Pixely, barevné palety a rozptylování barev



Podobné dokumenty
MS Word 2007 REVIZE DOKUMENTU A KOMENTÁŘE

Asymptoty grafu funkce

Rastrová a vektorová data

BAREVNÉ PALETY A MONOCHROMATICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ

Obsahuje barevné palety PANTONE v prostoru CMYK: FASHION + HOME COLOR GUIDE barev NEW COLORS barev

Počítačová grafika 2. Opakování. Úprava barev a tónů. Retuše a efekty.

Novinky v programu Majetek 2.06

Numerická integrace. 6. listopadu 2012

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Výrazy lze též zavést v nečíselných oborech, pak konstanty označuji jeden určitý prvek a obor proměnné není množina čísel.

3. Restrukturalizace nebo manipulace s údaji - práce s rastrovými daty

INFORMATIKA počítačová grafika- rozdělení

Goniometrie trigonometrie

ESII-2.1 Elektroměry

ŘÍZENÍ ABSORBERU KMITŮ POMOCÍ MATLABU

Vítězslav Bártl. prosinec 2013

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1. Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/34.

Gymnázium a Střední odborná škola, Rokycany, Mládežníků 1115

Informační a komunikační technologie. 1.4 Data, informace, komprimace

Základy počítačové grafiky

Střední škola pedagogická, hotelnictví a služeb, Litoměříce, příspěvková organizace

7. Silně zakřivený prut

2.1. Pojem funkce a její vlastnosti. Reálná funkce f jedné reálné proměnné x je taková

Zařízení má několik částí.

Osvětlovací modely v počítačové grafice

CZ.1.07/1.5.00/

2.6.4 Lineární lomené funkce s absolutní hodnotou

Statistika ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA DOPRAVNÍ. Jiří Volf, Adam Kratochvíl, Kateřina Žáková. Semestrální práce - 0 -

Grafické řešení soustav lineárních rovnic a nerovnic

TENZOMETRICKÝ KOMPARÁTOR

SITEMAP / STRUKTURA. VÝVOJ ONLINE PREZENTACE / ETAPA I. CLIENT / DHL Global Forwarding THEQ ALL GOOD THINGS

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9 Projekt MŠMT ČR: EU PENÍZE ŠKOLÁM

Na následující stránce je poskytnuta informace o tom, komu je tento produkt určen. Pro vyplnění nového hlášení se klikněte na tlačítko Zadat nové

téma: Formuláře v MS Access

( ) ( ) Sčítání vektorů. Předpoklady: 7201

1 Měření kapacity kondenzátorů

Rostislav Horčík. 13. října 2006

Hodnota URV (pf) (hladina 100%) Zvýšení URV. Snížit URV. Nastavit URV podle PV

DUM 10 téma: Nástroje malování

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Základy zpracování obrazů

Ekonomika Společnost s ručením omezeným

Moravské gymnázium Brno s.r.o. RNDr. Miroslav Štefan. Datum tvorby

Druhá mocnina. Druhá odmocnina Druhá odmocnina. Předpoklady: V této hodině jsou kalkulačky zakázány.

Business Contact Manager Správa kontaktů pro tisk štítků

Vzdělávací obor: Prvouka

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

Matrika otázky a odpovědi Vidimace částečné listiny. Ing. Markéta Hofschneiderová Eva Vepřková

Příloha Průběžné zprávy. Shrnutí návrhu algoritmu

titul před titul za rodné číslo datum narození (nebylo-li přiděleno rodné číslo)

(sponzorský vzkaz) Grafický manuál

DOTWALKER NAVIGACE PRO NEVIDOMÉ A SLABOZRAKÉ

1 - Prostředí programu WORD 2007

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_ INF.5.61 až 80

Herní plán KING OF DIAMONDS

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

Ozobot aktivita lov velikonočních vajíček

DUM 05 téma: Základy obsluha Gimp

Grafický návrh v oděvním designu

Lineární algebra. Vektorové prostory

1.1 Seminář z Informatiky. Charakteristika volitelného vyučovacího předmětu Seminář z Informatiky

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Lekce 2 LEGO Education (3,5 vyuč. hodiny)

1.11 Vliv intenzity záření na výkon fotovoltaických článků

DUM 09 téma: Vytvoření a uložení nového obrázku

DYNAMICKÉ VÝPOČTY PROGRAMEM ESA PT

Antény. Zpracoval: Ing. Jiří. Sehnal. 1.Napájecí vedení 2.Charakteristické vlastnosti antén a základní druhy antén

Vyšší odborná škola a Střední škola,varnsdorf, příspěvková organizace. Šablona 1 VY 32 INOVACE


Rychlé vyrovnávací paměti (cache)

František Hudek. červen ročník. Nastavení myši, místní a jazykové nastavení.

