Кодирование графической информации

Кодирование графической информации.

 

Графическая информация, представленная в виде рисунков, фотографий, слайдов, подвижных изображений, чертежей, может создаваться и редактироваться с помощью компьютера, при этом она соответствующим образом кодируется.

Известно, что графическое изображение можно представить в двух формах: аналоговой и дискретной. Когда цвет изображение изменяется непрерывно, то это аналоговое представление изображения. А когда изображение состоит из отдельных точек разного цвета, то это дискретное представление. Путём разбиения графического изображения (дискретизации) происходит преобразования из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование, то есть каждому элементу присваивается конкретное значения в форме кода.

При кодировании изображения происходит его пространственная дискретизация. Все изображение разбивается на отдельные точки, каждому элементу ставится код его цвета. При этом качество кодирования зависит от размера точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки, тем больше количества точек, тем выше качество кодирования. А чем большее количество цветов используется, тем больше информации несет каждая точка, а, значит, увеличивается качество кодирования.

В настоящее время в основном используют два принципиально разных метода кодирования: растровое и векторное. Каждое из них имеет свои достоинства и недостатки.

Растровые графические изображения формируются в процессе преобразования графической информации в цифровую. Например, в процессе сканирования рисунков, фотографий, при использовании цифровых фото- и видеокамер и т.д.

Как уже сказали, в процессе кодирования изображение разбивается на отдельные точки - пиксели. Информация о каждом пикселе хранится как отдельная последовательность битов. В каждой последовательности битов содержится информация о том, как должен выглядеть пиксель при печати или на экране монитора (цвет, яркость, контрастность и др.).

Для кодирования цветных графических изображений применяется принцип декомпозиции произвольного цвета на основные составляющие. В качестве таких составляющих используют три основных цвета: красный (английское слово Red, обозначают буквой R), зеленый (Green, обозначают буквой G), синий (Blue, обозначают букой В). Такая система кодирования называется цветовой системой RGB. Любой другой цвет точки можно получить путём пропорционального смешивания этих трех основных цветов. Рисунок 1. а) Растровое изображение.

Растровое кодирование имеет свои достоинства:

1. универсальный метод (можно закодировать любое изображение).
2. единственный метод для кодирования и обработки размытых изображений, не имеющих четких границ, например, фотографий.

Недостатки растрового кодирования:

1) При дискретизации всегда есть  потеря информации;

2) При изменении размеров изображения искажается цвет и форма объектов на рисунке, поскольку при увеличении размеров надо как-то восстановить недостающие пиксели, а при уменьшении – заменить несколько пикселей одним. Рисунок 1. б) Растровое изображение.

3) Размер файла не зависит от сложности изображения, а определяется только разрешением и глубиной цвета. Как правило, растровые рисунки имеют большой объем.

Графическая информация может быть также представлена в виде векторного изображения. Beкторное изображение состоит из простых элементов, называемых примитивами: линий, окружностей, прямоугольников, закрашенных областей. То есть векторное изображение представляет собой графический объект, состоящий из элементарных отрезков и дуг.

Положение этих элементарных объектов определяется координатами точек и длиной радиуса. Для каждой линии указываются ее тип, толщина и цвет. Информация в векторном изображении кодируется как обычная буквенно-цифровая. Буквенно-цифровое кодирование — кодирование, при котором используется код, состоящий из букв, цифр и других знаков алфавита.

Достоинство векторной графики:

1) изображения занимают относительно небольшой объем памяти. Как правило, векторные рисунки значительно меньше по объему, чем растровые.

2) Они могут легко масштабироваться без потери качества. То есть не происходит никакого искажения, а при увеличении наклонных линий не появляются «ступеньки», как при растровом кодировании. Рисунок 2. а).

3) Векторный рисунок можно «разобрать»  на части, а потом снова собрать полное изображение. В этом случае при кодировании информация не теряется. Рисунок 2. б).

Недостатки векторной графики:

1) Она не позволяет получать фотореалистические изображения.

2) Изображения описываются тысячами команд.

3) Она непригодна для кодирования размытых изображений.

Рисунок 1. Растровое изображение.

                       а)                                                            б)

Рисунок 2. Векторное изображение

а)    б)