Grafika Komputerowa - wprowadzenie Marek Pudełko Grafika Grafika jeden z podstawowych działów sztuk plastycznych (obok malarstwa i rzeźby). Obejmuje techniki pozwalające na powielanie rysunku na papierze lub tkaninie z uprzednio przygotowanej formy. Zależnie od funkcji rozróżniamy: Grafikę artystyczną, która wyróżnia się skupieniem w rękach artysty całego procesu twórczego od projektu przez wykonanie matrycy do wykonania odbitek. Grafikę użytkową. To dziedzina grafiki i drukarstwa artystycznego służąca celom użytkowym. Związana jest z rynkiem wydawniczym i reklamą. Grafika użytkowa obejmuje plakat, ilustracje, druki okolicznościowe, magazyny, gazety, znaczki pocztowe, banknoty, ekslibrisy i liternictwo. 2 Przykład grafiki artystycznej Leon Wyczółkowski (1852-1936) Sosny z Połągi, 1908 Grafika Komputerowa Grafika komputerowa to 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. 3 4
Przykład grafiki komputerowej Michał Kurc Podział grafiki komputerowej Grafika rastrowa (bitmapowa) obraz jest reprezentowany poprzez zbiór punktów (pikseli) o indywidualnie określonych parametrach barwnych Grafika wektorowa Poszczególne elementy obrazu są reprezentowane za pomocą wyrażeń matematycznych, opisujących położenie punktów te elementy tworzących 5 6 Podział ze względu na charakter danych Przykład grafiki 2D Grafika dwuwymiarowa (grafika 2D) wszystkie obiekty są płaskie (w szczególności każdy obraz rastrowy wpada do tej kategorii). Grafika trójwymiarowa (grafika 3D) obiekty są umieszczone w przestrzeni trójwymiarowej i celem programu komputerowego jest przede wszystkim przedstawienie trójwymiarowego świata na dwuwymiarowym obrazie. 7 8
Przykład grafiki 3D Podział ze względu na cykl generacji obrazu Grafika nieinterakcyjna program wczytuje uprzednio przygotowane dane i na ich podstawie tworzy wynikowy obraz. Grafika interakcyjna program na bieżąco uaktualnia obraz w zależności od działań użytkownika, dzięki temu użytkownik może od razu ocenić skutki. Bardzo ważne jest, że czas odświeżenia obrazu nie może być zbyt długi. W przypadku grafiki interakcyjnej 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. Grafika czasu rzeczywistego ma szczególnie znaczenie w symulatorach i w grach komputerowych. 9 10 Sprzęt potrzebny do grafiki Wydajny komputer z dużą ilością RAM Jeszcze bardziej wydajna karta graficzna Monitor LCD Drukarka kolorowa Atramentowa Fotograficzna Laserowa Ploter Aparat fotograficzny cyfrowy Skaner do zdjęć Przystawka do przeźroczy Tablet Pojemne nośniki danych Rodzaje grafiki 11 12
Semigrafika Semigrafika to sposób odwzorowania grafiki w trybie tekstowym przy użyciu odpowiedniej kompozycji znaków. Przy pomocy semigrafiki możliwe jest rysowanie zarówno obiektów prostych jak ramki i linie. jak i bardziej złożonych, dających złudzenie cieniowania. Semigrafika była szczególnie popularna w czasach, gdy komputery nie posiadały trybu graficznego oraz przez pewien czas w smsach w telefonii komórkowej. Istnieją programy umożliwiające przetwarzanie grafiki na semigrafikę. Prawie każda strona kodowa pozwala wstawiać znaki niezbędne do tworzenia takich rysunków. Tworzenie takiej grafiki to ASCII-ART. 13 ASCII-ART, ;o\ ;Ob`. ;OOOOb`. ;OOOOOY" ) ;OOOO',%%) \ /OOO,%%%%,%\ :,%%%%%%;%%/,%%%%%%%%%%/ ; %%%%%%%%%'/`-'"`. /: %%%%%%%%'/ c$$$$.`. `. \ \%%%%%%%'/.$$YF"Y$: ) "`.\`\o \`%%',',$F,. $F ),--""'dooo;,:%%`-._ o_,o_,',"',d88) ' ) -"'. YOOOOOOO';%%%%%%%%%;`-O )_,X888F _/ \ YOOOO',%%%%%%%%%%Y \ ;`),-. `""F,' \ `",%%%%%%%%%%,' _,- \-' \_ `------' \_ %%%%',%%%%%_,-',; ( _,-\ `-. `%%',-'.c$$' \-_,-\ `"";,$$$',md8oy : `\_,') (,$$$F `88888 ; `--' \`$$( `""' / \`"$$c' _,' `.,-'..d888888"""""""""""""""""""""'..d888888""""' / _.d888"' / _.d888"' /,d888"' /,d888' /,d888',d88',d88',d8',d8'..d""""""""""""""==.._,d88'..d""" `==.._,d88'..d""' `==. \,d888'..d8p"' `.\.,d8888',8888"" ;`,',88888' 8P',',' d888888 8b.,',P dp `888. `888b._,',8' 8 `888 `""""888b._,',dP ' `88 `""b._,' d8' `8b `"b._.',d8' `8. `""b._.' d8p 88. `"8b._.',88P 888 `"8b. / d888'.d888p""""""" 888 `"8b. d8888b._d888888' 888 `"b..',888888888888888b._ 888 `"8. /,8';88888P"""""788888888ba._ 888 `"8.,8;,8888' `88888" d88' `"8. / )8e888',88888be._ 888 `8.,d888',8888888`""" d888 `8./,d88P',8888888Pb. d888'...