• пиксель
• пространственное разрешение монитора 
• цветовая модель RGB
• глубина цвета
• видеокарта
• видеопамять
• видеопроцессор
• частота обновления экрана

3.1.1. Пространственное разрешение монитора

 Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей (англ, picture element — элемент изображения), образующих строки; всё изображение состоит из определённого количества таких строк.

 Пространственное разрешение монитора — это количество пикселей, из которых складывается изображение на его экране. Оно определяется как произведение количества строк изображения на количество точек в строке. Мониторы могут отображать информацию с различными пространственными разрешениями (800 х 600, 1280 х 1024, 1400 х 1050 и выше). Например, разрешение монитора 1280 х 1024 означает, что изображение на его экране будет состоять из 1024 строк, каждая из которых содержит 1280 пикселей. Изображение высокого разрешения состоит из большого количества мелких точек и имеет хорошую чёткость. Изображение низкого разрешения состоит из меньшего количества более крупных точек и может быть недостаточно чётким (рис. 3.1).   

   

                               Рис. 3.1. Изображения высокого и низкого разрешения

3.1.2. Компьютерное представление цвета

 Человеческий глаз воспринимает каждый из многочисленных цветов и оттенков окружающего мира как сумму взятых в различных пропорциях трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего. Например, пурпурный цвет — это сумма красного и синего, жёлтый — сумма красного и зелёного, голубой — сумма, зелёного и синего цветов. Сумма красного, зелёного и синего цветов воспринимается человеком как белый цвет, а их отсутствие как чёрный цвет¹.

 Такая модель цветопередачи называется RGB, по первым буквам английских названий цветов: (Red — красный, Green — зелёный, Blue — синий (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Цветовая модель RGB

 Рассмотренная особенность восприятия цвета человеческим глазом и положена в основу окрашивания каждого пикселя на экране компьютера в тот или иной цвет. На самом деле пиксель — это три крошечные точки красного, зелёного и синего цветов, расположенные так близко друг к другу, что человек их воспринимает как единое целое. Пиксель принимаем тот или иной цвет в зависимости от яркости базовых цветов (Рис. 3.3.).

                                                    

Рис.3.3. Пиксель состоит из трех точек красного, зеленого и синего цветов

¹ Более подробное изложение вопросов, касающихся природы цвета и воcприятия цвета человеком, вы найдёте в учебниках физики и биологии.

 Рекомендуем вам посмотреть анимацию «Цветовая модель RGB» (179672),  размещённую в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (http://sc.edu.ru/). Этот ресурс не только демонстрирует общий принцип образования цветов (см. рис. 3.2), но и позволяет в интерактивном режиме собственноручно создавать всевозможные оттенки, задавая различные соотношения базовых цветов. Там же размещена анимация «Изображения на компьютере» (196610), в которой доступно изложены основные принципы формирования изображений на экране монитора.

 У первых цветных мониторов базовые цвета имели всего две градации яркости, т. е. каждый из трёх базовых цветов либо участвовал в образовании цвета пикселя (обозначим это состояние 1), либо нет (обозначим это состояние О). Палитра таких мониторов состояла из восьми цветов. При этом каждый цвет можно было закодировать цепочкой из трёх нулей и единиц — трёхразрядным двоичным кодом:

Современные компьютеры обладают необычайно богатыми палитрами, количество цветов в которых зависит от того, сколько двоичных разрядов отводится для кодирования цвета пикселя.

---

Глубина цвета — длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя. Количество цветов в палитре N и глубина цвета i связаны между собой соотношением: N = 2ⁱ.

---

 В настоящее время наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются 8, 16 и 24 бита, которым соответствуют палитры из 256, 65 536 и 16 777 216 цветов:

 

Глубина цвета	Количество цветов  в палитре
8	28 = 256
16	216 = 65 536
24	224 = 16 777 216

 Качество изображения на экране компьютера зависит как от пространственного разрешения монитора, таки от характеристик видеокарты (видеоадаптера), состоящей из видеопамяти и видеопроцессора.

