Rastová a vektorová grafika

Transkript

1 Rastová a vektorová grafika Ke zlepšení vzhledu dokumentů aplikace Microsoft Word můžete použít dva základní typy grafiky: vektorovou (Nakreslený objekt: Libovolná nakreslená nebo vložená grafika, kterou lze změnit a rozšířit. Mezi nakreslené objekty patří automatické tvary, křivky, čáry a objekty WordArt.). a rastovou (Obrázek: Soubor (například metasoubor), který lze rozdělit a zpracovat jako dva nebo více objektů, nebo soubor, se kterým lze pracovat pouze jako s jedním objektem

2 Rastrová a vektorová grafika Jednou z podmínek budování dobrého jména firmy je dokonalá prezentace. Reklamní a propagační materiály, ale i hlavičkové papíry, faxová sdělení a další formuláře firmy musí mít vysokou grafickou úroveň. To umožňuje publikování pomocí počítačů, tzv. Desktop Publishing. Ještě před několika lety byla počítačová grafika jen snem mnoha firem, protože finanční nároky na hardware a software byly příliš vysoké. V současné době se počítačová grafika rozšířila natolik, že jí využívají všichni uživatelé počítačů malé děti i profesionální grafická studia. Umožňuje to vysoký výkon dnešních procesorů a grafických adaptérů, snadno dostupné paměti jak operační, tak i přídavné. Získávání obrázků Jako všechna data v počítači jsou i obrázky uloženy na pevném nebo pružném disku, CD ROM a dalších médiích v podobě souboru. Způsobů, jak získat soubor s obrázkem je několik. namalovat obrázek pomocí některé aplikace vhodné pro vytváření grafiky nasnímat skenerem fotografii nebo obrázek a tím ho převést z tištěné formy získat obrázek v elektronické podobě od známého, z internetu apod. Součástí kancelářských balíků bývají soubory s jednoduchými obrázky, většinou symbolickými, určenými k oživení dokumentů. Říká se jim kliparty. Také v příslušenství tiskáren a skenerů bývají jednoduché grafické aplikace a spolu s nimi vzorové obrázky a fotografie. Ve všech grafických editorech se používá k vytváření a upravování obrázků myš. Vzhledem k tomu, že práce s myší vyžaduje velkou zručnost a pevnou ruku, nahrazují ji uživatelé grafických aplikací snadno ovladatelným tabletem. Tablet je podložka s perem. Kreslíme-li perem na podložku, přenáší se elektronicky tlak pera na podložku a směr pohybu pera po podložce do počítače. Pero tabletu má i tlačítka, takže může nahradit myš v plném rozsahu. Grafické editory zpracovávají grafiku ve dvou různých formátech rastrovém a vektorovém. Rastrový obrázek

3 Skládá se z mnoha bodů pixelů. Počet těchto bodů závisí na velikosti obrázku a rozlišení, s kterým pracujeme. Každý takový bod je popsán několika bity informací o jeho umístění a vlastnostech. Jednotlivé body jsou umístěny v jemné mřížce mapě. Proto je tento formát obrázků často nazýván bitmapový. Změna velikosti rastrového obrázku Každý bod má konstantní velikost, nelze ho zvětšit ani zmenšit. Z toho vyplývají dále uvedené skutečnosti. Jestliže rastrový obrázek zmenšíme, je třeba nějaké body vypustit. Tím dojde ke ztrátě detailů a většinou také ke zkreslení barev. Jestliže rastrový obrázek zvětšujeme, je třeba naopak nějaké body přidat. Chybějící body doplní program. Vlastnosti doplněného bodu vytvoří jako průměr vlastností jeho sousedních bodů. Z toho vyplývá, že dojde opět ke zkreslení barev a snížení kvality obrázku. Použití rastrové grafiky Rastrové obrázky se používají všude tam, kde se provádějí úpravy fotografií. Lze provádět opravy nedokonalosti původní předlohy. Práce s rastrovým editorem je podobná kreslení od ruky. Vektorový obrázek Není složen z bodů, ale z objektů, které jsou popsány svým okrajem matematickou křivkou vektorem. Matematický popis určuje tvar objektu, barvu, velikost, tloušťku čáry, polohu, úhel otočení atd.

