Rastrová a vektorová data

Transkript

1 Počítačová grafika Rastrová a vektorová data Jana Dannhoferová (jana.dannhoferova@mendelu.cz) Ústav informatiky, PEF MZLU 1. V barevném modelu RGB pro 24bitové barvy bude zelená popsána trojicí: a) (0, 255, 100) b) (0, 255, 0) c) (0, 100, 255) d) (120, 120, 120) 2. Monitory počítačů nejčastěji pracují v barevném modelu a) CMY(K) b) CMY c) RGB d) HLS 3. Aditivní barevné prostředí a) Nepotřebuje vnější světlo b) Slouží ke sčítání palet c) Potřebuje vnější světlo d) Míchá barvy z černé, modré a zelené 4. Zařízení, které je schopno zobrazovat pravé barvy (True Color), má hloubku a) 360 bitů na pixel b) 256 bitů na pixel c) 24 bitů na pixel d) 16 bitů na pixel 5. Adaptovanou paletou se rozumí a) Paleta přizpůsobená barevnému modelu b) Paleta optimalizovaná pro konkrétní obrázek c) Paleta adaptovaná na výstupní zařízení d) Paleta vytvořená pouze ze základních spektrálních barev 2 Rozměry v obrazových bodech Rozlišení obrazu počet obrazových bodů na výšku a šířku bitmapového obrazu velikost obrazu na obrazovce je určena rozměry v obrazových bodech, velikostí a nastavením monitoru typická rozlišení monitoru: 800 x x x x počet obrazových bodů na jednotku délky obrazu obvykle se měří v počtu obrazových bodů na palec (dots per inch, dpi) 1 palec = 2,54 cm Obraz 1x1 palec s rozlišením 72 dpi obsahuje celkem 5184 obrazových bodů. Stejný obraz s rozlišením 300 dpi obsahuje celkem obrazových bodů. 4 Rozlišení obrazu Převzorkování rozměry v obrazových bodech velikost dokumentu (např. palce, cm) rozlišení (počet bodů/palec) Rozměry v obrazových bodech jsou konstantní: Jestliže velikost dokumentu, pak rozlišení (a naopak) 5 rozlišení úzce souvisí s velikostí souboru změna velikosti obrazu v obrazových bodech převzorkování směrem dolů převzorkování směrem nahoru někdy může způsobit zhoršení kvality obrazu Převzorkujeme-li obraz na větší rozměr v obr. bodech, obraz ztratí některé detaily a ostrost. Změna rozměrů v obr. bodech vyvolá změnu velikosti dokumentu (přímá úměra, rozlišení je konstantní). Změna rozlišení vyvolá změnu v obr. bodech (přímá úměra, velikost dokumentu je konstantní). 6 1

2 Převzorkování Rozlišení obrazu 7 8 Otázky Velikost souboru Kolik obrazových bodů se vejde na jeden palec, má-li obrázek rozlišení 100 dpi? 100 bodů na jeden palec Kolik bodů na jeden cm má obrázek v rozlišení 100 dpi? 2,54 cm 100 dpi 1 cm x dpi x = 100 / 2,54 = 39,37 = cca 40 bodů 9 digitální velikost obrazu měříme v kb, MB, GB velikost souboru závisí na rozměru obrazu v obrazových bodech, rozlišení, grafickém formátu, barevné hloubce, počtu vrstev, kanálů atd. rozlišení je kompromisem mezi kvalitou obrazu a velikostí souboru Obraz 1x1 palec s 200 dpi obsahuje 4x více obrazových bodů než obraz 1x1 palec se 100 dpi a soubor je tedy čtyřikrát větší. Nároky na paměť rostou s druhou mocninou dpi! 10 Užitečná tabulka Příklady Počet barev obrázku Hloubka pixelu Označení 2 1b monochromatický 16 4b základní 256 8b = 1B b = 2B High Color 16,8 miliónů 24b = 3B True Color 1 kb (kilobajt) má 2 10 B (= 1024 B) 1 MB (megabajt) má 2 20 B, 2 10 KB 1 GB (gigabajt) má 2 30 B, 2 20 KB a 2 10 MB 1 palec = 2,54 cm 11 Příklad_1: Kolik kb zabere v paměti počítače obrázek o rozměrech 800x600 bodů s barevnou hloubkou 256 barev? 800x600= obrazových bodů 256 barevných kombinací uložíme do 8 bitů (=1B) x1B = B = 468,75 kb (cca 469 kb) 12 2

