Αναπαράσταση εικόνων με συμπιεσμένη μορφή

Φύλλα εργασίας

Φύλλο Εργασίας 1. Αναπαράσταση εικόνων

Τμήμα:……… Η ομάδα μας:…………………………………………………………………………………………………

Σκοπός

Η δραστηριότητα αυτή έχει σκοπό να σε φέρει σε επαφή με την ψηφιακή αποτύπωση εικόνων και να σου παρουσιάσει τον τρόπο που κωδικοποιούνται οι εικόνες. Μετά την ολοκλήρωσή της θα μπορείς να μετατρέπεις εικόνες από τη φυσική αναπαράσταση σε κωδικοποιημένη μορφή και το ανάποδο εκτελώντας απλούς αλγορίθμους.

Δραστηριότητα

Οι εικόνες, όπως γνωρίζεις, διαμορφώνονται από εικονοστοιχεία (pixels).

Κάθε εικόνα αναλύεται σε έναν πίνακα με κυψέλες και κάθε κυψέλη είναι χρωματισμένη με κάποιο χρώμα.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για την αποθήκευση της εικόνας στον υπολογιστή ή στο κινητό ως ψηφιακό αρχείο. Συνήθως

η διαφοροποίηση καθενός από αυτούς τους τρόπους σχετίζεται με το πώς μετατρέπεται σε αριθμητική πληροφορία το χρώμα.

Ας δουλέψουμε με ασπρόμαυρες εικόνες

Έχεις σίγουρα σχεδιάσει ένα χαμογελαστό πρόσωπο στο χαρτί. Παραπάνω βλέπεις ένα τέτοιο σχέ- διο. Κάθε κελί είναι χρωματισμένο. Ας αναλύσουμε την εικόνα.

Πόσες κυψέλες υπάρχουν συνολικά στο σχήμα;
Πόσα διαφορετικά χρώματα;
Πόσες κυψέλες ανά χρώμα;

.....................................................................................................................................................................

Ας αντιστοιχίσουμε έναν αριθμό σε κάθε χρώμα. Για παράδειγμα το 0 για το άσπρο χρώμα και το 1 για το μαύρο. Τότε η εικόνα θα λάβει

τη μορφή κάτω. Πόσα ψηφία χρησιμοποιήθηκαν; Δηλαδή, η εικόνα μπορεί να «γραφτεί» και έτσι:

Σε δυσκολεύει η μετατροπή της εικόνας σε ψηφία;

Συζήτησε με την ομάδα σου για αυτό και για το αν

θα μπορούσατε να προτείνετε άλλον τρόπο μετατροπής.

.............................................................................................................................................

Αυτός ο τρόπος αποτύπωσης της εικόνας σε αρχείο ονομάζεται PortableBitMap (PBM).

Επίλεξε με την ομάδα σου κάποια/-ες από τις παρακάτω εικόνες ή κάποιο smiley που θα σχεδιάσεις ή κάποιο γράμμα της αλφαβήτου και γράψε τα ψηφία που την περιγράφουν με βάση τη μέθοδο που περιγράψαμε παραπάνω.

Πόσες κυψέλες υπάρχουν στην εικόνα που επεξεργάστηκες; Πόσα ψηφία χρειάζονται για την ανα- παράσταση; Αυτό θεωρούμε ότι είναι το μέγεθος της εικόνας στην ψηφιακή μορφή.

Αν υπήρχαν περισσότερες μαύρες/λευκές κυψέλες, θα άλλαζε το μέγεθος της εικόνας;

Παρακάτω, υπάρχει μία εικόνα ψηφιακά αποτυπωμένη. Δοκιμάστε με την ομάδα σου να τη μετατρέψετε στην οπτική της μορφή, χρησιμοποιώντας χαρτί μιλιμετρέ ή πίνακα που θα φτιάξεις

στο τετράδιο.

Αν η ίδια εικόνα ήταν έγχρωμη, όπως στη διπλανή εικόνα, πώς θα καταφέρουμε να την κωδικοποιήσουμε; Μπορείς να επεκτείνεις το πρότυπο PBM που περιγράψαμε προηγούμενα σε έγχρωμες εικόνες; Πώς θα χειριστείς τα διαφορετικά χρώματα; Αν το 0 είναι το άσπρο και το 1 το μαύρο, τι θα γίνει με το κίτρινο και το μπλε;

Συζήτησέ το με τα μέλη της ομάδας και μετά στην τάξη με τους/τις συμμαθητές/-τριές σου.

101010101010

100010100010

101110101110

101010101010

100101010110

101010101010

..............................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................................