4 Vektorový obrázek se může skládat z jednoho, ale také z několika desítek i stovek objektů, jak vidíme na částečně rozloženém obrázku vážky vlevo. Změna velikosti vektorového obrázku Vektorový obrázek můžeme zvětšovat a zmenšovat podle potřeby, aniž by se změnila jeho kvalita. Program lehce dosadí do rovnic, kterými jsou popsány jednotlivé objekty, jiná čísla a přepočítá objekt tak, aby se zachoval jeho tvar. Například kružnice je dána průměrem. Zvětšíme-li průměr kružnice, je to stále kružnice, jen bude větší. Obdélník je dán poměrem stran, změníme-li velikost stran, bude to obdélník, ale větší. Jestliže se poměr stran nezmění, tvar obdélníku bude stejný. Použití vektorové grafiky Výhodou tohoto formátu je menší paměťová náročnost a možnost zvětšování a zmenšování. Používá se pro grafiku vysoké kvality, například grafická studia zabývající se vyřezáváním reklamní grafiky na plotterech. Kresba je přesnější a čistší. Vytváření kresby je ovšem mnohem složitější. Vektorovým způsobem jsou tvořena také písma typu True Type. Poznámka: všechny běžné tiskárny tisknou velké množství jemných bodů, žádná nerýsuje obrazce. Proto musí vektorový grafický editor vypočítat body pro tisk všech objektů při využití rozlišení tiskárny. Totéž se týká i monitoru. Proto se může stát, že obrázek na monitoru s malým rozlišením se jeví kostrbatý zatímco na tiskárně je tisk kvalitní. Je to tím, že na monitoru nelze dosáhnout dostatečného počtu bodů k zobrazení detailů. Vlastnosti obrázků Některé z uvedených vlastností se vztahují jen k rastrovým obrázkům. U vektorových obrázků nemají pojmy jako rozlišení, počet bodů apod. smysl. Rozměry obrázku v bodech Rastrový obrázek je složen z bodů, z nichž každý má určité umístění a barvu. Počet bodů v rastru ve vodorovném směru x počet bodů ve svislém směru jsou jeho rozměry v bodech. Například rozměry 640 x 480 bodů, součin je samozřejmě celkový počet bodů obrázku, v našem příkladu bodů.

5 Hloubka barev Každý bod obrázku má přesně určenou barvu. Barevná hloubka je vlastně paleta barevných odstínů, z které můžeme vybírat. Lidské oko je schopno rozlišit asi 4 miliardy barevných odstínů. Právě tolik by měla ideální paleta barev k vytvoření barevného obrázku či fotografie. Protože by tak velké množství možných barev kladlo velké nároky na výkon a kapacitu počítače, vznikly postupně barevné palety, které umožňují vytvořit obrázky co nejvěrnější s menším počtem barev. Pro zapsání informace o barvě jednoho bodu potřebujeme určitý počet bitů (b) nebo bajtů (byte) (B). Pro dvě možnosti potřebujeme 1 bit. Z toho vyplývají další údaje o barevných hloubkách a potřebě bitů nebo bajtů. monochromatický formát černá a bílá, 1 b/bod stupnice šedé 256 odstínů šedi, 1 B/bod barevný formát 16 barev = 4 b/bod; 256 barev = 1 B/bod; 16,7 miliónů barev = 3 B/bod Zde vidíme jeden a tentýž obrázek zobrazený v různých barevných hloubkách: 16,7 mil. barev 16 barev 256 barev monochromatický stupnice 256 odstínů šedé Poznámka: šedé odstíny v monochromatickém zobrazení jsou tvořeny střídáním černých a bílých bodů. Velikost obrázku v bajtech Z výše uvedených informací velikosti obrázku v bodech a množství potřebných informací na jeden bod můžeme spočítat, kolik bajtů zabere určitý obrázek. Příklad 1 Obrázek má velikost 640 x 480 bodů a je monochromatický. Z předchozího textu víme, že při monochromatickém zobrazení potřebujeme 1 bit na 1 bod. Z toho vyplývá: 640 x 480 = bodů = b = : 8 = B = 38,4 kb = 37,5 KB Příklad 2 Obrázek stejné velikosti, zobrazený ve formátu 256 barev.

