Какой объем памяти отводится для хранения кода цвета точки при монохромном изображении

Обновлено: 30.06.2024

Материалы и оборудование: компьютерный класс, проектор; презентация к уроку, тест, карточки.

Форма проведения урока: беседа, практическая работа по решению задач, фронтальная, индивидуальная формы работы.

Методы обучения: объяснительно-демонстрационные, практические.

  1. Организационный момент (1 мин).
  2. Постановка цели урока (2 мин).
  3. Повторение пройденного материала (10 мин)
  4. Формирование умений и навыков при решении задач. Индивидуальная работа на карточках (18 мин)
  5. Практическая работа за ПК (7 мин.)
  6. Самостоятельная работа учащихся. Тест (5 мин).
  7. Д/з (1 мин).
  8. Подведение итогов. Рефлексия (1 мин).

1. Организационный момент. Вступительное слово учителя (1 мин.)

Область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, называется компьютерная графика.
Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности: компьютерная томография (медицина), визуализация строения вещества, векторных полей, и др. (научные исследования), моделирование одежды, опытно-конструкторские разработки, не говоря уже о том, что многие из вас очень любят играть в компьютерные игры, где без качественного изображения не обойтись!
В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную, фрактальную.
Сегодня на уроке мы повторим основные понятия по теме графика, будем решать задачи по теме «Кодирование растровой графической информации», готовясь к ГИА, выполним небольшую практическую работу в графическом редакторе Gimp и ответим на вопросы теста по теории.

2. Постановка цели урока. Актуализация знаний (2 мин.)

Сегодня на уроке мы рассмотрим задачи на кодирование графической информации.

  • объем видеопамяти,
  • графический режим,
  • глубина цвета,
  • разрешающая способность экрана,
  • палитра.

Во всех подобных задачах требуется найти ту или иную величину.
Видеопамять – это специальная оперативная память, в которой формируется графическое изображение. Иными словами для получения на экране монитора картинки её надо где-то хранить. Для этого и существует видеопамять. Чаще всего ее величина от 512 Кб до 4 Мб для самых лучших ПК при реализации 16,7 млн. цветов.

3. Повторение пройденного материала (10 мин.) (Приложение 1)

– От чего зависит качество изображения? (От разрешающей способности и глубины кодирования точки)
– Что такое разрешающая способность экрана? (Разрешающая способность – количество точек по вертикали и горизонтали экрана)
– Что такое глубина кодирования цвета точки? (Глубина цвета — количество информации, которое используется)
– В каких единицах измеряется информация?
– Как найти объём видеопамяти, необходимый для хранения изображения:
V= x*y*i , где х *у — количество пикселей, а i (бит) – глубина цвета точки
– Какой формулой связаны глубина цвета точки и количество цветов в палитре? (N=2 i )
– Немного математики: 2 1 =2, 2 2 =4, …, 2 8 =256 (запись на доске)

Устно:

Задание 1. Определить количество пикселей изображения на экране монитора с разрешающей способностью 800x600. (Ответ: 480000)

Задание 2. Подсчитать объём видеопамяти, необходимый для хранения чёрно-белого изображения вида


Ответ: V = 10 * 8 * 1 = 80 бит

– Каков размер этого изображения?
– Сколько нужно видеопамяти для кодирования одной точки?
– А для всего изображения?

Задание 3. Однако, общепринятым на сегодняшний день считается представление чёрно-белого изображения в виде комбинации точек с 256 градациями серого цвета – т. е. для кодирования одной точки такого изображения нужно 8 (256=2 8 ) бит или 1 байт
Подсчитать объём видеопамяти, необходимый для хранения чёрно-белого изображения вида


Ответ: V = 10 * 8 *8 = 640 бит

– Чем отличается кодирование этих двух изображений? (Глубиной цвета точки)
– Давайте сравним два графических изображения:


– Что вы можете сказать о качестве этих изображений? Как можно объяснить разницу?
– Оказывается размер первого – 369 * 204, а второго – 93 * 51пикселей. Значит, качество графического изображения зависит от количества точек (пикселей), из которых оно состоит: чем больше точек – тем выше качество.
Наиболее распространёнными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16, 24 или 32 бита.

Задание 5. Заполните таблицу соответствующими значениями

Глубина цвета (I) Количество цветов (N) Возможные варианты
4 16777216
8 65 536
16 16
24 256
32 4294967296

4. Формирование умений и навыков при решении задач (18 мин.) (Приложение 1)

1. В цветовой модели RGB для кодирования одного пикселя используется 3 байта. Фотографию размером 2048x1536 пикселей сохранили в виде несжатого файла с использованием RGB-кодирования. Определите размер получившегося файла.

1) 3 килобайта 2) 3 мегабайта 3) 9 килобайт 4) 9 мегабайт

х*у=2048*1536 V= x*y*i=2048*1536*3байта= 9437184 байта=9216 Кбайт = 9 Мбайт
i=3 байта
V – ?

