Как кодируется цвет? Кодирование информации, 10 класс

1.

Кодирование информации, 10 класс
1
Как кодируется цвет?
Для кодирования цвета пикселя уже не обойтись
одним битом.
В изображении российского флага на древке четыре
цвета: черный, синий, красный и белый. Для
кодирования одного из четырех вариантов нужно
2 бита.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

2.

Кодирование информации, 10 класс
2
Как кодируется цвет?
Проблема в том, что при выводе на экран нужно както определить, какой цвет соответствует тому или
другому коду. То есть информацию о цвете нужно
выразить в виде числа.
По современной теории цветного зрения, глаз
человека содержит чувствительные элементы трёх
типов.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

3.

Кодирование информации, 10 класс
3
Как кодируется цвет?
Яркость каждой составляющей обычно кодируется
целым числом от 0 до 255. При этом код цвета –
это тройка чисел (R,G,B), яркости отдельных
каналов.
Цвет (0,0,0) – это черный цвет, а (255,255,255) –
белый. Или десятичной дробью от 0 до 1.
Глубина цвета – это количество битов,
используемых для кодирования цвета пикселя.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

4.

Кодирование информации, 8 класс
4
Цветовая модель RGB
Д. Максвелл, 1860
цвет = ( R,
G,
B )
green
red
blue
красный зеленый синий
0..255 0..255 0..255
(0, 0, 0)
(255, 255, 255)
(255, 0, 0)
(255, 150, 150)
(0, 255, 0)
(255, 255, 0)
(0, 0, 255)
(100, 0, 0)
(150, 150, 150)
(20, 20, 20)
? Сколько разных цветов можно кодировать?
256·256·256 = 16 777 216 (True Color, «истинный
цвет»)
RGB – цветовая модель для устройств,
излучающих свет (мониторов)!
!
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

5.

Кодирование информации, 10 класс
5
Как кодируется цвет?
Цвет
Красный
Зелёный
Синий
Белый
Чёрный
Серый
Пурпурный
Голубой
Жёлтый
Тёмно-пурпурный
Светло-жёлтый
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Код (R,G,B)
(255,0,0)
(0,255,0)
(0,0,255)
(255,255,255)
(0,0,0)
(128,128,128)
(255,0,255)
(0,255,255)
(255,255,0)
(128,0,128)
(255,255,128)
http://kpolyakov.spb.ru

6.

Кодирование информации, 10 класс
6
Цветовые модели
Цветовая модель RGB лучше всего описывает цвет,
который излучается некоторым устройством,
например, экраном ноутбука или смартфона.
Цветовая модель CMY (англ. Cyan – голубой, Magenta
– пурпурный, Yellow – жёлтый), применяется для
вывода рисунков на печать.
M
C
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
Y
http://kpolyakov.spb.ru

7.

Кодирование информации, 10 класс
7
Цветовые модели
На практике всё не так просто. Краски не идеальны,
поэтому вместо чёрного цвета получается грязнокоричневый. Кроме того, при печати чёрных
областей приходится «выливать» тройную порцию
краски в одно место.
В
набор красок добавляют чёрную, это так
называемый ключевой цвет (англ. Key color),
поэтому получившуюся модель обозначают CMYK.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

8.

Кодирование информации, 8 класс
8
Кодирование цвета при печати (CMYK)
монитор
печатный
документ
R
G
B
G
B
G
B
Белый – красный = голубой
C = Cyan
Белый – зелёный = пурпурный
M = Magenta
Белый – синий = желтый
Y = Yellow
C
M
Y
0
0
0
255 255
0
255
0
255
0
255 255
255 255 255
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
R
Модель CMY
Модель CMYK: + Key color
меньший расход краски и
лучшее качество для
чёрного и серого цветов
http://kpolyakov.spb.ru

9.