6 1 bod spotřebuje 1 bajt. Z toho vyplývá: 640 x 480 = bodů = B = 307,2 kb = 300 KB Poznámka: 1 KB = 1024 B, ale 1 kb = 1000 B Rozlišení Rozlišení tiskárny nebo skeneru určuje, jak jemně je tiskárna schopna tisknout nebo skener snímat. Rozlišení udává, kolik bodů je tiskárna schopna vytisknout na délkovou jednotku ve svislém a vodorovném směru. Rozlišení tiskárny může být například 600 x 600 DPI, kde první číslo udává rozlišení ve vodorovném směru a druhé ve svislém směru. Rozlišení nemusí být v obou směrech nutně stejné. Rozlišení skeneru může být například 1200 x 600 DPI. Jednotka rozlišení dpi (Dots per Inch) je počet bodů na jeden palec ( ). Příklad 1 Z kolika bodů se bude skládat obrázek v rozlišení 600 x 600 DPI, jestliže je jeho velikost v centimetrech 15 x cm = 6 ; 9 cm = 3,5 ; na 1 bude 600 bodů ve svislém i vodorovném směru. Z toho vyplývá: 6 x 600 = 3 600; 3,5 x 600 = Obrázek se bude skládat z 3600 x 2100 = bodů. Poznámka: jestliže budeme obrázek tisknout na tiskárně, která má maximální rozlišení 300 DPI, musíme obrázek vytisknout buď menší nebo se budeme muset smířit s tím, že počet bodů na 1 palec bude poloviční a tím se zhorší podstatně kvalita obrázku. Příklad 2a Kolik místa zabere na pevném disku obrázek o rozměrech 15 x 9 cm při rozlišení 300 x 300 dpi a hloubce barev 24 bitů, tj. 16,7 mil. barev. 1) 15 x 9 cm = 6 x 3,5 2) 6 x 300 = ) 3,5 x300 = ) 1800 x 1050 = ) 24 b = 3 B 6) x 3 = ) B = 5,407 MB

7 Obrázek 15 x 9 cm zabere při rozlišení 300 x 300 dpi a 16,7mil. barev 5,407 MB paměti na pevném disku. Příklad 2b Kolik místa zabere na pevném disku obrázek o rozměrech 15 x 9 cm při rozlišení 30 x 30 dpi a hloubce barev 24 bitů, tj. 16,7 mil. barev. 1) 15 x 9 cm = 6 x 3,5 2) 6 x 30 = 180 3) 3,5 x30 = 105 4) 180 x 105 = ) 24 b = 3 B 6) x 3 = ) B = 55,37 KB Obrázek 15 x 9 cm zabere při rozlišení 30 x 30 dpi a 16,7mil. barev 55,37 KB paměti na pevném disku. Z výše uvedených příkladů 2a a 2b vyplývá, že musíme volit vhodný kompromis mezi dostatečnou kvalitou obrázku a velikostí souboru. Malé rozlišení způsobí zrnitost obrázku, zbytečně velké rozlišení způsobí nadměrnou velikost souboru s obrázkem, ten bude zabírat příliš mnoho paměti a bude se s ním pomaleji pracovat. Bude-li mít obrázek 500 x 250 bodů v rozlišení 250 dpi a tiskárna ho v tomto rozlišení vytiskne, bude vytištěný obrázek 5 x 2,5 cm velký. Velikost obrázku při zobrazení na monitoru bude záviset na nastavené velikosti plochy. Obrazovka monitoru má rozlišení dpi. Obrázek bude zabírat více než polovinu monitoru při rozměrech pracovní plochy 800 x 600. Potřebné hodnoty rozlišení a hloubka barev pro jednotlivá zařízení monitor počítače 75 až 100 dpi, 16,7 mil. barev barevná inkoustová tiskárna udávané rozlišení 600 x 600, stačí 200 dpi, 16,7 mil. barev černobílá laserová udávané rozlišení 600 x 600, stačí 150 až 200 dpi, 256 stupňů šedi