2. Для хранения растрового изображения размером 128*128 пикселей отвели 4 килобайта памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

1) 8 2) 2 3) 16 4) 4

Решение: i=V/x*y=4*1024*8/(128*128)=2 N=4

3. Укажите минимальный объем памяти (в килобайтах), достаточный для хранения любого растрового изображения размером 64*64 пикселя, если известно, что в изображении используется палитра из 256 цветов. Саму палитру хранить не нужно.

V= 64*64*8=32768 бит = 4096 байт = 4 Кбайт

4. Для хранения растрового изображения размером 64*64 пикселя отвели 512 байтов памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

х*у= 64*64 V=x*y*i; i=V/(x*y)=512*8 бит/(64*64)= 4096 бит/4096=1бит
V= 512 байтов N=2 i =2
N – ? Ответ: 2 цвета

5. Дисплей работает с 256-цветной палитрой в режиме 640*400 пикселей. Для кодирования изображения требуется 1250 Кбайт. Сколько страниц видеопамяти оно занимает?

640*400 N=256, i=8 бит, V=1250*1024*8бит=10240000 бит;
V= 1250 Кбайт V/(640*400*8)=10240000 бит/(640*400*8)бит = 5 стр.
N=256 Ответ: 5 стр.
Сколько стр?

6. Какой объем видеопамяти необходим для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 * 350 пикселей, а количество используемых цветов – 16?

Решение: N=16, i=4 бит, V= 640*350*4*2 бит= 179200бит=224000байт= 218,75 Кбайт

Ответ: 2) 218,75 Кбайт

7. (УСТНО) Палитра содержит 8 цветов. Каким двоичным кодом может быть закодирован зеленый цвет? Ответ: 3) 010

8. Разрешающая способность графического дисплея составляет 800*600. Голубой цвет кодируется двоичным кодом 011. Объем видеопамяти составляет 750 Кбайтов. Сколько страниц содержит видеопамять компьютера?

800*600 V=750*1024*8бит= 6144000бит;
V= 750 Кбайт V/(800*600*3)= 6144000бит/(800*600*3)бит = 4, 26666стр.
I=3 бит Ответ: 5 стр.
Сколько стр?

9. Во сколько раз и как изменится объём памяти, занимаемой изображением, если в процессе его преобразования количество цветов уменьшилось с 65536 до 16?

5. Практическая работа на ПК (7 мин.) (Приложение 3)

Перед началом работы вспомните Правила ТБ при работе с компьютером!
Практическая работа 1.2 «Редактирование изображений в растровом графическом редакторе Gimp». Стр. 177 в уч. Угринович « Информатика и ИКТ 9 класс»

6. Самостоятельная работа учащихся (5 мин.) (Приложение 4)

7. Домашнее задание

1. Передача растрового графического изображения размером 600*400 пикселей с помощью модема со скоростью 28800 бит/сек потребовала 1 мин 20 сек. Определите количество цветов в палитре, использовавшейся в этом изображении.
2. Объем страницы видеопамяти составляет 62,5 Кбайт. Графический дисплей работает в режиме 640*400 пикселей. Сколько цветов в палитре?
3. п.1.1 – 1.4

8. Подведение итогов урока. Рефлексия

Качество растрового графического изображения зависит от разрешающей способности экрана монитора (чем больше количество строк растра и точек в строке, тем выше качество изображения), а также от глубины цвета (т.е. количества битов, используемых для кодирования цвета точки).


Рефлексия (каждому ученику раздаётся карточка)

Постараюсь подробно "на пальцах" рассказать, как изображение записывается в память машины.

Итак. Главный тезис: для того, чтобы послать нашему другу мемчик или сохранить демотиватор себе на телефон, требуется изобразить его в "ноликах и единичках".

О памяти машины

Потому что память машины устроена именно так: она содержит сплошняком ячейки, в которых может быть только "0" или "1". Конечно, там не цифры записаны. Они только называются "логический ноль" или "логическая единица". На самом деле, всё зависит от технологии, по которой изготовлена память машины. Например, кучу лет назад (даже "олды" не все припомнят) существовали перфокарты. Такие картонные карточки с цифрами. У них ещё уголок один был срезан:

В качестве логических нулей и единиц использовались дырочки. 864 дырочки или "недырочки". Технология, вообще-то, не очень. Если оператор ошибался в одной дырочке, то карту приходилось менять полностью. Ну, или заклеивать/прорезать лезвием. В современных машинах, конечно, и метод другой, и количество немного больше (в Вкипедии написано, что "кинчик" на 1 гигабайт, в прямом смысле, весил бы 22 тонны, если бы его на перфокартах пробивали).

В разных ситуациях словом бит называют:

  1. одни значок (дырочка-недырочка, ноль-один)
  2. одно место, на котором может быть записан либо ноль, либо один
  3. единицу измерения количества информации

Очень важная деталь. Биты (2) сгруппированы в сегменты по 8 штук. Такие сегменты называются байты . Аналогично битам, у слова "байт" есть несколько значений. Важно то, что машина не может прочитать один бит. За раз ей нужно прочитать целый байт, а только потом из него выделить бит. То же с записью - за раз можно записать только один целый байт, но не бит. Если нам надо поменять один бит, мы должны считать весь байт, заменить там бит с помощью логических операций, перезаписать байт обратно.

