لون الترميز. ترميز المعلومات الرسومية_10 class_ درس علوم الكمبيوتر ما هو وضع اللون الحقيقي

لأجهزة الأندرويد 05.02.2021

لأجهزة الأندرويد

لون 24 بت(وهي مجموعة فرعية لون حقيقي إنجليزي "اللون الحقيقي") في رسومات الكمبيوتر - طريقة لتمثيل صورة وتخزينها تتيح لك عرض عدد كبير من الألوان والألوان النصفية والظلال. يتم تمثيل اللون باستخدام 256 مستوى لكل من المكونات الثلاثة لنموذج RGB: الأحمر (R) والأخضر (G) والأزرق (B) ، مما ينتج عنه 16777216 (224) لونًا مختلفًا.

يمكن لـ TrueColor 32 بت تخزين قناة ألفا ، والتي تحدد درجة شفافية البكسل لعرض الصور شبه الشفافة ، مثل النوافذ شبه الشفافة والقوائم المتلاشية والظلال. بعض محولات الفيديو قادرة على معالجة قناة ألفا في الأجهزة.

عدد البتات عند رقمنة إشارة

يجب ألا تخلط بين عدد البتات عند رقمنة إشارة (بواسطة ماسح ضوئي أو كاميرا رقمية) وعدد البتات عند تخزينها وعرضها على الشاشة.

يتم تخزين اللون الذي يحتوي على 256 مستوى لكل قناة في شكل مصحح جاما ، بينما يتم رقمنة الإشارة الخطية من بكسلات الكاميرا. يتم تخزينها عادةً في بيانات الكاميرا الأولية بتنسيق Raw.

اكتب مراجعة على المقال "TrueColor"

ملاحظات

مقتطف يميز TrueColor

لقد سئمت الكونتيسة من الزيارات لدرجة أنها لم تأمر باستقبال أي شخص آخر ، ولم يُطلب من البواب سوى الاتصال بكل من سيأتي مع تهنئة لتناول الطعام دون أن يفشل. أرادت الكونتيسة التحدث وجهًا لوجه مع صديقة طفولتها ، الأميرة آنا ميخائيلوفنا ، التي لم ترها جيدًا منذ وصولها من بطرسبورغ. اقتربت آنا ميخائيلوفنا ، بوجهها البكاء اللطيف ، من كرسي الكونتيسة.
قالت آنا ميخائيلوفنا: "سأكون صريحًا معك تمامًا". "لم يتبق الكثير منا ، أيها الأصدقاء القدامى!" لهذا أنا أقدر صداقتكما.
نظرت آنا ميخائيلوفنا إلى فيرا وتوقفت. صافحت الكونتيسة صديقتها.
قالت الكونتيسة: "فيرا" ، وهي تتجه نحو ابنتها الكبرى ، التي من الواضح أنها غير محبوبة. كيف ليس لديك فكرة؟ ألا تشعر وكأنك خارج المكان هنا؟ اذهب إلى أخواتك ، أو ...
ابتسمت الجميلة فيرا بازدراء ، ويبدو أنها لم تشعر بأي إهانة.
قالت: "لو أخبرتني منذ فترة طويلة ، يا أمي ، كنت سأغادر على الفور" ، وذهبت إلى غرفتها.
لكنها لاحظت أثناء مرورها على الأريكة أن اثنين من الأزواج يجلسان بشكل متماثل عند نافذتين. توقفت وابتسمت بازدراء. كانت سونيا جالسة بالقرب من نيكولاي ، الذي كان ينسخ لها القصائد التي كتبها لأول مرة. كان بوريس وناتاشا جالسين عند النافذة الأخرى وسكتا عندما دخلت فيرا. نظرت سونيا وناتاشا إلى فيرا بوجوه مذنبة وسعيدة.
كان من الممتع والمؤثر النظر إلى هؤلاء الفتيات في الحب ، لكن من الواضح أن مشهدهن لم يثير شعورًا لطيفًا في فيرا.
قالت: "كم مرة طلبت منك ألا تأخذ أشيائي ، فلديك غرفتك الخاصة.
أخذت المحبرة من نيكولاي.
قال وهو يبلل قلمه: "الآن ، الآن".
قالت فيرا: "أنت تعرف كيف تفعل كل شيء في الوقت الخطأ". - ثم ركضوا إلى غرفة المعيشة ، ليشعر الجميع بالخجل تجاهك.
على الرغم من الحقيقة ، أو على وجه التحديد لأن ما قالته كان صحيحًا تمامًا ، لم يجبها أحد ، وكان الأربعة جميعًا ينظرون إلى بعضهم البعض فقط. ترددت في الغرفة وفي يدها محبرة.

أ) ب)

الشكل 6.3 - الرسم النقطي

أ) خطوط المسح. ب) نمذجة الأنماط

الصورة النقطية هي مجموعة من وحدات البكسل المربعة. يتم تحديد حجم المربع الدقة. الدقة هي عدد وحدات البكسل لكل وحدة طول الصورة. يتم قياس الدقة بالبكسل في البوصة. نقطة في البوصة - بكسل في البوصة. على سبيل المثال ، تعني دقة 254 بكسل في البوصة أن هناك 254 بكسل لكل بوصة (25.4 ملم) ، لذا فإن حجم كل بكسل يبلغ 0.1 0.1 ملم. كلما زادت الدقة ، زادت دقة تصميم النموذج (أوضح).

6.2 ترميز اللون

يتم ترميز كل بكسل بلون. على سبيل المثال ، بالنسبة للرسم بالأبيض والأسود ، فإن اللون الأبيض يساوي 1 ، والأسود يساوي 0. ثم يمكن ترميز الشكل 6.3 بمصفوفة من 4 ∙ 9 ، الأسطر الثلاثة الأولى منها ، المليئة بالرموز ، موضحة أدناه:

ماذا لو كان الرسم ملونًا؟ على سبيل المثال ، رسم لعلم يستخدم 4 ألوان - أسود ، أبيض ، أحمر ، أزرق (الشكل 6.4 ، أ). مرفق رسم بالألوان.

أزرق

أحمر

الشكل 6.4 - ترميز صورة نقطية ملونة ؛

أ) الرسم النقطي ؛ ب) مصفوفة ترميز النمط

يستغرق الأمر 2 بت لتشفير أحد خيارات الألوان الأربعة ، وبالتالي فإن رمز كل لون (ورمز كل بكسل) سيتكون من بتين. لنفترض أن 00 باللون الأسود ، و 01 باللون الأحمر ، و 10 باللون الأزرق ، و 11 باللون الأبيض. ثم نحصل على جدول الرموز (الشكل 6.4 ، ب).

6.2.1 ترميز لون الشاشة

ويعتقد أن أي مشعيمكن محاكاة اللون باستخدام ثلاثة أشعة ضوئية فقط (أحمر وأخضر وأزرق) ذات سطوع مختلف. وبالتالي ، فإن أي لون (بما في ذلك "الأبيض") يتحلل تقريبًا إلى ثلاثة مكونات - أحمر وأخضر وأزرق. من خلال تغيير سطوع هذه المكونات ، يمكنك عمل أي لون. تم تسمية نموذج الألوان هذا باسم RGB بعد الأحرف الأولية للكلمات الإنجليزية. أحمر- أحمر، لون أخضر- أخضر و أزرق- أزرق (الشكل 6.5 ، أ). ويرد الرسم بالألوان في الملحق.

في نموذج RGB ، غالبًا ما يتم ترميز سطوع كل مكون كرقم صحيح من 0 إلى 255. في هذه الحالة ، يكون رمز اللون ثلاثي الأرقام (R ، G ، B) ، سطوع المكونات الفردية. اللون (0،0،0) أسود و (255،255،255) أبيض. إذا كانت جميع المكونات متساوية في السطوع ، يتم الحصول على ظلال من اللون الرمادي ، من الأسود إلى الأبيض. على سبيل المثال ، (75،75،75) رمادي غامق و (175،175،175) رمادي فاتح.

لعمل لون أحمر فاتح (وردي) ، تحتاج إلى زيادة سطوع الألوان الخضراء والزرقاء بالتساوي باللون الأحمر (255،0،0) ، على سبيل المثال ، (255 ، 155 ، 155) وردي. يمكن التحقق من ذلك في محرر MSWord ، أداة - لون النص - ألوان أخرى ... - طيف(الشكل 6.5 ، ب).

