Reprezentace bodu, zobrazení Ing. Jan Buriánek VOŠ a SŠSE P9 Jan.Burianek@gmail.com
Obsah Témata Základní dělení grafických elementů Rastrový vs. vektorový obraz Rozlišení Interpolace Aliasing, moiré
Zdroje informací Computer Graphics: Principles and Practice, James D. Foley, Andries van Dam, Steven K. Feiner, John F. Hughes, Addison-Wesley, 1995 Moderní počítačová grafika (2. vydání), Jiří Žára, Bedřich Beneš, Jiří Sochor, Petr Felkel, Computer Press, 2005 Studijní materiál
Grafické elementy Dle dimenzí 2D, 3D, volume (~4D) Časové rozlišení (animace 2D a 3D) Obecná dimenze (meteorologická data, metadata) Dle stálosti informace a zobrazení Statické Dynamické (animace, video, film) Interaktivní (simulace, VR, hry, )
Dle povahy reprezentace Vektorový (spojitý) Zobrazuje přímo složitější objekty (čáry, křivky, písmo, plošné útvary) Není závislé na rozlišení (lze škálovat v zobrazovacím zařízení) Rasterový (diskrétní) Grafické elementy Data závislá na rozlišení (nelze jednoduše zvětšovat) Adresovány jednotlivé body mřížky (pixely)
Taxonomie rozměrů elementů počítačové grafiky
Obraz v počítačové grafice Okno do reálného světa Zobrazení z 2D do barvy Nekonečně zvětšovaný obraz Diskredizace obrazu Vzorkování roviny zobrazení Pravidelná mřížka neboli matice pixelů Příklad: snímací senzor, kamera Diskretizace barevné informace
Vektorový displej / zobrazovač Obraz v počítačové grafice Staré vojenské displeje, LASER, plottery Není problém se zubatostí Obraz je reprezentován jako seznam vektorů resp. vektorových příkazů (moveto, lineto, aj.) Vektorové příkazy se cyklicky překreslují Závisí na dosvitu stínítka Omezená délka trajektorie Velmi omezená barevnost
Rastrový displej Obraz v počítačové grafice Diskretizuje obraz na jednotlivé barevné body tzv. pixely. Nejčastější rastr je pravoúhlý. Problém s reprezentací křivek a čar ( zubatost ). Obraz je reprezentován jako matice uspořádaných barevných bodů. Hustota (velikost matice) se označuje jako rozlišení displeje.
Obraz v počítačové grafice rastrový displej
Diskretizace obrazu - vzorkování Shannonův teorém (Nyquist, Shannon) Přesná rekonstrukce spojitého, frekvenčně omezeného, signálu z jeho vzorků je možná tehdy, pokud byl vzorkován frekvencí alespoň dvakrát vyšší, než je maximální frekvence rekonstruovaného signálu.
Aliasing Diskretizace obrazu - vzorkování Podvzorkování signálu (nedodržení vzorkovacího teorému) Platí pro všechny dimenze (1D, 2D, 3D, ) Moiré Případ podvzorkování 2D signálu Nejčastěji v souvislosti s fotografií Vzniká i na úrovní promítání textur
Diskretizace obrazu - vzorkování
Rastry pro diskretizaci - rozlišení SDTV PAL (768x576) NTSC (768x480) HDTV 1280 x 720 1920 x 1080 (7680 4320) Film 2K (2048 x Y) 4K (4096 x Y) 8K (8196 x Y)
Rastry pro diskretizaci - rozlišení
Rastry pro diskretizaci Poměr zobrazení aspect ratio Poměr mezi šířkou a výškou pixelů Čtvercový == 1 neboli 1:1 (počítač) Obdélníkový <> 1, například TV nebo DVD pixel 4:3 (5:4) 16:9 16:10
Rastry pro diskretizaci Letterbox Pan and Scan
Rastry pro diskretizaci anamorfní obraz 768x576 (4:3) 720x576 (5:4) 1024x576 (16:9)
Jednotky pro určení rozlišení DPI [Dot per Inch] pro fotografii nejčastěji 300 DPI a více => 118.11 bodů na cm
Jednotky pro zadání tisku
Jednotky pro zadání tisku
Interpolace Změna rozlišení Získání nové hodnoty v místě mezi známými uzlovými body funkce. Interpolační funkce: konstantní, lineární polynomiální, ostatní bázové
Změna rozlišení - resize Zvětšení (upscale) Zmenšení (downscale, shrink)
Změna rozlišení resize volba filtru
Změna rozlišení resize interpolační filtry Různí filtry napodobující ideál Sinc
Změna rozlišení resize artefakty Ringing, aliasing, blocking, blurring
Extrapolace Změna rozlišení Dopočtení nové hodnoty mimo známý interval uzlových bodů funkce.
Skutečné rozlišení
Skutečné rozlišení
Převod forem reprezentace Vstupní vs. výstupní rozlišení Rasterizace čar a křivek (vč. antialiasingu)
Převod forem reprezentace Vstupní vs. výstupní rozlišení Vektorizace bitmapových podkladů
Barevná informace Barevné rozlišení Počet barevných kanálů Počet bitů na jednu barvu (8, 16, 24, 32, ) Barevné prostory RGB, YUV, CMYK, YCbCr, Lab, Luv, Barevná hloubka HDR vs. LDR
Děkuji Dotazy 33