Kryterium technika tworzenia Grafika wektorowa Grafika rastrowa

Transkrypt

1 Grafika komputerowa

2 Grafika komputerowa Dział informatyki zajmujący się wykorzystaniem komputerów do generowania obrazów oraz wizualizacją rzeczywistych danych. Jest obecnie narzędziem powszechnie stosowanym w nauce, technice, kulturze oraz rozrywce.

3 Zastosowania grafiki 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.

4 Podział grafiki Kryterium technika tworzenia Grafika wektorowa obraz jest rysowany za pomocą kresek lub łuków. Grafika rastrowa obraz jest budowany z prostokątnej siatki leżących blisko siebie punktów (tzw. pikseli). Głównym parametrem w przypadku grafiki rastrowej jest wielkość bitmapy, czyli liczba pikseli, podawana na ogół jako wymiary prostokąta.

5 Kryterium - cykl generacji obrazu grafika nieinterakcyjna program wczytuje uprzednio przygotowane dane i na ich podstawie tworzy wynikowy obraz. Tak działa np. POV-Ray, który wczytuje z pliku definicję sceny trójwymiarowej i na jej podstawie generuje obraz sceny. grafika interakcyjna program na bieżąco uaktualnia obraz w zależności od działań użytkownika, dzięki temu użytkownik może od razu ocenić skutki, czas odświeżenia obrazu nie może być zbyt długi. Akceptuje się i stosuje uproszczone metody rysowania obiektów, aby zminimalizować czas oczekiwania. grafika czasu rzeczywistego program musi bardzo szybko (kilkadziesiąt razy na sekundę) regenerować obraz, aby wszelkie zmiany były natychmiast uwidocznione, ma szczególnie znaczenie w różnego rodzaju symulatorach, jest również powszechna w grach komputerowych.

6 Grafika rastrowa W grafice rastrowej obraz jest podzielony na wiele małych prostokątów, tzw. pikseli, a dla każdego z nich zdefiniowany jest jego kolor. Ten sposób reprezentacji obrazu odpowiada sposobowi jego wyświetlania na ekranie i w tym sensie jest dla komputerów czymś "naturalnym". Skalowanie, a zwłaszcza powiększanie obrazu, wiąże się z pogorszeniem jakości (obraz staje się rozmyty lub z widocznymi powiększonymi pikselami).

7 Formaty grafiki rastrowej Formaty przechowujące grafikę rastrową (bitmapy) można podzielić na stosujące kompresję stratną, stosujące kompresję bezstratną nie stosujące kompresji.

8 Bez kompresji BMP (BitMaP) zwykła mapa bitowa, standardowy format w środowisku Windows, wielkość pliku zależy m.in. od liczby pamiętanych kolorów TIFF (Tagged Image File Format) - popularny format plików graficznych udostępniający wiele rodzajów kompresji (zarówno stratnej jak i bezstratnej). Format pliku stosowany dla materiałów, przeznaczonych do druku, można w nim uzyskać bezstratną kompresję do 40% oryginalnej wielkości pliku

9 Kompresja bezstratna PNG (Portable Network Graphics) - format grafiki (szczególnie internetowej) obsługiwany przez większość przeglądarek WWW; obsługuje przezroczystość GIF (Graphics Interchange Format) - popularny format grafiki (szczególnie internetowej) obsługiwany przez prawie wszystkie przeglądarki WWW; może przechowywać wiele obrazków w jednym pliku tworząc z nich animację

10 Kompresja stratna JPG lub JPEG (Joint Photographic Experts Group) - używany zarówno w sieci internet (obsługiwany przez prawie wszystkie przeglądarki), jak i w aparatach cyfrowych oraz skanerach. Format pliku, w którym w zależności od wyboru stopnia kompresji, można uzyskać dużą oszczędność pamięci, ale traci się na jakości obrazu. JPEG nowsza wersja formatu JPEG, oferująca lepszą kompresję. DjVu - format stworzony do przechowywania zeskanowanych dokumentów w formie elektronicznej

11 Rozdzielczość obrazu rastrowego to liczba pikseli przypadajacych na jednostkę miary. Najczęściej stosowane jednostki to: PPI liczba pikseli obrazu przypadająca na jeden cal ekranu DPI rozdzielczość druku mierzona jest liczbą punktów na cal Przygotowując obraz do wydruku należy uwzględnić, że rozdzielczości wyrażone w PPI i DPI

12 Głębia bitowa definicja Głębia bitowa określa ilość informacji o kolorze dostępnej dla każdego piksela obrazu. Im więcej informacji o kolorze przypada na jeden piksel, tym więcej kolorów jest dostępnych i tym dokładniejsze jest ich odtworzenie. Na przykład piksele obrazu o głębi bitowej 1 mogą przyjmować dwie wartości: czerń lub biel. Obraz o głębi 8 bitów może przyjmować 2 8 wartości (czyli 256). Obrazy w skali szarości o głębi bitowej 8 mogą przyjmować 256 odcieni szarości. Obrazy RGB składają się z 3 kanałów kolorów. Obraz RGB o 8 bitach na piksel może przyjmować 256 wartości dla każdego kanału, co oznacza ponad 16 milionów możliwych wartości kolorów. Obrazy RGB o 8 bitach na kanał są czasem nazywane obrazami 24-bitowymi (3 kanały po 8 bitów dają łącznie 24 bity danych na każdy piksel).

