 |
Цифровое представление символьной информации
|
|
|
|
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
Физический принцип получения разнообразных цветов на экране дисплея заключается в смешивании трех основных цветов: красного, зеленого и синего (цветовая модель RGB). Значит информация, заключенная в коде пикселя должна содержать сведения о том, какую интенсивность (яркость) имеет каждая составляющая в его цвете.
В этом случае используется трехбитовый код и каждый бит такого кода обозначает наличие (1) или отсутствие (0) соответствующего базового цвета. В следующей таблице приведены коды восьмицветной палитры (табл. 1).
Таблица 1
Двоичный код восьмицветной палитры
| К | З | С | ЦВЕТ |
| Черный | |||
| Синий | |||
| Зеленый | |||
| Голубой | |||
| Красный | |||
| Розовый | |||
| Коричневый | |||
| Белый |
Биты в таком коде распределены по принципу «КЗС», т. е. первый бит отвечает за красную составляющую, второй — за зеленую, третий — за синюю.
При программировании цветных изображений принято каждому цвету ставить в соответствие десятичный номер. Получить номер цвета очень просто. Для этого его двоичный код, рассматривая как целое двоичное число, следует перевести в десятичную систему счисления. Тогда, согласно табл. 9.1, номер черного цвета — 0, синего — 1, зеленого — 2 и т.д. Белый цвет имеет номер 7.
В структуре 16-цветного кода «ИКЗС», где И — бит интенсивности. Например, если в 8-цветной палитре код 100 обозначает красный цвет, то в 16-цветной палитре: 0100 — красный, 1100 — ярко-красный цвет; ОНО — коричневый, 1110 — ярко-коричневый (желтый).
Палитры большего размера получаются путем раздельного управления интенсивностью каждого из трех базовых цветов. Для этого в коде цвета под каждый базовый цвет выделяется более одного бита. Например, структура восьмибитового кода для палитры из 256 цветов такая: «КККЗЗЗСС», т.е. по 3 бита кодируют красную и зеленую составляющие и 2 бита — синюю. В результате полученная величина — это объем видеопамяти, необходимый для хранения одного кадра, одной страницы изображения. Практически всегда в современных компьютерах в видеопамяти помещается одновременно несколько страниц изображения.
|
|
|
Задача 1.
Для кодирования цвета используются шестнадцатеричные значения интенсивности цветовых компонент в 24-битной RGB-модели. Код FFFFFF будет задавать __________ цвет фона.
Варианты ответов: 1) белый 2) черный 3) светло-серый 4) темно-серый
Правильный ответ: №1
Решение:
В 24-битной RGB-модели общий вид кода – RRGGBB, где RR – шестнадцатеричный код красной цветовой компоненты (красный цвет получается при максимальной красной составляющей – FF0000), GG – шестнадцатеричный код зеленой цветовой компоненты (зеленый цвет получается при максимальной зеленой составляющей – 00FF00), BB – шестнадцатеричный код синей цветовой компоненты (синий цвет получается при максимальной синей составляющей – 0000FF).
Если все составляющие одинаковы и максимальны (имеют значения FF), то получаем белый цвет.
Для хранения каждого пикселя растрового изображения необходимо количество битов, равное глубине цвета. Общий объем памяти, который требуется для хранения всех пикселей, называется информационным объемом изображения.
Информационный объем изображения – объем памяти, требуемый для хранения информации обо всех пикселях растрового изображения. Информационный объем измеряется в единицах измерения информации: битах, байтах, килобайтах, мегабайтах.
Для того чтобы найти информационный объем изображения в битах, необходимо количество пикселей умножить на глубину цвета. Количество пикселей определяется из размера в пикселях: нужно размер по ширине умножить на размер по высоте. Чем больше пикселей разных цветов содержит изображение, тем больше деталей оно может содержать и больше места будет занимать на диске.
|
|
|
Изображения хранятся на диске в файлах. Важно понимать, что размер файла не равен информационному объему изображения. Дело в том, что кроме информации о цвете пикселей в файл могут быть записаны различные параметры изображения, в том числе физический и экранный размеры, имя автора, название программы, с помощью которой сделано изображение, и т. д., поэтому размер файла может быть больше, чем информационный объем изображения.