أ) ب)

الشكل 6.5 - نموذج ألوان RGB ؛

أ) نموذج RGB ؛ ب) أداة ألوان النص في MSWord

بعض رموز الألوان موضحة في الجدول 6.1 أدناه.

الجدول 6.1 - رموز الألوان

يوجد إجمالي 256 خيارًا للسطوع لكل لون من الألوان الثلاثة. هذا يجعل من الممكن ترميز 256 3 = 16777216 لونًا (أكثر من 16 مليون) ، وهو أكثر من كافٍ للإنسان. مثل
256 = 2 8 ، كل مكون من المكونات الثلاثة يحتل 8 بت أو بايت واحد في الذاكرة ، وجميع المعلومات حول بعض الألوان هي 24 بت (أو ثلاثة بايت). هذه القيمة تسمى عمق اللون.

عمق اللونهو عدد البتات المستخدمة لتشفير لون البكسل.

يتم تخصيص كل بكسل من 1 بت إلى 3 بايت من ذاكرة الفيديو ( يتم تشكيل الصورة في ذاكرة الفيديو). علي سبيل المثال:

الوضع أحادي اللون ، لونان (أسود وأبيض) - 1 بت (الشكل 6.3 ، ب).

وضع الألوان ، 8 ألوان - 3 بت. أحمر = 0 ؛ 1. أخضر = 0 ؛ 1. أزرق = 0 ؛ 1. RGB = 2 3 = 8.

وضع الألوان ، 16 لونًا - 4 بت ؛ أنا = 0 ؛ 1 - شدة (ساطعة ، خافتة) ؛ أنا RGB = 2 2 3 = 2 4 = 16 (الجدول 6.2).

وضع الألوان ، 256 لونًا - 8 بت ؛ أنا = 00000،…، 11111 = = 2 5 = 32 تدرج شدة؛ أنا RGB = 2 5 * 2 3 = 288 = 256.

أو 2 تدرجات شدة و 2 ألوان RGB
أنا 2 R 2 G 2 B 2 \ u003d 4 * 4 * 4 * 4 \ u003d 2 8 \ u003d 256 (الجدول 6.3).

وضع الألوان ، 16 مليون لون - 3 بايت = 24 بت
(الشكل 6.5 ، ب).

الجدول 6.2 - رموز لتشكيل 16 لونًا

№	لون	أنا RGB
	أسود أسود)
	أزرق أزرق)
	أخضر أخضر)
	سماوي (أزرق-أخضر)
	أحمر أحمر)
	أرجواني (أرجواني)
	بني (بني)
	رمادي فاتح (رمادي فاتح)
	رمادي غامق (رمادي غامق)
	أزرق فاتح (أزرق فاتح)
	أخضر فاتح (أخضر ساطع)
	سماوي فاتح (فيروزي)
	أحمر فاتح (أحمر فاتح)
	أرجواني فاتح (أرجواني)
	أصفر (أصفر)
	أبيض (أبيض)

الجدول 6.3 - رموز لتشكيل 256 لونًا

أنا	ص	جي	ب




∙∙∙	∙∙∙	∙∙∙	∙∙∙

غالبًا ما يشار إلى الترميز اللوني 24 بت باسم الوضع لون حقيقي(إنجليزي) لون حقيقي- لون حقيقي). لحساب حجم الصورة بالبايت باستخدام هذا الترميز ، تحتاج إلى تحديد العدد الإجمالي لوحدات البكسل (اضرب العرض والارتفاع) وضرب النتيجة في 3 ، لأن لون كل بكسل مرمز بثلاثة بايتات. على سبيل المثال ، قد تستغرق الصورة مقاس 20 × 30 بكسل المشفرة في وضع الألوان الحقيقية 20 × 30 × 3 = 1800 بايت.

بالإضافة إلى وضع الألوان الحقيقي ، يتم أيضًا استخدام تشفير 16 بت (eng. لون عالي- اللون "العالي") ، عندما يتم تخصيص خمس بتات للمكوّنات الحمراء والزرقاء ، وستة بتات إلى اللون الأخضر ، والتي تكون العين البشرية أكثر حساسية لها (إجمالي 16 بتًا). في وضع اللون العالي ، 2 16 = 65536 لونًا مختلفًا يمكن ترميزها. في الهواتف المحمولة ، ترميز لوني 12 بت (4 بت لكل مكون ، 2 12 = 4096 لونًا).

يمكن إظهار العلاقة بين عمق اللون وعدد الألوان المتولدة في الجدول 6.4.

الجدول 6.4 - عمق اللون وعدد الألوان

بشكل عام ، كلما قل عدد الألوان المستخدمة ، زاد تشويه الصورة الملونة. وبالتالي ، عند ترميز اللون ، هناك أيضًا خسارة حتمية للمعلومات "تضاف" إلى الخسارة الناجمة عن أخذ العينات. يحدث التقدير عندما يتم استبدال النموذج بمجموعة من وحدات البكسل المربعة. ومع ذلك ، مع زيادة عدد الألوان المستخدمة ، يزداد حجم الملف في نفس الوقت. على سبيل المثال ، في الوضع لون حقيقيسيكون حجم الملف ضعف حجم الملف
ترميز 12 بت.

في كثير من الأحيان (على سبيل المثال ، في المخططات والرسوم البيانية والرسومات) ، يكون عدد الألوان في الصورة صغيرًا (لا يزيد عن 256 لونًا). في هذه الحالة تنطبق لوحة الترميز.

لوحة الألوانهو جدول يتم فيه تعيين رمز رقمي لكل لون محدد كمكونات في نموذج RGB.

حجم اللوحةهو عدد البايتات التي تشير إلى ألوان اللوحة.

على سبيل المثال ، لوحة بالأبيض والأسود ، لونان فقط (الشكل 6.3):

ü أسود: كود RGB (0،0،0) ؛ كود ثنائي 0 2 ؛

ü أبيض: كود RGB (255،255،255) ؛ الكود الثنائي 1 2.

هنا حجم اللوحة هو 6 بايت.

ترميز صورة العلم ، أربعة ألوان (الشكل 6.4):

ü أسود: كود RGB (0،0،0) ؛ كود ثنائي 00 2 ؛

ü أحمر: كود RGB (255،0،0) ؛ الكود الثنائي 01 2 ؛

ü أزرق: كود RGB (0،0،255) ؛ كود ثنائي 10 2 ؛

ü أبيض: كود RGB (255،255،255) ؛ الكود الثنائي 11 2.

هنا حجم اللوحة 12 بايت.

فيما يلي بيانات حول بعض متغيرات الترميز باستخدام لوحة (الجدول 6.5).

الجدول 6.5 - خيارات الترميز مع لوح الألوان

بالنظر إلى الخصائص المعروفة لشاشة العرض (دقة الشاشة وعدد ألوان البكسل) ، يمكنك حساب الحد الأدنى لمقدار ذاكرة الفيديو لتكوين صورة عالية الجودة (الجدول 6.6).

الجدول 6.6 - مقدار ذاكرة الفيديو

6.2.2 الترميز اللوني على الورق

يصف ترميز RGB بشكل أفضل اللون المنبعث من بعض الأجهزة ، مثل الشاشة أو شاشة الكمبيوتر المحمول. عندما ننظر إلى صورة مطبوعة على الورق ، فإن الوضع مختلف تمامًا. لا نرى الأشعة المباشرة للمصدر تدخل العين ، ولكنها تنعكس من السطح. يسقط "الضوء الأبيض" من بعض المصادر (الشمس ، المصباح الكهربائي) ، الذي يحتوي على موجات في النطاق المرئي بأكمله ، على الورق الذي يتم تطبيق الطلاء عليه. يمتص الطلاء بعض الأشعة (يتم إنفاق طاقتها على تسخين الورق) ، وتسقط الألوان المنعكسة المتبقية في العين ، وهذا هو اللون الذي نراه.

على سبيل المثال ، إذا كان الطلاء يمتص الأشعة الحمراء ، فإن اللون الأزرق والأخضر فقط ينعكس - نرى اللون الأزرق. بهذا المعنى ، فإن اللونين الأحمر والأزرق يكملان بعضهما البعض ، تمامًا مثل الأزواج الخضراء والبنفسجية والأزرق والأصفر. في الواقع ، إذا "طرحت" الأخضر من الأبيض ، تحصل على اللون الأرجواني ، وإذا "طرحت" اللون الأزرق ، تحصل على اللون الأصفر.