JIŠTĚNÍ OBVODŮ POJISTKY 2

Škola VOŠ a SPŠE Plzeň, IČO , REDIZO

TECHNICKÉ KRESLENÍ A CAD

Střední průmyslová škola strojnická Olomouc, tř.17. listopadu 49

Měření impedancí v silnoproudých instalacích

ZAŘÍZENÍ PRO MĚŘENÍ DÉLKY

Soubory a databáze. Soubor označuje množinu dat, která jsou kompletní k určitému zpracování a popisují vybrané vlastnosti reálných objektů

DUM 06 téma: Náležitosti výkresu sestavení

účetních informací státu při přenosu účetního záznamu,

Mezní kalibry. Druhy kalibrů podle přesnosti: - dílenské kalibry - používají ve výrobě, - porovnávací kalibry - pro kontrolu dílenských kalibrů.

Pracovní listy s komponentou ICT

Novinky verze ArCon 14 Small Business

-1- N á v r h ČÁST PRVNÍ OBECNÁ USTANOVENÍ. 1 Předmět úpravy

Externí zařízení Uživatelská příručka

Jan Březina. Technical University of Liberec. 17. března 2015

B Kvantitativní test. Semestrální práce TUR. Novotný Michal

Paměti RAM. Paměť RAM.

Prostorové indexační techniky. Zdeněk Kouba

Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání. Akademie - VOŠ, Gymn. a SOŠUP Světlá nad Sázavou

Návod k použití aplikace MARKETINGOVÉ PRŮZKUMY.CZ

Digitální album návod k použití

OBEC PŘIBYSLAVICE. Zastupitelstvo obce Přibyslavice. Obecně závazná vyhláška. Obce Přibyslavice Č. 1/2015

MEZINÁRODNÍ ORGANIZACE

(k 1)x k + 1. pro k 1 a x = 0 pro k = 1.

ČÁST PÁTÁ POZEMKY V KATASTRU NEMOVITOSTÍ

SMĚŠOVACÍ KALORIMETR -tepelně izolovaná nádoba s míchačkou a teploměrem, která je naplněná kapalinou

Mikromarz. CharGraph. Programovatelný výpočtový měřič fyzikálních veličin. Panel Version. Stručná charakteristika:

Uživatelská dokumentace

Transkript:

Počítačová grafika Pixely Pixely, barevné palety a rozptylování barev Jana Dannhoferová (jana.dannhoferova@mendelu.cz) Ústav informatiky, PEF MZLU pixel (Picture Element) nejmenší zobrazitelná část obrazu počet bitů na pixel udává počet možných barev (počet bitů roste přímo úměrně počtu barev) nejčastější: 16,8 miliónů barev (256 3 ) 256 stupňů šedi vznik analogií 2 Barevná hloubka pixelu Barevná hloubka pixelu počet bitů, které reprezentují daný pixel, určuje počet barev, kterých může pixel nabýt: čím větší počet bitů, tím vetší možný počet barev hloubkou pixelu se většinou rozumí právě počet bitů nutných pro reprezentaci jeho barvy více bitů na jeden pixel také znamená větší paměťovou náročnost uložení grafické informace! Počet možných barev Hloubka pixelu Obvyklé označení 2 1 bit Mono Color 16 4 bity základní 256 8 bitů = 1 byte VGA 32768 15 bitů Low Color 65536 16 bitů = 2 byty High Color 16 777 216 24 bitů = 3 byty True Color 4 294967 296 32 bitů Super True Color 281 474 976 710 565 48 bitů Deep Color 3 4 Omezená barevná škála Redukce počtu barev skutečný počet barev na pixel se někdy liší od těch, které mohou být zobrazeny na výstupním zařízení (ztráta barev a kvality) zařízení s omezenou škálou zobrazitelných odstínů nutno stanovit: které barvy z nich vybereme do např. 256-ti prvkové barevné palety jak bude naloženo s barvami, na které se již nedostalo řešením může být standard tzv. indexovaných barev (hovoříme o tzv. barevných paletách) 5 Problém: Jak zobrazit obraz s více odstíny šedi na zařízeních umožňujících zobrazovat pouze omezený rozsah hodnot nebo pouze černou a bílou (tiskárny) tak, aby byl dosažen přibližně stejný vjem? polotónování techniky, které dokáží z několika barev vytvořit iluzi bohaté barevné škály u tiskáren rozptylování polotónování je jejím speciálním případem vhodné pro zobrazení obrázku 6 1