Με βάση τον τρόπο που θα σχεδιάσει η ομάδα σου, παρουσίασε τον πίνακα ψηφίων που αντιστοιχεί στην εικόνα.

Ο υπολογιστής «σκέφτεται» στο δυαδικό σύστημα, επομένως, θα «προτιμούσε»

μία αντιστοίχιση των χρωμάτων, όπως στη διπλανή εικόνα, με χρήση δυαδικών αριθμών. Σε αυτή την περίπτωση η εικόνα και ο σχετικός πίνακας γίνονται όπως παρακάτω.

Ποιο είναι το μέγεθος της εικόνας στην έγχρωμη μορφή; Σύγκρινέ το με την ασπρόμαυρη μορφή. Συζήτησε τα συμπεράσματά σου με τα μέλη της ομάδας και στην τάξη με τους/τις συμμαθητές/- τριές σου.

....................................................................................................................................................................

Μπορείς να γράψεις απλά τα βήματα της μετατροπής;

....................................................................................................................................................................

Έχοντας ολοκληρώσει την επεξεργασία, φρόντισε να αποθηκεύσεις τα αρχεία της δουλειάς της ομάδας σου στον ηλεκτρονικό φάκελο.

Εργασία για το σπίτι

Σχεδίασε μία εικόνα (έγχρωμη ή ασπρόμαυρη) και κωδικοποίησέ τη στο πρότυπο PBM. Μπορείς να χρησιμοποιήσεις χαρτί μιλιμετρέ ή τον παρακάτω πίνακα.

Κωδικοποίησε την παρακάτω εικόνα με βάση το πρότυπο PBM, με τρόπο που θα ορίσεις εσύ.

ΑΣΠΡΟ 000

ΜΑΥΡΟ 001

ΜΠΛΕ 010

ΓΚΡΙ 011

ΚΙΤΡΙΝΟ 100

Φύλλο Εργασίας 2. Αναπαράσταση εικόνων με συμπιεσμένη μορφή

Τμήμα: ………

Η ομάδα μας: ………………………………………………………………………………………………

Σκοπός

Η δραστηριότητα αυτή έχει σκοπό να βοηθήσει να εμβαθύνεις στην ψηφιακή αναπαράσταση εικό- νων και πιο συγκεκριμένα στη χρήση μεθόδων συμπίεσης. Μετά την ολοκλήρωσή της θα μπορείς να κωδικοποιείς εικόνες σε συμπιεσμένη μορφή και το ανάποδο.

Δραστηριότητα

Το πρότυπο PBM, που γνώρισες στο προηγούμενο μάθημα, αποτελεί έναν απλό τρόπο κωδικοποίησης εικόνων, αλλά είναι δαπανηρός σε χώρο αποθήκευσης. Υπάρχει πιο έξυπνος τρόπος;Εικόνα που περιέχει κείμενο, σταυρόλεξο, σότζι, clipart Περιγραφή που δημιουργήθηκε αυτόματα

Συνήθως σε μια εικόνα τα γειτονικά σημεία έχουν το ίδιο χρώμα (ή την ίδια απόχρωση χρώματος). Υπάρχει τρόπος να αποθηκεύουμε πληρο- φορία σε ομάδες και όχι για κάθε σημείο ξεχωριστά;

Κωδικοποίησε το γράμμα a με τη μέθοδο PBM στην ομάδα σου και κατάγραψε το μέγεθος της ψηφιακής αποτύπωσης.

Εικόνα που περιέχει κείμενο, σταυρόλεξο, σότζι, clipart Περιγραφή που δημιουργήθηκε αυτόματα

....................................................................................................................................................................

Αν ομαδοποιήσουμε τις γειτονικές κυψέλες που έχουν ίδιο χρώμα και καταγράψουμε το πλήθος των γειτονικών κυψελών με ίδιο χρώμα, η κωδικοποίηση θα μπορούσε να είναι:

Στην πρώτη γραμμή υπάρχει 1 άσπρο κελί, 3 μαύρα και 1 άσπρο. Στη δεύτερη γραμμή υπάρχουν 3 άσπρα κελιά και 1 μαύρο. Στην τρίτη γραμμή υπάρχουν 1 άσπρο κελί και 4 μαύρα κ.ο.κ. Άρα, για την αποθήκευ- ση της εικόνας πρέπει να αποθηκευτούν οι αριθμοί δίπλα.

Ποιο είναι το μέγεθος της συμπιεσμένης εικόνας;

.........................................................................................

Υπάρχουν παραλλαγές, όπως π.χ. καταγραφή πρώτα των μαύρων και μετά των άσπρων κελιών κ.ά.

