Конспект урока: Формирование изображения на экране компьютера

• Пространственное разрешение монитора
• Компьютерное представление цвета
• Видеосистема персонального компьютера

• знать определения: пиксель, пространственное разрешение монитора, глубина цвета
• знать особенности модели цветопередачи RGB
• знать суть работы видеосистемы ПК
• уметь определять вид цветовой модели по её основным цветам
• уметь рассчитывать объём видеопамяти

Неотъемлемой частью работы любого современного компьютера является работа с графической информацией. Информация, даже графическая, сохраняется в памяти компьютера в виде двоичного кода. На экране монитора изображение формируется особым образом с помощью точек, каждая из которых имеет свой цвет. В данном параграфе рассмотрим принципы формирования изображения на экране компьютера.

Пространственное разрешение монитора

Размер монитора определяет длина его экрана, выраженная в дюймах (1 дюйм = 2,54 см). Например, есть мониторы с диагональю 15, 17, 19 и более.

Пространственное разрешение обычно записывается в форме произведения числа точек в строке на число строк: X × Y, где X — число точек в строке, Y — число строк.

Например, если изображение состоит из 600 строк и в каждой строке 800 пикселей, то его разрешение 800 × 600.

Изображение низкого разрешения имеет небольшое количество более крупных точек, более высокого разрешения же состоит из большего числа мелких точек (рис. 1).

Рис. 1. Изображение с высоким, низким и средним разрешением

Компьютерное представление цвета

Человек воспринимает цвета как совокупность взятых в различных пропорциях трёх базовых цветов — красного, зелёного и синего.

Рис. 2. Цветовая модель RGB

Такая цветовая модель называется RGB (по первым буквам — красный (Red), зелёный (Green), синий (Blue) (рис. 2).

 

Цветовая модель RGB используется при создании и обработке компьютерной графики, демонстрируемой на экране монитора и телевизора.

 

Путём сложения трёх основных цветов получается цвет на экране. Если интенсивность каждого цвета равна 1, то получится белый цвет и, наоборот, если равна 0, то получается чёрный цвет. Если базовый цвет участвовал в образовании цвета пикселя, обозначим данное состояние как 1, если нет, запишем как 0 (таблица 1).

Таб. 1. Образование цветов

Данный пример показывает образование только 8 цветов (такое количество цветов в палитре было у первых мониторов), каждый цвет кодируется цепочкой нулей и единиц — трёхразрядным двоичным кодом.

В настоящее время экраны мониторов пестрят красками, что означает: они имеют богатую палитру. Количество цветов зависит от того, сколько двоичных разрядов отводится для кодирования цвета пикселя.

Рассчитать глубину цвета можно по формуле: 

$N = 2^{\mathcal{i}}$

где 𝑁 — количество цветов в палитре, 𝑖 — глубина цвета.

Для описания каждого элемента цвета требуется 1 байт (8 бит) памяти, а чтобы описать один цвет, используется 3 байта.

Интенсивность каждого из трёх цветов есть один байт, т. е. каждая составляющая может принимать 256 значений (число в диапазоне от 0 до 255).

Получаем, что использование трёх основных цветов позволяет получить $256 \times 256 \times 256 = 16 777 216$ различных оттенков на современных экранах мониторов.

Видеосистема персонального компьютера

Качество изображения зависит не только от пространственного разрешения монитора, но и от видеосистемы, которая включает в себя:

• видеокарты (видеопамять и видеопроцессор);
• программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеокарта «отправляет» сигналы управления, монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А ПО обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Пример 1
 

Рассчитайте объём видеопамяти (в мегабайтах), необходимой для хранения графического изображения, занимающего весь экран монитора с разрешением $1024 \times 768$ и количеством отображаемых цветов 16 777 216.

 

Решение