Информация о состоянии каждого пикселя хранится в закодированном виде в памяти компьютера. Код может быть однобитовым, двухбитовым и т. д.
Код пикселя — это информация о цвете пикселя.
Для получения черно-белого изображения (без полутонов) пиксель может находиться в одном из двух состояний: светится — не светится (белый — черный). Тогда для его кодирования достаточно одного бита памяти:
1 — белый,
0 — черный.
Пиксель на цветном дисплее может иметь различную окраску. Поэтому одного бита на пиксель недостаточно.
Для кодирования четырехцветного изображения требуется двухбитовый код, поскольку с двух битов можно выразить 4 различных значения (отобразить 4 различных состояния). Может использоваться, например такой вариант кодирования цветов:
00 — черный, 10 — зеленый,
01 — красный, 11 — коричневый.
Из трех базовых цветов — зеленого, красного, синего — можно получить восемь комбинаций трехбитового кода:
--- черный, к -- красный,
-- с синий, к - с розовый,
- з - зеленый, к з - коричневый,
- з с голубой, к з с белый.
В этом коде каждый базовый цвет обозначается его первой буквой (к — красный, с — синий, з — зеленый). Черточка означает отсутствие цвета.
Следовательно, для кодирования восьмицветного изображения требуются 3 бита памяти на один видеопиксель. Если наличие базового цвета обозначить единицей, а отсутствие — нулем, то получается таблица кодировки восьмицветной палитры (табл. 4.1).
Из сказанного, казалось бы, следует вывод: с трех базовых цветов нельзя получить палитру, содержащую больше восьми цветов. Однако на экранах современных компьютеров получают цветные изображения, составленные из сотен, тысяч и даже миллионов различных красок и оттенков. Как это достигается?
Если иметь возможность управлять интенсивностью (яркостью) свечения базовых цветов, то количество различных вариантов их сочетаний, дающих разные краски и оттенки, увеличивается.
Шестнадцатицветная палитра получается при использовании четырехразрядной кодировки пикселя; к трем битам базовых цветов добавляется один бит интенсивности. Этот бит управляет яркостью всех трех цветов одновременно (интенсивностью трех электронных пучков) (табл. 4.2).
Большее количество цветов получается при раздельном управлении интенсивностью базовых цветов. Причем интенсивность может иметь более двух уровней, если для кодирования интенсивности каждого из базовых цветов выделять больше одного бита.
Из сказанного можно вывести правило:
Количество различных цветов К и количество битов для их кодирования b связаны между собой формулой: К = 2b.
21 = 2, 22= 4, 23 = 8, 24 = 16 и т. д. Для получения цветовой гаммы из 256 цветов требуется 8 битов = 1 байт на каждый пиксель, так как 28 = 256.
Объем видеопамяти
Объем необходимой видеопамяти определяется размером графической сетки дисплея и количеством цветов. Минимальный объем видеопамяти должен быть таким, чтобы в него помещался один кадр (одна страница) изображения. Например, для сетки 640 х 480 и черно-белого изображения минимальный объем видеопамяти должен быть таким:
640 · 480 · 1 бит = 307 200 бит = 38 400 байт.
Это составляет 37,5 Кбайт.
Для четырехцветной гаммы и той же графической сетки видеопамять должна быть в два раза больше — 75 Кбайт; для восьмицветной — 112,5 Кбайт.
На современных высококачественных дисплеях используется палитра более чем из 16 миллионов цветов. Требуемый размер видеопамяти в этом случае — несколько мегабайтов.
Коротко о главном
Информация в видеопамяти — это двоичные коды, обозначающие цвета пикселей на экране.
Для кодирования двух цветов достаточно 1 бита на пиксель; четырех цветов — 2 битов; восьми цветов — 3 битов; шестнадцати цветов — 4 битов и т. д. Количество цветов К и размер кода в битах b связаны формулой: К — 2b.
Из трех базовых цветов можно получить 8 различных цветов, Большее число цветов получается путем управления интенсивностью базовых цветов.
Минимально необходимый объем видеопамяти зависит от размера сетки пикселей и от количества цветов. Обычно в видеопамяти помещается несколько страниц (кадров) изображения одновременно.
Человек часто имеет дело с объектами, явлениями и процессами, недоступными для непосредственного восприятия. Причины этого могут быть разными. Молекулы слишком малы для наблюдения. Формирование горных цепей на поверхности Земли происходит слишком медленно. Условия в центре атомного взрыва исключают присутствие человека. Архитекторы, конструкторы и работники многих других профессий должны представлять себе объекты, которые еще не существуют.
классификации моделей зависят от того, какие признаки считаются наиболее важными. Например, модели можно классифицировать по области использования. Например, глобус — это учебная модель Земли. Модель самолета для испытаний в аэродинамической трубе — опытная. Научно-технические модели применяют для исследования процессов и явлений. Также существуют игровые (военные маневры — модель боевых действий) и имитационные модели.
С учетом фактора времени модели бывают статические и динамические. Статическая модель — это моментальный снимок. Динамическая модель учитывает изменение объекта во времени.
По представления модели делят на натурные и информационные. Натурная модель реализует физическое подобие объекта: муляж, макет, собственно модель (например, модель самолета). Информационная модель представляется описанием объекта, процесса или явления в той или иной форме. Она отражает знания человека о моделируемом объекте.
Тип информационной модели определяется представления данных. Например, словесная, или текстовая, модель представляет собой описание объекта на естественном языке. Словесные модели обычно не носят строгого формального характера и создаются на начальном этапе моделирования.
Графические модели представляют объекты в виде изображений и отличаются наглядностью представления связей между объектами. Структурные модели (табличные, иерархические, сетевые) отображают информацию о содержании элементов внутренней структуры объекта и о связях между ними.
Математические модели описывают явление или процесс в виде математических соотношений. Они позволяют выполнять анализ модели с математических методов и получать новые сведения о моделируемом объекте. Использование компьютера для целей моделирования предполагает, что на каком-то этапе модель преобразуется в компьютерную форму. Тип компьютерной модели зависит от решаемой задачи. Модель может быть представлена как данные, предназначенные для обработки какой-либо программой. Другой вариант компьютерной модели — программа для проведения расчетов.