لاحظ مرادفات اللون: البنفسجي = أرجواني.

نسب الأحداث والألوان المنعكسة موضحة أدناه (الجدول 6.7).

الجدول 6.7 - نسب الحادث والألوان المنعكسة

يتم استخدام ثلاثة ألوان إضافية - الأزرق والبنفسجي والأصفر - لبناء نموذج لوني. CMY(إنجليزي) ازرق سماوي- أزرق، أرجواني- نفسجي، أصفر- أصفر) ، ويستخدم للطباعة (الشكل 6.6 ، ب). وبالتالي ، فإن نماذج الألوان RGB و CMY قابلة للانعكاس (الشكل 6.7). يظهر الرسم بالألوان في التطبيق.

الشكل 6.6 - نماذج الألوان ؛

أ) نموذج RGB (للشاشة) ؛ ب) نموذج CMY (للطابعة)

الشكل 6.7 - نماذج الألوان القابلة للعكس

تشير القيم C = M = Y = 0 إلى ذلك على الورق الأبيض
لا يتم تطبيق الطلاء ، لذلك تنعكس كل الأشعة ، إنه أبيض.

عند تطبيق الدهانات الزرقاء والبنفسجية والأصفر ، من الناحية النظرية ، يجب الحصول على الأسود (الشكل 6.6 ، ب) ، ويتم امتصاص جميع الأشعة. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإن الألوان ليست مثالية ، لذلك بدلاً من الأسود ، يتم الحصول على اللون البني القذر. بالإضافة إلى ذلك ، عند طباعة المناطق السوداء ، عليك "صب" جزء ثلاثي من الحبر في مكان واحد. يجب أيضًا ألا يغيب عن البال أن النص الأسود غالبًا ما يُطبع على الطابعات ، وأن أحبار الألوان أغلى بكثير من الأحبار السوداء.

لحل هذه المشكلة ، يضاف اللون الأسود إلى مجموعة الطلاء ، وهذا ما يسمى مفتاحاللون (الإنجليزية) Keycolor) ، لذلك يتم الإشارة إلى النموذج الناتج CMYK.

بالإضافة إلى نماذج الألوان RGB و CMY (CMYK) ، هناك نماذج أخرى. الأكثر إثارة للاهتمام منهم هو النموذج HSB(اللغة الإنجليزية هيى - نغمة ، ظل ؛ تشبع - تشبع ، سطوع - سطوع) ، وهو الأقرب إلى الإدراك الطبيعي للشخص. Hue ، على سبيل المثال ، أزرق ، أخضر ، أصفر. التشبع هو نقاء الصبغة ، ويؤدي تقليل التشبع إلى الصفر إلى اللون الرمادي. يحدد السطوع مدى اللون الفاتح أو الغامق. يتحول أي لون إلى اللون الأسود عند تقليل السطوع إلى الصفر.

6.3 ميزات تشفير الصور النقطية

باستخدام تشفير البيانات النقطية ، يتم تقسيم الصورة إلى وحدات بكسل (منفصلة). لكل بكسل ، يتم تحديد اللون ، والذي غالبًا ما يتم ترميزه باستخدام رمز RGB.

تشفير البيانات النقطية كرامة:

ü طريقة عالمية (أي صورة يمكن ترميزها) ؛

ü الطريقة الوحيدة لتشفير ومعالجة الصور الباهتة التي ليس لها حدود واضحة ، مثل الصور الفوتوغرافية ؛

و محددات:

ü هناك دائمًا فقدان للمعلومات أثناء التكتم ؛

ü عند تغيير حجم الصورة ، يتشوه لون وشكل الكائنات في الشكل ، لأنه عند زيادة الحجم ، من الضروري بطريقة ما استعادة وحدات البكسل المفقودة ، وعند التناقص ، استبدل عدة وحدات بكسل بواحدة ؛

ü لا يعتمد حجم الملف على مدى تعقيد الصورة ، ولكن يتم تحديده فقط من خلال الدقة وعمق اللون ؛ كقاعدة عامة ، الرسومات النقطية لها حجم كبير.

هناك العديد من التنسيقات المختلفة للرسومات النقطية. امتدادات أسماء الملفات الأكثر شيوعًا هي:

.bmp(هندسة نقطية - صورة نقطية) - تنسيق قياسي في نظام التشغيل Windows ؛ يدعم ترميز باليت و truecolor ؛

.jpgأو .jpeg(مجموعة خبراء التصوير المشتركة - مجموعة مشتركة من المصورين الخبراء) - شكل مصمم خصيصًا لتشفير الصور ؛ يدعم فقط وضع اللون الحقيقي ؛ لتقليل حجم الملف ، يتم استخدام ضغط قوي ، حيث تكون الصورة مشوهة قليلاً ، لذلك لا يوصى باستخدامها للرسومات ذات الحدود الواضحة ؛

.gif(تنسيق تبادل الرسومات الهندسية - تنسيق لتبادل الصور) - تنسيق يدعم الترميز باستخدام لوحة فقط (من 2 إلى 256 لونًا) ؛ على عكس التنسيقات السابقة ، يمكن أن تكون أجزاء من الصورة شفافة ؛ في الإصدار الحديث ، يمكنك تخزين الصور المتحركة ؛ يتم استخدام الضغط بدون فقد ، أي أن الصورة لا يتم تشويهها أثناء الضغط ؛

.بي إن جي(رسومات الشبكة المحمولة باللغة الإنجليزية - صور شبكة محمولة) - تنسيق يدعم كلاً من وضع الألوان الحقيقي والترميز الباليت ؛ يمكن أن تكون أجزاء الصورة شفافة وحتى شبه شفافة (تشفير RGBA 32 بت ، حيث يحدد البايت الرابع الشفافية) ؛ يتم ضغط الصورة دون تشويه ؛ الرسوم المتحركة غير مدعومة.

6.4 ملاحظة حول ترميز الملف

قيل سابقًا أنه يتم تخزين جميع أنواع المعلومات في ذاكرة الكمبيوتر في شكل رموز ثنائية ، أي سلاسل من الأصفار والآحاد. بعد تلقي مثل هذه السلسلة ، من المستحيل تمامًا القول إنها نص أو صورة أو صوت أو فيديو. على سبيل المثال ، يمكن أن يمثل الرمز 11001000 2 الرقم 200 ، والحرف "I" ، أحد مكونات اللون للبكسل في وضع اللون الحقيقي ، ورقم اللون في اللوحة لصورة بها لوحة من 256 لونًا ، واللون 8 بكسل من صورة بالأبيض والأسود ، إلخ. كيف يفهم الكمبيوتر البيانات الثنائية؟ بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى التركيز على ملحق اسم الملف. على سبيل المثال ، غالبًا ما تحتوي ملفات .txt على نصوص ، بينما تحتوي الملفات ذات الامتدادات .bmp و .gif و .jpg و .png على صور.

ومع ذلك ، يمكن تغيير امتداد الملف كما تريد. على سبيل المثال ، يمكنك إنشاء ملف نصي بامتداد .bmp وصورة JPEG لها امتداد .txt. لذلك ، في بداية جميع الملفات ذات التنسيقات الخاصة (باستثناء النص العادي ، .txt) ، تتم كتابة رأس ، يمكنك بواسطته "التعرف" على نوع الملف وخصائصه. على سبيل المثال ، تبدأ ملفات BMP بالأحرف "BM" وتبدأ ملفات GIF بالحروف "GIF". بالإضافة إلى ذلك ، يشير العنوان إلى حجم الصورة وخصائصها ، مثل عدد الألوان في اللوحة وطريقة الضغط وما إلى ذلك. باستخدام هذه المعلومات ، يقوم البرنامج بفك تشفير (فك تشفير) الجزء الرئيسي من الملف وعرضه على الشاشة.