Metoda konstantního prahu pro zpracování černobílých i barevných obrázků barevné rozptylování je speciálním případem rozptylování obrazu ve stupních šedi zobrazení odstínů šedi na dvouúrovňovém zařízení Obrázek obsahující 16(=2 4 ) odstínů šedi chceme vykreslit na displeji, který zobrazuje pouze černou a bílou. 1) prahování stupně šedi černobílý obraz zobrazení bodů s intenzitou větší než hodnota prahu P (porovnáváme vstup se zadanou hranicí) stejná velikost obrazu špatné znázornění obrazového vjemu (ostře černobílý obraz) if (I[x,y]<P) then PutPixel(x,y,black) else PutPixel(x,y,white) 7 8 Metoda konstantního prahu Metoda konstantního prahu 9 10 Náhodné rozptýlení 2) náhodné rozptýlení zachování původní velikosti obrazu větším plochám dodává vzhled drsného povrchu funkce RANDOM generátor náhodných čísel <0,15> if (I[x,y]<random(15)) then PutPixel(x,y,black) else PutPixel(x,y,white) Příklad (pro 16 úrovní šedi): pro černé plochy I=0 bude vždy I=0 pro bílé plochy I=15 bude vždy I=1 pro I=10 bude přibližně 10/15 černých a zbytek bílých 11 12 2

Náhodné rozptýlení 3) maticové rozptýlení generování různých odstínů šedi podle pravidelných, předem daných vzorků složených z bílých a černých bodů rozptylovací matice velikosti nxn vysoká kvalita zachování informace dva případy: 1 bod vstupního obrazu = vzor (matice) 1 bod vstupního obrazu = 1 bod vzoru 13 14 a)dochází ke zvětšení velikosti obrazu 1 pixel je nahrazen skupinou pixelů výsledných (jeden bod obrazu je nahrazen vzorem) pro generování různých odstínů šedé barvy se používají předem dané vzory složených z bílých a černých bodů Rozptylovací matice 2x2 pro vstupní intenzitu <0,4>. Pro větší škálu vstupních intenzit je nutno použít matice vyšších řádů! a)dochází ke zvětšení velikosti obrazu 1 pixel je nahrazen skupinou pixelů výsledných (jeden bod obrazu je nahrazen vzorem) pro generování různých odstínů šedé barvy se používají předem dané vzory složených z bílých a černých bodů Rozptylovací matice 2x2 pro vstupní intenzitu <0,4>. Pro větší škálu vstupních intenzit je nutno použít matice vyšších řádů! 15 16 Rozptylovací matice Rozptylovací matice Rozptylovací matice 4x4 pro vstupní intenzitu <0,15>. M = 0 6 13 11 9 15 4 2 14 8 3 5 7 1 10 12 Poznámka: Rozptylovací matice definují tzv. magické čtverce. 17 18 3

Magické čtverce Magické čtverce Matice displeje (tzv. křížkový stínovací vzor) Matice tiskárny (tzv. puntíkový vzor) 19 20 b)nedochází ke zvětšení velikosti obrazu hodnoty v matici určují, při jaké velikosti vstupního odstínu šedi se na výstupu objeví v odpovídajícím místě 1 (bílá) prvek matice je použit jako prahová hodnota (jeden bod obrazu je nahrazen jedním bodem ze vzoru) Otázka: Který prvek matice 2x2 nebo 4x4 použít jako prahovou hodnotu? i = x mod n + 1, j = y mod n + 1 if (I[x,y]<D[i,j]) then PutPixel(x,y,black) else PutPixel(x,y,white) 21 barevné maticové rozptýlení různé matice pro různé barevné složky vzory se natáčejí, aby se potlačila opticky zřetelná pravidelnost matic například: černá: úhel 45º fialová: úhel 75º žlutá: úhel 90º modrozelená: úhel 105º 22 Floyd-Steinberg 4) distribuce chyby zachování stejné velikosti obrazu rozdíl skutečné intenzity a intenzity zobrazovaného bodu (ztráta) je distribuován na okolní pixely chyba se započítá sousedům a je tlačena vpřed (efekt vlnovek) pixely nutno zpracovávat po řádcích (nebo sloupcích), ale ne libovolně! metoda distribuce chyby pravidla pro rozdělení chyby do okolních pixelů byla vytvořena empiricky (jsou známy asi 4 různé způsoby distribuce) C in = 5 C out = 0 (zanedbanou hodnotu 5 přičtu k nejbližším okolním pixelům) C in = 11 C out = 1 (zanedbanou hodnotu 4 (=15-11) odečtu od nejbližších okolních pixelů) 23 24 4

