nich ma swój własny niezaleŝny od innego kolor. Matrycę takich punktów nazywamy mapą bitową lub rastrem.

Transkrypt

1 Podstawowe pojęcia Grafika Komputerowa Zajęcia

2 Reprezentacja obrazu w komputerze Reprezentacja obrazu w komputerze jest bezpośrednio związana ze sposobem działania urządzeń wyjściowych a dokładniej monitora i drukarki. Zarówno obraz generowany przez monitor jak i drukarkę składa się z ogromnej ilości świecących punktów (pikseli), kaŝdy z nich ma swój własny niezaleŝny od innego kolor. Matrycę takich punktów nazywamy mapą bitową lub rastrem.

3 Modele barw Przestrzeń barw - widma fal elektromagnetycznych z zakresu 380 nm do 780 nm (tj. światło widzialne) znalazły swe matematyczne modele w postaci trójwymiarowych przestrzeni barw. Dzięki tym modelom barwę moŝna opisać nie tylko przez podanie jej widma, ale przez modele w róŝnym stopniu zbliŝone do ludzkiej percepcji barwy, związanej z fizjologią oka ludzkiego. NajwaŜniejsze przestrzenie barw ujęto w normach międzynarodowych. Stosuje się je w róŝnych dziedzinach przemysłu: farbiarskim, tekstylnym, spoŝywczym, fotografii itd.

4 Modele barw Modele HSV (hue, saturation, value) i HSB (hue, saturation, brightness) Model RGB (red, green, blue) Model CMYK (Cyan Cyan, Magenta, Yellow, black) Model CIE L*ab*

5 HSV, HSB Model HSV nawiązuje do sposobu, w jakim widzi ludzki narząd wzroku, gdzie wszystkie barwy postrzegane są jako światło pochodzące z oświetlenia. Według tego modelu wszelkie barwy wywodzą się ze światła białego, gdzie część widma zostaje wchłonięta a część odbita od oświetlanych przedmiotów. Symbole w nazwie modelu to pierwsze litery nazw angielskich dla składowych opisu barwy: H częstotliwość światła (ang. Hue) wyraŝona kątem na kole barw przyjmująca wartości od 0 do 360. Model jest rozpatrywany jako stoŝek, którego podstawą jest koło barw.

6 RGB RGB jeden z modeli przestrzeni barw, opisywanej współrzędnymi RGB. Jego nazwa powstała ze złoŝenia pierwszych liter angielskich nazw barw: R red (czerwonej), G green (zielonej) i B blue (niebieskiej), z których model ten się składa. Jest to model wynikający z właściwości odbiorczych ludzkiego oka, w którym wraŝenie widzenia dowolnej barwy moŝna wywołać przez zmieszanie w ustalonych proporcjach trzech wiązek światła o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej Z połączenia barw RGB w dowolnych kombinacjach ilościowych moŝna otrzymać szeroki zakres barw pochodnych, np. z połączenia barwy zielonej i czerwonej powstaje barwa Ŝółta.

7 RGB Zapis koloru jako RGB często stosuje się w informatyce (np. palety barw w plikach graficznych, w plikach html). Najczęściej stosowany jest 24-bitowy zapis kolorów, w którym kaŝda z barw jest zapisana przy pomocy składowych, które przyjmują wartość z zakresu W modelu RGB 0 oznacza kolor czarny, natomiast 255 kolor biały. W rzadszych przypadkach stosuje się model, w którym przypada po 12 lub 16 bitów na kaŝdą ze składowych, co daje duŝo większe moŝliwości przy manipulowaniu kolorem.

8 CMYK CMYK zestaw czterech podstawowych kolorów farb drukarskich stosowanych powszechnie w druku kolorowym w poligrafii i metodach pokrewnych (atramenty, tonery i inne materiały barwiące w drukarkach komputerowych, kserokopiarkach itp.). Na zestaw tych kolorów mówi się równieŝ barwy procesowe lub kolory triadowe (kolor i barwa w jęz. polskim to synonimy). CMYK to jednocześnie jedna z przestrzeni barw w pracy z grafiką komputerową. Skrót CMYK powstał jako złoŝenie pierwszych liter angielskich nazw kolorów prócz koloru czarnego, z którego wzięto literę ostatnią, poniewaŝ litera B jest skrótem jednego z podstawowych kolorów w analogicznym skrócie RGB.

