Кодирование растровых изображений

Растровое изображение представляет собой совокупность точек (пикселей), полученных в результате дискретизации изображения в соответствии с матричным принципом. Двоичный код изображения, выводимого на экран, хранится в видеопамяти.

Пиксель (pixel (picture element - элемент рисунка)) – это минимальная единица изображения, цвет и яркость которой можно задать независимо от остального изображения.

Рис.3. Растровое изображение

Важный этап кодирования графического изображения – это разбиение его на дискретные элементы, т.е. (пространственная) дискретизация (все изображение разбивается на отдельные точки, каждому элементу ставится в соответствие код его цвета). Путем дискретизации происходит преобразование графической информации из аналоговой формы в дискретную. При этом производится кодирование, т.е. присвоение каждому элементу конкретного значения в форме кода.

Матричный принцип кодирования графических изображений заключается в том, что изображение разбивается на заданное количество строк и столбцов. Затем каждый элемент полученной сетки кодируется по выбранному правилу. В соответствии с матричным принципом строятся изображения, выводимые на принтер, отображаемые на экране дисплея, получаемые с помощью сканера.

Качество изображения будет тем выше, чем " плотнее" расположены пиксели, т.е. чем больше разрешающая способность устройства, и чем точнее закодирован цвет каждого из них.

Для черно-белого изображения информационный объем каждого пикселя задается одним битом (либо черная – либо 0, либо белая – либо 1). Если рисунок цветной, то для каждой точки задается двоичный код ее цвета:

ü для четырех–цветного изображения информационный объем одной точки равен 2 бита;

ü для 8 цветов необходимо – 3 бита;

ü для 16 цветов необходимо – 4 бита;

ü для 256 цветов – 8 бит (1 байт).

Например, если вы хотите использовать 16-цветный рисунок, то для кодирования каждого пикселя вам потребуется 4 бита (16=2⁴). Если есть возможность использовать 16 бит (2 байта) для кодирования цвета одного пикселя, то вы можете передать 2¹⁶ = 65536 различных цветов. Использование трех байтов (24 битов) для кодирования цвета одной точки позволяет отразить 16777216 (или около 17 миллионов) различных оттенков цвета – так называемый режим True Color.

Различают несколько режимов представления цветной графики.

а) Полноцветный (True Color) режим. При полноцветном режиме для кодирования яркости каждой из составляющих используют по 256 значений (восемь двоичных разрядов), т.е. на кодирование цвета одного пикселя (в системе RGB) надо затратить 8*3=24 разряда. Это позволяет однозначно определять 16, 5 млн цветов. Это довольно близко к чувствительности человеческого глаза. При кодировании с помощью системы CMYK для представления цветной графики надо иметь 8*4=32 двоичных разряда.

б) Режим High Color – это кодирование при помощи 16-разрядных двоичных чисел, т.е. уменьшается количество двоичных разрядов при кодировании каждой точки. Но при этом значительно уменьшается диапазон кодируемых цветов.

в) Индексный режим. При индексном кодировании цвета можно передать всего лишь 256 цветовых оттенков. Каждый цвет кодируется при помощи восьми бит данных. Но так как 256 значений не передают весь диапазон цветов, доступный человеческому глазу, то подразумевается, что к графическим данным прилагается палитра (справочная таблица), без которой воспроизведение будет неадекватным: море может получиться красным, а листья - синими. Сам код точки растра в данном случае означает не сам по себе цвет, а только его номер (индекс) в палитре. Отсюда и название режима - индексный.

При этом качество кодирования будет зависеть от следующих параметров: размера точки и количества используемых цветов. Чем меньше размер точки, а, значит, изображение составляется из большего количества точек, тем выше качество кодирования. Чем большее количество цветов используется (т.е. точка изображения может принимать больше возможных состояний), тем больше информации несет каждая точка, а, значит, увеличивается качество кодирования.

Таким образом, качество растрового изображения определяется двумя основными параметрами:

1) разрешение (задается указанием числа точек по горизонтали и по вертикали, например 800 на 600 точек);

2) палитра цветов (количество задаваемых цветов для каждой точки изображения).

Глубина цвета (или глубина кодирования, качество цветопередачи) – это количество информации, необходимое для хранения цвета точки.

Определение количества цветов в палитре:

N=2^k, где

N – количество цветов

K – количество бит на 1 пиксель (глубина цвета)