Počítačová grafika a vizualizace I KOMPRESE, GRAFICKÉ FORMÁTY Mgr. David Frýbert david.frybert@gmail.com
OSNOVA Barva pro TV Datový tok Bitmapové formáty (JPEG, TIFF, PNG, PPM, ) Formáty videa MPEG-1,2,4,7,21
Barva pro TV
Barva pro TV NTSC x PAL NTSC (National Television System Committee) 1953 2. verze 525 řádků viditelných 480 = rozlišeni 768 x 480 60Hz, 30 snímků 60 půlsnímků Barevný model YIQ - www PAL (Phase Alternate Line) Vznik z NTSC 625 řádků viditelných 576 = 768 x 576 50Hz, 25 snímků 25 půsnímků Barevný model YUV - www
Barva pro TV Barevný model YUV Y jasová složka Kompatibilita s ČB signálem Kompozitní video Barevné prostory aplikace http://www.couleur.org/index.php?page=rgbcube
Barva pro TV - digitalizace Model - YCbCr - Lidské oko rozlišuje změnu ve světelnosti (jasu) - Snížená rozlišovací schopnost pro změnu barevnosti (chromizační složky) Y jas, Cb a Cr chromizační (barvonosné) signály Cb modrý Cr červený Y jasová složka
Barva pro TV Digitalizace signálu == vzorkování
Barva pro TV Linearizovaný RGB prostor srgb Jas 0 100% Nelinearita interpretace jasu Y = 0.2126 R + 0.7152 G + 0.0722 B lineární Y = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B linearizace
Barva pro TV gamma korekce Nemění nejtmavší a nejsvětlejší bod obrázku Mění rozložení jasů uvnitř celého rozsahu
Barva pro TV televizní řetězec
OBRAZOVÉ FORMÁTY Dle druhu komprese Ztrátová komprese Neztrátová komprese Dle všeobecného užití Standardní formát (ISO standard) - html,rtf,jpg,png Proprietální formát word, excel, Dle typu ukládaných dat Bitmapový formát Vektorový formát 3D formát Video formát Audio formát
OBRAZOVÉ FORMÁTY redundance obrazové informace Nadbytečnost - Opakování informace Ztráta informace při kompresi Míra neurčitosti
OBRAZOVÉ FORMÁTY Kompresní metody BEZ ztrátové metory Metoda kvadrantového stromu RLE run lenght encoding proudové kódování LZW GIF, ZIP, ARJ,.. Huffmanovo kódování ZTRÁTOVÉ metody DCT diskrétní kosínová transformace - JPG Fraktálová komprese
OBRAZOVÉ FORMÁTY Obecná struktura graf. souboru
OBRAZOVÉ FORMÁTY BMP Microsoft Windows Bitmap BEZ kompresní formát Univerzální nezávislost na zařízení (DIB) datově náročný - při velké bitové hloubce Zastaralé
OBRAZOVÉ FORMÁTY GIF Graphics Interchange Format Jednobitový alfa-kanál, jednoduchá animace Pouze 8-bit formát! 256 barev Internetový formát BEZztrátová komprese - LZW Před příchodem Flash HTML5 http://mudcu.be/sketchpad/ http://9elements.com/io/projec ts/html5/canvas/ http://cs.wikipedia.org/wiki/gif
OBRAZOVÉ FORMÁTY PPM Portable Pixel Map Textový formát pro snadné použití v aplikacích Rozšířen již od dob prvních UNIX počítačů Varianty PBM, PGM, PNM, velmi podobné Možnost velkého počtu barev = vysoký datový objem!! Lze vytvářet obrázky i v textovém editoru http://www.root.cz/clanky/graficke-formatyve-znameni-unixu/#k06
OBRAZOVÉ FORMÁTY PNG Portable Network Graphics Nástupce GIF BEZztrátová komprese - LZW Alfa kanál 8bit - RGBA 24bitový rozsah = 16mil barev Vhodný pro ostré přechody písmo, http://cs.wikipedia.org/wiki/portable_netwo rk_graphics
OBRAZOVÉ FORMÁTY TIFF Tag Image File Format RGB i CMYK Vhodný tiskový formát Původně pro skenery sjednocený výstupní formát Obsahuje i možné poznámky a speciální data Hlavička souboru - TAG BEZztrátová komprese možno i bez Vícestránková podpora http://cs.wikipedia.org/wiki/tagged_image_ File_Format
OBRAZOVÉ FORMÁTY JPEG (JFIF) JPEG File Image Fomat Pro fotografie ZTRÁTOVÁ komprese možnost nastavení Standardizovaný formát ISO Převeden do prostoru YCbCr podvzorkování 4:2:0 Interně dělí obraz na makrobloky 8x8 pixelů, využívá DCT Více variant JPEG2000, JBIG Vhodný pro jemné přechody x nevhodný na velké stejnobarevné plochy Oblíbený WWW formát slušná kvalita, malá velikost http://www.jpeg.org/jpeg/index.html http://cs.wikipedia.org/wiki/jpeg
OBRAZOVÉ FORMÁTY JPEG File Image Fomat
OBRAZOVÉ FORMÁTY JPEG File Image Fomat Předpoklad nezávislého kódování bloků 8x8 NEplatí, tzv. blocking artefact problem
OBRAZOVÉ FORMÁTY JPEG2000 nová verze JPEG formátu Nový formát expertů JPEG (Joint Picture Expert Group) Navržen pro vysoce kvalitní ukládání fotografií Ujal se pro archivaci a v Digital Cinema průmyslu Využívá ztrátovou kompresi založenou na Wavelet kompresní metodě Umí i neztrátovou kompresi (loss-less SPIHT compression) Náročné pro dekódování a kódování Velmi kvalitní výstupy Umí i více než 24-bitů, alfa-kanál aj.
