1 of 29

Кодування графічних�даних

Нова українська школа

Урок 3

Інформатика 8

teach-inf.com.ua

за підручником

Бондаренко О.О. та ін.

2 of 29

Кодування графічних даних

Як ви вже знаєте, існує два основних способи кодування графічних даних:

Растровий

Векторний

Розділ 1

§ 3

3 of 29

Растрові зображення

Пригадаємо, що растровим називають зображення, подане як набір окремих крапок — пікселів (від англ. рicture еlement — елемент малюнка).

Піксель є найдрібнішою частинкою растрового зображення.

Розділ 1

§ 3

4 of 29

Растрові зображення

Як побудоване растрове зображення, легко зрозуміти, якщо відкрити в графічному редакторі фотографію і значно її збільшити. На рисунку показано пікселі, вишикувані в рядки і стовпці.

Зображення на екрані монітора також має подібну будову, але через малий розмір пікселів ми бачимо його суцільним.

Розділ 1

§ 3

5 of 29

Растрові зображення

Кожен піксель має певний колір, і змінити його можна тільки повністю. Змінити колір частини піксела неможливо.

Для кодування зображення числами потрібно:

поділити його на пікселі;

визначити розміри: кількість пікселів у довжину і в ширину;

визначити числовий код кольору кожного пікселя.

Розділ 1

§ 3

6 of 29

Растрові зображення

Зазвичай кодування зображення числами виконують за допомогою пристроїв, найвідомішими з яких є:

цифровий фотоапарат

сканер

Розділ 1

§ 3

7 of 29

Кодування кольору

Щоб закодувати двоколірне (наприклад, чорно-біле) зображення, достатньо позначити колір кожного пікселя числом 0 (перший колір) або 1 (другий колір).

Для зберігання коду пікселя вистачить одного біта, тому кажуть, що двоколірне зображення має глибину кольору 1 біт.

Розділ 1

§ 3

8 of 29

Кодування кольору

Глибина кольору зображення — це кількість бітів, які використовуються для кодування кольору одного пікселя.

Розділ 1

§ 3

9 of 29

Кодування кольору

Зображений будиночка складається з пікселів восьми кольорів, які утворюють 32 рядки по 35 пікселів у кожному. Для кодування восьми кольорів достатньо десяткових чисел від 0 до 7, які можна подати двійковими послідовностями довжиною 3 біти, оскільки

2³ = 8. Отже, глибина кольору зображення 3 біти.

Розділ 1

§ 3

10 of 29

Кодування кольору

Побудуємо таблицю десяткових і двійкових кодів цих кольорів:

Колір	Код	Колір	Код
Чорний	0₁₀ = 000₂	Червоний	4₁₀ = 100₂
Синій	1₁₀ = 001₂	Пурпуровий	5₁₀ = 101₂
Зелений	2₁₀ = 010₂	Жовтий	6₁₀= 110₂
Блакитний	3₁₀ = 011₂	Білий	7₁₀ = 111₂

Розділ 1

§ 3

11 of 29

Кодування кольору

Закодуємо зображення послідовністю чисел, зазначивши ширину й висоту в пікселях і коди їх кольорів, перелічені зліва направо зверху вниз:

35 32 7 7 7 7 7 5 5 7 1 1 7 і т. д.

За глибини кольору 3 біти довжина двійкового коду кольорів пікселів зображення будиночка становитиме:

35 x 32 x 3 = 3360 (бітів) або

3360 : 8 = 420 (байтів)

Розділ 1

§ 3

12 of 29

Кодування кольору

За глибини кольору 8 бітів (або 1 байт) можна закодувати:

2⁸= 256 різних кольорів

а за глибини кольору 16 бітів (або 2 байти):

2¹⁶ = 65 536 кольорів

Проте для досягнення фотографічної якості потрібна більша глибина кольору — 24 біти:

2²⁴ = 16 777 216 кольорів

Розділ 1

§ 3

13 of 29

Кодування кольору

Як бачимо, зі збільшенням кількості кольорів глибина кольору зростає. За однакової кількості пікселів зображення це призводить до збільшення обсягу файлу.

У файлі растрового зображення зберігаються:

значення розмірів зображення

коди кольорів усіх пікселів

Розділ 1

§ 3

14 of 29

Кодування кольору

Файли більшості растрових форматів містять також іншу інформацію про зображення:

дані про прозорість пікселів

тип фотокамери

коментарі тощо

Розділ 1

§ 3

15 of 29

Кодування кольору

Складемо програму мовою Python для виведення на екран растрового зображення, якщо відомий його код.

