Цифровое изображение: пиксель, цвет и модель RGB

По размерам посчитать пиксели растра, прочитать и задать цвет в модели RGB с компонентами 0–255, различить глубину кода и реально использованные цвета, сравнить увеличение растра и векторной фигуры.

Работай с выданными учебными данными. Все числовые ситуации и ответы помощника вымышлены. Сохраняй собственный результат отдельно от файла партнёра. Для заданий не нужны внешние аккаунты или обращение к настоящему ИИ.

Растр состоит из элементов

Растровое изображение можно представить прямоугольной сеткой. Для каждого элемента хранится код цвета. Такой элемент называют пикселем. На увеличенной учебной схеме удобно рисовать пиксель квадратом. Если в строке шесть пикселей, а строк четыре, всего 6 × 4 = 24 элемента. Числа 6 и 4 задают размеры растра. Они не сообщают размер файла в байтах.

Размеры и увеличение

При увеличении готового растра исходных пикселей не становится больше: программа показывает их крупнее или вычисляет промежуточное изображение. Режим отображения в нашей лаборатории специально выделяет исходные клетки. Команда изменения размеров растра — другое действие, после неё меняются W и H. Увеличение просмотра не восстанавливает деталей, которых не было в исходных данных.

Экранная модель RGB

В RGB цвет задают вкладами красного Red, зелёного Green и синего Blue. В рассматриваемой модели каждую компоненту записывают числом от 0 до 255. RGB(255,0,0) задаёт красный, RGB(0,255,0) — зелёный, RGB(0,0,255) — синий. Нулевые компоненты дают чёрный, три максимальные — белый. Это модель смешения света. Поведение красок при смешивании нельзя переносить на неё без изменений.

Иллюстрация поясняет понятие. Точные данные и правила задаются текстом урока.

Тройка чисел и глубина

При восьми битах на компоненту доступно 256 уровней каждой. Три компоненты требуют 24 бита на пиксель без прозрачности. Число доступных RGB-троек 256 × 256 × 256 = 16 777 216. В конкретном рисунке могут использоваться всего два или три цвета. Доступный набор и фактически встречающиеся цвета — разные количества. По одной глубине нельзя узнать, какие цвета реально присутствуют.

Палитра и короткий код

В другом способе записи пиксель хранит номер цвета в заданной палитре. Для восьми разных цветов достаточно трёх бит, потому что 2³ = 8. Нельзя заключать, что всякий восьмицветный файл обязательно использует ровно три бита на пиксель: формат может хранить цвета иначе и иметь служебные данные. В учебной задаче способ кодирования должен быть указан. Не смешивай восьмицветную палитру и восемь бит на компоненту RGB.

Вектор задаёт геометрию

Векторное изображение хранит описание фигур: например, координаты прямоугольника, его размер и цвет. При увеличении программа заново строит фигуру из этого описания. Растровая версия хранит сетку цветов. На экране обе версии видны через пиксели дисплея, но исходные способы хранения различаются. В практике сравним простую геометрическую фигуру в PNG и SVG, не будем судить обо всех файлах только по расширению.

Личная практика и проверка

Задай свои RGB, сохрани PNG и проверь, что размеры растра остались 16 × 12. Затем сравни его просмотр при увеличении с SVG-фигурой. Запиши числовой код, размер и наблюдение словами. Сосед может получить другой цвет по своей тройке, и это ожидаемо. Если оттенки на разных экранах немного отличаются, ориентиром задания остаётся числовая запись, а не оценка «красиво» или «похоже».

Условия и данные

T1 · Экранная RGB-модель для практики

T2 · Размеры подготовленной модели

Сначала попробуй сам

A1. У растра 6 столбцов и 4 строки. Сколько пикселей всего? Если увеличить только просмотр в 8 раз, сколько пикселей останется в исходном растре? Операцию изменения размера не выполняют.

Подсказка при затруднении: Число клеток и их экранный размер — разные величины.

K1. В экранной модели RGB компоненты идут R,G,B и принимают значения 0–255. Назови цвета (255,0,0), (0,0,0), (255,255,255). Затем найди минимальную равномерную длину кода номера одного из 8 цветов палитры.

Подсказка при затруднении: Нулевые вклады означают отсутствие света, три максимальных — белый.

B1. В изображении RGB по 8 бит на компоненту использовали только два цвета. Стало ли из-за этого по определению 1 бит на пиксель? Объясни.

Подсказка при затруднении: Раздели доступные коды, используемые цвета и выбранный способ хранения.