Кодирование информации, 8 класс
9
Глубина цвета
Глубина цвета — это количество битов, используемое
для кодирования цвета пикселя.
? Сколько памяти нужно для хранения цвета
1 пикселя в режиме True Color?
R (0..255) 256 = 28 оттенков
R G B: 24 бита = 3 байта
8 битов = 1 байт
True Color
(истинный цвет)
Задача. Определите размер файла, в котором
закодирован растровый рисунок размером 20×30
пикселей в режиме истинного цвета (True Color).
20 30 3 байта = 1800 байт
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

10.

Кодирование информации, 10 класс
10
Цветовые модели
Кроме цветовых моделей RGB и CMY (CMYK),
существуют и другие. Наиболее интересная из них
– модель HSB (от англ. Hue – тон, оттенок;
Saturation – насыщенность, Brightness – яркость),
которая ближе всего к естественному восприятию
человека.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

11.

Кодирование информации, 10 класс
11
Кодирование с палитрой
Цветовая палитра – это таблица, в которой
каждому цвету, заданному в виде составляющих в
модели RGB, сопоставляется числовой код.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

12.

Кодирование информации, 10 класс
12
Кодирование с палитрой
Кодирование с палитрой выполняется следующим
образом:
• выбираем количество цветов N;
• из палитры истинного цвета выбираем любые N
цветов и для каждого из них определяем код в
модели RGB;
• каждому из цветов присваиваем номер от 0 до N–
1;
• составляем палитру, записывая сначала RGBсоставляющие цвета,
• для каждого пикселя рисунка храним в памяти не
яркости трёх цветовых каналов, а номер цвета в
палитре.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

13.

Кодирование информации, 10 класс
13
Растровое кодирование: итоги
Растровое кодирование имеет достоинства:
• это универсальный метод (можно закодировать
любое изображение);
• это единственный метод для кодирования и
обработки размытых изображений, не имеющих
четких границ, например, фотографий.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

14.

Кодирование информации, 10 класс
14
Растровое кодирование: итоги
Растровое кодирование имеет недостатки:
• при дискретизации всегда есть потеря
информации;
• при изменении размеров изображения искажается
цвет и форма объектов на рисунке;
• размер файла определяется только разрешением
и глубиной цвета; как правило, растровые рисунки
имеют большой объем.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

15.

Кодирование информации, 10 класс
15
Выводы:
• При растровом кодировании изображение разбивается на пиксели –
элементы, для каждого из которых можно задать свой цвет независимо от
других.
• Разрешение – это количество пикселей, приходящихся на единицу
линейного размера изображения (чаще всего – на 1 дюйм).
• Глубина цвета – это количество битов, используемых для кодирования
цвета пикселя.
• Качество растрового кодирования зависит от разрешения и глубины
цвета.
• Цвет пикселя при выводе на экран монитора кодируется в модели RGB –
раскладывается на красную, зелёную и синюю составляющие. При выводе
на печать используется цветовая модель CMYK (голубой, пурпурный,
жёлтый, чёрный).
• Информационный объем растрового рисунка вычисляется по формуле I =
K · i, где K – количество пикселей, а i – глубина цвета.
• При растровом кодировании, как правило, происходит потеря
информации из-за дискретизации. Растровый рисунок искажается, когда
его размеры изменяются.
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

16.

Кодирование информации, 8 класс
16
Векторное кодирование
Рисунки из геометрических фигур:
• отрезки, ломаные, прямоугольники
• окружности, эллипсы, дуги
• сглаженные линии (кривые Безье)
Для каждой фигуры в памяти хранятся:
• размеры и координаты на рисунке
• цвет и стиль границы
• цвет и стиль заливки (для замкнутых фигур)
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru

17.

Кодирование информации, 8 класс
17
Векторное кодирование (итоги)
• лучший способ для чертежей, схем, карт
• при кодировании нет потери информации
• при изменении размера нет искажений
растровый
рисунок
векторный
рисунок
• меньше размер файла, зависит от сложности
рисунка
• не используют для фотографий и
размытых изображений
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2018
http://kpolyakov.spb.ru