6.5 الأسئلة والمهام

1. ما هما مبدآ رسومات الترميز المستخدمة في تكنولوجيا الكمبيوتر؟

2. لماذا لا يمكن التوصل إلى طريقة واحدة لترميز الرسومات مناسبة في جميع المواقف؟

3. ما هي فكرة الترميز النقطي؟
ما هي النقطية؟

4. ما هي الفكرة من وراء الترميز المتجه؟ ما هو الرسم البدائي؟

5. ما هو البكسل؟ كيف نشأت مثل هذه الكلمة؟

6. ما هو النمط التقديري؟ لماذا هو ضروري؟

7. ما الذي يضيع عند تقديرك الصورة؟

8. ما هي الدقة (شاشة ، طابعة)؟ ما هي الوحدات التي يتم قياسها؟

9. ما هو عمق اللون؟ ما هي الوحدات
تقاس؟

10. ما هو وضع اللون الحقيقي؟

11. ما هو وضع اللون العالي؟

12. ما هو ترميز لوح الألوان؟ ما هو اختلافه الأساسي عن وضع اللون الحقيقي؟

13. ما هي مزايا وعيوب الترميز النقطي؟

14. ما هي مزايا وعيوب الترميز المتجه؟

15. بأي تنسيقات يُنصح بحفظ الصور؟

16. ما هي الأشكال التي يُنصح بحفظ الرسومات والرسومات ذات الحدود الواضحة؟

17. كيف سيتم كتابة كود الصورة التالية؟ يتم ترميز الصورة النقطية بالأبيض والأسود سطرًا بسطر ، بدءًا من أعلى اليسار وتنتهي في أسفل اليمين. عند التشفير ، يشير الرقم 0 إلى اللون الأسود بينما يشير الرقم 1 إلى اللون الأبيض.

قرار. سيكون إدخال رمز الصورة على النحو التالي:

010100 011111 101010 011101 = 010100011111101010011101 2 =

24375235 8 = 51FAD 16.

قائمة المصادر المستخدمة

1. Andreeva E. V. الأسس الرياضية للمعلوماتية: كتاب مدرسي. البدل / E. V. Andreeva ، L. L. Bosova ، I. N. Falina. - م: بينوم. معمل المعرفة 2007.

2. Pospelov D. A. القواعد الحسابية لأجهزة الكمبيوتر للعمل المنفصل / D. A. Pospelov. - م: الطاقة ، 1970.

3. Saveliev A. Ya. الأسس الحسابية والمنطقية للأتمتة الرقمية / A. Ya. Saveliev. - م: المدرسة العليا ، 1980.

4. Pozdnyakov S.N. الرياضيات المتقطعة: كتاب مدرسي
/ S.N Pozdnyakov، S. V. Rybin. - م: الأكاديمية ، 2008.

5. Hartley R. V.L Information transfer / R. V. L. Hartley
// نظرية المعلومات وتطبيقاتها. - M.: Fizmatgiz، 1959.

6. شانون ك. النظرية الرياضية للاتصال. (Shannon CE A Mathematical Theory of Communication. Bell System Technical Journal. - 1948. - pp.379-423، 623-656).

7. Yushkevich A. P. تاريخ الرياضيات في العصور الوسطى
/ أ ب يوشكيفيتش. - M.: Fizmatgiz، 1961.

ما الصعوبات التي واجهتك؟ وكيف يمكن التغلب عليها؟

2. ارسم رسمًا بالأبيض والأسود بعرض 8 بكسل مشفرًا بالتسلسل السداسي العشري 2466FF6624 16.

3. ارسم رسمًا بالأبيض والأسود بعرض 5 بكسل ، مشفرًا بالتسلسل السداسي العشري 3A53F88 16.

4. رسم 10 × 15 سم مشفر بدقة 300 نقطة في البوصة. تقدير عدد وحدات البكسل في هذا الرسم. (الإجابة: حوالي 2 ميغا بكسل)

5. أنشئ رمزًا سداسيًا للألوان التي تحتوي على أكواد RGB (100،200،200) ، (30،50،200) ، (60،180 ، 20) ، (220 ، 150 ، 30). (الجواب: # 64C8C8 ، # 1E32C8 ، # 3CB414 ، # DC961E)

6. كيف يمكنك تسمية اللون المحدد على صفحة الويب كرمز: #CCCCCC، #FFCCCC، #CCCCFF، # 000066، # FF66FF، #CCFFFF، # 992299، # 999900، # 99FF99؟ أوجد القيم العشرية لمكونات كود RGB. (الجواب: (204،204،204) ، (255،204،204) ، (204،204،255) ، (0،0،102) ، (255.255،102) ، (104،255،255) ، (153،34،153) ، (153،153.0) ، (153،255،153))

7. ما هو عمق اللون؟ كيف يرتبط عمق اللون وحجم الملف؟

8. ما هو عمق اللون إذا كانت الصورة تستخدم 65536 لونًا؟ 256 لونا؟ 16 لونا؟ (الجواب: 16 بت ؛ 8 بت ؛ 4 بت)

9. بالنسبة للأصفر ، ابحث عن المكونات الحمراء والخضراء والزرقاء بترميز 12 بت. (الجواب: R = G = 15 ، B = 0)

10. ما مقدار المساحة التي تشغلها اللوحة في ملف يستخدم 64 لونًا؟ 128 لونا؟

11. ما عدد البايتات التي سيستقبلها رمز الصورة مقاس 40 × 50 بكسل في وضع الألوان الحقيقي؟ عند الترميز بلوحة من 256 لونًا؟ عند الترميز بلوحة من 16 لونًا؟ بالأبيض والأسود (لونان)؟ (الجواب: 6000 ، 2000 ، 1000 ، 250)

12. ما عدد البايتات التي سيستغرقها رمز الصورة مقاس 80 × 100 بكسل في 12 بت لكل ترميز بكسل؟ (الجواب: 12000)

13. لتخزين صورة نقطية 32 × 32 بكسل ، تم تخصيص 512 بايت من الذاكرة. ما هو أقصى عدد ممكن من الألوان في لوحة الصورة؟ (الجواب: 16)

14. لتخزين صورة نقطية بحجم 128 × 128 بكسل ، تم تخصيص 4 كيلو بايت من الذاكرة. ما هو أقصى عدد ممكن من الألوان في لوحة الصورة؟ (الجواب: 4)

15. في عملية تحويل ملف رسومي نقطي ، انخفض عدد الألوان من 1024 إلى 32. كم مرة انخفض حجم معلومات الملف؟ (الجواب: مرتين)

16. أثناء عملية تحويل ملف رسومي نقطي ، انخفض عدد الألوان من 512 إلى 8. كم مرة انخفض حجم المعلومات في الملف؟ (الإجابة: 3 مرات)

17. دقة شاشة الشاشة - 1024 × 768 بكسل ، عمق اللون - 16 بت. ما هو مقدار ذاكرة الفيديو المطلوبة لوضع الرسومات هذا؟ (الإجابة: 1.5 ميغابايت)

18. بعد تحويل ملف رسومي للصور النقطية 256 لونًا إلى تنسيق أبيض وأسود (لونان) ، انخفض حجمه بمقدار 70 بايت. ما هو حجم الملف الأصلي؟ (الجواب: 80 بايت)

19. ما مقدار الذاكرة المطلوبة لتخزين صورة رسومات نقطية 64 لونًا ، 32 × 128 نقطة؟ (الإجابة: 3 كيلوبايت)

20. ما هو العرض (بالبكسل) لصورة نقطية مستطيلة مكونة من 64 لونًا غير مضغوطة تشغل 1.5 ميغابايت على القرص إذا كان ارتفاعها نصف عرضها؟ (الجواب: 2048)

21. ما هو العرض (بالبكسل) لصورة نقطية مستطيلة مكونة من 16 لونًا غير مضغوطة تشغل 1 ميغابايت على القرص إذا كان ارتفاعها ضعف عرضها؟ (الجواب: 1024)

النقطية ، البكسل ، أخذ العينات ، القرار

مثل جميع أنواع المعلومات ، يتم ترميز الصور الموجودة في الكمبيوتر كتسلسلات ثنائية. يتم استخدام طريقتين مختلفتين تمامًا في الترميز ، ولكل منهما مزاياها وعيوبها.

يتكون كل من الخط والمساحة من عدد لا حصر له من النقاط. نحتاج إلى ترميز لون كل نقطة من هذه النقاط. إذا كان هناك عدد لا نهائي منهم ، فإننا نستنتج على الفور أن هذا يتطلب قدرًا لا نهائيًا من الذاكرة. لذلك ، لا يمكن تشفير الصورة بطريقة "نقطة بنقطة". ومع ذلك ، لا يزال من الممكن استخدام هذه الفكرة.

