Это - учебно-методические материалы по медицинской информатике и статистике с сайта 1mgmu.com
Увеличить шрифт ::
Уменьшить шрифт
5.4.4 ТЕОРИЯ - ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ИНФОРМАТИКИ - Растровая графика и восприятие человеком изображений
Телевизор, мониторы, принтеры и т.п. устройства воспроизведения и печати изображений «собирают» его из отдельных точек, расположенных по линиям, и чем больше точек, тем лучше четкость, но больше объем описания изображения.
Бытовые телевизоры в системах PAL, SECAM и NTSC используют 625 строк по 748 точек в строке, то есть около полумиллиона точек. В бытовых «пленочных» аналоговых видеомагнитофонах VHS и видеокамерах SVHS и VIDEO-8 для уменьшения объема записи примерно половина строк пропускается. Современные мониторы обычно имеют порядка миллиона отображаемых точек, при этом чаще всего используется соотношение числа строк и точек в строке как 3 к 4, например, 768 строк с 1024 точками в строке, хотя в последние годы все активнее используется широкоформатный формат 9 к 16. Для достижения фотографического качества количество отображаемых или печатающихся точек должно быть от 10 миллионов.
Второй параметр, задающий качество кодирования изображения и получаемый при этом объем информации – число одномоментно отображаемых цветов. В первых цветных мониторах CGA персональных компьютеров серии PC использовалось 200 строк с 320 точками в строке, а одномоментно можно было отображать только четыре цвета. Правда, было несколько наборов цветов, которые назывались палитрами, и можно было выбирать, какая палитра сейчас используется. В следующем типе мониторов EGA было 350 строк по 640 точек в строке, а число цветов в палитре было 16. Такие компактные решения сейчас используются в некоторых мобильных устройствах.
Начиная с типа мониторов VGA вместо номера цвета точки задается интенсивность отображения красного, зеленого и синего цвета при его задании. Такой тип кодирования называется RGB (от Red, Green, Blue), а количество цветов и точность воспроизведения зависит от числа байтов, заданных для хранения цвета. Если под запись отводится один байт, то всего возможно 256 цветов. В этом случае каждый конкретный цвет воспроизводится относительно точно, но вот цветопереходы и светотени отображаются очень грубо. Такая кодировка пригодна для работы с цветными текстами или грубой графики типа плаката, напечатанного в несколько цветов.
Если под цвет точки отводится два цвета, то количество возможных цветов – более 65 тысяч. В этом случае каждый отдельный цвет воспроизводится достаточно точно, но огрубления при переходах все-таки заметны.
Если же под цвет отводится три байта, то есть по одному байту на интенсивность каждого из трех цветов, то количество возможных цветов – уже почти семнадцать миллионов. Так как это значительно больше количества реально различимого человеком количества цветов и оттенков (около 400 тысяч), то кажется, что это более чем достаточно, однако есть некоторые тонкости.
Во-первых, оттенки зеленого цвета человек различает лучше, чем красного и синего. Во-вторых, различия в яркости различаются лучше, чем в цветности. Так, если изображение однотонно, например, оттенки серого , то всего имеется 256 оттенков, что уже хорошо различимо глазом. Поэтому при работе с одноцветными изображениями, например, рентгенограммами, результатами УЗИ и т.д., желательно имеет не трехбайтовую, а четырехбайтовую кодировку цвета.
Таким образом получили, что для кодировки одного изображения с качеством современного монитора нужно несколько мегабайтов, а для кодировки изображения типографского или фотографического качества – десятки мегабайтов.
Для хранения исходных изображений используются файлы с расширением «.bmp». Кроме этого, имеется достаточно много других форматов хранения таких изображений, использующие механизмы архивации и сжатия и, в результате, дающие файлы в несколько раз меньшего размера , например, GIF (файлы «.gif»), TIFF (файлы «.tif») и т.п. В формате JPEG (файлы «.jpg») можно также задавать архивацию с потерей качества, причем уровень качества и степень сжатия также можно регулировать. Поэтому этот формат популярен в современном медленном Internet`е.
Помимо цифровой кодировки RGB интенсивностями трех базовых цветов – красного, зеленого и синего, используется и вариант CMYK с четырьмя базовыми цветами – желтым, бирюзовым, лиловым и черным.
Такой вид графики, в которой явно задается цвет каждой точки, называется растровой. В нем можно создавать произвольные изображения, однако этот способ имеет следующие два недостатка:
1. Большой объем файлов даже для простых изображений;
2. Потеря качества при преобразовании.
Например, если мы увеличиваем растровую картинку в три раза, то каждая точка преображается в квадрат размером 3 на 3, и картинка становится ощутимо грубой. Дополнительные огрубления вносятся, если мы, например, увеличиваем картинку в 2,5 раза. При этом некоторые линии толщиной в одну точку получают толщину в две точки, а некоторые – в три.
Из-за подобной неодинаковости искажений качество растровой картинки падает не только при ее увеличении, но и при ее уменьшении. При изменении размера могут исказиться не только толщины линий, но и цвета.
Например, если используется вариант с малым количеством одновременно отображаемый цветов , то для задания желтого цвета могут «через один» стоять точки красного и зеленого цвета. При изменении размера точки с четными и нечетными номерами строк или столбцов могут растягиваться или сжиматься по-разному, из-за чего цвет будет искажен.
Оглавление раздела нижнего уровня
Оглавление раздела верхнего уровня
ОГЛАВЛЕНИЕ ОГЛАВЛЕНИЙ
НА ГЛАВНУЮ СТРАНИЦУ САЙТА
Материалы используются на Едином Образовательном Пространстве Первого московского государственного медуниверситета им. И.М. Сеченова