ответы:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

A

+

+

+

+

+

+

+

B

+

+

+

+

C

+

+

+

D

+

E

F

6. Домашнее задание.

1. Вычислить, чему равно количество цветов в палитре, если глубина цвета равна 4, 8,16 и 24 бит.

2. В процессе преобразования растрового графического изображения количество цветов уменьшилось с 1024 до 32 . Во сколько раз уменьшился информационный объем растрового графического изображения?

3. Черно-белое (с градациями серого и красного) растровое графическое изображение имеет размер 10 х 10 точек. Какой информационный объем имеет изображение?

7. Список используемой литературы.

1. Шелепаева А.Х. Поурочные разработки по информатике: 8-9 классы. - М.:ВАКО,2008.

2. Анеликова Л.А., Гусева О.Б. Информатика и информационно-коммуникационные технологии. 8 класс. - М.:СОЛОН - ПРЕСС,2008.