Принципы кодирования графических, видео и звуковых данных

Обработка графической информации требует своего способа кодирования. Любое изображение представляется в виде огромного числа отдельных точек. Обычная картинка на экране может содержать до миллиона таких точек. Простейшим изображением является черно-белое. В этом случае одна точка изображения может кодироваться одним битом, например 0 - черная точка, 1 - белая. Для запоминания изображения из 1 миллиона точек в этом случае потребуется около 125 Кбайт. Цветное изображение требует большего числа байтов, причем чем больше используется цветов, тем больше требуется байтов. При работе с 16-цветными изображениями одна точка требует 4 бита, т. е. один байт содержит информацию о двух точках изображения. Работа с 256-цветными изображениями требует уже целого байта для одной точки и около 1 миллиона байт для всего изображения. Наиболее реалистичные изображения используют 2 байта на одну точку, что позволяет выводить 65536 цветовых оттенков. Все это говорит о том, что обработка графической информации для компьютера является гораздо более сложной задачей по сравнению с обработкой числовой и текстовой информации.

Обычно компьютерную графику разделяют на растровую и векторную. Отдельно стоят фрактальный тип представления изображений и трехмерная графика.

Растровое изображение — это прямоугольная (растровая) сетка пикселей на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах. При использовании растровой графики важным элементом является размер полотна, тип цветопередачи и количество используемых цветов.

Пиксел (англ. pixе1, сокр. от англ. PICture'S Еlement - элемент изображения) — это мельчайшая единица цифрового изображения в растровой графике. Он представляет собой неделимый объект прямоугольной (обычно квадратной) формы, обладающий определенным цветом. Любое растровое компьютерное изображение состоит из пикселов, расположенных по строкам и столбцам. При увеличении изображения видны ряды пикселов.

Максимальная детализация растрового изображения задается при его создании и не может быть увеличена. Если увеличивается масштаб изображения, пикселы превращаются в крупные зерна. От количества пикселов зависит детальность изображения. Пикселы, сливаясь на расстоянии, создают ощущение цветовых переходов.

Достоинства растровой графики:

• можно воспроизвести любой рисунок - и условный, схематичный, и фотографического качества;

• растровая графика используется сейчас практически везде - от маленьких иконок до плакатов.

Недостатки растровой графики:

•большой размер, занимаемый файлами;

•потеря качества изображения при операциях трансформи­рования.

Векторная графика. Векторное изображение представляет собой набор объектов - линий или примитивных геометрических фигур (окружности, прямоугольники). Этим объектам присваиваются атрибуты - толщина линий и цвет заполнения. Векторный рисунок хранится в файле как набор координат, векторов и других чисел, характеризующих объекты рисунка.

Все современные компьютерные видеодисплеи способны отображать информацию только в растровом формате. Для отображения векторного формата на растровом используются преобразователи, программные или аппаратные, встроенные в видеокарту. Также существует узкий класс устройств, ориентированных исключительно на отображение векторах данных. К ним относятся графопостроители, а также некоторые типы лазерных проекторов.

Векторные изображения используются при компьютерном черчении, создании технической иллюстрации, деловой графики, шрифтов, векторной анимации.

Достоинства векторной графики:

• небольшой размер файла;

• нет потери качества при операциях трансформирования объектов;

• векторные изображения на растровых устройствах выводятся с максимальным качеством, доступным на этом устройстве.

Недостатки векторной графики:

• не каждый объект может быть изображен в векторном виде, например фотографии;

• чем больше число объектов, тем больше памяти и времени требуется на отображение и обработку векторного рисунка.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.