Пікселі зобразимо квадратиками — відбитками Черепашки відповідних кольорів.

Розділ 1

§ 3

16 of 29

Кодування кольору

from turtle import*

pic = list(map(int,input().split())) # Вводимо растровий код

W, H = pic.pop(0), pic.pop(0) # Відокремлюємо ширину W і висоту Н

pencolor('black')

shape('square'); shapesize(outline = 1)

size = 20 # Типовий розмір квадратика-Черепашки (пікселя)

colors = ['black', 'blue', 'green', 'brown', 'red', 'violet' ,'yellow', 'white’]

up(); hideturtle()

for r in range(H):

for c in range(W): # Малюємо рядок пікселів

fillcolor(colors[pic[r*W+c]])

stamp() # Ставимо відбиток-піксель

forward (size)

back(W*size); right(90) # Перехід на початок

forward(size); left(90) # наступного рядка

Розділ 1

§ 3

17 of 29

Векторні зображення

Пригадаймо, що векторним називають зображення, яке складається з графічних примітивів — геометричних об’єктів:

Отже, базовим елементом векторного зображення є лінія, описана математичною формулою.

відрізків

кіл

кривих тощо

Розділ 1

§ 3

18 of 29

Векторні зображення

У найпростішому випадку криволінійний контур графічного примітива можна розглядати як ланцюжок прямолінійних відрізків, тобто ламану.

Розділ 1

§ 3

19 of 29

Векторні зображення

У такому випадку векторний код контуру буде послідовністю чисел, яку можна побудувати так:

кількість відрізків N

перше число

2(N+1) чисел — координати послідовних вершин ламаної

наступні

Розділ 1

§ 3

20 of 29

Векторні зображення

Контур літери К тричі зобразили ланцюжками відрізків, щоразу збільшуючи їх кількість на криволінійних ділянках. Як бачимо, зі збільшенням кількості відрізків зростає точність відтворення криволінійного контуру.

початковий контур

15 відрізків

24 відрізки

42 відрізки

Розділ 1

§ 3

21 of 29

Векторні зображення

Векторний код контуру літери К із 15 відрізків складатиметься з:

1+2·(15+1)=33 числа

і може бути таким:

15 0 0 5 38 14 39 10 25 22 38 28

31 22 27 20 31 12 20 22 19 20 0 12

0 16 17 9 17 5 0 0 0

Розділ 1

§ 3

22 of 29

Векторні зображення

Тому в програмі для виведення малюнка достатньо повторити виведення контуру, доки в коді залишаються неопрацьовані дані.

Якщо малюнок складається з кількох контурів, можна послідовно записувати коди кожного з них. Це не ускладнить розкодування, оскільки кількість чисел у коді одного контуру цілком визначається кількістю відрізків, зазначеною на початку.

Розділ 1

§ 3

23 of 29

Векторні зображення

Складемо програму для виведення на полотно зображення контуру, заданого векторним кодом:

from turtle import *

size = 4 # Масштабний множник

x0 = y0 = 0# Координати початкової точки

vector_code = input() # Вводимо рядок з векторним кодом

# Перетворюємо рядок на список чисел

x = list(map(int, vector_code.split()))

N = x.pop(0) # Відокремлюємо кількість відрізків у змінну N

y = x[1::2] # Формуємо список координат у

x = x[0::2] # Формуємо список координат х

up()

goto(x0, y0) # Йдемо в початкову точку

down()

for v in range(1, N+1): # Будуємо відрізки

goto(x0+size*x[v], y0+size*y[v])

Розділ 1

§ 3

24 of 29

Векторні зображення

Після запуску програми, увівши рядок із кодом, ми побачимо, як Черепашка послідовно малює відрізки, з яких утворюється векторне зображення.

Ми розглянули прості приклади растрового і векторного кодувань малюнків, проте в більшості випадків на практиці застосовуються значно складніші коди.

Розділ 1

§ 3

25 of 29

Питання для самоперевірки

Які є способи кодування графічних даних?

Опишіть особливості растрового зображення; векторного.

Якою буде довжина двійкового коду зображення розміром 2048 × 1536 пікселів, якщо глибина кольору становить 24 біти?

Розділ 1

§ 3

26 of 29

Розгадайте ребус

Графіка

Розділ 1

§ 3

27 of 29

Домашнє завдання

Проаналізувати

с. 16-21

Розділ 1

§ 3

28 of 29

Працюємо за комп’ютером

Сторінка

21

Розділ 1

§ 3

29 of 29

Успіхів�у навчанні!

Нова українська школа

Урок 3

Інформатика 8

teach-inf.com.ua

за підручником

Бондаренко О.О. та ін.