لنبدأ برسم بالأبيض والأسود. تخيل أن شبكة متراكبة على صورة معين تقسمها إلى مربعات. تسمى هذه الشبكة النقطية. الآن لكل مربع نحدد لونًا (أسود أو أبيض). بالنسبة للمربعات التي تبين أن جزء منها مطلي باللون الأسود والجزء باللون الأبيض ، سنختار لونًا اعتمادًا على الجزء الأكبر (الأسود أو الأبيض).

الصورة 1.

لدينا ما يسمى بالرسم النقطي ، ويتكون من مربعات بكسل.

التعريف 1

بكسل(eng. pixel = عنصر صورة ، عنصر صورة) هو أصغر عنصر صورة يمكنك تعيين لونك الخاص به. بعد تقسيم الرسم "العادي" إلى مربعات ، قمنا بتقديره - قسمنا كائنًا واحدًا إلى عناصر منفصلة. في الواقع ، كان لدينا رسم واحد غير قابل للتجزئة - صورة المعين. نتيجة لذلك ، حصلنا على كائن منفصل - مجموعة من البكسل.

يمكن إنشاء الكود الثنائي للصورة بالأبيض والأسود التي تم الحصول عليها نتيجة لأخذ العينات على النحو التالي:

نستبدل البيكسلات البيضاء بالأصفار ، ونستبدل البيكسلات السوداء بأخرى ؛
اكتب صفوف الجدول الناتج واحدًا تلو الآخر.

مثال 1

دعنا نظهر هذا بمثال بسيط:

الشكل 2.

عرض هذه الصورة هو $ 8 $ بكسل ، لذلك كل سطر من الجدول يتكون من $ 8 $ بت. من أجل عدم كتابة سلسلة طويلة جدًا من الأصفار والآحاد ، من الملائم استخدام نظام الأرقام السداسي العشري ، مع تشفير بتات مجاورة بقيمة 4 دولارات (تتراد) برقم سداسي عشري واحد.

الشكل 3

على سبيل المثال ، في السطر الأول نحصل على الكود $ 1A_ (16) $:

وللرسم بالكامل: $ 1A2642FF425A5A7E_ (16) $.

ملاحظة 1

من المهم جدًا أن نفهم ما اكتسبناه وما فقدناه نتيجة التكتم. الأهم من ذلك ، تمكنا من تشفير الرسم في ثنائي. ومع ذلك ، كانت الصورة مشوهة - بدلاً من المعين ، حصلنا على مجموعة من المربعات. سبب التشويه هو أنه في بعض المربعات ، تمت تعبئة أجزاء من الصورة الأصلية بألوان مختلفة ، وفي الصورة المشفرة ، يكون لكل بكسل بالضرورة لون واحد. وبالتالي ، فُقدت بعض المعلومات الأصلية أثناء التشفير. سيظهر هذا ، على سبيل المثال ، عندما يتم تكبير الصورة - تزداد المربعات ، وتصبح الصورة أكثر تشويهًا. لتقليل فقد المعلومات ، تحتاج إلى تقليل حجم البكسل ، أي زيادة الدقة.

التعريف 2

الإذنهو عدد وحدات البكسل لكل بوصة من حجم الصورة.

تقاس الدقة عادةً بالبكسل في البوصة (يتم استخدام الرمز الإنجليزي $ ppi $ = pixels per inch). على سبيل المثال ، تعني الدقة البالغة 254 دولارًا أمريكيًا للبوصة دولارًا أمريكيًا أن هناك 254 دولارًا أمريكيًا لكل بوصة (25.4 دولارًا أمريكيًا مم) ، لذا فإن كل بكسل "يحتوي" على مربع من الصورة الأصلية بقيمة 0.1 دولارًا × 0.1 دولارًا أمريكيًا. كلما زادت الدقة ، زادت دقة تشفير الصورة (يتم فقدان معلومات أقل) ، ولكن في نفس الوقت ينمو حجم الملف أيضًا.

لون الترميز

ماذا لو كان الرسم ملونًا؟ في هذه الحالة ، لم يعد البت الواحد كافياً لتشفير لون البكسل. على سبيل المثال ، في صورة العلم الروسي 4 دولار الموضحة في الشكل ، الألوان هي الأسود والأزرق والأحمر والأبيض. لتشفير أحد الخيارات الأربعة ، يلزم $ 2 $ بت ، لذا سيتكون رمز كل لون (ورمز كل بكسل) من بتين. لنفترض أن $ 00 $ أسود ، و $ 01 $ باللون الأحمر ، و $ 10 $ باللون الأزرق ، و $ 11 $ باللون الأبيض. ثم نحصل على الجدول التالي:

الشكل 4

المشكلة الوحيدة هي أنه عند العرض على الشاشة ، تحتاج إلى تحديد اللون الذي يتوافق مع رمز أو رمز آخر بطريقة أو بأخرى. بمعنى ، يجب التعبير عن معلومات اللون كرقم (أو مجموعة من الأرقام).

يرى الإنسان الضوء على أنه مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية. يتوافق طول موجي معين مع لون معين. على سبيل المثال ، الأطوال الموجية 500-565 $ نانومتر تكون خضراء. ما يسمى بالضوء "الأبيض" هو في الواقع مزيج من الأطوال الموجية التي تغطي النطاق المرئي بأكمله.

وفقًا للمفهوم الحديث لرؤية الألوان (نظرية جونغ هيلمهولتز) ، تحتوي العين البشرية على ثلاثة أنواع من العناصر الحساسة. كل واحد منهم يرى مجرى الضوء بأكمله ، لكن الأول هو الأكثر حساسية في المنطقة الحمراء ، والثاني في المنطقة الخضراء ، والثالث في المنطقة الزرقاء. اللون هو نتيجة إثارة جميع أنواع المستقبلات الثلاثة. لذلك ، يُعتقد أن أي لون (أي أحاسيس الشخص الذي يدرك موجات ذات طول موجي معين) يمكن تقليده باستخدام ثلاثة أشعة ضوئية فقط (أحمر وأخضر وأزرق) ذات سطوع مختلف. لذلك ، يتحلل أي لون تقريبًا إلى ثلاثة مكونات - أحمر وأخضر وأزرق. من خلال تغيير قوة هذه المكونات ، يمكنك عمل أي لون. يُطلق على نموذج الألوان هذا اسم RGB بعد الأحرف الأولية للكلمات الإنجليزية أحمر (أحمر) وأخضر (أخضر) وأزرق (أزرق).

في نموذج RBG ، غالبًا ما يتم ترميز سطوع كل مكون (أو ، كما يقولون ، كل قناة) بواسطة عدد صحيح من $ 0 $ إلى $ 255 $. في هذه الحالة ، يكون رمز اللون ثلاثي الأرقام (R ، G ، B) ، سطوع القنوات الفردية. اللون ($ 0،0،0 $) أسود و ($ 255،255،255 $) أبيض. إذا كانت جميع المكونات متساوية في السطوع ، يتم الحصول على ظلال من اللون الرمادي ، من الأسود إلى الأبيض.

الشكل 5

لإنشاء لون أحمر فاتح (وردي) ، تحتاج إلى زيادة سطوع القنوات الخضراء والزرقاء بالتساوي باللون الأحمر (255.0.0 دولارًا) ، على سبيل المثال ، اللون (255 دولارًا ، 150 دولارًا ، 150 دولارًا) وردي. يؤدي الانخفاض المنتظم في سطوع جميع القنوات إلى لون غامق ، على سبيل المثال ، اللون الذي يحتوي على الرمز ($ 100.0.0 $) هو اللون الأحمر الداكن.

في المجموع ، هناك خيارات سطوع بقيمة 256 دولارًا لكل لون من الألوان الثلاثة. يسمح هذا بتشفير 256 ^ 3 دولارًا أمريكيًا = 16777216 دولارًا من الظلال ، وهو أكثر من كافٍ للإنسان. نظرًا لأن $ 256 = 2 ^ 8 $ ، فإن كل مكون من المكونات الثلاثة يشغل 8 دولارات بت أو 1 دولار بايت في الذاكرة ، وجميع المعلومات حول بعض الألوان هي 24 دولارًا بت (أو 3 دولارات بايت). هذه القيمة تسمى عمق اللون.

