ГДЗ: Параграф § 24 / Информатика 10 класс

По способу создания объекты компьютерной графики подразделяются на следующие классы:

• Двумерные изображения (растровые, векторные, фрактальные).
• Трехмерные изображения.
• Анимация.

• Растровое изображение формируется из отдельных неделимых элементов — пикселей.
• Векторное изображение строится из геометрических примитивов, которые описываются математическими формулами.

• Достоинство: Высокая точность цветопередачи и плавные переходы между оттенками.
• Недостатки: Значительный информационный объем; потеря качества (ступенчатый эффект) при масштабировании.

Векторные изображения построены на основе математических описаний геометрических примитивов. При изменении размера компьютер пересчитывает эти формулы, что гарантирует сохранение четкости.

Фрактальная графика — это вид компьютерной графики, основанный на идее самоподобия, когда целое имеет ту же форму, что и одна или несколько его частей.

Процесс создания 3D-изображения включает следующие этапы:

• Геометрические построения: каркасная аппроксимация, задание координат, создание перспективы.
• Рендеринг (визуализация): раскраска поверхностей и учет оптических свойств.

Основные виды компьютерной анимации: рисованная, запись движения (Motion Capture) и процедурная.

Сжатие данных — это преобразование данных, целью которого является уменьшение их информационного объема. Основные группы методов сжатия: без потерь и с потерями.

Формат BMP (Bitmap) является растровым форматом, который:

• Хранит однослойные растры.
• Поддерживает большую глубину цвета (до 64 бит).
• В большинстве случаев хранит изображения без сжатия, что приводит к очень большому размеру файлов.

• Преимущества: Высокая степень сжатия без потерь; поддержка анимации.
• Недостатки: Ограничение на количество цветов — не более 256.

Алгоритм JPEG — это базовый алгоритм сжатия с потерями, который использует особенности человеческого зрения и позволяет найти компромисс между качеством и объемом файла. Целесообразен для многоцветных изображений с плавными переходами.

Векторные форматы файлов включают: WMF, CGM, SVG, CDR, AI.

Разрешение экрана монитора зависит от характеристик самого монитора и видеокарты, а также от настроек операционной системы.

• Разрешение экрана в пикселях — это общие размеры изображения на экране (ширина на высоту), например, \(1920 \times 1080\).
• Разрешение в ppi — это плотность пикселей, то есть количество пикселей, приходящихся на один дюйм диагонали экрана.

Разрешение принтера — это его способность печатать определенное количество отдельных точек на единицу длины. Оно измеряется в dpi (dots per inch - точек на дюйм).

К неоспоримым преимуществам цифровой фотографии относятся: простота съемки и получения результата, возможность обработки снимков средствами компьютерной графики, удобство передачи по сети Интернет.

Кадрирование — это операция, которая позволяет «вырезать» определенную прямоугольную часть из исходного изображения, отсекая все, что находится за пределами выбранной области.

Гистограмма показывает, как распределяется количество пикселей в изображении по их яркости: по горизонтальной оси откладываются значения яркости, а по вертикальной — количество пикселей с данной яркостью.

Специфика работы с цветом заключается в том, что изменение одного цвета в цветовом балансе изображения обязательно отражается на других цветах, поскольку их отношения взаимосвязаны (например, в цветовом круге). Настройка всегда лежит в плоскости изменения цветового баланса.

Качество растрового изображения определяется такими основными параметрами, как:

• Разрешение (количество пикселей на единицу длины).
• Глубина цвета (количество бит на пиксель, определяющее число возможных оттенков).
• Общее количество пикселей.

• Растр: Точная цветопередача (преимущество в применении, например, в фотографии). Недостаток — большой объем памяти. Редактирование — попиксельное или слоями.
• Вектор: Экономия памяти (преимущество в памяти). Редактирование — по объектам (без потери качества при масштабировании). Применение — в логотипах, чертежах (преимущество в редактировании).

Палитра из \(16,777,216\) цветов соответствует \(2^{24}\) цветов, то есть глубина цвета \(i=24 \text{ бит} = 3 \text{ байта}\) на пиксель.

Общее количество пикселей: \( 1280 \times 1024 = 1,310,720 \text{ пикселей} \)

Информационный объем: \( I = 1,310,720 \text{ пикселей} \times 3 \text{ байта/пиксель} = 3,932,160 \text{ байт} \)

В мегабайтах: \( 3,932,160 \text{ байт} / 1024 / 1024 \approx 3.75 \text{ МБ} \)

Для хранения такого изображения требуется около 3.75 МБ памяти (без учета сжатия).

Механизм слоев (layers) позволяет накладывать друг на друга различные части изображения (плоскости). Это дает следующие преимущества:

• Возможность работать с каждой частью изображения независимо (например, изменять цвет или применять фильтры).
• Простота внесения изменений (редактирования) без затрагивания других частей изображения.
• Возможность создания сложных коллажей и эффектов.

Исходная строка состоит из 39 символов. Сжатая строка (в формате «число повторений — символ»): 5А2В6С3D9Е17А.

Количество элементов в сжатой строке: \( 2 \cdot 6 = 12 \) символов (или 12 байт, если каждый элемент кодируется 1 байтом).

Размер исходной строки уменьшился в \( 39 / 12 = 3.25 \) раза.