Floyd-Steinberg Floyd-Steinberg zpracované pixely 7/16 1/16 3/16 5/16 Poznámka: Před vykreslením každého pixelu je ke vstupní hodnotě C in přičtena či odečtena chyba z okolních pixelů (paměť chyby). Je zřejmé, že chyby jsou neceločíselné! 25 26 Floyd-Steinberg Barevné palety 27 pixel nese barevnou informaci v určitém barevném modelu (nejčastěji RGB) řešením může být standard tzv. indexovaných barev (hovoříme o tzv. barevných paletách) výběr a parametry barev se většinou určují pro každý obraz zvlášť (podle jeho barevného ladění) barvy jsou uloženy v tabulce, která je součástí souboru Např. 256 barev (8 bitů na pixel, 2 8 ) 64 barev (6 bitů na pixel, 2 6 ) 28 Barevné palety Barevné palety Vycházejme ze situace, kdy vstupní barevné informace jsou vypočítávány v kvalitě 24 bitů na pixel a mají být zobrazeny na zařízení s 8 bity na pixel. Předpoklad: 8 bitů na pixel je indexem do palety, ve které je možné nastavit libovolných 256 odstínů z 16,8 miliónů možných barevných kombinací. 29 barevná paleta (colormap) jednorozměrné pole hodnot barev slouží k redukci počtu barev grafický soubor s paletou obsahuje popis palety a vlastní data (barvy jsou určeny indexem do palety) Otázka: Kdy je vhodné ukládat data jako index do palety? rozlišujeme různé typy palet: převod na odstíny šedi přednastavené (univerzální) barevné palety adaptované barevné palety 30 5

Univerzální palety paleta 3-3-2 8x8x4 odstínů barvy 8 bitů (256 barev/zástupců do palety) rovnoměrný výběr barev z krychle RGB (ale krychli nemůžeme ve 3 osách rozdělit rovnoměrně!) pro obrazy s různým barevným složením dělení na řezy: 8 odstínů (2 3 ) pro červenou 8 odstínů (2 3 ) pro zelenou 4 odstíny (2 2 ) pro modrou Univerzální palety paleta 5-6-5 32x64x32 barvy 16 bitů (High Color) (maximálně 65 536 barev) jedna barva má pouze 32 nebo 64 odstínů paleta 5-5-5 32x32x32 barvy 16 bitů (High Color) (maximálně 32 768 barev) všechny 3 barvy mají hloubku pouze 5 bitů paleta 7-12-3 zohledňuje různou citlivost oka na barevné složky (128x4096x8) 31 32 Univerzální palety Adaptivní palety nevýhody univerzálních palet: nerespektují barevnou strukturu konkrétního obrazu obsahují i takové odstíny, které se v obrazu vůbec nevyskytují (případně se vyskytují minimálně) 33 paleta optimalizovaná pro jeden konkrétní obraz odpovídá rozložení barevných odstínů v konkrétním obraze např. obrázky ve formátu GIF výpočet palety bývá časově i paměťově náročný možností, jak vybrat barvy do palety, je mnoho základní metody: shora dolů (dělení, výběr z množiny použitých barev např. podle četnosti) zdola nahoru (sdružování příbuzných barev do skupin) 34 Adaptivní palety Adaptivní palety tvorba histogramu vstupních odstínů oblasti blízkých barev vstupních odstínů nutno nalézt 256 nejvhodnějších zástupců jedna položka palety = jedna oblast v programu Adobe Photoshop Obraz / Režim / Indexované barvy Paleta: webová, rovnoměrná, systémová (Win, Mac), perceptuální, selektivní, adaptivní, jiná 35 36 6

Literatura Beneš, B., Sochor, J., Žára, J. Algoritmy počítačové grafiky. ČVUT: Praha, 1996. Beneš, B., Felkel, P., Sochor, J., Žára, J.: Moderní počítačová grafika. Computer Press: Brno, 2004. Sochor, J.: Základy počítačové grafiky. FI MU: Brno, 2001. 37 7