13 Cechy grafiki rastrowej Umożliwia zachowanie dużego realizmu kolorystycznego poprzez indywidualne określanie barwy każdego elementu obrazu. Nie pozwala na dokonywanie transformacji geometrycznych na elementach składowych (a nie fragmentach) obrazu. Wielkość plików szybko rośnie wraz rozdzielczością (ilością pikseli) obrazu.

14 Przykładowe zastosowania grafiki rastrowej Grafika fotorealistyczna Cyfrowa obróbka obrazu Fotografia cyfrowa Cyfrowe wideo i telewizja World Wide Web

15 Wybrane formaty graficzne JPEG Joint Photographic Experts Group szeroko rozpowszechniony + szeroka paleta barw: do (28)3 = , 8 mln (tzw. True Color) + dobrze sprawdza sie w przypadku obrazów o łagodnych przejściach tonalnych, zarówno wielobarwnych, jak i w odcieniach szarości (np. fotografie) + obsuguje tryb progresywny + istnieją rozszerzenia standardu i modyfikacje algorytmu kompresującego (JPEG-LS, JPEG 2000) w procesie kompresji z obrazu usuwane są drobne szczegóły

16 Wybrane formaty graficzne GIF Graphics Interchange Format szeroko rozpowszechniony + kompresja bezstratna (algorytm LZW) + małe rozmiary plików + dobrze sprawdza sie w przypadku obrazów składających się z dużych obszarów o jednolitej barwie (np. wykresy tortowe ) i/lub szczegółowych oraz z ostrymi krawędziami (np. wykresy, rysunki, siatki, szkice) + można zapisać informacje o przeźroczystości wybranego koloru + istnieją rozszerzenia standardu pozwalające na zapis animacji niewielka paleta barw: maksymalnie 28 = 256 (tzw. tryb indeksowany) obrazy o dużej rozpiętości tonalnej są redukowane do 256 kolorów przed wykonaniem kompresji, przez co tracą na jakości

17 Wybrane formaty graficzne PNG Portable Network Graphics kompresja bezstratna + łączy zalety JPEG i GIF: dobrze sprawdza sie zarówno w przypadku obrazów o płynnych przejściach tonalnych wielobarwnych i w odcieniach szarości (paleta barw do 16, 8 mln kolorów), jak i GIF (pełna 8-bitowa przezroczystość [tzw. kanał alfa] oraz paleta barw od 2 do 256 kolorów) + obsługuje korekcje gamma, tryb progresywny i kontrole poprawności pliku + obsługuje różne głębokości bitowe (do 48 bitów na piksel)

18 PNG nie obsługuje animacji (istnieje osobny format do tego celu [MNG] oparty na algorytmie PNG) nieprawidłowo obsługiwany przez przeglądarkę Internet Explorer < 7.0 niektóre programy nie obsługują wszystkich właściwości PNG występują problemy z obsługą korekcji gamma w przeglądarkach

19 TIFF Tag(ged) Image File Format szeroko rozpowszechniony + kompresja bezstratna + szeroka paleta barw: od 2 do 16, 8 mln + obsługuje różne głębokości bitowe (do 48 bitów na piksel) oraz przestrzenie barw + obsługuje tryb wielostronicowy (multipage) zostało to wykorzystane np. w faksach + obsługuje przezroczystość i profile barw + specyfikacja formatu umożliwia jego rozszerzanie o dodatkowe znaczniki (za zgodą właściciela praw autorskich do formatu TIFF) mogą występować problemy z odczytem plików TIFF w niektórych programach format jest objęty patentami

20 Pojęcie barwy pojęcie barwy jest subiektywne inne traktowanie koloru w fizyce (fala świetlna), biologii (postrzeganie przez komórki oka), psychologii (psychologiczny odbiór barwy), filmie i fotografii, telewizji, itd.

21 Mozliwości postrzegania monitory mogą wyświetlić maksymalnie 16,7 miliona kolorów oko ludzkie potrafi rozpoznać 7 8 miliona z nich na wydrukach można uzyskać najwyżej kilkadziesiąt tysięcy kolorów w przypadku zastosowania najlepszych dostępnych metod druku

22 Elementy barwy odcień rodzaj koloru nasycenie ilość (czystość) koloru; przy zmniejszaniu, niezależnie od odcienia, uzyskujemy barwę białą jasność ilość światła; przy zmniejszaniu, niezależnie od odcienia, uzyskujemy barwę czarną achromatyczność brak nasycenia kolorem chromatyczność nasycenie kolorem

23 Elementy barwy tinty barwy powstałe w wyniku dodania bieli do czystego koloru (lub pigmentu do bieli) cienie barwy powstałe w wyniku dodania czerni do czystego koloru tony barwy powstałe w wyniku dodania do czystego koloru bieli i czerni w różnych proporcjach

24

25 Postrzeganie barw Wrażenia ogólne jasne i ciemne żywe i martwe krzykliwe i spokojne neutralne nabierające charakteru w połączeniu z innymi

26 Postrzeganie barw Wrażenia cieplne zimne szare, niebieskie, zielone ciepłe żółte, pomarańczowe, czerwone bierne brązy, fiolety

27 Barwy zimne

28 Barwy ciepłe

29 Barwy bierne

30 Zależność temperaturowa barw

31 Wrażenia fizyczne zwiększenie objętości czerwień, żółć, pomarańcz zmniejszenie objętości fiolet wzrost ciężaru czerwień zmniejszenie ciężaru niebieski, zielony oddalenie niebieski, zielony przybliżenie czerwień

32 Wrażenia psychologiczne biel niewinność, czystość, prawda brąz solidność, bezpieczeństwo, męskość czerwień wyrafinowanie, pewność siebie, mrok, śmierć fiolet niepokój, zniechecenie granat niezawodność, solidność, siła, uczciwość

33 Model addytywny RGB Kolory podstawowe: czerwony (red) R zielony (green) G niebieski (blue) B

34 Model substraktywny CMYK Kolory podstawowe: cyan C magenta M yellow Y black K

35 Model CMYK Model barw subtraktywnych (pochłaniających), stosowany w drukarkach, ploterach, poligrafii. Trzy barwy podstawowe: seledynowa (Cyan), purpurowa (Magenta) i żółta (Yellow) pochłaniają selektywnie światło białe. Pozostałe odcienie otrzymywane są poprzez odejmowanie udziałów barw podstawowych od światła białego (np. zielony = światło białe żółty seledyn) Barwnik czarny (black) poprawia efekt czerni.

36 Model HSB Parametry podstawowe: odcień hue H nasycenie saturation S jasność brightness B W cylindrze HSB odcienie ułożone są na obwodzie koła, kolory stają się coraz bardziej pastelowe w miarę zbliżania się do środka, jasność zmniejsza się w kierunku dolnej podstawy walca

37 Stosowanie barw barw należy używać z ostrożnością i powściągliwością należy minimalizować ilość użytych barw należy używać kolorów leżących na wspólnej osi w wybranym modelu kolorów stosowane kolory powinny mieć taka samą jasność nie należy stosować odcieni tego samego koloru dla obiektów nie związanych ze sobą nie stosować kolorów przy tworzeniu opisów, legend

38 Szczegóły i kontury szczegóły uwidacznia się nie barwą lecz jasnością (natężeniem) nie należy stosować barw dla małych obiektów będą niewidoczne obszary barw nieharmonizujących i jednocześnie sąsiadujących należy oddzielać cienką czarną linią należy stosować obwódki dla uwidocznienia konturów obiektów

39 Obiekty i tło w przypadku obrazu kolorowego jako tło należy stosować barwy neutralne (biel, czerń, szarości) jako tło dla rysunków o określonej barwie należy stosować barwę dopełniającą (barwy dopełniające to pary barw, które połączone z sobą w równych proporcjach dają barwy neutralne)

40 Tekst i tło nie należy stosować kolorów o podobnym poziomie jasności Niebieski na czarnym. Niebieski na czarnym. Niebieski na czarnym. Niebieski na czarnym. Czarny na niebieskim. Czarny na niebieskim. Czarny na niebieskim. Czarny na niebieskim. Biały na żółtym. Biały na żółtym. Biały na żółtym. Biały na żółtym. Żółty na białym. Żółty na białym. Żółty na białym. Żółty na białym.

41 Dla czarnego tła odpowiedniejszy jest żółty kolor tekstu, dla białego tekstu niebieskie tło Żółty na czarnym. Żółty na czarnym. Żółty na czarnym. Żółty na czarnym. Biały na niebieskim. Biały na niebieskim. Biały na niebieskim. Biały na niebieskim.

42 Odczucia jasne barwy bardziej rzucają się w oczy niż ciemne barwy z dużym udziałem niebieskiego będą rozmywane w stosunku do innych barw o takiej samej jasności daltoniści nie widzą koloru czerwonego i zielonego

43 Wpływ koloru na obiekty kolory obiektów wpływają na pozorną zmianę ich postrzeganej wielkości

44 obszary czerwone sprawiają wrażenie położonych bliżej

45 czerwony kwadrat umieszczony na zielonym tle wydaje się bardziej czerwony, niż ten sam kwadrat na niebieskim tle

46 wiele barw jest postrzeganych inaczej w zależności od jasności tła

47 Bibliografia a/wyklad3.pdf raf1.pdf Paweł Frankowski, Elementy graficzne na stronach www, Helion, Gliwice 2005