Transcript Grafika komputerowa

GRAFIKA KOMPUTEROWA
V.1.02


WIADOMOŚCI PODSTAWOWE
GRAFIKA BITMAPOWA




SYSTEM ZAPISU KOLORU
FORMAT ZAPISU GRAFIKI - KOMPRESJA
GRAFIKA WEKTOROWA
SŁOWNICZEK POJĘĆ
AUTOR - T. GIZA
Grafika komputerowa
- obrazy kreślone myszą
przy użyciu komputera
- obrazy oraz figury tworzone i
przetwarzane przy użyciu
komputera
Programy graficzne
Pod pojęciem programu graficznego możemy rozumieć
zarówno aplikację o dużych możliwościach np. CorelDRAW i
Photoshop, jak i program umożliwiający wykonywanie
jedynie prostych operacji. Dostępny w systemie Windows
program Paint należy do tej drugiej grupy. Programy
graficzne w zależności od realizowanych przez nie funkcji i
zastosowania, możemy podzielić na dwie podstawowe
kategorie:
programy
do edycji i przetwarzania map bitowych
programy do edycji i przetwarzania grafik wektorowych.
Każdy program graficzny powinien umożliwiać:
- kreślenie linii o wybranej grubości, kształcie (prostych,
krzywych) i kolorze;
- kreślenie prostych figur geometrycznych;
- wypełnianie zamkniętych kształtów dowolnym kolorem;
- posługiwanie się komputerowymi wersjami pędzla
malarskiego i spraya;
- zmazanie fragmentów rysunku (funkcja gumki);
- wprowadzanie tekstów;
- wycinanie i wstawianie fragmentów rysunku;
- powiększanie i pomniejszanie widoku roboczego rysunku;
- zapisywanie i odczytywanie dokumentów;
- drukowanie rysunków.
GRAFIKA RASTROWA
(BITMAPOWA – PIKSELOWA)
Sposób tworzenia grafiki komputerowej,
w której na obraz składają się bardzo małe,
niezależne od siebie punkty - piksele. Każdemu
pikselowi przyporządkowany jest jego
położenie w obrazie oraz kolor. Grupa wielu
pikseli oglądanych z pewnej odległości tworzy
złudzenie jednolitej płaszczyzny. Grafika
rastrowa przypomina więc mozaikę złożoną z
dużej liczby oddzielnych płytek.
Zalety:
dobrze oddaje półcienie, przejścia między
kolorami, subtelne cieniowanie obrazów
ciągłotonowych.
Wady:
źle wygląda po dużym powiększeniu
(piksele ujawniają kwadracikową
strukturę obrazka).
Powiększenie pięciokrotne
rysunku rastrowego
Widoczne kwadraciki
Każdy piksel a właściwie informacja o jego
kolorze może zostać zapisana za pomocą
określonej liczby bitów; wartość 1 oznacza
czerń lub kolor, wartość 0 biel. W zależności
od liczby kolorów jakie możemy wykorzystać
w mapie bitowej, rozróżniamy mapy:
1-bitowe (2 kolory),
8-bitowe (256 kolorów),
16-bitowe (65536 kolorów),
24-bitowe (16777216 kolorów),
32-bitowe (4294967296 kolorów).
Każdy obrazek bitmapowy zawiera określoną liczbę
pikseli, którą wylicza się na podstawie wysokości i
szerokości obrazka w pikselach. Całkowita liczba
pikseli wpływa na rozmiar pliku, czyli ilość danych
dotyczących obrazka.
Systemy zapisu kolorów
RGB
W systemie RGB (Red, Green, Blue) każdy kolor
jest przedstawiany w postaci mieszanki kolorów
czystych: czerwonego (255,0,0), zielonego
(0,255,0) i niebieskiego (0,0,255). Punkt
(255,255,255). Proporcjonalne zmniejszenie
wszystkich składników oznacza przesunięcie ku
kolorowi czarnemu. Każda równomierna mieszanka
kolorów podstawowych oznacza odcień koloru
szarego. Punkt (0, 0, 0) oznacza kolor czarny.
HSB
W systemie HSB (Hue, Saturation, Brightness),
czyli (odcień, nasycenie, jasność) parametr
odcienia przyjmuje kolejne kolory tęczy dla
wartości od 0 (czerwony) do 360 (purpurowy),
parametr nasycenia leży w przedziale od 0 (biel)
do 100 (pełne nasycenie), parametr jasności leży
w przedziale od 0 (czerń) do 100 (jasny kolor o
podanym odcieniu i nasyceniu).
CMYK
System CMYK (Cyan, Magenta, Yellow) jest
podobny do systemu RGB, lecz korzysta z innego
układu kolorów bazowych (turkusowy, fioletowy i
żółty). Jest on używany głównie w sterownikach
drukarek do definiowania barw wydruku.
FORMAT ZAPISU GRAFIKI
- KOMPRESJA
Zapis rastrowy
Obraz zapisany w postaci rastrowej
stanowi układ barwnych (lub
czarnych i białych) punktów —
pikseli wypełniających obszar,
zwykle o kształcie prostokąta.
Jedynym atrybutem (cechą)
piksela jest jego kolor:
KOMPRESJA
Zadaniem kompresji danych
jest umożliwienie zapisania
stosunkowo dużej ilości danych
za pomocą stosunkowo małej
liczby znaków.