3 Příklady Grafická data Příklad_2: Kolik MB zabere v paměti počítače fotografie o rozměrech 15x10 cm nasnímaná na 300 dpi s barevnou hloubkou cca 16,8 mil. barev? 15x10 cm = 5,9x3,9 palce (cca 6x4 palce) 6x300 = 1800 bodů na šířku 4x300 = 1200 bodů na výšku celkem: 1800x1200 = bodů barevná hloubka každého pixelu je 3 B: x3 = B = 6 328, 125 kb (cca 6 MB) 13 bitmapová (rastrová) data složena z číselných hodnot (barva každého pixelu) obecně tzv. obrázkový element bitmapa = pole pixelů zdroje bitmapových dat: rastrová zobrazovací zařízení vektorová data vztahují se k čarám, křivkám nebo jiným útvarům vytvořeným z čar klíčové body + informace o atributech + soustava pravidel pro vykreslení vektor úsečka, která má směr a délku (velikost) objektová či jiná data 14 Bitmapová grafika Bitmapová grafika technicky též rastrová reprezentace obrazu pomocí mřížky barev (rastr) každý obrazový bod má přiřazenu hodnotu barvy a umístění použití pro obrazy z reálného světa a s plynulými tóny (např. fotografie, digitální obrazy, skenované předlohy) snadný a rychlý přenos na rastrová výstupní zařízení (obrazovka monitoru i většina tiskáren pracuje na rastrovém principu) Nevýhody: vysoká náročnost na paměť (nutnost komprese) komprimace a dekomprimace snižuje rychlost čtecího a zobrazovacího procesu závislost na rozlišení výraznější změna velikosti snižuje kvalitu tzv. zoomování způsobuje pixelizaci ztráta kvality při transformacích a úpravách Bitmapový obraz Bitmapové editory 17 základem je zpracování rastrového obrazu úprava je realizována pomocí změny barvy bodů určeny pro zpracování obrazů reálného světa, malbu a jiné výtvarné úpravy napodobují ruční kreslení (např. tužka, štětec, sprej, guma) základní geometrické tvary, různé typy čar manipulace s obrazem (např. otáčení, změna velikosti, zrcadlení) rozsáhlé možnosti výběru a výplní široké možnosti úpravy rastru, filtry export do různých rastrových formátů 18 3

4 Bitmapové editory Bitmapové editory na webu Adobe Photoshop ( Gimp GNU Image Manipulation Program ( Paint Shop Pro ( Corel PhotoPaint ( Zoner Photo Studio ( Image Composer Photo Styler Digital Image Pro Imager Enhancer Sumo Paint ( Lunapic ( Picnik ( Pixlr (pixlr.com) Foto Flexer (fotoflexer.com) ipiccy (ipiccy.com) My Imager ( Vektorová grafika Vektorová grafika vektorový obraz je rozdělen na matematicky definované prvky úsečky, lomené čáry, křivky, oblouky, kružnice, ohraničené plochy, každé části obrazu se přiřadí informace o zobrazení, barvě, stylu atd. základem je tzv. vektor (souřadnice + směr + délka) obraz lze snadno upravovat vektory popisují obraz pomocí svých geometrických charakteristik 21 Výhody: velmi přesné zadání objektů nezávislost na rozlišení (libovolná změna velikosti bez ztráty) zoomování neovlivňuje kvalitu (přepočítání) menší nároky na paměť použití pro technické výkresy, mapy, písmo, Nevýhody: omezená oblast použití před tiskem nutno převést do rastrové podoby (tzv. rasterizace) velká škála navzájem nepřevoditelných formátů 22 Vektorový obraz Vektorový obraz