Про изображения

Существует масса способов записать картинку только ноликами и единичками. В школе проходят растровый и векторный. К векторному, возможно, я обращусь ещё, а вот про растровый расскажу подробнее. Суть проста: изображение разбивается на одинаковые клеточки. Эти клеточки называются "пиксели" или "пикселы". Кто как привык. Каждый пиксель имеет один единственный цвет. Получается мозаика.

1. Пользуясь таблицей кодировки ASCII и CP-1251 закодируйте следующие послания:

2. В некоторой кодировке для хранения одного символа отводится 2 байта. Определите вес слова из двадцати двух символов в данной кодировке.

3. В кодировке КОИ-8 для хранения одного символа отводится 1 байт. Определите вес (в битах) слова «дезоксирибонуклеиновая».

5. В кодировке Unicode для хранения одного символа отводится 16 бит. Дан отрывок текста, записанного в данной кодировке:

«Калининград, Ярославль, Владимир, Елабуга, Троицк, Томск, Омск, Уфа – города России».

В результате редактирования текста, одно слово и ставшие лишними пробелы и запятые удалили. Новый текст стал на 14 байт меньше. Определите удалённое слово.

6. Текст, напечатанные на компьютере занял несколько страниц. Каждая страница текста состоит из 60 строк по 30 символов в строке. Файл с данным текстом занимает в компьютере 225 Кбайт. Сколько страниц содержит данный текст, если известно, что он закодирован в Unicode.

7. В кодировке Windows-1251 каждый символ кодируется 8 бит. Вова хотел написать текст (в нём нет лишних пробелов):

«Скользя по утреннему снегу,

Друг милый, предадимся бегу

И навестим поля пустые…»

Одно из слов ученик написал два раза подряд через пробел. При этом размер написанного предложения в данной кодировке оказался на 10 байт больше, чем размер нужного предложения. Напишите в ответе лишнее слово.

9. В кодировке КОИ-8 каждый символ кодируется 8 бит. Вова хотел написать текст (в нём нет лишних пробелов):

«Скользя по утреннему снегу,

друг милый, предадимся бегу

нетерпеливого коня и навестим поля пустые…»

Одно из слов ученик написал два раза подряд через пробел. При этом размер написанного предложения в данной кодировке оказался на 14 байт больше, чем размер нужного предложения. Напишите в ответе лишнее слово.

10. Растровое изображение размером 512х720 пикселей занимает 90 Кбайт памяти. Определите количество цветов в палитре, с помощью которой было закодировано данное изображение.

11. Монитор поддерживает 16-цветовую палитру и вмещает изображение размером 480х640 пикселей. Определите объём видео памяти, необходимый для хранение полноформатного изображения исходя из особенностей данного монитора. Ответ дайте в килобайтах.

12. Определите объём видеопамяти, необходимый для хранения изображения 1024х768 пикселей с палитрой 16 777 216 цветов.

13. Чёрно-белый графический файл (без градаций серого цвета) имеет размер 100х100 пикселей. Определите его информационный объём.

15. Чёрно-белый графический файл с 32 градациями серого цвета имеет размер 64х32 пикселя. Какое максимально возможное число таких файлов можно записать на флеш-носитель ёмкостью 1024 Кбайта?

Монохромное (или штриховое) изображение представляет собой изображение, каждый пиксель которого может быть только одного из двух цветов: основного (чаще чёрного) или фонового (чаще белого). Промежуточные варианты исключены. Для представления цвета такого изображения используют единственный монохромный канал (рис. 6). Монохромные изображения могут использоваться для хранения штриховой графики, например рисунков тушью или гравюр.

Рис. 6. В Photoshop открыто монохромное изображение

Для записи растрового изображения в памяти компьютера необходимо сохранить информацию о цвете каждого пикселя изображения.

Информация о цвете пикселя должна помещаться в ячейки памяти компьютера, который работает с цифровой информацией в двоичной системе счисления. Двоичный разряд может иметь два значения: единицу и ноль. В нашем случае при записи пикселей монохромного изображения, если пиксель окрашен в белый цвет, это означает, что точка люминофора экрана, отвечающая за отображение цвета данного пикселя, должна будет светиться (состояние – 1); если же пиксель окрашен в чёрный цвет, значит соответствующая точка экрана светиться не должна (состояние – 0).

Таким образом, чтобы «запомнить» цвет одного пикселя монохромного изображения, в памяти компьютера будет занята 1 ячейка (1 бит) памяти (состояние 1 или 0).

Количество бит памяти, которое требуется для хранения информации о цвете одного пикселя изображения, называется глубиной цвета. Глубина цвета – один из важнейших параметров растрового изображения. Глубина цвета монохромного изображения – 1 бит, поэтому такой тип изображений иногда называют однобитным или битовым. Если монохромное изображение будет иметь размеры 100×100 пикселей, то для его хранения потребуется 100 пикселей × 100 пикселей × 1бит = 10000 бит = = 1250 байт = 1,22 Кбайт памяти.

Читайте также: