A számítástechnika alapjai
Képek tárolása
A számítógépben különféle forrásból származó képeket szoktunk tárolni:
- A számítógépben létrehozott képeket (pl. grafikai programokkal);
- Digitális fényképezőgéppel rögzített képek;
- Lapolvasóval digitalizált képek.
A számítógéppel létrehozott képek már eleve digitálisak, azonban a fényképezőgéppel és szkennerrel rögzített képek alapvetően analóg természetűek (végtelen sok képpontból áll, és végtelen sok fényerősség, ill. színárnyalat jelenik meg rajta), így ezek digitalizálását a fényképezőgépnek, ill. lapolvasónak kell elvégeznie.
A fényképezőgép és a szkenner által rögzítendő kép digitalizálása lényegileg hasonló módon történik. Először a kép síkbeli folytonosságát kell megszüntetni mintavételezéssel, majd az értéktartománybeli folytonosságot kvantálással.
A szürkeárnyalatos képek (amelyeket a köznyelv fekete-fehér képeknek nevez) matematikailag kétváltozós, valós értékű függvényekkel írhatók le, hiszen a képsík (egy téglalap alakú tartományának) minden pontjához egy adott fényerősség érték tartozik. A függvény értelmezési tartománya és értékkészlete is végtelen halmaz.
A digitalizálás során először véges sok mintát vesz a készülék (fotógép vagy szkenner) az értelmezési tartományból, majd a mintákhoz tartozó függvényértékeket kvantálja.
A gyakorlatban ez úgy működik, hogy a téglalap alakú képre egy rácsot fektet, és a rácspontokban mért fényerősség értékeket véges hosszúságú kettes számrendszerbeli számokkal kódolja.
A színes képek digitális rögzítésekor a mintavételi rács pontjaiban nem csak egy fényerősség értéket mér meg a készülék, hanem a rácspontban megjelenő fényt felbontja három színkomponensre (RGB, azaz vörös, zöld és kék) és ezt a három értéket kvantálja és tárolja. Ha a kvantált értékeket ugyanannyi biten tároljuk, mint egy szürkeárnyalatos kép esetében, akkor a színes kép tárolásához háromszor akkora hely szükséges az adathordozón.
Képek, ábrák számítógépen történő tárolása, előállítása kétféle módon történhet, raszter-, vagy vektorgrafikusan.
Rasztergrafika (bittérképes, pixelgrafikus)
A használni kívánt kép minden egyes pontjáról külön-külön eltárolják, hogy milyen színű, vagyis a képet képpontokként kezelik.
A rasztergrafikus kép jellemzői
Felbontás: Ez a tulajdonsága adja meg, hogy hány pontból áll össze a kép. Két számmal, a vízszintes és a függőleges pontok számával adják meg. Mértékegysége a ppi (pixel per inch). Például az 100 ppi azt jelenti, hogy egy inch-nyi hosszon 100 képpont található. Minél nagyobb a felbontás, annál jobb minőségű a kép, annál jobban nagyítható.
Színmélység: Megmondja, hogy hányféle szín használható a képen. 1 bites kép esetén kétféle (általában fekete-fehér), de 8 bitnél már 256 féle szín használható. Minél több biten kódolják a mért fényerősség értékeket, annál árnyalatgazdagabb (tónusgazdagabb) lesz a kép.
Képméret: Megadja, hogy összesen hány pontból áll a kép. 1600x1200
A kép háttértárolón elfoglalt mérete a fenti két tulajdonságtól függ. Minél nagyobb a felbontás, ill. minél nagyobb a színmélység, annál nagyobb a kép tárolásához szükséges tárhely is.
Vektorgrafika
Képpontok helyett egyenleteket tartalmaz a kép. Ezekkel az egyenletekkel adják meg a képen szereplő ábrák alakját, elhelyezkedését, méretét.
A vektorgrafika előnye a rasztergrafikához képest, hogy korlátlanul nagyítható minőségromlás nélkül, míg hátránya, hogy nem lehet bármilyen képet így tárolni. Elég nehéz például egy bárányfelhőt, vagy egy fa lombozatát matematikai egyenletekkel leírni. A vektorgrafikát mérnöki ábráknál, tervrajzoknál használják, míg a rasztergrafikát fényképek tárolásához.
Vektorgrafikus kép - Rasztergrafikus kép
Mozgóképek tárolása
A mozgóképek digitalizálása és tárolása az állóképekhez hasonlóan működik, hiszen a mozgókép lényegében nem más, mint állóképek időben folyamatosan változó sorozata. A mozgókép rögzítésekor tehát a kamera az objektív által a képérzékelő lapra vetített, folyamatosan változó képből adott időközönként mintát vesz, azaz egy pillanatfelvételt készít (pl. másodpercenként 24–et). A mozgókép lejátszása végül is nem más, mint ezeknek az állóképeknek diavetítésszerű lejátszása. Az emberi agy nem képes az ilyen gyorsan váltakozó képek elkülönítésére, ezért alakul ki bennünk a mozgás érzete.