OBRAZOVÉ FORMÁTY RAW (RAW-TIFF) Formát digitálních fotoaparátů BEZ ztrátové uložení informace BEZ komprese Oddělené uložení jasové a barevných složek Data přímo z CCD snímače různé RAW Závislé na typu fotoaparátu
OBRAZOVÉ FORMÁTY HDR High dynamic range Velký dynamický rozsah oproti LDR (klasika) Pořizování Výpočet rendering Fotografování Zobrazování na LDR tone mapping (CRT,LCD (24bit), projektory) Formáty.hdr RGBE exponent (radiance).exr OpenEXR OpenSource formát (Light & Magic G.Lucas 1975 - SW) PFM analogie PPM adresy jednotlivých pixelů bez komprese
OBRAZOVÉ FORMÁTY HDR High dynamic range Fotografování Více násobná expozice Statická scéna konstantní clona, proměnlivý čas sekvence např. od 1/1000s do 2s Vestavěný bracketing ( 2 EV, 0, +2 EV)
OBRAZOVÉ FORMÁTY vektorové Začleňují i rastrová data EPS, PS textový formát, postscript Nezávislý na zařízení nutný překlad Vývoj firma Adobe 1985 Později částečně nahrazen PDF Meta-formát, široké použití, interaktivita http://vosk-praha.cz/cs/reference-pdf DXF (Drawing Exchange Format), DWG Formáty CAD aplikací Strukturovaný formát hlavička, tabulka vektorů, bloky, entity,.. WMF,HPG,PLT
OBRAZOVÉ FORMÁTY - HDR LDR HDR
OBRAZOVÉ FORMÁTY - HDR
VIDEO DATOVÉ TOKY NEKOMPRIMOVANÉ DATOVÉ TOKY
VIDEO DATOVÉ TOKY Příklad: Vypočítejte velikost NEKOMPRIMOVANÉHO videa s těmito parametry: rozlišení HD 1080p (1920x1080) Frame rate (fps) 30 Bitů na kanál = 10 Vzorky 4:2:2
VIDEO DATOVÉ TOKY
VIDEO FORMÁTY, komprimace
VIDEO KONTEJNERY MULTIMEDIÁLNÍ SOUBOR KONTEJNER VIDEO ZVUK VIDEO ZVUK http://cs.wikipedia.org/wiki/multimedi%c3% A1ln%C3%AD_kontejner
VIDEO KONTEJNERY AVI FIRMA MS WINDOWS 3.1 POUZE PRO VIDEO bez titulku, kapitol,atd INDEXACE snímků nepřehraje se, pokud není úplný MPEG Časová synchronizace bez indexu Přenos DVB,stream, MPEG-1 a MPEG-2 QuickTime Konkurence pro MS od Apple MATROSKA Otevřený kontejner Přípona *.mkv Struktura XML Jakýkoli obsah (audio, video, titulky,menu,..) Nevýhoda při editaci Přípona *.mov RealMEdia Přípona *.rm Internetové vysílání
VIDEO FORMÁTY, komprimace MPEG Motion Picture Expert Group MPEG-1 VideoCD, digitální verze VHS MPEG-2 DVD včetně HDTV verze MPEG2-Layer3 (MP3)?MPEG-3 MPEG-4 Hyper-obecný formát, neujal se v plné šíři H.264/AVC Spojení H standardů a MPEG-4 standardů AVC == MPEG4 specifikace 10, Audio Video Codec
VIDEO FORMÁTY, komprimace
DĚKUJI ZA POZORNOST