التعريف 3

عمق اللونهو عدد البتات المستخدمة لتشفير لون البكسل.

غالبًا ما يشار إلى الترميز اللوني بقيمة 24 دولارًا بتكلفة True Color. لحساب حجم الصورة بالبايت باستخدام هذا الترميز ، تحتاج إلى تحديد العدد الإجمالي لوحدات البكسل (اضرب العرض والارتفاع) وضرب الناتج في 3 دولارات ، نظرًا لأن لون كل بكسل مرمز بثلاثة بايت. على سبيل المثال ، قد تستغرق صورة $ 20x30 $ بكسل مشفرة في صيغة truecolor $ 20x30x3 = 1800 دولار بايت.

بالإضافة إلى وضع اللون الحقيقي ، يتم أيضًا استخدام تشفير 16 دولارًا بتكلفة عالية (لون عالي) ، عندما يتم تخصيص 5 دولارات بت للمكونات الحمراء والزرقاء ، و 6 دولارات بت للمكون الأخضر ، حيث تكون العين البشرية أكثر حساس. في وضع High Color ، يمكن ترميز $ 2 ^ (16) = 65،536 $ لونًا مختلفًا. تحتوي الهواتف المحمولة على ترميز لوني بقيمة 12 دولارًا أمريكيًا (4 دولارات بت لكل قناة ، و 4096 دولارًا أمريكيًا للألوان).

لوحة الترميز

بشكل عام ، كلما قل عدد الألوان المستخدمة ، زاد تشويه الصورة الملونة. وبالتالي ، عند ترميز اللون ، هناك أيضًا خسارة حتمية للمعلومات "تضاف" إلى الخسارة الناجمة عن أخذ العينات. في كثير من الأحيان (على سبيل المثال ، في المخططات والرسوم البيانية والرسومات) يكون عدد الألوان في الصورة صغيرًا (لا يزيد عن 256 دولارًا أمريكيًا). في هذه الحالة ، يتم استخدام لوحة الترميز.

التعريف 4

لوحة الألوانهو جدول يتم فيه تعيين رمز رقمي لكل لون محدد كمكونات في نموذج RGB.

يتم ترميز اللوحة على النحو التالي:

حدد عدد الألوان $ N $ (عادة لا يزيد عن $ 256 $) ؛
اختر أيًا من ألوان $ N $ من لوحة الألوان الحقيقية (16777 216 دولارًا لونًا) وابحث عن مكونات في نموذج RGB لكل منها ؛
يتم تعيين رقم (رمز) لكل لون من $ 0 $ إلى $ N – 1 $ ؛
نقوم بتكوين اللوحة ، أولاً كتابة مكونات RGB للون برمز $ 0 $ ، ثم مكونات اللون برمز $ 1 $ ، وهكذا.

لا يتم ترميز لون كل بكسل على هيئة قيم RGB ، ولكن كرقم لوني في اللوحة. على سبيل المثال ، عند ترميز صورة العلم الروسي (انظر أعلاه) ، تم اختيار ألوان بقيمة 4 دولارات:

أسود: كود RGB (0.0.0 دولار) ؛ رمز ثنائي $ 002 $؛
الأحمر: كود RGB ($ 255.0.0 $) ؛ رمز ثنائي $ 012 $؛
أزرق: كود RGB (0.0.255 دولار) ؛ ثنائي 102 دولار ؛
أبيض: رمز RGB (255،255،255 دولارًا) ؛ رمز ثنائي 112 دولارًا.

لذلك ، فإن اللوحة ، التي تتم كتابتها عادةً إلى منطقة خدمة خاصة في بداية الملف (تسمى رأس الملف) ، تتكون من أربعة كتل من ثلاثة بايت:

الشكل 6

يأخذ رمز كل بكسل بتتين فقط.

لا يتم استخدام اللوحات التي تحتوي على أكثر من 256 دولارًا من الألوان في الممارسة العملية.

مزايا وعيوب الترميز النقطي

تشفير البيانات النقطية كرامة:

طريقة عالمية (يمكن تشفير أي صورة) ؛
الطريقة الوحيدة لتشفير ومعالجة الصور الباهتة التي ليس لها حدود واضحة ، مثل الصور الفوتوغرافية.

و محددات:

عند التقديرية ، هناك دائمًا فقدان للمعلومات ؛
عند تغيير حجم الصورة ، يتم تشويه لون وشكل الكائنات الموجودة في الصورة ، لأنه عند زيادة الحجم ، من الضروري بطريقة ما استعادة وحدات البكسل المفقودة ، وعند التناقص ، استبدل عدة وحدات بكسل بواحدة ؛
لا يعتمد حجم الملف على مدى تعقيد الصورة ، ولكن يتم تحديده فقط من خلال الدقة وعمق اللون.

كقاعدة عامة ، الرسومات النقطية لها حجم كبير.

ماذا لو كان الرسم ملونًا؟ في هذه الحالة ، لم يعد البت الواحد كافياً لتشفير لون البكسل. على سبيل المثال ، في صورة العلم الروسي الموضحة في الشكل ، هناك 4 ألوان: الأسود والأزرق والأحمر والأبيض. يتطلب الأمر 2 بت لتشفير أحد الخيارات الأربعة ، وبالتالي فإن رمز كل لون (ورمز كل بكسل) سيتكون من بتتين. لنفترض أن 00 باللون الأسود و 01 أحمر و 10 أزرق و 11 أبيض. ثم نحصل على الجدول التالي:

يرى الإنسان الضوء على أنه مجموعة من الموجات الكهرومغناطيسية. يتوافق طول موجي معين مع لون معين. على سبيل المثال ، تكون الأمواج التي يبلغ طولها 500 × 565 مترًا خضراء. ما يسمى بالضوء "الأبيض" هو في الواقع مزيج من الأطوال الموجية التي تغطي النطاق المرئي بأكمله.

في نموذج RBG ، سطوع كل مكون

(أو ، كما يقولون ، كل قناة) في أغلب الأحيان

مشفر كعدد صحيح من 0 إلى 255. في هذه الحالة ،

رمز اللون هو ثلاثة أرقام (R ، G ، B) ، السطوع

قنوات فردية. اللون (0،0،0) أسود

اللون ، و (255،255،255) أبيض. إذا كانت جميع مكونات الشكل 5

لها سطوع متساو ، مما ينتج عنه ظلال من الرمادي ، من الأسود إلى الأبيض. يستخدم الترميز اللوني لصفحة الويب أيضًا نموذج RGB ، لكن إضاءة القناة مكتوبة بالنظام الست عشري (0016 إلى FF16) ويسبق رمز اللون بـ #. على سبيل المثال ، تم ترميز اللون الأحمر كـ # FF0000 والأزرق كـ # 0000FF.

فيما يلي بعض رموز الألوان:

الجدول 1

يوجد إجمالي 256 خيارًا للسطوع لكل لون من الألوان الثلاثة. هذا يجعل من الممكن تشفير 256 3 = 16777216 لونًا ، وهو أكثر من كافٍ للإنسان. نظرًا لأن 256 = 2 8 ، فإن كل مكون من المكونات الثلاثة يأخذ 8 بت أو 1 بايت في الذاكرة ، وجميع المعلومات حول بعض الألوان هي 24 بت (أو 3 بايت). هذه القيمة تسمى عمق اللون.

