Режими роботи дисплеїв.

Монітори ПК можуть працювати у двох основних режимах: текстовому (символьному) або графічному.

Текстовий режим відображає тільки визначену кількість символів які розміщуються у рядках. Керування здійснюється із командного рядка. Команди вводяться безпосередньо із клавіатури. Переважно використвується системними програмістами та іншими досвідченими працівниками.

Керування відеосистемою у текстовому режимі можна здійнювати на низькому рівні за допомогою команд асемблера. Тут використовується команда переривання для монітора INT 10h. Номер функції задається у регістрі АН, а параметри заносяться у регістр АL.

Текстовий режим є досить ощадливий до ресурсів комп'ютера, оскільки інформація яка виводиться на екран у одиницю часу є невелика за розмірами.

Графічний режим використовується у багатозадачних операційних системах. Керування у цьому режимі часто здійснюють за допомогою графічних об’єктів які переважно вибирають маніпулятором “миш”. Цей режим є легким для сприйняття початківцям, але вимагає значних апаратних ресурсів (потужного процесора, більших об’ємів оперативної пам’яті, відеокарти та ін.).

Керування відеосистемою у графічному режимі здійснюють через зручний діалоговий інтерфейс. Тут параметри, переважно, вибираються із розробленого меню.

Графічну інформацію можна представляти в двох формах: аналоговій або дискретній. Живописне полотно, колір якого змінюється безперервно, - це приклад аналогового уявлення, а зображення, надруковане за допомогою струменевого принтера і складається з окремих точок різного кольору, - це дискретне уявлення. Шляхом розбиття графічного зображення (дискретизація) відбувається перетворення графічної інформації з аналогової форми в дискретну. При цьому проводиться кодування - привласнення кожному елементу конкретного значення у формі коду. При кодуванні зображення відбувається його просторова дискретизація. Її можна порівняти з побудовою зображення з великої кількості маленьких кольорових фрагментів (метод мозаїки). Все зображення розбивається на окремі крапки, кожному елементу ставиться у відповідність код його кольору. При цьому якість кодування буде залежати від наступних параметрів: розміру крапки і кількості використовуваних кольорів. Чим менше розмір крапки, а, значить, зображення складається з більшої кількості крапок, тим вище якість кодування. Чим більша кількість кольорів використовується (т. е. точка зображення може приймати більше можливих станів), тим більше інформації несе кожна крапка, а, значить, збільшується якість кодування. Створення і зберігання графічних об'єктів можливе в декількох видах - у вигляді векторного, фрактального або растрового зображення. Окремим предметом вважається 3D (тривимірна) графіка, в якій поєднуються векторний і растровий способи формування зображень. Вона вивчає методи і прийоми побудови об'ємних моделей об'єктів у віртуальному просторі. Для кожного вигляду використовується свій спосіб кодування графічної інформації.

Растрове зображення.

 

За допомогою збільшувального скла можна побачити, що чорно-біле графічне зображення, наприклад з газети, складається з найдрібніших крапок, що становлять певний узор, - растр. У Франції в 19 столітті виник новий напрям в живописі - пуантилізм. Його техніка полягала в тому, що на полотно малюнок наносився кистю у вигляді різнокольорових крапок. Також цей метод відвіку застосовується в поліграфії для кодування графічної інформації. Точність передачі малюнка залежить від кількості крапок і їхнього розміру. Після розбиття малюнка на крапки, починаючи з лівого кута, рухаючись по рядках зліва направо, можна кодувати колір кожної крапки. Далі одну таку крапку будемо називати пікселем (походження цього слова пов'язане з англійською абревіатурою "picture element" - елемент малюнка). Об'єм растрового зображення визначається множенням кількості пікселів (на інформаційний об'єм однієї крапки, який залежить від кількості можливих кольорів. Якість зображення визначається роздільною здатністю монітора. Чим вона вище, тобто більше кількість рядків растру і крапок в рядку, тим вище якість зображення. В сучасних ПК в основному використовують наступні роздільні здатності екрану: 640 на 480, 800 на 600, 1024 на 768 і 1280 на 1024 крапок. Оскільки яскравість кожної крапки і її лінійні координати можна виразити за допомогою цілих чисел, то можна сказати, що цей метод кодування дозволяє використати двійковий код для того щоб обробляти графічні дані.

