Кодирование графической информации

Как хранится изображение

Чтобы компьютер мог хранить рисунок или фотографию, изображение разбивают на мелкие точки. Такой способ представления называют растровым. Каждая точка — пиксель — имеет свой цвет, закодированный числом. Зная размеры картинки в пикселях и количество бит на цвет одной точки, можно рассчитать объём графического файла.

Разрешение и глубина цвета

Разрешение — это число пикселей по ширине и высоте изображения. Например, размер 800 на 600 означает 800 точек в строке и 600 строк. Глубина цвета (битовая глубина) — это количество бит, отведённое на кодирование цвета одного пикселя. Чем больше глубина, тем больше оттенков можно передать.

Связь глубины цвета и числа цветов задаёт формула:

N = 2^i

где N — количество отображаемых цветов, i — глубина цвета в битах. Так, при глубине восемь бит доступно 2^8 = 256 цветов, а при глубине 24 бита — более шестнадцати миллионов оттенков.

Объём растрового изображения

Информационный объём картинки равен числу пикселей, умноженному на глубину цвета:

I = i * K

где K — общее число пикселей (произведение ширины на высоту). Разберём пример: изображение 100 на 100 пикселей с глубиной цвета восемь бит.

K = 100 * 100 = 10000 пикселей I = 8 * 10000 = 80000 бит = 10000 байт ≈ 9,77 килобайта

Сравнение глубины цвета

Растровое и векторное изображение

Растровый способ — не единственный. Существует и векторное представление, где рисунок задаётся не точками, а описанием геометрических фигур: отрезков, окружностей, прямоугольников и их параметров. Векторное изображение не теряет качества при увеличении и обычно занимает меньше памяти для простых рисунков, но плохо подходит для фотографий. Растровое же изображение точно передаёт сложные фотоснимки, но при увеличении становится «ступенчатым» — заметны отдельные пиксели.

Разбор задачи

Найдём объём цветной картинки размером 640 на 480 пикселей с глубиной цвета 24 бита.

K = 640 * 480 = 307200 пикселей I = 24 * 307200 = 7372800 бит 7372800 / 8 = 921600 байт 921600 / 1024 = 900 килобайт

Видно, что цветные изображения с большой глубиной цвета занимают значительный объём памяти. Поэтому для хранения и передачи картинок применяют сжатие — специальные алгоритмы, которые уменьшают размер файла без заметной потери качества.

Частая ошибка. Объём считают в битах, а в ответе требуют байты или килобайты, и забывают разделить результат на восемь, а затем на 1024. Всегда проверяйте, в каких единицах нужен ответ.

Кратко о главном

• Растровое изображение состоит из пикселей.
• Разрешение — это размеры в пикселях, глубина цвета — биты на точку.
• Число цветов и глубина связаны формулой N = 2^i.
• Объём картинки равен I = i * K, где K — число пикселей.