9 CMYK W druku nie moŝna nakładać poszczególnych kolorów z zestawu CMYK w rozcieńczeniu. Druk odbywa się metodą rastra, czyli drukowania malutkich punktów (kropek) posiadających 100% koloru o róŝnej wielkości lub gęstości przy uwzględnieniu pozostawionego, niezakrytego białego podłoŝa. Np. kolor "średniocyjanowy" czyli 50% cyjanu moŝe być np. wzorkiem szachownicy, a 75% koloru moŝe być wzorkiem przypominającym dziury w serze.

10 CIE L*ab* Opracowany przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (CIE) model barw CIE La*b* jest najwaŝniejszym modelem w odniesieniu do grafiki komputerowej. Opisywane barwy mieszają się w elipsoidzie o trzech prostopadłych osiach. WzdłuŜ osi a barwy przechodzą od zielonej do czerwonej, wzdłuŝ osi b od Ŝółtej do niebieskiej, w punkcie zbiegu jest biel (szarość). WzdłuŜ osi pionowej L określającej jasność, biegną barwy achromatyczne - od bieli do czerni. Barwy objęte w kuli CIE La*b* tworzą najszerszą gamę barw, model został opracowany na bazie modelu CIE Yxy. Zastosowana transformacja współrzędnych umoŝliwia łatwiejsze wyliczenie odległości pomiędzy dwoma barwami w przestrzeni. KaŜdy inny model barw da się opisać we współrzędnych Lab, ale nie na odwrót. Czyni to model ten niezaleŝnym od urządzeń wejścia/wyjścia. Model wykorzystywany jest do obliczeń na barwach przez systemy zarządzania barwami CMS.

11 Głębokość barw (RGB) Czerń i biel moŝemy uzyskać za pomocą jednego bitu na piksel (czerń 0, biel 1). Tryb ten nadaje się do przedstawiania tekstu i prostych schematów. skala szarości (greyscale) rozróŝniamy tutaj stany pośrednie między czernią a bielą najczęściej moŝliwych odcieni jest 256 (8 bitów na piksel) taki tryb pracy nadaje się do obróbki czarnobiałych zdjęć. tryb koloru indeksowanego, mamy do wyboru pewną ilość kolorów z wcześniej zapisanej palety np. 16 (4 bity na piksel) lub 256 (8 bitów na piksel) tryb ten nadaje się do prostych rysunków i animacji. tryb pełnego koloru (true colour) w tym trybie mamy do dyspozycji ponad 16 milionów kolorów kaŝdy piksel jest opisany przez 3 składowe (RGB) kaŝda składowa jest reprezentowana przez liczbę oznaczającą natęŝenie z zakresu od 0 do 255 (3 x 8 bitów na piksel). Jest to tryb najbardziej doskonały ale wymaga od komputera duŝej ilości pamięci

12 Przykład! 800 * 600 = pikseli Tryb dwukolorowy jeden piksel zapisany na jednym bicie pikseli * 1 b = b = =60000 B = 58,9 kb

13 Grafika Komputerowa Grafika komputerowa dział informatyki zajmujący się wykorzystaniem komputerów do generowania obrazów oraz wizualizacją rzeczywistych danych. Grafika komputerowa jest obecnie narzędziem powszechnie stosowanym w nauce, technice, kulturze oraz rozrywce. Przykładowe zastosowania: kartografia, wizualizacja danych pomiarowych (np. w formie wykresów dwu- i trójwymiarowych), wizualizacja symulacji komputerowych, diagnostyka medyczna, kreślenie i projektowanie wspomagane komputerowo (CAD), przygotowanie publikacji (DTP), efekty specjalne w filmach, gry komputerowe.

14 Grafika Komputerowa Podział ze względu na reprezentację danych w programach komputerowych: Grafika wektorowa w tym przypadku nazwa moŝe być nieco myląca, poniewaŝ obrazy mogą składać się nie tylko z wektorów (odcinków), ale równieŝ z innych figur geometrycznych. Cechą grafiki wektorowej jest to, Ŝe zapamiętywane są charakterystyczne dla danych figur dane (parametry), np. dla okręgu będzie to środek i promień, dla odcinka współrzędne punktów końcowych, a dla krzywych parametrycznych współrzędne punktów kontrolnych. Program, jeśli musi narysować obraz na urządzeniu (bądź to rastrowym, bądź wektorowym), na podstawie posiadanych danych wygeneruje obraz tych figur bardzo waŝną zaletą tej reprezentacji to moŝliwość dowolnego powiększania obrazów, bez straty jakości. Grafika rastrowa do zapamiętania obrazu rastrowego potrzebna jest dwuwymiarowa tablica pikseli nazywana powszechnie bitmapą. Nazwa wzięła się stąd, Ŝe początkowo były rozpowszechnione systemy wyświetlające obrazy czarno-białe, więc w takim przypadku pojedynczy piksel mógł być opisany przez jeden bit. Jednak gdy powszechniejsza stała się grafika kolorowa, piksele zaczęły być opisywane więcej niŝ jednym bitem wówczas pojawiła się nazwa pixmapy