 

Якщо говорити про чорно-білі ілюстрації, то, якщо не використати півтони, то піксель буде приймати один з двох станів: світиться (білий) і не світиться (чорний). А так як інформація про колір пікселя називається кодом пікселя, то для його кодування достатнє одного біта пам'яті: 0 - чорний, 1 - білий. Якщо ж розглядаються ілюстрації у вигляді комбінації крапок з 256 градаціями сірого кольору (а саме такі в даний час загальноприйняті), то достатнє восьмирозрядного двійкового числа для того щоб закодувати яскравість будь-якої крапки. В комп'ютерній графіці надзвичайно важливий колір. Він виступає як засіб посилення зорового враження і підвищення інформаційної насиченості зображення. Як формується відчуття кольору людським мозком? Це відбувається в результаті аналізу світлового потоку, що потрапляє на сітківку ока від об'єктів, що відображають або випромінюючих. Прийнято вважати, що колірні рецептори людини, які ще називають колбами, підрозділяються на три групи, причому кожна може сприймати всього один колір - червоний, або зелений, або синій.

Колірні моделі.

 

Якщо говорити про кодування кольорових графічних зображень, то потрібно розглянути принцип декомпозиції довільного кольору на основні складові. Застосовують декілька систем кодування: HSB, RGB і CMYK. Перша колірна модель проста і інтуїтивно зрозуміла, т. е. зручна для людини, друга найбільш зручна для комп'ютера, а остання модель CMYK-для друкарень. Використовування цих колірних моделей пов'язане з тим, що світловий потік може формуватися випромінюваннями, що є комбінацією " чистих" спектральних кольорів : червоного, зеленого, синього або їхніх похідних. Розрізняють адитивне цветовоспроизведение (характерний для випромінюючих об'єктів) і субтрактивное цветовоспроизведение (характерний для об'єктів, що відображають). В якості прикладу об'єкту першого типу можна привести електронно-променеву трубку монітора, другого типу - поліграфічний відбиток.

1) Модель HSB характеризується трьома компонентами: відтінок кольору(Hue), насиченість кольору (Saturation) і яскравість кольору (Brightness). Можна отримати велику кількість довільних кольорів, регулюючи ці компоненти. Цю колірну модель краще застосовувати в тих графічних редакторах, в яких зображення створюють самі, а не обробляють вже готові. Потім створений свій твір можна перетворити в колірну модель RGB, якщо її планується використати в якості екранної ілюстрації, або CMYK, якщо в якості друкарської, Значення кольору вибирається як вектор, що виходить з центру кола. Напрям вектора задається в кутових градусах і визначає колірний відтінок. Насиченість кольору визначається довжиною вектора, а яскравість кольору задається на окремій осі, нульова точка якої має чорний колір. Крапка в центрі відповідає білому (нейтральному) кольору, а крапки по периметру - чистим кольорам.

2) Принцип методу RGB полягає в наступному: відомо, що будь-який колір можна уявити у вигляді комбінації трьох кольорів: червоного (Red, R), зеленого (Green, G), синього (Blue, B). Інші кольори і їхні відтінки виходять за рахунок наявності або відсутності цих складових. По перших буквах основних кольорів система і отримала свою назву - RGB. Дана колірна модель є аддитивною, тобто будь-який колір можна отримати поєднання основних кольорів в різних пропорціях. При накладенні одного компоненту основного кольору на інший яскравість сумарного випромінювання збільшується. Якщо сумістити все три компоненти, то отримаємо ахроматичний сірий колір, при збільшенні яскравості якого відбувається наближення до білого кольору.

