Кодирование и обработка графической информации

Слайд 1. Кодирование и обработка графической информации

Слайд 2. Что такое графическая информация

Графическая информация — это изображения, схемы, рисунки и фотографии, представленные в цифровой форме.

Компьютер не «видит» картинку как человек: он хранит набор чисел, которые описывают цвет, положение и свойства объектов.

Слайд 3. Два способа представления изображения

Изображение состоит из пикселей.

Хорошо подходит для фотографий и сложных цветовых переходов.

При увеличении отдельные пиксели становятся заметными.

Изображение описывается линиями, кривыми и геометрическими объектами.

Удобна для логотипов, схем и чертежей.

Масштабирование обычно не ухудшает качество.

Слайд 4. Растр: изображение как сетка пикселей

Слайд 5. Главные параметры растрового изображения

• Размер: ширина и высота в пикселях

• Глубина цвета: сколько бит отведено на один пиксель

• Разрешение: плотность пикселей при выводе на экран или печати

• Формат: способ хранения и сжатия файла

Слайд 6. Как кодируется цвет пикселя

Один из распространённых способов — модель RGB. Цвет задаётся интенсивностями красного, зелёного и синего каналов.

При глубине цвета 24 бита на пиксель каждому каналу отводится по 8 бит. Значение каждого канала может принимать диапазон от 0 до 255.

Пример: красный цвет — высокий уровень красного канала и нулевые уровни двух других каналов.

Слайд 7. Смешение каналов RGB

В модели RGB цвет формируется аддитивным сложением интенсивностей красного, зелёного и синего каналов. Чем больше света добавляется, тем светлее результат.

Красный + зелёный дают жёлтый, зелёный + синий — голубой, синий + красный — пурпурный. При включении всех трёх каналов получается белый свет.

Представьте три перекрывающихся цветных круга. Какой цвет получится, если отключить один канал, а два других оставить включёнными? Например, без синего останется сочетание красного и зелёного — жёлтый.

Слайд 8. Пример состава цвета в модели RGB

Пример одного пикселя: значения каналов заданы по шкале от 0 до 255. Чем выше значение канала, тем сильнее его вклад в итоговый цвет.

Слайд 9. Путь изображения от камеры к экрану

Снимок проходит несколько этапов: свет попадает на сенсор, измеряется интенсивность каналов, значения округляются и кодируются, затем файл сохраняется и отображается на экране.

Каждый этап может влиять на качество и размер файла.

Слайд 10. Оценка объёма несжатого растрового изображения

Для приблизительной оценки используют формулу: $V=W\cdot H\cdot i$. Затем при необходимости переводят биты в байты: в одном байте 8 бит. Заголовок файла и служебные данные в такой оценке не учитываются.

Слайд 11. Форматы и сжатие изображений

Слайд 12. Популярные форматы растровой графики

Сжатие без потерь. Подходит для схем, интерфейсов и прозрачности.

Сжатие с потерями. Часто используется для фотографий.

Ограниченная палитра и простая анимация. Удобен для небольших движущихся изображений.

Простое хранение без эффективного сжатия. Файлы обычно занимают много места.

Слайд 13. Сжатие без потерь и с потерями

После распаковки восстанавливаются исходные данные.

Качество не меняется.

Пример: PNG для схемы с тонкими линиями.

Часть информации удаляется ради уменьшения размера.

При сильном сжатии появляются артефакты.

Пример: JPEG для фотографии.

Слайд 14. Почему JPEG меняет изображение

Алгоритм JPEG старается удалить детали, которые менее заметны человеческому глазу.

При умеренном сжатии изменения почти незаметны. При чрезмерном сжатии вокруг контуров появляются блоки, размытость и цветные ореолы.

Практический выбор: фотографию можно сохранить в JPEG, а схему с текстом лучше оставить в PNG.

Слайд 15. Векторная графика на практике

• Объект описывается параметрами, а не сеткой пикселей

• Контур можно изменять без перерисовки всего изображения

• Цвет заливки и линии задаются отдельно

• Логотип можно вывести и на экран, и на большой плакат

Слайд 16. Жизненный цикл графического файла

Создание

Кодирование

Сохранение

Обработка

Изображение рисуют, фотографируют или строят из объектов.

Цвета, координаты и свойства объектов переводятся в цифровой вид.

Выбираются формат, глубина цвета и способ сжатия.

Изображение масштабируют, обрезают, фильтруют или изменяют цвета.

Слайд 17. Практический алгоритм обработки изображения

Определите цель: фотография, схема, логотип или публикация в интернете.

Выберите размер, цветовую модель и подходящий формат файла.

Сравните качество, размер файла и корректность отображения.

Слайд 18. «Хорошее кодирование — это компромисс»

— Качество изображения, размер файла и скорость обработки нужно выбирать с учётом задачи

Слайд 19. Вопросы для обсуждения

• Почему фотографию обычно не хранят в формате, предназначенном для схем?

• Что произойдёт с качеством растра при сильном увеличении?

• В каких случаях прозрачный фон особенно полезен?

• Какой формат вы выберете для логотипа, фотографии и скриншота интерфейса?

• Почему одинаковый размер изображения в пикселях не гарантирует одинаковый размер файла?

Слайд 20. Мини-задание: выберите способ кодирования

Для каждой ситуации предложите формат или тип графики и объясните выбор:

1. Фотография пейзажа для сайта.

2. Чёрно-белая схема электрической цепи.

3. Логотип, который будут печатать на визитке и плакате.

4. Скриншот с большим количеством мелкого текста.

Обсудите: что важнее в каждом случае — качество, прозрачность, масштабирование или небольшой размер файла?

Слайд 21. Главные выводы

• Растровое изображение состоит из пикселей, векторное — из описаний объектов.

• Качество растра связано с размером в пикселях и глубиной цвета.

• Цвет пикселя можно представить набором значений каналов RGB.

• Сжатие без потерь сохраняет исходные данные, а сжатие с потерями уменьшает размер ценой части качества.

• Формат выбирают по задаче: фотография, схема, логотип или публикация.

• Грамотная обработка — это баланс качества, размера файла и удобства использования.