Przy zapisie obrazu bez kompresji informacje o
barwie poszczególnych punktów następują
jedna po drugiej w ustalonej kolejności,
podobnie jak zapis znaków w tekście:
00000000000000000000000000000000
00000000000011111110000000000000
00000000011111111111110000000000
00000000111111111111111000000000
00000011111100000001111110000000
00000111100000000000001111000000
00001111000000000000000111100000
00001110000111000111000011100000
00011100000121000121000001110000
00111100000111000111000001111000
00111000000000000000000000111000
00111000000000000000000000111000
01111000000000000000000000111100
01110000100000000000011000011100
01110001100000000000011100011100
01110011100000000000001110011100
01110010110000000000011010011100
01110000110000000000011000011100
01111000011000000000110000111100
00111000011100000001110000111000
00111000001110000011100000111000
00111100000111111111000001111000
00011100000011111110000001110000
00001110000000111000000011100000
00001111000000000000000111100000
00000111100000000000001111000000
00000011111100000001111110000000
00000000111111111111111000000000
00000000011111111111110000000000
00000000000011111110000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
Zapis taki obowiązuje np. w plikach formatów xpm, ppm i bmp.
Istnieje wiele sposobów kompresowania danych. Jeden z
nich polega na zastąpieniu powtarzającego się znaku
(ciągu znaków) jego jednym egzemplarzem i adnotacją
o liczbie powtórzeń. Oto przykład prymitywnej kompresji
tego typu:
00000000000000000000000000000000
00000000000011111110000000000000
00000000011111111111110000000000
00000000111111111111111000000000
00000011111100000001111110000000
00000111100000000000001111000000
00001111000000000000000111100000
00001110000111000111000011100000
00011100000121000121000001110000
00111100000111000111000001111000
00111000000000000000000000111000
00111000000000000000000000111000
01111000000000000000000000111100
01110000100000000000011000011100
01110001100000000000011100011100
01110011100000000000001110011100
01110010110000000000011010011100
01110000110000000000011000011100
01111000011000000000110000111100
00111000011100000001110000111000
00111000001110000011100000111000
00111100000111111111000001111000
00011100000011111110000001110000
00001110000000111000000011100000
00001111000000000000000111100000
00000111100000000000001111000000
00000011111100000001111110000000
00000000111111111111111000000000
00000000011111111111110000000000
00000000000011111110000000000000
00000000000000000000000000000000
00000000000000000000000000000000
3212-7*139-13*108-15*96-6*7-6*75-4*13-4*64-4*15-4*54-3*4-3*3-3*4-3*53-3*5-1*1@1*3-1*1@1*5-3*42-4*5-3*3-3*5-4*32-3*21-3*31-4*21-4*21-3*4-1*12-2*4-3*21-3*3-2*12-3*3-3*21-3*2-3*13-3*2-3*21-3*2-1*1-2*11-2*1-1*2-3*21-3*4-2*11-2*4-3*21-4*4-2*9-2*4-4*2- Jest ona realizowana np. w
2-3*4-3*7-3*4-3*32-3*5-3*5-3*5-3*3- plikach formatu pcx. Zdarza
2-4*5-6*5-4*3się, że zapis
3-3*6-7*6-3*44-3*7-3*7-3*5skompresowany jest
4-3*17-3*54-4*15-4*5dłuższy od zapisu tych
5-4*13-4*66-6*7-6*7samych danych bez
8-15*99-13*10kompresji. Jednak w
12-7*1332„typowych” sytuacjach
32-.
udaje się zaoszczędzić
sporo miejsca.
W bardziej zaawansowanych technikach
kompresji sprawdza się, czy rozpatrywany w
bieżącej chwili ciąg wystąpił już wcześniej.
Jeżeli odpowiedź jest pozytywna, zamiast
ciągu znaków zapisywana jest adnotacja o
miejscu jego poprzedniego wystąpienia
(odsyłacz). Metoda ta znajduje zastosowanie
nie tylko w zapisie obrazu, ale także przy
archiwizowaniu danych dowolnego typu.
Z metody tej korzysta się np. w formacie
plików gif:
W technikach zapisu obrazu można wykorzystywać
fakt, że dane są przeznaczone do oglądania.
Wprowadzenie pewnych zmian w układzie punktów
barwnych na fotografii może być niezauważalne dla
odbiorcy, lecz istotne dla zmniejszenia rozmiaru
pliku. Tego typu kompresja obrazu nosi nazwę
kompresji nieodwracalnej lub stratnej. Z zapisu
stratnego nie można wiernie odtworzyć
pierwowzoru informacji. Format jpeg zapisu
obrazów korzysta z kompresji nieodwracalnej. Jest
to format świetny do fotografii, lecz zupełnie nie
