Некоторые принципы уменьшения объема графических файлов

Сколько бит требуется, чтобы закодировать информацию о 130 оттенках? Нетрудно подсчитать, что 8 (то есть 1 байт), поскольку при помощи 7 бит можно сохранить номер оттенка о 0 до 127, а 8 бит хранят от 0 до 255. Легко видеть, что такой способ кодирования не является оптимальным: 130 заметно меньше 255. Подумайте, как уплотнить информацию о рисунке при его записи в файл, если известно, что:

а) в рисунке одновременно содержится только 16 цветовых оттенков из 130 возможных;

б) в рисунке присутствуют все 130 оттенков одновременно, но количество точек, закрашенных разными оттенками, сильно различаются.

Решение

а) Очевидно, что для хранения информации о 16 оттенках достаточно log₂(16)=4 бита. Однако так как эти 16 оттенков выбраны из 130, то они могут иметь номера, двоичные коды которых не умещаются в 4 битах. Поэтому воспользуемся методом палитр. Назначим 16 используемым в нашем рисунке оттенкам свои “локальные” номера от 0 до 15 и закодируем весь рисунок из расчета 4 бита на пиксель. Допишем к этой информации (в конец содержащего ее файла) таблицу соответствия, состоящую из 16 пар байтов с номерами оттенков: 1 байт - наш “локальный” номер в данном рисунке, второй - реальный номер данного оттенка. Если рисунок достаточно велик, выигрыш в объеме полученного файла будет значительным.

б) Попытаемся реализовать простейший алгоритм архивации графической информации. Назначим трем оттенкам, которыми закрашено минимальное количество точек, коды 128 – 130 (восьмибитные), а остальным оттенкам - коды 1 -127 (семибитные). Будем записывать в файл (который в этом случае представляет собой не последовательность байтов, а сплошной битовый поток) семибитные коды для оттенков с номерами от 1 до 127. Для оставшихся же трех оттенков в битовом потоке будем записывать число-признак - семибитный 0 - и сразу за ним двухбитный “локальный” номер, а в конце файла добавим таблицу соответствия “локальных” и реальных номеров. Так как оттенки с кодами 128 - 130 встречаются редко, то семибитных нулей будет немного.

Заметим, что постановка вопросов в данной задаче не исключает и другие варианты решения, без привязки к цветовому составу изображения - архивацию:

- на основе выделения последовательности точек, закрашенных одинаковыми оттенками и замены каждой из этих последовательностей на пару чисел (цвет, количество) (этот принцип лежит в основе графического формата РСХ);

- путем сравнения пиксельных строк (запись номеров оттенков точек первой строки целиком, а для последующих строк запись номеров оттенков только тех точек, оттенки которых отличаются от оттенков точек, стоящих в той же позиции в предыдущей строке, - это основа формата GIF);

- с помощью фрактального алгоритма упаковки изображений (формат YPEG).

Задачи

1. Определите, каким цветам из набора: красный, зеленый, синий, белый, черный, соответствуют следующие десятичные коды в системе RGB:

- 0,255,0;

- 255,255,255;

- 0,0,0;

- 0,0,255;

- 255,0,0.

2. Какой цвет в системе RGB представляется следующим шестнадцатеричным кодом: #ffff00?

- Cyan;

- Magenta;

- Yellow;

- Black.

3. В режиме True Color на хранение кода каждого пикселя отводится:

- 16 бит;

- 16 байт;

- 24 бита.

4. Минимальной единицей измерения графического изображения на экране монитора является:

- mm;

- sm;

- pixel;

- inch.

5. Растровый графический файл содержит черно-белое изображение (без градаций серого) размером 100х100 точек. Какой объем памяти требуется для хранения этого файла?

- 1000 бит;

- 10000 бит;

- 10000 байт.

6. Растровый файл, содержащий черно-белый (без оттенков серого) квадратный рисунок, имеет объем 200 байт. Рассчитайте размер стороны квадрата (в пикселях).

- 15;

- 40;

- 1000.

7. Объем изображения, размером 40х50 пикселей, составляет 2000 байт. Изображение использует:

- 8 цветов;

- 256 цветов;

- 16777216 цветов.

8. Известно, что видеопамять компьютера имеет объем 512 Кбайт. Разрешающая способность экрана 640 на 200 пикселей. Сколько страниц экрана одновременно разместится в видеопамяти при палитре:

а) из 8 цветов;

б) 16 цветов;

в) 256 цветов?