عمق اللون هو عدد البتات المستخدمة لترميز لون البكسل. ترميز المعلومات الرسومية

غالبًا ما يشار إلى الترميز اللوني 24 بت على أنه وضع اللون الحقيقي (الإنجليزية TrueColor - لون حقيقي). لحساب حجم الصورة بالبايت باستخدام هذا الترميز ، تحتاج إلى تحديد العدد الإجمالي لوحدات البكسل (اضرب العرض والارتفاع) وضرب النتيجة في 3 ، لأن لون كل بكسل مرمز بثلاثة بايتات. على سبيل المثال ، قد تستغرق الصورة مقاس 20 × 30 بكسل المشفرة في وضع الألوان الحقيقية 20 × 30 × 3 = 1800 بايت. بالطبع ، هذا لا يأخذ في الاعتبار الضغط الذي يستخدم في جميع تنسيقات ملفات الصور الحديثة. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الملفات الحقيقية على رأس يحتوي على معلومات الخدمة (على سبيل المثال ، حجم الصورة). بالإضافة إلى وضع اللون الحقيقي ، يتم أيضًا استخدام تشفير 16 بت (اللون الإنجليزي HighColor - اللون "العالي") ، عندما يتم تخصيص 5 بت للمكونات الحمراء والزرقاء ، و 6 بت إلى اللون الأخضر ، حيث تكون العين البشرية اكثر حساسية. في وضع HighColor ، يمكن ترميز 216 = 65536 لونًا مختلفًا. في الهواتف المحمولة ، ترميز لوني 12 بت (4 بت لكل قناة ، 4096 لونًا). بشكل عام ، كلما قل عدد الألوان المستخدمة ، زاد تشويه الصورة الملونة. وبالتالي ، عند ترميز اللون ، هناك أيضًا خسارة حتمية للمعلومات "تضاف" إلى الخسارة الناجمة عن أخذ العينات. ومع ذلك ، مع زيادة عدد الألوان المستخدمة ، يزداد حجم الملف في نفس الوقت. على سبيل المثال ، في وضع اللون الحقيقي ، سيكون حجم الملف ضعف حجم ترميز 12 بت. في كثير من الأحيان (على سبيل المثال ، في المخططات والرسوم البيانية والرسومات) ، يكون عدد الألوان في الصورة صغيرًا (لا يزيد عن 256 لونًا). في هذه الحالة ، يتم استخدام لوحة الترميز.

لوحة الألوان عبارة عن جدول يتم فيه تعيين كل لون محدد كمكونات في نموذج RGB إلى رمز رقمي.

يتم ترميز اللوحة على النحو التالي:

حدد عدد الألوان N (كقاعدة عامة ، لا يزيد عن 256 لونًا) ؛
من لوحة الألوان الحقيقية (16777216 لونًا) اختر أي لون N ولكل منها
منهم نجد المكونات في نموذج RGB ؛
يتم تعيين رقم (رمز) لكل لون من 0 إلى N-1 ؛
· قم بتكوين لوحة ، قم أولاً بتدوين مكونات RGB للون بالرمز 0 ، ثم مكونات اللون مع الكود 1 ، إلخ.
· يتم ترميز لون كل بكسل ليس كقيم RGB ، ولكن كرقم لوني في اللوحة.

على سبيل المثال ، عند ترميز صورة العلم الروسي (انظر أعلاه) ، تم اختيار 4 ألوان:

أسود: رمز RGB (0،0،0) ؛ كود ثنائي 002 ؛
الأحمر: كود RGB (255،0،0) ؛ كود ثنائي 012
أزرق: رمز RGB (0،0،255) ؛ رمز ثنائي 102 ؛
أبيض: كود RGB (255،255،255) ؛ الكود الثنائي 112.

لذلك ، فإن اللوحة ، التي تتم كتابتها عادةً إلى منطقة خدمة خاصة في بداية الملف ، تتكون من أربعة كتل ثلاثية البايت:

يأخذ رمز كل بكسل بتتين فقط. لتقدير حجم الصورة تقريبًا باستخدام لوحة تتضمن ألوان N (بدون ضغط) ، فأنت بحاجة إلى:

تحديد حجم اللوحة ، 3 × N بايت أو 24 × N بت ؛
· تحديد عمق اللون (عدد البتات لكل بكسل) ، أي العثور على أصغر عدد طبيعي k ، مثل 2 k؟ ن؛
احسب العدد الإجمالي للبكسل M بضرب أبعاد الصورة ؛
· تحديد حجم المعلومات للجزء الرئيسي مشك بت.

يعرض الجدول بيانات عن بعض خيارات الترميز بلوحة ألوان:

الجدول 2

لا يتم استخدام اللوحات التي تحتوي على أكثر من 256 لونًا في الممارسة العملية. يصف ترميز RGB بشكل أفضل اللون المنبعث من بعض الأجهزة ، مثل الشاشة أو شاشة الكمبيوتر المحمول. عندما ننظر إلى صورة مطبوعة على الورق ، فإن الوضع مختلف تمامًا. لا نرى الأشعة المباشرة للمصدر تدخل العين ، ولكنها تنعكس من السطح. يسقط "الضوء الأبيض" من بعض المصادر (الشمس ، المصباح الكهربائي) ، الذي يحتوي على موجات في النطاق المرئي بأكمله ، على الورق الذي يتم تطبيق الطلاء عليه. يمتص الطلاء بعض الأشعة (يتم إنفاق طاقتها على التسخين) ، والباقي يدخل العين ، وهذا هو اللون الذي نراه.

على سبيل المثال ، إذا امتص الطلاء الأشعة الحمراء ، يبقى الأزرق والأخضر فقط - نرى اللون الأزرق. بهذا المعنى ، فإن اللونين الأحمر والأزرق يكملان بعضهما البعض ، تمامًا مثل الأزواج الخضراء والبنفسجية والأزرق والأصفر.

في الواقع ، إذا قمت "بطرح" اللون الأخضر من الأبيض (رمز RGB الخاص به هو #FFFFFF) ، فستحصل على اللون # FF00FF (بنفسجي ، أرجواني) ، وإذا قمت "بطرح" اللون الأزرق ، تحصل على اللون # FFFF00 (أصفر).

على ثلاثة ألوان إضافية - أزرق ،

أرجواني وأصفر - يجري بناء مخطط ألوان

نموذج CMY (أزرق سماوي ، أرجواني -

أرجواني ، أصفر - أصفر) ، وهو مطبق

للطباعة. الشكل 8

تشير القيم C = M = Y = 0 إلى أنه لا يوجد حبر مطبق على الورق الأبيض ، لذلك تنعكس كل الأشعة ، وهذا أبيض. إذا أضفت اللون الأزرق ، فسيتم امتصاص الأشعة الحمراء ، ولم يتبق سوى اللونين الأزرق والأخضر. إذا قمت بتطبيق المزيد من الطلاء الأصفر في الأعلى ، والذي يمتص الأشعة الزرقاء ، يبقى اللون الأخضر فقط.

عند تطبيق الدهانات الزرقاء والبنفسجية والأصفر ، من الناحية النظرية ، يجب الحصول على اللون الأسود ، ويتم امتصاص جميع الأشعة. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، كل شيء ليس بهذه البساطة. الألوان ليست مثالية ، لذلك بدلاً من الأسود ، يتحول إلى اللون البني القذر. بالإضافة إلى ذلك ، عند طباعة المناطق السوداء ، عليك "صب" جزء ثلاثي من الحبر في مكان واحد. يجب أيضًا ألا يغيب عن البال أن النص الأسود غالبًا ما يُطبع على الطابعات ، وأن أحبار الألوان أغلى بكثير من الأحبار السوداء.

لحل هذه المشكلة ، تتم إضافة اللون الأسود إلى مجموعة الحبر ، وهذا ما يسمى بلون المفتاح (eng. Keycolor) ، وبالتالي فإن النموذج الناتج هو CMYK. تتكون الصورة التي تطبعها معظم الطابعات من نقاط من هذه الألوان الأربعة القريبة جدًا من بعضها في نمط ما. هذا يخلق الوهم بوجود ألوان مختلفة في الرسم. بالإضافة إلى نماذج الألوان RGB و CMY (CMYK) ، هناك نماذج أخرى. أكثرها إثارة للاهتمام هو نموذج HSB (درجة اللون الإنجليزية - النغمة ، الظل ؛ التشبع - التشبع ، السطوع - السطوع) ، وهو الأقرب إلى الإدراك الطبيعي للشخص. Hue ، على سبيل المثال ، أزرق ، أخضر ، أصفر. التشبع هو نقاء الصبغة ، ويؤدي تقليل التشبع إلى الصفر إلى اللون الرمادي. يحدد السطوع مدى اللون الفاتح أو الغامق. يتحول أي لون إلى اللون الأسود عند تقليل السطوع إلى الصفر.