Γιατί δεν είναι ίδιο το πλήθος αριθμών σε κάθε γραμμή; Συζήτησέ το με τα μέλη της ομάδας και μετά στην τάξη με τους/τις συμμαθητές/-τριές σου.

....................................................................................................................................................................

Αυτός ο τρόπος συμπιεσμένης μορφής της εικόνας βασίζεται στον αλγόριθμο RLE. Εικόνα που περιέχει κείμενο, σταυρόλεξο, φρούτο Περιγραφή που δημιουργήθηκε αυτόματα

Προσπάθησε στην ομάδα σου να κωδικοποιήσεις την παρακάτω εικόνα με τον ίδιο τρόπο.

..............................................................................................

Η αποκωδικοποίηση είναι εύκολη; Προσπάθησε με την ομάδα σου να αποκωδικοποιήσεις την πα- ρακάτω εικόνα.

Για τις παραπάνω εικόνες πετυχαίνουμε μικρότερο μέγεθος αποθήκευσης σε σχέση με την κωδικο- ποίηση PBM; Τελικά, σε ποια είδη εικόνων πετυχαίνουμε μεγάλη συμπίεση και πότε δεν μπορεί να γίνει; Συζήτησέ το με τα μέλη της ομάδας και μετά στην τάξη με τους/τις συμμαθητές/-τριές σου.

....................................................................................................................................................................

Μπορείς να γράψεις απλά τα βήματα της μετατροπής;

....................................................................................................................................................................

Έχοντας ολοκληρώσει την επεξεργασία, φρόντισε να αποθηκεύσεις τα αρχεία της δουλειάς της ομάδας σου στον ηλεκτρονικό φάκελο.

Εργασία για το σπίτι

Σχεδίασε μια εικόνα και κωδικοποίησέ τη στο πρότυπο RLE. Μπορείς να χρησιμοποιήσεις χαρτί μιλιμετρέ ή τον πίνακα της παρακάτω εικόνας.

Αποκωδικοποίησε την παρακάτω εικόνα με βάση το πρότυπο RLE.

Φύλλο Αυτοαξιολόγησης

Αναπαράσταση εικόνων

Τμήμα: ………

Όνομα: ………………………………………………………………………………………………………

Κατάφερα να…	ΝΑΙ (σχολιάζω)	ΟΧΙ (σχολιάζω)
1. κωδικοποιήσω εικόνες με τη μέθοδο PBM;
2. αποκωδικοποιήσω εικόνες με τη μέθοδο PBM;
3. κωδικοποιήσω εικόνες με τη μέθοδο RLE;
4. αποκωδικοποιήσω εικόνες με τη μέθοδο RLE;
5. καταγράψω συμπεράσματα στα φύλλα εργασίας, να τα συζητήσω στην ομάδα μου και στην τάξη;
6. λύσω τις ασκήσεις στο σπίτι;
7. εργαστώ αρμονικά στο πλαίσιο της ομάδας μου;
8. συζητήσω στην τάξη σχετικά με τις απαντήσεις;

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ – ΔΙΚΤΥΟΓΡΑΦΙΑ

Κόμης, Β. (2004). Εισαγωγή της εκπαιδευτικές εφαρμογές των Τεχνολογιών της Πληροφορίας και των Επικοινωνιών. Αθήνα: Εκδόσεις Νέων Τεχνολογιών.

Κόμης, Β. (2009). Εισαγωγή στη Διδακτική της Πληροφορικής. Αθήνα: Κλειδάριθμος.

Τζιμογιάννης, Α. (2019). Ψηφιακές τεχνολογίες και μάθηση του 21ου αιώνα. Αθήνα: Κριτική. Computer Science unplugged.

Ανακτήθηκε από https://classic.csunplugged.org/image-representation.

Representing Images. Ανακτήθηκε απόhttps://curriculum.code.org. Binary Representation of Images.

Ανακτήθηκε από https://teachwithict.weebly.com/binary-representation-of-images.html.

Understand how bitmap images are represented. Ανακτήθηκε από https://www.teachcomputing.net/igcse/edexcel/data-representation.php.

Lossless image compression. Ανακτήθηκε από https://www.khanacademy.org/computing/computers-and-internet/xcae6f4a7ff015e7 d:digital-information/xcae6f4a7ff015e7d:data-compression/a/simple-image-compression

https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/736

https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/741

https://photodentro.edu.gr/v/item/ds/8521/1174

Τι είναι τα pixels

https://tpe-dimotiko-monemvasias.weebly.com/epsilon---sigmatau-taualphaxieta/pixel-art

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ

Ιστολόγιο Πληροφορικής στο Δημοτικό

Αναζήτηση αυτού του ιστολογίου