При 256 градаціях тону (кожна крапка кодується 3 байтами) мінімальні значення RGB (0,0,0) відповідають чорному кольору, а білому - максимальні з координатами (255, 255, 255). Чим більше значення байта колірної складової, тим цей колір яскравіше. Наприклад, темно-синій кодується трьома байтами ( 0, 0, 128), а яскраво-синій (0, 0, 255).

3) Принцип методу CMYK. Ця колірна модель використовується при підготовці публікацій до друку. Кожному з основних кольорів ставиться у відповідність додатковий колір (доповнюючий основній до білого). Одержують додатковий колір за рахунок підсумовування пари інших основних кольорів. Значить, додатковими кольорами для червоного є голубий (Cyan,C) = зелений + синій = білий - червоний, для зеленого - пурпурний (Magenta, M) = червоний + синій = білий - зелений, для синього - жовтий (Yellow, В) = червоний + зелений = білий - синій. Причому принцип декомпозиції довільного кольору на складові можна застосовувати як для основних, так і для додаткових, тобто будь-який колір можна уявити або у вигляді суми червоній, зеленій, сині складової або ж у вигляді суми голубий, пурупурной, жовтою складовою. В основному такий метод прийнятий в поліграфії. Але там ще використовують чорний колір (BlacК, оскільки буква У вужі зайнята синім кольором, то позначають буквою K). Це пов'язано з тим, що накладення один на одного додаткових кольорів не дає чистого чорного кольору.

 

Розрізняють декілька режимів представлення кольорової графіки:

а) повнокольоровий (True Color);

б) High Color;

в) індексний.

При повнокольоровому режимі для кодування яскравості кожній з складових використовують по 256 значень (вісім двійкових розрядів), тобто на кодування кольору одного пікселя (в системі RGB) треба затрачувати 8*3=24 розряду. Це дозволяє однозначно визначати 16,5 млн кольорів. Це досить близько до чутливості людського ока. При кодуванні за допомогою системи CMYK для представлення кольорової графіки треба мати 8*4=32 двійкових розряду.

Режим High Color - це кодування за допомогою 16-розрядних двійкових чисел, тобто зменшується количестко двійкових розрядів при кодуванні кожної крапки. Але при цьому значно зменшується діапазон кодованих кольорів.

При індексному кодуванні кольору можна передати всього лише 256 колірних відтінків. Кожний колір кодується за допомогою восьми біт даних. Але оскільки 256 значень не передають весь діапазон кольорів, доступний людському оку, то мається на увазі, що до графічних даних додається палітра (довідкова таблиця), без якої відтворення буде неадекватним: море може вийти червоним, а листя - синіми. Сам код точки растру в даному випадку означає не сам по собі колір, а тільки його номер (індекс) в палітрі. Звідси і назва режиму - індексний.

Відповідність між кількістю кольорів (К), що відображаються, і кількістю біт для їхнього кодування (i) знаходитися по формулі: К = 2 ⁱ.

Двійковий код зображення, що виводиться на екран, зберігається у відеопам'яті. Відеопам'ять - це електронний енергозалежний пристрій, що запам'ятовує. Розмір відеопам'яті залежить від роздільної здатності дисплея і кількості кольорів. Але її мінімальний об'єм визначається так, щоб помістився один кадр (одна сторінка) зображення, тобто як результат добутку роздільної здатності на розмір коду пікселя.

 

Vmin = M * N * I

 

Двійковий код восьмикольорової палітри.

 

Шестнадцатіцветная палітра дозволяє збільшити кількість використовуваних кольорів. Тут буде використовуватися 4-розрядне кодування пікселя: 3 біта основних кольорів + 1 біт інтенсивності. Остання управляє яскравістю трьох базових кольорів одночасне (інтенсивністю трьох електронних пучків).

Двійковий код шістнадцатиколірної палітри.

При роздільному управлінні інтенсивністю основних кольорів кількість одержуваних кольорів збільшується. Так для отримання палітри при глибині кольору в 24 біта на кожний колір виділяється по 8 біт, тобто можливі 256 рівнів інтенсивності (К = 28).

Двійковий код 256-кольорової палітри.