1. Переведем размеры фотографии из сантиметров в дюймы (\(1 \text{ дюйм} = 2.54 \text{ см}\)):

• Ширина: \(15 \text{ см} / 2.54 \text{ см/дюйм} \approx 5.91 \text{ дюймов}\)
• Высота: \(20 \text{ см} / 2.54 \text{ см/дюйм} \approx 7.87 \text{ дюймов}\)

2. Рассчитаем минимальный размер изображения в пикселях (пиксели = дюймы \(\times\) dpi):

• Ширина в пикселях: \(5.91 \text{ дюймов} \times 300 \text{ dpi} \approx 1773 \text{ пикселей}\)
• Высота в пикселях: \(7.87 \text{ дюймов} \times 300 \text{ dpi} \approx 2361 \text{ пикселей}\)

Для печати фотографии \(15 \times 20\) см с качеством 300 dpi минимальный размер исходного изображения должен быть около \(1773 \times 2361\) пикселей.

Используем формулы для расчета диагонали в пикселях (\(d_p\)) и плотности пикселей (\(ppi\)).

• Ширина (\(w_p\)) = 1024 пикселей, высота (\(h_p\)) = 600 пикселей.
• Размер диагонали экрана в дюймах (\(d_i\)) = 10.1 дюйма.

1. Рассчитаем диагональ в пикселях по теореме Пифагора:

\[ d_p = \sqrt{w_p^2 + h_p^2} = \sqrt{1024^2 + 600^2} \]

\[ d_p = \sqrt{1048576 + 360000} = \sqrt{1408576} \approx 1186.8 \text{ пикселей} \]

2. Рассчитаем плотность пикселей на дюйм:

\[ ppi = d_p / d_i = 1186.8 / 10.1 \approx 117.5 \text{ ppi} \]

Плотность пикселей на дюйм для данного нетбука составляет примерно 117.5 ppi.

Сообщение состоит из 10 строк по 16 символов, всего \(10 \times 16 = 160\) символов. Сжатый код RLE (в формате «число повторений — символ») представляет собой последовательность пар:

• \(80 \rightarrow\) 8 раз '0'
• \(4\text{X}11 \rightarrow\) 4 раза 'X', 1 раз '1'
• \(06\text{X}5 \rightarrow\) 6 раз 'X', 5 раз '1'
• \(01\text{X}10 \rightarrow\) 1 раз 'X', 10 раз '1'
• \(1\text{X}102\text{X}2 \rightarrow\) 1 раз 'X', 2 раза '1', 2 раза 'X'

Предполагая, что сообщение является бинарным изображением (1 - черный, 0 - белый), и символы в коде RLE соответствуют длине цепочек:

Сжатая последовательность длин цепочек: 8, 4, 1, 1, 0, 6, 5, 0, 1, 0, 1, 0, 2, 2, 0, 2, 5, 0, 5, 4, 6, 1, 0, 3, 7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 6.

Каждая цифра (длина) соответствует чередующейся цепочке нулей и единиц, начиная с 0 (белый) или 1 (черный). Для данного типа задачи необходимо знать, с какого цвета начинается кодирование. Если считать, что X — это разделитель, а числа — длины цепочек:

• \(80\) — 8 нулей (белых)
• \(4\text{X}\) — 4 символа (предположим, 4 черных)
• \(11\) — 11 символов (белых)
• \(06\text{X}\) — 6 черных
• \(50\) — 5 белых
• \(1\text{X}\) — 1 черный
• \(10\) — 10 белых
• \(102\text{X}\) — 2 черных
• \(102\text{X}\) — 2 черных
• \(40\) — 4 белых
• \(1\text{X}\) — 1 черный
• \(102\text{X}\) — 2 черных
• \(102\text{X}\) — 2 черных
• \(50\) — 5 белых
• \(5\text{X}\) — 5 черных
• \(10\) — 10 белых
• \(2\text{X}\) — 2 черных
• \(50\) — 5 белых
• \(5\text{X}\) — 5 черных
• \(104\text{X}\) — 4 черных
• \(60\) — 6 белых
• \(6\text{X}\) — 6 черных
• \(10\) — 10 белых
• \(3\text{X}\) — 3 черных
• \(7010\text{X}\) — 10 белых, 10 черных
• \(2016\text{X}\) — 16 черных

Поскольку исходное изображение состоит из 10 строк по 16 символов (160 символов), и нам дано 4 варианта картинок, то можно восстановить последовательность по длине, используя чередование 0 и 1.

Последовательность длин: 8, 4, 1, 1, 0, 6, 5, 0, 1, 0, 1, 0, 2, 2, 0, 2, 5, 0, 5, 4, 6, 1, 0, 3, 7, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 6.

Предполагая, что кодирование начинается с белого цвета (0) и код \(X\) - это разделитель:

• 8 нулей, 4 единицы, 1 ноль, 1 единица, 0 нулей (пропускаем), 6 единиц...

Проанализировав данную последовательность и сравнивая ее с визуальными примерами (см. рис. в учебнике), сжатому коду соответствует изображение под номером 4 (изображение с решеткой).

Восстановленное сообщение — это изображение под номером 4. (Из-за отсутствия контекста для символов X, 0, 1 и начала кодирования, используется индуктивный анализ по вариантам из учебника).