Кодирование цвета

Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются различные формы его представления. В общем случае цвет представляет собой набор чисел, координат в некоторой цветовой системе. Существует несколько систем кодирования цвета, Наиболее распространены системы RGB (дисплеи) и CMYK (типографские работы). Есть и другие системы, их применение обусловлено относительной ограниченностью вышеприведенных.

Система кодирования цвета RGB (Red, Green, Blue – красный, зелёный, синий) – аддитивная цветовая модель, т.е. цвета получаются путём добавления (англ. addition) к черному. Иначе говоря, если черный экран освещать прожекторами разных цветов, то при наложении освещений цвета будут математически складываться. Изменяя интенсивность того или иного канала, можно получить широкую гамму оттенков. При смешении всех трёх цветовых компонентов с одинаковой интенсивностью получается серый цвет, при максимуме – белый.

В телевизорах и мониторах применяются три электронных пушки (светодиода, светофильтра) для красного, зелёного и синего каналов. Система RGB оптимальна для дисплеев, поскольку при отсутствии лучей их экран темный.

Однако в случае, когда осуществляется печать на бумажный носитель, модель RGB не подходит, поскольку в данном случае основа является белой. Для таких ситуаций используется другая цветовая модель – CMYK.

Система кодирования цвета CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK – голубой, пурпурный, желтый, черный; произносится «цмик, смик, симак») – субтрактивная (вычитаемая) схема формирования цвета, используемая в полиграфии. Эти цвета получаются, если вычесть из белого три первичных цвета – RGB. Кроме того, несмотря на то, что чёрный цвет можно получать смешением в равной пропорции голубого, пурпурного и жёлтого красителей, по ряду причин такой подход обычно неудовлетворителен, поэтому для черного цвета применяют отдельный краситель.

Существуют также другие цветовые модели, например, индексированные палитры CGA и EGA, модели XYZ, YUV, YCbCr и др.

Представление видео в ЭВМ

Видео (от лат. video – смотрю, вижу) – под этим термином понимают широкий спектр технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального и аудиовизуального материала.

Видео, как правило, представляет собой быстро сменяющуюся последовательность неподвижных изображений, на которых отражены последовательные состояния объекта. Чем быстрее кадры меняются, тем более плавным воспринимается изменение объекта. При частоте смены кадров примерно от 10 за секунду движение уже воспринимается однородным. Частота кадров в секунду – fps, или Гц. В традиционном плёночном кинематографе используется частота 24 кадра в секунду. Системы телевидения PAL и SECAM используют 25 кадров в секунду, а система NTSC использует 29,97 кадров в секунду. Компьютерные оцифрованные видеоматериалы хорошего качества, как правило, используют частоту 30 кадров в секунду. Некоторые профессиональные видеокамеры могут снимать с частотой до 120 кадров в секунду. Специальные камеры способны снимать до нескольких тысяч или даже миллионов кадров в секунду, что необходимо, например, для детального изучения траектории полёта пули или структуры взрыва.

Любой цифровой видеосигнал характеризуется разрешением (англ. resolution), горизонтальным и вертикальным, которое, как и обычное изображение, измеряется в пикселях. Каждый пиксел характеризуется также глубиной цвета по некоторой цветовой модели. Таким образом, можно приблизительно оценить битрейт видео, если знать размер изображения и глубину цвета. Например, для записи несжатого видео в формате NTSC:

720 × 480 × 16 бит × 30 кадров = 165888000 бит/с = 20736000 байт/с ≈ 20 Мбайт/с ≈ 1,2 Гбайт/мин.

Очевидно, что такие объемы данных требуют огромные объемы носителей для записи видео. Поэтому, как и в случае звука, широко используются методы сжатия видео, как без потери качества, так и с потерей.

Алгоритмы сжатия звука и видео реализуются в виде специальных программ, так называемых кодеков. Кодек – сокращение от «компрессор» и «декомпрессор», это любая технология для сжатия и восстановления данных. Кодеки могут быть реализованы также на уровне аппаратной части или как комбинация аппаратно-программных подходов. Кодеки реализуют тот или иной алгоритм или их совокупность к сжатию видео или звука. Обычно кодеки интегрируются в операционную систему и таким образом добавляют возможность корректно открывать файлы соответствующих форматов из любых приложений.

Задача 1:

Каков необходимый объем видеопамяти для графического режима с разрешением 1024Х768 и качеством цветопередачи 32 бита?

32Х1024Х768 = 25 165 824 бит = 3 145 728 байт = 3072 Кб = 3 Мб

Задача 2:

Какое количество информации несет в себе экран SVGA – монитора (16 бит кодирование, размер экрана 800Х600)

800Х600 = 480000 пикселов на экране

480000Х16 бит = 7680000 бит = 960000 байт = 937,5 Кб = 0,9 Мб

Задача 3:

Достаточно ли видеопамяти объемом 256 Кб для работы монитора в режиме 640Х480 точек и палитрой в 16 цветов?

16 цветов, то глубина цвета 2⁴ = 16, I=4 бит

256 Кб = 2097152 бит памяти имеется изначально

640*480 = 307200 всего точек

307200*4 бит = 1228800 занимает экран

2097152 имеем > 1228800 требуется – т.е. видеопамяти хватит