8 profesionální tisk potřebné rozlišení záleží na kvalitě tiskařské techniky, většinou stačí 350 dpi, 16,7 mil. barev Pro tisk na určité tiskárně musíme mít obrázek vždy v přiměřeném rozlišení. Je-li rozlišení příliš malé, výtisk není kvalitní je zrnitý. Je-li rozlišení příliš velké, zabírá obrázek zbytečně mnoho paměti a špatně se s ním pracuje. Například černobílá laserová tiskárna bude tisknout kvalitně i obrázek s rozlišením 200 dpi. Tiskárna totiž tiskne pouze černé body, šedé plochy tvoří kombinací černých a bílých bodů. Proto na jeden šedý bod bude potřebovat například 3 body, takže konečné rozlišení bude 200 x 3 = 600 dpi. Použitelnost obrázků pro tisk Způsob použití obrázků a rozhodování o vhodnosti jejich parametrů pro konkrétní účel si rychle osvojíte v praxi. Několik příkladů ze života: 1. Obrázek stažený z internetu má velikost 250 x 100 bodů, hloubka barev je 24 bitů. Na obrazovce monitoru při rozlišení 800 x 600 bude pěkný a bude zabírat více než třetinu obrazovky. Pro kvalitní tisk na tiskárně ho však můžeme vytisknout maximálně ve velikosti ca 4 x 2 cm. Potřebné minimální rozlišení pro kvalitní tisk na inkoustové tiskárně je 150 dpi. Obrázek má 250 bodů, může mít tedy šířku maximálně 250 : 150 = 1,66 palce, tj. ca 4 cm. 2. Jakou velikost v pixelech musí mít obrázek, který chceme vytisknout na celou stranu A4 na monochromatické laserové tiskárně s rozlišením 600 dpi? Kolik místa zabere tento obrázek v paměti počítače? Minimální rozlišení bude 150 dpi. Velikost strany v palcích bude (29,7 : 2,54) x (21 : 2,54) = 11,7 x 8,3 palce. Velikost obrázku v bodech bude tedy (11,7 x 150) x (8,3 x 150) = 1755 x Celkem tedy bude obrázek obsahovat bodů. Potřebná hloubka barev je 256 stupňů šedi, tj. 1 B/pixel. Velikost souboru obrázku bude ca 2 MB. 3. Stejný obrázek chceme vytisknout na celou stranu A4 na profesionální ofsetové tiskárně. Potřebné rozlišení bude 350 dpi, hloubka barev 16,7 mil. barev. Velikost obrázku bude (11,7 x 350) x (8,3 x 350) = 4096 x 2905 bodů. Celkem bude obrázek obsahovat bodů. Při hloubce barev 16,7 mil jeden bod spotřebuje 3 B. Velikost obrázku v paměti počítače zabere ca 35 MB. 4. Skenujeme fotografii, která má velikost 9 x 13 cm. Chceme ji vytisknout na inkoustové tiskárně přes celou stránku A4, tj. asi 2x větší. Potřebné rozlišení při tisku je 150 dpi. Pokud chceme obrázek 2x zvětšit, musíme ho naskenovat s rozlišením 300 dpi., aby bylo výsledné rozlišení po zvětšení dostačující. 5. Skenujeme fotografii, která má velikost 9 x 13 cm. Chceme ji vložit do svých www stránek v poloviční velikosti originálu. Potřebné rozlišení pro obrazovky běžných monitorů je 75 dpi. Stačí tedy skenovat na 50 dpi a po úpravách ještě zmenšit počet bodů obrázku. Typy souborů s obrázky Na pevné disky ukládáme obrázky buď komprimované, což je dnes častější, nebo nekomprimované. Typickým zástupcem nekomprimovaných obrázků jsou obrázky typu *.bmp.