С другой стороны, многие форматы файлов используют алгоритмы сжатия графической информации, что позволяет хранить данные более компактно, поэтому размер файла может быть и меньше информационного объема.
Размер файла – объем, занимаемый графическим файлом на диске.
Для вычисления информационного объема изображения необходимо помнить следующие соотношения:
количество пикселей – ширина, умноженная на высоту в пикселях;
информационный объем в битах – количество пикселей, умноженное на глубину цвета;
информационный объем в байтах – информационный объем в битах, деленный на восемь.
Глубина цвета зависит от цветового режима изображения. Наиболее распространенные цветовые режимы:
монохромный – на каждый пиксель выделен только один бит. Бит может принимать два значения: 0 и 1, поэтому в данном режиме используются только два цвета;
16-цветный – используются четыре бита, которыми кодируется цвет, они делятся следующим образом: по одному биту на каждый составляющий цвет (красный, синий, зеленый) и один бит яркости;
полутоновый – для кодирования цвета используются восемь бит, это означает, что можно закодировать 256 градаций серого цвета. Кодом 0 обозначается черный цвет, а кодом 255 – белый. Такой режим называют Grayscale (шкала серого цвета);
индексированных цветов – каждому используемому цвету в изображении присваивается номер, или, иначе говоря, индекс цвета. Для каждого пикселя хранится не настоящее описание цвета, а лишь номер в таблице цветов. Таблицу принято называть палитрой. В силу технических ограничений в годы создания этого режима в палитру входило не больше 256 цветов, т. е. для хранения каждого пикселя достаточно одного байта;
|
|
|
High Color – позволяет отображать 65 536 цветов, т. е. для кодирования цвета одного пикселя используется 16 бит;
True Color – на каждый из основных цветов для кодирования цвета одного пикселя выделяется восемь бит (один байт). Всего для хранения цвета пикселя требуется три байта. Таким образом, глубина цвета в этом режиме составляет 24 бита, а максимальное количество цветов в этом режиме – 16 777 216.
Если каждый цвет пикселя рассматривать как возможное состояние, то количество цветов может быть рассчитано по формуле:
N = 2 К, где К – глубина цвета (в битах).
Задача 2.
Для хранения неупакованного растрового изображения размером 
пикселя потребовалось 512 байт памяти. Максимально возможное число цветов в палитре изображения равно …
Варианты ответов: 1) 16 2) 256 3) 2 4) 4
Правильный ответ: №1
Решение:
Объем памяти V, необходимый для хранения неупакованного растрового изображения размером H x W пикселей, в котором для хранения одного пикселя требуется С бит, определяется по формуле 
Найдем С: 
.
Число цветов N определяется по формуле 
Тогда 
ЦИФРОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИМВОЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Задача 1.
Сообщение из 50 символов было записано в 8-битной кодировке Windows-1251. После вставки в текстовый редактор сообщение было перекодировано в 16-битный код Unicode. Количество памяти, занимаемое сообщением, увеличилось на …
Варианты ответов: 1) 50 байт 2) 100 бит 3) 400 байт 4) 50 бит
Правильный ответ: №1
Решение:
В кодировке Windows-1251 сообщение занимало в памяти 
После перекодировки: 
Таким образом, количество памяти, занимаемое сообщением, увеличилось на 
Задача 2.
Для 5 букв латинского алфавита заданы их двоичные коды (для некоторых букв – из двух бит, для некоторых – из трех). Эти коды представлены в таблице:
Тогда двоичной строкой 1100000100110 закодирован набор букв …
|
|
|
Варианты ответов: 1) bacde 2) baade 3) badde 4) bacdb
Правильный ответ: №1
Решение:
Используя коды таблицы, проанализируем заданную строку:
110 000 01 001 10 – bacde.
Задача 3.
Используется кодовая таблица СР-1251 (Windows Cyrillic). Файл в простом текстовом формате, если в тексте 200 страниц, на странице 32 строки, а в строке в среднем 48 символов, будет занимать __________ килобайт(-а).
Варианты ответов: 1) 300 2) 307,2 3) 384 4) 2400
Правильный ответ: №1
Решение:
Количество символов на одной странице 
.
Количество символов на 200 страницах 
.
В кодировке CP-1251 один символ кодируется одним байтом. Тогда файл будет занимать 307200 байт, или 
килобайт.
|
|
|