5 Vektorové editory Vektorové editory (převzato ze Softwarových novin) základem je zpracování vektorového obrazu kreslení = definování objektů a jejich vlastností (pomocí předdefinovaných prvků) Adobe Illustrator ( CorelDraw ( Zoner Callisto ( Draw (OpenOffice.org) Aldus FreeHand MX Real-Draw Pro InkScape založený na formátu SVG Sodipodi ( 25 Adobe CorelDRAW FreeHand MX Real-DRAW SodiPodi Illustrator CS Zoner Callisto 5 12 CZ 2004 PRO CE úhrada placený placený placený shareware freeware placený s DPH Kč Kč Kč 50 USD Kč platforma Win / Mac OS Win / Mac OS Win / Mac OS Win Win / Linux Win ovládání **** **** ** *** ** **** vrstvy ***** **** **** *** *** import ***** ***** *** *** * *** export **** ***** *** **** * *** práce s textem ***** ***** **** ** * *** práce s barvami ***** ***** *** ** ** *** objekty - funkce ***** ***** **** *** * *** křivky - funkce ***** **** **** ** * *** průhlednost **** **** **** **** ** **** filtry, efekty ***** **** * *** * rozšiřitelnost ***** **** * *** nadstandard *** *** ** ** * doplňky, bonusy **** ***** * *** 26 Bitmapa vs. vektor Bitmapa vs. vektor Bitmapa rozdělení na mapu (tzv. rastr) stejně velikých čtverců (pixelů) každému pixelu se přidělí barva Bitmapový obraz Vektorový obraz Vektory obrys objektu rozložen na úsečky lepší použít křivky (tzv. Beziérovy) definice vlastností objektu (tloušťka a barva čáry, výplň) Grafické formáty Grafické formáty grafický soubor obsahuje grafická data (mohou být uložena různými způsoby) grafický formát formát souboru pro ukládání grafických dat: bitmapové (rastrové) vektorové metaformáty scénové, animační, multimediální, hybridní, hypertextové, trojrozměrné, pro modelování virtuální reality (VRML), zvukové, písmové, příčiny velkého množství grafických formátů historické důvody (odrážejí technický vývoj a barevné možnosti grafických zařízení) vazba na program (podle druhů aplikací vznikaly specifické formáty) technické důvody (ohledy na rozlišení, odlišné architektury grafických karet, atd.) metoda komprese (vzhledem k velkým paměťovým nárokům je žádoucí volba vhodné kompresní metody)

6 Bitmapové formáty Bitmapové formáty ukládají obraz jako posloupnost grafických elementů pro ukládání předloh z reálného světa podle počtu možných barev rozlišujeme: monochromatické stupně šedi barevné Grafický soubor se skládá z: hlavička identifikace a verze grafického formátu informace o uloženém obrazu (rozměry, poměry stran, počet pixelů na řádku, hloubka pixelu, ) způsobu uložení grafických dat paleta mapa barev- zajištění nezávislosti formátu na technickém vybavení způsob zobrazení abstraktní barvy na daném zařízení rastrová data informace o barvách pixelů (nejčastěji model RGB) Literatura Beneš, B., Felkel, P., Sochor, J., Žára, J. Moderní počítačová grafika. Computer Press: Brno, Beneš, B., Sochor, J., Žára, J. Algoritmy počítačové grafiky. ČVUT: Praha, Murray, J. D., Vanryper, W. Encyklopedie grafických formátů. Computer Press: Praha, Fleischauer, C. Digital Formats for content reproductions. Library of Congress: Washington, D. C. [online]. < 33 6