9 Komprimované typy obrázků Dělíme je opět na dvě skupiny: bezztrátově komprimované dosahovaná komprimace je asi 1 : 10, závisí to na konkrétním obrázku. Typickými zástupci jsou obrázky typu *.pcx; *.tiff; *.gif ztrátově komprimované dojde k nepatrným úpravám obrázku tak, aby komprimace byla co největší. Sníží se tím nepatrně jeho kvalita, ale dosahovaná komprimace je až 1 : 50, vyjímečně i více. Typickými zástupci tohoto typu jsou *.jpeg; *.jpg; *.png. Příklad: Obrázek 10 x 7,5 cm, rozlišení 200 dpi, hloubka barev 16,7 mil. Kolik zabere místa v operační paměti a kolik po uložení na disk v komprimovaném formátu *.jpg? Obrázek má rozměry přibližně 4 x 3 palce. Počet bodů bude 4 x 200 x 3 x 200 = 800 x 600 = bodů. Každý bod obrázku zabere 3 B. V operační paměti tedy zabere obrázek B. Po uložení s kompresí 1 : 20 bude mít soubor : 20 = B, tj. ca 72 KB. Barevné modely RGB a CMYK Abychom snáze porozuměli nabídkám nástrojů v grafických editorech, je dobré znát způsob práce grafických editorů s barvami. Model RGB Z fyziky víte, že bílé světlo se skládá z paprsků tří základních barev červené, zelené a modré. Podle počátečních písmen názvů těchto tří základních barev v angličtině se tomuto modelu říká RGB. To, že bílé světlo vzniká jejich smísením, můžeme pozorovat, když se bílé světlo rozloží v kapkách vody a vznikne duha. Pokud nebudou všechny složky zastoupeny rovnoměrně, nevznikne bílé světlo, ale světlo zbarvené podle podílu jednotlivých složek. Pokud není zastoupena žádná barva, vznikne černá (žádný paprsek=tma). Model CMYK Tiskárna nemá žádné paprsky, ale inkoust nebo toner. Nemůže míchat barvy modelem RGB, protože k tomu je třeba dokonalé čistoty jednotlivých složek, která se dá docílit u paprsku, ale obtížně u hmotné látky. Vědci zjistili, že podobně jako sčítáním paprsků lze docílit libovolné barvy, lze docílit libovolné barvy odečítáním barevných náplní. Tyto náplně nemají barvy RGB, ale barvy doplňkové. Jsou to barvy azurová, purpurová a žlutá. Jejich smícháním vznikne barva černá, pokud není zastoupena žádná z nich, vznikne barva bílá. Protože je nehospodárné míchat černou barvu z uvedených tří barev, používá se ještě čtvrtá náplň černá. Podle počátečních písmen anglických názvů tří barev a posledního písmene černé se tomuto modelu říká CMYK. V praxi se jednotlivé barvy určují procentuálním zastoupením jednotlivých složek. Příklad: 60 C, 0 M, 60 Y, 20 K je sytě zelená barva. Pokud smícháme vždy dvě základní barvy, dostaneme barvu doplňkovou té barvy, která se na jejím vytvoření nepodílela. Purpurová a žlutá vytvoří červenou, žlutá a azurová zelenou,

10 azurová s purpurovou vytvoří modrou. Modrá je doplňková barva žluté a žlutá modré, zelená purpurové a purpurová zelené a červená azurové a naopak.