---------'''''''''''''''''----`\ 888',88888888'"".d8888_..--'' `88,888888888 _.d888888 `P,8888888888bd888888' `; d888888888888d888' 88888888888888b. 88'. `88888888888b. _.d8888""""""""' `8 8b `8888888888888b._.d8888P ` 88b `"8888888888888888888888b... 888b._`"8888888888P""""7888888888888ee._ 8888888.`"""""""'.d8888b._`88888P" ` `8888888.d88888888888 `8888. )888888. d888888888888p `8888888b.,88888' `8.d88888888888""' `888b `8b.,8888'.8888888888P' `888b._ `8.,888' 8888888888888. `888P88b. `8 _.db.,d88' 88888888888888b_ `8888 `"8. `,d888888b.8888' `"888888888888888888P' `888b. `", /"""""8888b`"' `"""8888P""`8888' `8888b. /""88" _.ed8b...d888p' `888888b. d8"`888888888p' `88b ` (",d8888' `' `88b._ ("' `88P"8. `88 `' `88...db 88..ee888888888' `8,888888888 mgk 88'.8 `""""""888888888. d8 `8888' `8.,8' `8' `8.,d' ` `8b.,d8' `""""' 14 Grafika wektorowa Grafika wektorowa (obiektowa) rodzaj grafiki komputerowej, w której obraz opisany jest za pomocą figur geometrycznych (w przypadku grafiki dwuwymiarowej) lub brył geometrycznych (w przypadku grafiki trójwymiarowej), umiejscowionych w matematycznie zdefiniowanym układzie współrzędnych, odpowiednio dwu- lub trójwymiarowym. Wykorzystanie krzywych matematycznych np. Beziera 15 16
Rysunek wektorowy z 6252 obiektów Cechy grafiki wektorowej Doskonale nadaje się do reprezentacji obrazów zawierających elementy strukturalne Umożliwia dokonywanie płynnych transformacji elementów obrazu jak i jego całości bez utraty jakości prezentacji Wielkość plików słabo zależy od rozdzielczości obrazu, jest tylko funkcją ilości i złożoności opisu jego elementów składowych 17 18 Zastosowanie grafiki wektorowej Rysunek techniczny Komputerowe wspomaganie projektowania (Computer Aided Design CAD) Systemy informacji geodezyjnej (Geographical Information System GIS) Animacje Macromedia Flash Nowe standardy WWW: Scalable Vector Graphics SVG Formaty plików grafiki wektorowej WMF Windows Meta File uniwersalny format zapisu wektorowego stosowany w MS Windows CDR format stosowany przez AutoCAD i inne (standard przemysłowy) EPS, PS (Encapsulated) PostScript język opisu stron, opracowany przez firmę Adobe, stosowany w zapisie dla celów poligraficznych, obsługiwany sprzętowo przez drukarki i profesjonalne systemy druku. HPGL format sterowania ploterami HP DXF powszechnie stosowany wspomagania projektowania CAD WPG format stosowany przez WordPerfect CGM (Computer Graphics Metafile) standard ISO opracowany dla dokumentów elektronicznych - liczne zastosowania przemysłowe SVG (Scalable Vector Graphics) standard opracowany na potrzeby WWW, oparty na języku XML, bogate możliwości animacji oraz interakcyjne, czytniki dostępne jako wtyczki do przeglądarek 19 20
Grafika rastrowa Grafika rastrowa Grafika rastrowa - reprezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera, drukarce lub innym urządzeniu wyjściowym. 21 22 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 23 24
Zastosowanie grafiki rastrowej Cyfrowa obróbka obrazu Fotografia cyfrowa Cyfrowe wideo i telewizja World Wide Web Grafika fotorealistyczna Formaty plików grafiki rastrowej JPEG (Joint Photographic Experts Group) - najpopularniejszy format plików graficznych z kompresją stratną; używany w sieci internet jak i w aparatach cyfrowych DjVu - format stworzony do przechowywania zeskanowanych dokumentów w formie elektronicznej, TIFF (Tagged Image File Format) - popularny format plików graficznych udostępniający wiele rodzajów kompresji (stratnej jak i bezstratnej) oraz umożliwiający przechowywanie kanału alpha. PNG (Portable Network Graphics) - popularny 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, XCF (experimental Computing Facility) - mapa bitowa programu GIMP; może przechowywać wiele warstw, BMP - Najpopularniejszy format grafiki. Zawiera w sobie prostą kompresję bezstratną RLE (która nie musi być użyta), informację o użytych kolorach. Obsługuje tylko tryb RGB. 25 26 Porównanie grafiki wektorowej i rastrowej Wektorowa Rastrowa 27