nadaje się do rysunków technicznych ani do
wykresów.
Format – BMP
Format – JPEG (JPG)
Formaty zapisu grafiki rastrowej
ppm
xpm
bmp
pcx
gif
jpeg
png
tif
Portable PixMap, zapis bez kompresji.
X-Windows PixMap, zapis znakowy bez kompresji, z paletą
barw dowolnego rozmiaru.
Bitmap, zapis bez kompresji lub z prymitywną kompresją.
Paintbrush, zapis z prymitywną kompresją.
Graphics Interchange Format, zapis z kompresją, z paletą do
256 barw.
Joint Photo Expert Group, zapis z kompresją stratną, z
bezpośrednim kodowaniem barw pikseli (bez palety).
Portable Network Graphics, zapis z kompresją.
Targa Interchange Format, format roboczy grafiki
rastrowej dla skanerów i edytorów graficznych.
Przykładowe zdjęcie w formacie o wymiarach 1024x768 piksele, ma wielkość: BMP 2304 kB, TIF bez kompresji - 2307 kB, z kompresją zip - 1133 kB, LZW - 1515 kB PCX
- 1543 kB, PNG - 650 kB, GIF 256 kolorów - 291 kB, JPG - jakość 80% - 72 kB, jakość
60% - 57 kB (stopień kompresjii zależy od rodzaju zdjęcia i ma wpływ na jakość).
GRAFIKA WEKTOROWA
Grafika wektorowa składa się z linii prostych i
krzywych, zdefiniowanych przez obiekty
matematyczne jako wektory. Wektory opisują grafikę
w kategoriach geometrycznych. Jeśli na przykład w
programie wektorowym chce się narysować koło,
program utworzy je na podstawie wzoru
matematycznego opisującego kształt, rozmiar i
położenie. Koło można następnie przesuwać oraz
zmieniać jego wielkość i kolor, a grafika nie straci
przy tym na jakości.
Grafika wektorowa nie zależy od rozdzielczości,
tzn. nie jest określana przez stałą liczbę pikseli i
jest zawsze odtwarzana z maksymalną
rozdzielczością dowolnego urządzenia
wyjściowego. Z tego powodu grafika wektorowa
najlepiej nadaje się do tworzenia grafiki tekstowej
(zwłaszcza z małą czcionką), wizytówek,
emblematów, znaków firmowych, gdzie linie muszą
być ostre i wyraźne, niezależnie od wielkości, w
jakiej są odtwarzane.
Formaty zapisu grafiki wektorowej
• CDR - rozszerzenie plików zawierających grafikę
wektorową utworzoną za pomocą programu
CorelDRAW,
• CGM - rozszerzenie plików w formacie Computer Graphics
metafile,, przchowujących grafikę wektorową,
• DRW - rozszerzenie plików zawierających grafikę
utworzoną w Micrografx Windows Draw,
• WMF - Metaplik Windows (Windows Metafile) jest to
standard dla plików przechowujących grafikę
wektorową w pakiecie MS Office,
• ZMF - rozszerzenie plików zawierających grafikę
wektorową utworzoną za pomocą programu
Zoner Draw,
Formaty zapisu grafiki wektorowej
• EPS
- Encapsulated Postscript, najczęstszy format, ale
niezbyt dobrze realizowany przez wiekszość
programów, EPS dopuszcza nagłówki przechowujące
obraz w formie rastrowej (zwykle w formacie TIF)
przy niskiej rozdzielczości,
• DXF - głownie do CAD, rysunków technicznych.
SŁOWNICZEK POJĘĆ
DITHERING to symulacja przejść między kolorami (odcieniami szarości).
Poszczególne piksele generowane są na bazie matryc 2x2, lub 3x3. Wadą
ditheringu jest to, że im więcej zostanie wygenerowanych odcieni kolorów
(szarości), tym niższa będzie rozdzielczość takiego obrazka.
INTERPOLACJA to sztucznie podniesione rozdzielczość uzyskiwana dzięki
metodzie zwanej -ponowne próbkowanie-. Oprogramowanie skanerów
może sztucznie podwyższyć rozdzielczość skanowanego obrazu ponad
rzeczywiste mechaniczne i elektroniczne możliwości urządzenia. Odbywa
się to na drodze matematycznych obliczeń metodą zwaną -interpolacją-.
Między dwa punkty obrazu wstawiane są kolejne, których jasność i kolor są
wyliczane (interpolowane) na podstawie parametrów punktów sąsiednich.
ROZDZIELCZOŚĆ to liczba pikseli
(w obrazku) lub kropek (w urządzeniach).
PPI (pixels per inch) ilość pixeli na cal w obrazku. Jednostka podobna
do dpi, jednak zamiast ilości kropek (plamek farby drukarskiej)
liczymy w niej ilość pikseli. Rozdzielczość obrazka ustawiamy w
zależności od przeznaczenia (sposobu prezentacji) np..: Strony
WWW, Microsoft PowerPoint - 72 ppi.
DPI (dots per inch) ilość kropek na cal, czyli rozdzielczość urządzenia
wyjściowego.
Wykaz urządzeń i ich rozdzielczości: monitor - 72 dpi; drukarka 150
- 1200 dpi; naświetlarka 2400 dpi