بالمعنى الدقيق للكلمة ، يعتمد اللون المشفر في طرز RGB و CMYK و HSV على الجهاز الذي سيتم عرض هذا اللون عليه. لتشفير اللون "المطلق" ، يتم استخدام نموذج Lab (اللغة الإنجليزية Lighntess - lightness ، a و b - المعلمات التي تحدد درجة اللون وتشبع اللون) ، وهو معيار دولي. يستخدم هذا النموذج ، على سبيل المثال ، لتحويل الألوان من RGB إلى CMYK والعكس صحيح.

عادةً ما يتم تحضير الصور المخصصة للطباعة على جهاز كمبيوتر (في صيغة RGB) ، ثم يتم تحويلها إلى نموذج ألوان CMYK. في هذه الحالة ، تتمثل المهمة في الحصول على نفس اللون عند الطباعة كما هو الحال على الشاشة. وهنا تظهر المشاكل. الحقيقة هي أنه عند عرض وحدات البكسل على الشاشة ، تتلقى الشاشة بعض الأرقام (رموز RGB) ، والتي على أساسها من الضروري "طلاء" البكسل بلون أو آخر. استنتاج مهم يتبع من هذا.

يعتمد اللون الذي نراه على الشاشة على خصائص وإعدادات الشاشة.

هذا يعني ، على سبيل المثال ، أن اللون الأحمر (R = 255 ، G = B = 0) سيكون مختلفًا على الشاشات المختلفة. من المؤكد أنك رأيت هذا التأثير في متجر يبيع أجهزة تلفزيون وشاشات - تبدو الصورة نفسها مختلفة في كل منها. ما يجب القيام به؟

أولاً ، يتم معايرة الشاشة - ضبط السطوع والتباين والألوان البيضاء والأسود والرمادية. ثانيًا ، يستخدم المحترفون الذين يعملون مع الصور الملونة ملفات تعريف الألوان للشاشات والماسحات الضوئية والطابعات والأجهزة الأخرى. تخزن ملفات التعريف معلومات حول الألوان الفعلية التي تتوافق مع أكواد RGB أو أكواد CMYK المختلفة. لإنشاء ملف تعريف ، يتم استخدام أجهزة خاصة - معايرات (مقاييس ألوان) ، والتي "تقيس" اللون باستخدام ثلاثة أجهزة استشعار تستقبل الأشعة في نطاقات الأحمر والأخضر والأزرق. تحتوي أيضًا تنسيقات ملفات الرسومات الحديثة (على سبيل المثال ، تنسيق Adobe Photoshop .PSD) ، إلى جانب رموز البكسل ، على ملف تعريف الشاشة الذي تم إنشاء الصورة عليه. لكي تكون نتيجة الطباعة على الطابعة مشابهة بقدر الإمكان للصورة على الشاشة ، من الضروري (باستخدام ملف تعريف الشاشة) تحديد اللون "المطلق" (على سبيل المثال ، في نموذج Lab) رأى المستخدم ، ثم (باستخدام ملف تعريف الطابعة) للعثور على رمز CMYK ، والذي سيطبع أقرب لون.

تكمن المشكلة في أنه لا يمكن طباعة كل ألوان نموذج RGB. بادئ ذي بدء ، هذا ينطبق على الألوان الزاهية والمشبعة. على سبيل المثال ، لا يمكن طباعة لون أحمر ساطع (R = 255 ، G = B = 0) ، اللون الأقرب إليه في نموذج CMYK (C = 0 ، M = Y = 255 ، K = 0) عند التحويل مرة أخرى إلى يمكن أن تعطي RGB قيمًا في المنطقة R = 237 ، G = 28 ، B = 26. لذلك ، عندما يتم تحويل الألوان الزاهية إلى CMYK (وعند طباعة الأنماط الساطعة) ، فإنها تصبح باهتة. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار من قبل المصممين المحترفين.

لذلك ، مع تشفير البيانات النقطية ، يتم تقسيم الصورة إلى وحدات بكسل (منفصلة). لكل بكسل ، يتم تحديد لون واحد ، والذي غالبًا ما يتم ترميزه باستخدام رمز RGB. في الممارسة العملية ، يتم تنفيذ هذه العمليات بواسطة ماسح ضوئي (جهاز إدخال صورة) وكاميرا رقمية.

الترميز النقطي له المزايا التالية:

طريقة عالمية (يمكن تشفير أي صورة) ؛
الطريقة الوحيدة لترميز ومعالجة الصور الباهتة بدون ؛
حدود واضحة ، مثل الصور الفوتوغرافية.

الترميز النقطي له عيوب:

عند أخذ العينات ، هناك دائمًا فقدان للمعلومات ؛
عند تغيير حجم الصورة ، يتم تشويه لون وشكل الكائنات الموجودة في الصورة ، لأنه عند زيادة الحجم ، من الضروري بطريقة ما استعادة وحدات البكسل المفقودة ، وعندما يتم تقليلها ، يجب استبدال عدة وحدات بكسل بواحدة ؛
لا يعتمد حجم الملف على مدى تعقيد الصورة ، ولكن يتم تحديده فقط من خلال الدقة وعمق اللون ؛
كقاعدة عامة ، الرسومات النقطية لها حجم كبير.

هناك العديد من التنسيقات المختلفة للرسومات النقطية. الأكثر شيوعًا هي ما يلي:

BMP (صورة نقطية باللغة الإنجليزية - صورة نقطية ، ملفات بامتداد .bmp) - تنسيق قياسي في نظام التشغيل Windows ؛ يدعم ترميز باليت و truecolor ؛

JPEG (eng. JointPhotographicExpertsGroup - مجموعة مشتركة من المصورين الخبراء ، ملفات بامتداد jpg. أو jpeg.) - تنسيق مصمم خصيصًا لتشفير الصور ؛ يدعم فقط وضع اللون الحقيقي ؛ لتقليل حجم الملف ، يتم استخدام ضغط قوي ، حيث تكون الصورة مشوهة قليلاً ، لذلك لا يوصى باستخدامها للرسومات ذات الحدود الواضحة ؛

GIF (eng. GraphicsInterchangeFormat - تنسيق لتبادل الصور ، الملفات ذات الامتداد .gif) - تنسيق يدعم الترميز باستخدام لوحة فقط (من 2 إلى 256 لونًا) ؛ على عكس التنسيقات السابقة ، يمكن أن تكون أجزاء من الصورة شفافة ، أي أن الخلفية سوف "تتألق" من خلالها على صفحة الويب ؛ في الإصدار الحديث من تنسيق GIF ، يمكنك تخزين الصور المتحركة ؛ يتم استخدام الضغط بدون فقد ، أي أن الصورة لا يتم تشويهها أثناء الضغط ؛

PNG (PortableNetworkGraphics - صور الشبكة المحمولة ، الملفات ذات الامتداد .png) هو تنسيق يدعم كلاً من وضع الألوان الحقيقي والترميز المرقط ؛ يمكن أن تكون أجزاء الصورة شفافة وحتى شفافة (تشفير RGBA 32 بت ، حيث يحدد البايت الرابع الشفافية) ؛ يتم ضغط الصورة دون تشويه ؛ الرسوم المتحركة غير مدعومة.

يتم تلخيص خصائص التنسيقات المدروسة في الجدول:

الجدول 3

أنت تعلم بالفعل أن جميع أنواع المعلومات مخزنة في ذاكرة الكمبيوتر في شكل رموز ثنائية ، أي سلاسل من الأصفار والآحاد. بعد تلقي مثل هذه السلسلة ، من المستحيل تمامًا القول إنها نص أو صورة أو صوت أو فيديو. على سبيل المثال ، قد يمثل الرمز 11001000 2 الرقم 200 ، والحرف "I" ، أحد مكونات اللون للبكسل في صيغة الألوان الحقيقية ، ورقم لون اللوحة لنمط مع لوحة من 256 لونًا ، ولون البكسل 8 لـ نمط أبيض وأسود ، وما شابه. كيف يفهم الكمبيوتر البيانات الثنائية؟ بادئ ذي بدء ، تحتاج إلى التركيز على ملحق اسم الملف. على سبيل المثال ، غالبًا ما تحتوي الملفات ذات الامتداد .txt على نص ، وتحتوي الملفات ذات الامتدادات .bmp و .gif و .jpg و .png على صور.

باستخدام هذه المعلومات ، يقوم البرنامج "بفك تشفير" الجزء الرئيسي من الملف وعرضه على الشاشة.