 Монитор и видеокарта образуют видеосистему персонального компьютера. Рассмотрим работу видеосистемы персонального компьютера в упрощённом виде.

1. Под управлением процессора информация о цвете каждого пикселя экрана компьютера заносится для хранения в видеопамять. Видеопамять — это электронное энергозависимое запоминающее устройство. Глубина цвета, а значит, количество цветов в палитре компьютера, зависит от размера видеопамяти. Видеопамять современных компьютеров составляет 256, 512 и более мегабайтов.

2. Видеопроцессор несколько десятков раз в секунду считывает содержимое видеопамяти и передаёт его на монитор, который превращает полученные данные в видимое человеком изображение. Частота обновления экрана (количество обновлений экрана в секунду) измеряется в герцах (Гц). Комфортная работа пользователя, при которой он не замечает мерцания экрана, возможна при частоте обновления экрана не менее 75 Гц.

 Пространственное разрешение монитора, глубина цвета и частота обновления экрана — основные параметры, определяющие качество компьютерного изображения. В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графическое (рис. 3.4).

Рис.3.4. Элементы интерфейса в диалоговом окне Свойства экрана (OC Windows), позволяющие установить требуемый режим работа монитора

Задача. Рассчитайте объём видеопамяти, необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением 640 х 480 и палитрой из 65 536 цветов.

Решение

 N- 65 536               N = 2ⁱ, I = K • i

К = 640 480

 I — ?

65 536 - 2ⁱ, i - 16, I - 640 • 480 •16 = 2⁶ • 10 • 2⁴ • 30 • 2⁴ =

= 300 • 2¹⁴ битов = 300 • 2¹¹ байтов = 600 Кбайт.

Ответ: 600 Кбайт.

---

Вопросы и задания

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Используйте эти материалы при подготовке ответов  на вопросы  и выполнении заданий.
2. Что общего между пуантилизмом (техника живописи), созданием мозаичных изображений и формированием изображения на экране монитора?
3. Опишите цветовую модель RGB.
4. Какие особенности нашего зрения положены в основу формирования изображений на экране компьютера?
5. Для чего нужна видеопамять?
6. Какие функции выполняет видеопроцессор?
7. Опишите в общих чертах работу видеосистемы персонального компьютера.
8. Как вы понимаете смысл фразы «В операционных системах предусмотрена возможность выбора необходимого пользователю и технически возможного графического режима»?

---

Самое главное

 Изображение на экране монитора формируется из отдельных точек — пикселей. Пространственное разрешение монитора — это количество пикселей, из которых складывается изображение.

 Каждый пиксель имеет определённый цвет, который получается комбинацией трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего (цветовая модель RGB).

 Глубина цвета — длина двоичного кода, который используется для кодирования цвета пикселя. Количество цветов N в палитре и глубина i цвета связаны между собой соотношением: N = 2ⁱ.

Монитор и видеокарта, включающая в себя видеопамять и видеопроцессор, образуют видеосистему персонального компьютера.

---

Компьютерная графика

Ключевые слова:​

 

·        графический объект

·        компьютерная графика

·        растровая графика

·        векторная графика

·        форматы графических файлов

Рисунки, картины, чертежи, фотографии и другие графические изображения будем называть графическими объектами.

---

Компьютерная графика – это широкое понятие, обозначающее:

1)    разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера; 

Рис. 3.8. Изображение из окружностей, отрезков и прямоугольника

Каждая из этих фигур может быть описана математически: отрез­ки и прямоугольники — координатами своих вершин, окружнос­ти — координатами центров и радиусами. Кроме того, можно задать толщину и цвет линий, цвет заполнения и другие свойства геометри­ческих фигур. В векторной графике изображения формируются на основе таких наборов данных (векторов), описывающих графические объекты, и формул их построения. При сохранении векторного изо­бражения в память компьютера заносится информация о простей­ших геометрических объектах, его составляющих.