15 Grafika Komputerowa Przewagą reprezentacji wektorowej nad rastrową jest to, Ŝe zawsze istnieje dokładna informacja o tym, z jakich obiektów składa się obraz. W przypadku obrazów bitmapowych tego rodzaju informacja jest tracona, a jedyne, czego moŝna bezpośrednio się dowiedzieć, to kolor piksela. Istnieją jednak metody, które pozwalają wydobyć z obrazów bitmapowych np. tekst, czy krzywe. W chwili obecnej dominują wyświetlacze rastrowe, więc programy W chwili obecnej dominują wyświetlacze rastrowe, więc programy wykorzystujące grafikę wektorową są zmuszone przedstawiać idealne figury geometryczne w skończonej rozdzielczości.

16 Grafika 3D Podobnie jak w przypadku grafiki wektorowej grafika 3D takŝe opiera się na matematycznym opisie obrazu rozszerzonym o trzeci wymiar i informacje dotyczące źródeł oświetlenia obiektu, pozycji obserwatora czy rodzaju powieŝchni obiektu (błyszczące, matowe), moŝemy takŝe zdefiniować ruch obiektu, a później go obserwować.

17 Grafika Wektorowa: Corel Draw Inkscape Gimp Adobe Ilustrator AutoCad Programy Graficzne Grafika rastrowa: Photoshop Gimp Paint Shop Pro Corel Photo-paint

18 Formaty plików grafiki bitmapowej Jakość grafiki jest ściśle uzaleŝniona od ilości pikseli w obrazie, pliki zapisane w tym formacie mają jednak bardzo duŝą objętość. moŝna temu zaradzić stosując kompresję. W grafice wykorzystuje się dwa rodzaje kompresji: bezstratną (kompresja LZW w formatach GIF i TIFF) oraz stratną w (formacie JPEG). Kompresja JPEG jest bardzo efektywna i pozwala na 10-krotne zmniejszenie objętości obrazu bez straty jakości. Niestety kompresja ta nie nadaje się do rysunków o wyraźnych konturach poniewaŝ następuje ich rozmycie.

19 Efekty kompresji JPEG

20 DPI dpi (ang. dots per inch) liczba plamek przypadająca na cal długości. Jednostka stosowana do określenia rozdzielczości drukarek, ploterów, naświetlarek itp. Pojęcie to jest bardzo rozpowszechnione i często stosowane takŝe jako potoczny zamiennik określeń pokrewnych: ppi (pixels per inch pikseli na cal) czyli jednostek rozdzielczości obrazów bitmapowych oraz spi (samples per inch próbek na cal) czyli jednostek rozdzielczości skanerów. Jednostka dpi opisuje stopień oddawania szczegółów kształtu obrazu w sterowanych komputerowo urządzeniach drukujących, naświetlających, a takŝe wycinających, grawerujących itp. Określa gęstość moŝliwych do uchwycenia szczegółów obrazu, który jest rozumiany jako układ plamek, których środki pozostają w stałych odległościach względem siebie a ułoŝone są w rzędach i kolumnach. Rozdzielczość pozioma (w rzędach) jest rzeczywistą rozdzielczością urządzenia i jeśli nie podano inaczej, oznacza takŝe rozdzielczość pionową.

21 DPI Coraz częściej jednak wiele typów urządzeń posiada rozdzielczość pionową będącą wielokrotnością rozdzielczości rzeczywistej, co tylko częściowo odpowiada prawdzie, gdyŝ rozwiązane jest to w ten sposób, Ŝe plamki w sąsiednich rzędach nachodzą częściowo na siebie. Odpowiednikiem dpi w miarach metrycznych jest jednostka dpc (ang. dots per cm). W bieŝącej pracy w DTP jest to jednak jednostka uŝywana znacznie rzadziej, a jej zastosowanie ogranicza się praktycznie tylko do niektórych prac pomiarowych lub badawczych oraz do podawana jej dla wymogów formalnych.

22 Koniec Źródła: