Grafika komputerowa mgr inż. Remigiusz Pokrzywiński
Spis treści Grafika komputerowa Grafika wektorowa Grafika rastrowa Format graficzny, piksel, raster Rozdzielczość, głębia koloru Barwa Modele barw Kompresja Zapis obrazu bez kompresji format BMP, RAW Zapis obrazu z kompresją JPEG, GIF, PNG
Grafika komputerowa Dział informatyki zajmujący się tworzeniem obrazów tego, co rzeczywiste bądź wymyślone za pośrednictwem komputera.
Grafika wektorowa Obrazy generowane są z obiektów prostych (linie, punkty, koła, ). Obraz zapisany przy pomocy wektorów opisujących położenie elementów, czyli za pomocą wzorów matematycznych. Wykorzystywana dla elementów wymagających dużej precyzji. Rysunek techniczny, Projekt logo firmy, Film animowany, ClipArt.
Zalety grafiki wektorowej Mały rozmiar plików, Dobra jakość przeskalowanego obrazu, Wektorowy obraz w odróżnieniu od rastrowego nie utraci nic na jakości, gdy zostanie powiększony (albo pomniejszony) kilka czy kilkaset razy. Nie ma żadnego znaczenia to, że początkowo rysunek mieścił się na kartce formatu A4, a po powiększeniu ma zająć arkusz A0 dane potrzebne do zapisania informacji o grafice w obu przypadkach złożą się na plik o takiej samej wielkości. Duże możliwości modyfikacji poszczególnych elementów obrazu.
Grafika rastrowa Obraz to mozaika maleńkich punktów, zwanych pikselami. Każdy piksel ma swoje miejsce i kolor. Tworzone w ten sposób obrazy zwykło się nazywać mapami bitowymi (potoczniebitmapami). Zastosowanie: Edycja fotografii (retusz, kolorowanie, nakładanie filtrów), Animowane obrazki typu gif, Elementy stron WWW. Wizytówka. Przykładowe programy: Photoshop, Corel Photopaint, Paint, GIMP.
Obraz rastrowy w powiększeniu
PORÓWNANIE GRAFIKI RASTROWEJ I WEKTOROWEJ W rysunku rastrowym wszystko jest zapamiętane punkt po punkcie (piksel po pikselu). Tak więc mały rysunek jest zapamiętany jako określona liczba punktów. Po powiększeniu te małe punkty stają się duże, a na dodatek jest ich tyle samo (tyle że o większych rozmiarach). Różnica między małym a dużym odcinkiem polega więc na powiększeniu punktów, których ilość jest stała. W rysunku wektorowym odcinek jest zapamiętywany jako zbiór dwóch punktów (początkowego i końcowego) o określonych współrzędnych. Program oblicza pośrednie punkty ze wzoru matematycznego i następnie wyświetla na ekranie. Powiększenie odcinka w tym przypadku polega na obliczeniu na nowo punktów pośrednich.
PORÓWNANIE GRAFIKI RASTROWEJ I WEKTOROWEJ cd. Różnice między rysunkiem rastrowym a wektorowym są olbrzymie. Szczególnie widoczne są podczas skalowania (zmian rozmiarów). Przeskalowana rastrowa litera a wygląda brzydko.
PORÓWNANIE GRAFIKI RASTROWEJ I WEKTOROWEJ cd.
Format graficzny, piksel, raster Format graficzny to ustalony standard zapisu informacji w pliku danego typu. Piksel - jest to najmniejszy jednolity (przedstawiający konkretny kolor) element obrazu wyświetlanego na ekranie (monitora komputerowego, telewizora itp.), drukowanego lub uzyskiwanego za pomocą urządzeń przetwarzania obrazu (aparat cyfrowy, skaner). Raster - to jednotonalny obraz składający się z drobnych kropek (lub w szczególnym przypadku z linii), dający podczas oglądania z normalnej odległości wrażenie istnienia półtonów, gdy kropki te są już na tyle małe, że zlewają się z otaczającym je tłem.
Rozdzielczość Rozmiar obrazka podany ilością pikseli w jego szerokości i wysokości. Przykładowo rozdzielczość ekranu 800x640 oznacza, że można na nim wyświetlić maksymalnie 800 pikseli w jego szerokości i 640 w wysokości. Im wyższa rozdzielczość tym więcej miejsca na dysku zajmie obraz.
Głębia koloru Ilość informacji przekazywana w każdym pikselu Im większa głębia tym dokładniejszy obraz, ale także tym więcej miejsca na dysku zajmie plik. Przykładowo: jeśli mamy 8-bitową głębię koloru na obrazie można będzie wyświetlić 2 8 =256 odcieni danego koloru. Jest to także zakres barw wyświetlanych na monitorze Głębia koloru Oznaczenie Ilość kolorów możliwych do wyświetlenia 1-bitowa 2 1 2 (np. biały i czarny) 8-bitowa 2 8 256 24-bitowa 2 24 16 777 216 32-bitowa 2 32 4 294 967 296
Barwa Wrażenie barwy jest to zjawisko związane z odbieraniem przez ludzkie lub zwierzęce oko promieniowania świetlnego. Promieniowanie to (światło widzialne) tworzy fale elektromagnetyczne o określonej długości. Oko charakteryzuje się zróżnicowaną wrażliwością na fale.
Modele barw W grafice komputerowej określenie wybranej barwy musi być wyjątkowo precyzyjne. Za opisanie poszczególnych kolorów odpowiadają tzw. modele barw. Najpopularniejsze modele barw to: - RGB - CMYK - HSV
Model RGB Model barw pozwalający na uzyskiwanie nowych kolorów w wyniku mieszania ze sobą trzech barw podstawowych o odpowiedniej intensywności (tzw. synteza addytywna). Każdy piksel może przybrać jeden z 255 odcieni (1 bajt) koloru czerwonego (R), zielonego (G) i niebieskiego (B)
Model CMYK Modelu CMYK używa się do grafik wydrukowanych na papierze, a nie wyświetlanych na ekranie monitora. Poszczególne kolory trybu CMYK są przeciwieństwem kolorów RGB: Cyan, Magenta, Yellow i aby uzyskać odpowiedni kontrast BlacK. Dla tego modelu zachodzi synteza subtraktywna mieszania barw, polegająca na nakładaniu się barw pozostałych po wyeliminowaniu ze światła białego fal o wybranych długościach.
Model HSV Model HSV związany jest ze sposobem, w jaki widzi ludzkie oko. Nazwa modelu związana jest ze składowymi opisu barwy: odcień światła (Hue), nasycenie koloru (Saturation) oraz moc światła białego (Brightness).
Kompresja Kompresja danych - polega na zmianie sposobu zapisu informacji w taki sposób, aby zmniejszyć redundancję, czyli nadmiarowość w stosunku do tego, co konieczne, nie zmieniając przy tym przenoszonych informacji.
Rodzaje kompresji Wyróżnia się dwa typy kompresji: bezstratną - w której z postaci skompresowanej można odzyskać identyczną postać pierwotną, stratną - w której takie odzyskanie jest niemożliwe
Zapis obrazu bez kompresji - BMP Jest to podstawowy format systemu Windows. Obraz zapisany w formacie BMP jest grafiką bitmapową, pozbawioną jakiejkolwiek kompresji. Obrazy mogą być zapisane w palecie1-,4-,8-lub24- bitowej.
Format RAW RAW ogólne określenie formatów zapisu danych bez nagłówków. W fotografii cyfrowej rejestracja zdjęć w formacie RAW pozwala na zachowanie najwyższej jakości obrazu oferowanej przez aparat dając możliwość dokładnej obróbki pliku na komputerze. Format RAW charakteryzuje się dużym zakresem tonalnym, brakiem kompresji stratnej i zawiera zazwyczaj 12 lub 14 bitów na piksel (w odróżnieniu od 8-bitowych plików JPEG).
Kompresja stratna - JPG JPG, JPEG jest skrótem od organizacji, która po raz pierwszy przedstawiła jego definicję, Joint Photographic Experts Group. Jego podstawową zaletą jest duży stopień kompresji - nawet150%. Pogorszenie jakości jest wprost proporcjonalne do stopnia kompresji. Format JPEG pozwala na zapisanie pełnej gamy kolorów RGB. Wadą tego formatu jest to, że nie można w nim zachować animacji, ani też zdefiniować kolorów przezroczystych. Rozszerzenie: *.jpe, *.jpg, *.jpeg
Przykłady kompresji - JPG Kompresja 20:1 Kompresja 200:1
Kompresja JPG, JPEG, JPG200 Zalety: bardzo dobre współczynniki kompresji możliwość dobierania współczynnika kompresji bardzo duża popularność metody Wady: lepszy współczynnik kompresji oznacza pogorszenie jakości obrazu istnieją lepsze algorytmy
Porównanie plików BMP i JPG Obraz bitowy 1,37 MB Obraz JPEG 36,0 KB
Format GIF Jest dość szeroko stosowany. Został stworzony na zamówienie Compu ServeI NC. W1987roku (GIF87a). Format GIF był opracowany, z myślą o przesyłaniu na duże odległości za pomocą urządzeń transmisyjnych. Powoduje on stopniowe wyświetlanie linii poziomych obrazka. Rozszerzenie: *.gif Zalety: umożliwia zapis w jednym pliku wielu obrazów GIF w celu późniejszym ich prezentacji w postaci animacji, możliwość ustawienia dla każdego piksela przezroczystości, obsługiwany przez większość dobrych programów, Wady: nie obsługuje trybów o 24-bitowych kolorze.
Format PNG Format PNG został opracowany jako następca GIF w 1995 roku. Grupa ekspertów poleca metodę PNG, jako alternatywę dla formatu GIF, dla którego stosowania producenci oprogramowania muszą posiadać licencję. Specyficzna budowa PNG spowodowała, że nadaje się on znacznie lepiej do użytkowania w sieci niż inne istniejące formaty (GIF, JPEG). Rozszerzenie: *.png
Dźwięk Dźwiękiem określa się doznania akustyczne spowodowane falą dźwiękową wywołaną przez sprzężenie nośnika. W atmosferze ziemskiej nośnikiem jest powietrze.
Dźwięk cd. Każdy dźwięk można opisać za pomocą dwóch właściwości: wysokości i natężenia Wysokość dźwięku to częstotliwość wibracji rozchodzącej się fali wyrażana w hercach (Hz). Częstotliwość 1 Hz odpowiada występowaniu jednego cyklu w ciągu 1 s. Ludzkie ucho jest w stanie rejestrować dźwięki od 16 20 Hz do około 20 khz. Natężenie dźwięku to parametr decydujący o głośności dźwięku wyrażony w decybelach (db). Im większa siła wibracji, tym większa odczuwalna głośność dźwięku. Dla porównania szelest liści to 10 db, głośna muzyka w pomieszczeniu to 80 db, a wybuch dużej petardy to około 160 db.
Dźwięk cd. Proces zamiany dźwięku analogowego na cyfrowy za pomocą przetwornika ADC nosi nazwę próbkowania (ang. sampling).