Информационные объёмы векторных изображений значительно меньше информационных объёмов растровых изображений. Напри­мер, для изображения окружности средствами растровой графики нужна информация обо всех пикселях квадратной области, в кото­рую вписана окружность; для изображения окружности средствами векторной графики требуются только координаты одной точки (цент­ра) и радиус.

Ещё одно достоинство векторных изображений — возможность их масштабирования без потери качества (рис. 3.9). Это связано с тем, что при каждом преобразовании векторного объекта старое изобра­жение удаляется, а вместо него по имеющимся формулам строится новое, но с учётом изменённых данных.

Рис. 3.9. Векторное изображение, его преобразованный фрагмент и простей­шие геометрические фигуры, из которых «собран» этот фрагмент

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как сово­купность простых геометрических фигур. Такой способ представле­ния хорош для чертежей, схем, деловой графики и в других случаях, где особое значение имеет сохранение чётких и ясных контуров изо­бражений.

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Но, в отличие от векторной графики, в памяти компьютера хранятся не описания геометрических фигур, составляющих изображение, а сама математическая формула (уравнение), по которой строится изобра­жение. Фрактальные изображения разнообразны и причудливы (рис. 3.10).

Более полную информацию по этому вопросу вы сможете найти в Интер­нете (например, по адресу http://ru.wikipedia.org/wiki/Фрактал).                                                    

Рис. 3.10. Фрактальная графика

3.2.4. Форматы графических файлов

---

Формат графического файла — это способ представления графи­ческих данных на внешнем носителе. Различают растровые и векторные форматы графических файлов, среди которых, в свою оче­редь, выделяют универсальные графические форматы и собствен­ные(оригинальные)форматы графических приложений.

---

Универсальные графические форматы «понимаются» всеми при­ложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.

Универсальным растровым графическим форматом является фор­мат BMP.Графические файлы в этом формате имеют большой ин­формационный объём, так как в них на хранение информации о цве­те каждого пикселя отводится 24 бита.

В рисунках, сохранённых в универсальном растровом формате GIF, можно использовать только 256 разных цветов. Такая палитра подходит для простых иллюстраций и пиктограмм. Графические файлы этого формата имеют небольшой информационный объём. Это особенно важно для графики, используемой во Всемирной паутине, пользователям которой желательно, чтобы запрошенная ими информация появилась на экране как можно быстрее.

Универсальный растровый формат JPEG разработан специально для эффективного хранения изображений фотографического качества. Современные компьютеры обеспечивают воспроизведение более 16 миллионов цветов, большинство их которых человеческим глазом просто неразличимы. Формат JPEG позволяет отбросить “избыточное” для человеческого восприятия разнообразие цветов соседних пикселей. Часть исходной информации при этом теряется, но это обеспечивает уменьшение информационного объема (сжатие) графического файла. Пользователю предоставляется возможность самому определять степень сжатия файла. Если сохраняемое изображение – фотография, которую предполагается распечатать на листе большого формата, то потери информации нежелательны. Если же этот фотоснимок будет размещен на web-странице,то его можно смело сжимать в десятки раз: оставшийся информации будет достаточно для воспроизведения изображения на экране монитора.

К универсальным векторным графическим форматам относится форма WMF, используемым для хранения коллекции картинок Microsoft(http://office.microsoft.com/ru-ru/images/).

Универсальный формат EPS позволяет хранить информацию как о растровой, так и о векторной графике. Его часто используется для импорта программы подготовки полиграфической продукции.

С собственными форматами вы познакомитесь непосредственно в процессе работы с графическими приложениями. Они обеспечивают наилучшее соотношение качества изображения и информационного объема файла, но поддерживается (т.е. распознаются и воспроизводятся) только самим создающим файл приложением.

---

Вопросы и задания

1.Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?

2.Что такое компьютерная графика?

3.Перечислите основные сферы применения компьютерной графики.

4.Каким образом могут быть получены цифровые графические объекты?

5.Сканируется цветное изображение размером 10 * 15 см. Разрешающая способность сканера 600 * 600 dpi, глубина цвета – 3 байта. Какой информационный объем будет иметь полученный графический файл?

---