Aliasing zjawisko polegające na pojawianiu się tzw.
ząbkowanych krawędzi na obrazkach, które zawierają
dostatecznie wiele informacji, by zapewnić gładkie
przejścia linii krzywych i zaokrągleń. Czasami nazywa się
ten efekt schodkowaniem, bo krawędzie wyglądają jak
rysunek schodków, a nie jak krzywizny.
Bezier Pierre - francuski matematyk, pracownik firmy
Renault. W ramach prac projektowych nad nowymi
karoseriami samochodowymi opracował model opisu
krzywych pozwalający na ich graficzną edycję za pomocą
punktów węzłowych -- regulacja długości segmentu
krzywej i zmiennej długości "wąsów" z zaczepami
odchodzącymi od każdego węzła -- regulacja krzywizny.
Krzywe Beziera są fundamentem wszelkich prac
wektorowych, pozwalają na tworzenie gładkich i płynnych
zarysów kształtów.


Clipart - gotowa do wykorzystania
grafika wektorowa (używając jej
nie łamiemy praw autorskich),
przedstawiająca najczęściej jeden
konkretny przedmiot, dostarczana
w pakietach przez producenta programu
graficznego lub niezależnych wytwórców.
Blend (metamorfoza) - przekształcenie umożliwiające
płynną transformację jednego obiektu wektorowego w
inny. Stopniowej przemianie ulega także barwa
wypełnienia i kolor oraz grubość konturu. Przez
profesjonalistów stosowana do nieregularnego rozkładu
świateł i cieni na powierzchni obiektów.




Layers - warstwy. Struktury logiczne dokumentu
pozwalające na zgrupowanie na nich obiektów jednego
typu, a następnie globalne nimi zarządzanie, np.
blokowanie, ukrywanie z ekranu lub wydruku.
Wektor - "skierowany odcinek". W grafice komputerowej
stosowany do reprezentowania położenia punktu
względem określonego układu współrzędnych. (CC)
Tracing - wektoryzacja mapy bitowej.
Tablet graficzny – urządzenie przypominające swymi
rozmiarami książkę i posiadające powierzchnię wrażliwą na
nacisk i każdy ruch specjalnego pisaka. Praca ze
wspomnianym urządzeniem przypomina tradycyjną formę
kreślenia.

Mapa bitowa (bit map) - sposób zapamiętania obrazu
przy wykorzystaniu pikseli ułożonych w rzędy i kolumny.
Każdy piksel a właściwie informacja o jego kolorze może
zostać zapisana za pomocą określonej liczby bitów;
wartość 1 oznacza czerń lub kolor, wartość 0 biel. W
zależności od liczby kolorów jakie możemy wykorzystać w
mapie bitowej, rozróżniamy mapy: 1-bitowe, 8-bitowe, 16bitowe, 24-bitowe i 32-bitowe. Mapy 1-bitowe to mapy
czarno-białe, natomiast w mapach 8-bitowych na jeden
piksel przypada 256 kolorów, w 16-bitowych 65 526
kolorów, w 24-bitowych 16 777 216kolorów itd.