R1 — новый случай. Новая палитра содержит 5 цветов. Выбери минимальную равномерную длину двоичного индекса и число свободных кодов. Может ли рисунок использовать только 3 из этих цветов?

Подсказка: Проверь вместимости для соседних длин.

Практика P1

А задаёт в pixel-lab.html RGB(255,0,0), Б RGB(0,255,255). У каждого растр 16 × 12. Введи компоненты, назови цвет, сохрани собственный PNG и снова открой его. Сравни увеличение PNG с SVG той же эллиптической фигуры в лаборатории. Запиши RGB, число пикселей и чем отличаются способы хранения.

Учитель заранее скачивает подготовленный набор и распаковывает его в учебную папку. Внутри учебные файлы и инструкция START.txt; установка программ не нужна.

1. 1 мин: прочитай свою RGB-тройку, открой локальную лабораторию.
2. 2 мин: каждый отдельно запиши цвет, размеры и прогноз увеличения.
3. 3 мин А: введи RGB, сохрани личный PNG, открой результат и сравни PNG/SVG. Б проверяет свою запись.
4. 3 мин Б: выполни те же действия со своей тройкой в отдельном файле.
5. 1 мин: сверяйте числовые RGB, размер и объяснение различия исходных данных.

До начала укажи назначенный код места/пары и А/Б на личном листе и билете. Каждый выполняет свой шаг. Если работал на бумаге или по показу, отметь реальный режим; это не подтверждает сохранение файла.

Проверяем ответ ИИ

Вымышленный совет: «На картинке только два цвета, значит любое её хранение занимает 1 бит на пиксель. Увеличение просмотра добавит исходные детали». Исправь оба вывода.

Внешний сервис не нужен. Сначала запиши собственное основание проверки, затем сравни и добавь исправление.

Новый случай и помощь

D1 — резерв после основного. Резерв: в модели по 8 бит на R,G,B доступны 256 значений каждой компоненты. Сколько всего RGB-троек? Другая неизвестная картинка выглядит чёрно-белой. Её способ хранения не задан. Можно ли по виду узнать исходную глубину?

Подсказка: Числа вариантов независимых компонент перемножают.

Если трудно читать, учитель читает полное условие. Допустимы короткие фразы, увеличенная печать и устное объяснение с записью взрослым. Сначала личная попытка, затем помощь. RGB всегда читают в порядке красный, зелёный, синий. Можно назвать цвет числовой тройкой, не угадывая оттенок глазами. Пиксели считай строками и столбцами. Палитра задания задаёт соответствие кода и цвета.

Индивидуальный итог

Три минуты самостоятельно. Условия прочитай до начала; разбор открой после своей записи.

E1. Растр имеет 8 столбцов и 4 строки. Сколько пикселей?

E2. В экранной RGB-модели что задают (0,255,0) и (0,0,0)?

E3. Для палитры 4 цветов найди минимум бит на индекс. Увеличение только просмотра меняет число пикселей исходного файла?

Разбор после попытки

Показать ответ после выполнения

Найди конкретное место расхождения и исправь его после своей попытки. В самопроверке попробуй новый пример: повтор показанного ответа не заменяет самостоятельного применения.

Материалы и самостоятельная проверка

В карточках — презентация «Сигнал», самостоятельный план учителя, рабочий лист, отдельный выходной билет и бумажная самопроверка. Интерактив ниже содержит шесть вопросов, пояснение к выбранному варианту и новые примеры после попытки. Это отдельные 5–7 минут после основного занятия или при самостоятельной работе.

• Рабочий лист для печати

• Выходной билет: два на А4

• Шесть вопросов на бумаге

Домашний перенос

На бумаге за 4–6 минут: придумай рисунок 4 × 4 клетки с палитрой из двух цветов. Задай коды 0/1, подпиши RGB обоих цветов, запиши четыре строки кодов. Строки идут сверху вниз, коды в каждой строке — слева направо. Партнёр должен восстановить его только по кодам, размерам и твоей палитре.

Источники

Урок соотнесён с федеральной рабочей программой базового курса информатики 7–9 классов и рекомендациями на 2026/27. ИИ включён в предметные примеры с проверкой вымышленного совета. Команды редактора и правила кабинета учитель уточняет перед занятием.

• Федеральная рабочая программа информатики 7–9, базовый уровень, 2025, с. 7, 25–26

• Письмо об особенностях преподавания информатики в 2026/27, с. 3–5

• University of Canterbury, CS Unplugged: Image Representation