Úvod
Prezentace dat na monitoru počítače v grafické podobě byla poprvé realizována v polovině 50. let pro velké počítače používané ve vědeckém a vojenském výzkumu. Od té doby se grafický způsob zobrazování dat stal nedílnou součástí naprosté většiny počítačové systémy zejména ty osobní. Grafické uživatelské rozhraní je dnes de facto standardem pro software různých tříd, počínaje operačními systémy.
Existuje speciální obor informatiky, který studuje metody a nástroje pro vytváření a zpracování obrazu pomocí softwarových a hardwarových výpočetních systémů, - počítačová grafika. Pokrývá všechny typy a formy zobrazení obrazů dostupných pro lidské vnímání na obrazovce monitoru nebo jako kopie externí média(papír, fólie, tkanina atd.). Bez počítačové grafiky si nelze představit nejen počítač, ale ani obyčejný, zcela materiální svět. Vizualizace dat nachází uplatnění v různých oblastech lidské činnosti. Jmenujme například medicínu (počítačová tomografie), vědecký výzkum (vizualizace struktury hmoty, vektorových polí a dalších dat), modelování látek a oděvů a experimentální design.
V závislosti na zobrazovací metodě počítačová grafika obvykle rozděleny na rastr, vektor a fraktál.
Obrázek 1 Obrázek 2 Obrázek 3
považováno za samostatný předmět trojrozměrná (3D) grafika, studium technik a metod pro konstrukci trojrozměrných modelů objektů ve virtuálním prostoru. Zpravidla kombinuje vektorové a rastrové způsoby zobrazování.
Vlastnosti barevného gamutu charakterizují pojmy jako např černobílá a barevná grafika. Specializaci v určitých oblastech naznačují názvy některých sekcí: inženýrská grafika, vědecká grafika, webová grafika, počítačový tisk a další.
Na pomezí počítačových, televizních a filmových technologií vznikla relativně nová oblast, která se rychle rozvíjí počítačová grafika a animace.
Významné místo v počítačové grafice má zábava. Existovalo dokonce něco jako mechanismus pro grafickou prezentaci dat ( grafický engine). Trh s herním softwarem má obrat v desítkách miliard dolarů a často iniciuje další fázi zlepšování grafiky a animace.
Přestože je počítačová grafika pouze nástrojem, její struktura a metody jsou založeny na špičkových výdobytcích základních a aplikovaných věd: matematiky, fyziky, chemie, biologie, statistiky, programování a mnoha dalších. Tato poznámka platí pro softwarové i hardwarové nástroje pro vytváření a zpracování obrázků v počítači. Počítačová grafika je proto jedním z nejrychleji se rozvíjejících odvětví informatiky a v mnoha případech působí jako „lokomotiva“, která s sebou táhne celý počítačový průmysl.
1.Počítačová grafika
Počítačová grafika je věda, jejímž předmětem je tvorba, ukládání a zpracování modelů a jejich vyobrazení pomocí počítače, tzn. Jedná se o obor informatiky, který se zabývá problematikou získávání různých obrázků (kreseb, kreseb, animací) na počítači.
Počítačová grafika je obvykle chápána jako automatizace procesů přípravy, konverze, ukládání a reprodukce grafické informace používat počítač. Grafické informace se týkají modelů objektů a jejich obrázků.
Počítačová grafika- Jedná se o obor informatiky, který se zabývá problematikou získávání různých obrázků (kreseb, kreseb, animací) na počítači Práce s počítačovou grafikou je jednou z nejoblíbenějších oblastí používání osobního počítače a to nejen profesionálních umělců a designéři se touto prací zabývají. V každém podniku je čas od času potřeba podat inzeráty do novin a časopisů, vydat reklamní leták nebo brožuru. Někdy si podniky objednají takovou práci u speciálních designových kanceláří nebo reklamních agentur, ale často to zvládají samy as dostupným softwarem.
Bez počítačové grafiky se neobejde ani jeden moderní program. Práce na grafice zabere až 90 % pracovní doby programátorských týmů, které vyrábějí programy pro masové použití.
Hlavní mzdové náklady v práci redakcí a nakladatelství tvoří také výtvarná a designová práce s grafickými programy.
Potřeba širokého využití grafického softwaru se stala zvláště hmatatelnou v souvislosti s rozvojem internetu a především díky svět služeb Wide Web, který propojil miliony „domovských stránek“ do jediného „webu“ Stránka navržená bez počítačové grafiky má jen malou šanci přitáhnout masovou pozornost.
Rozsah počítačové grafiky není omezen pouze na umělecké efekty. Ve všech oborech vědy, techniky, lékařství, v komerční a manažerské činnosti se používají diagramy, grafy, diagramy sestavené pomocí počítače, určené k vizuálnímu zobrazení různých informací. Designéři při vývoji nových modelů automobilů a letadel používají 3D grafiku k zobrazení konečného produktu. Architekti vytvářejí trojrozměrný obraz budovy na obrazovce monitoru, a to jim umožňuje vidět, jak zapadne do krajiny.
2. Typy počítačové grafiky
Existují tři typy počítačové grafiky:
Rastrová grafika
Vektorová grafika
fraktální grafika
Bitmapa, digitální obraz je datový soubor nebo struktura představující obdélníkovou mřížku pixelů nebo bodů barev na počítačovém monitoru, papíru a dalších zobrazovacích zařízeních a materiálech. Tj, rastrová grafika je formát obrázku, který obsahuje informace o umístění, počtu a barvě pixelů.
Hlavní výhoda rastrová grafika je vytvoření (reprodukce) téměř jakékoli kresby bez ohledu na složitost, na rozdíl například od vektorové, kde není možné přesně zprostředkovat efekt přechodu z jedné barvy do druhé (teoreticky je samozřejmě možné , ale 1 MB soubor ve formátu BMP bude mít 200 MB ve vektorovém formátu).
Vektorová grafika(jiné jméno - geometrické modelování) je použití geometrických primitiv, jako jsou body, čáry, splajny a mnohoúhelníky k reprezentaci obrázků v počítačové grafice. Termín se používá na rozdíl od rastrové grafiky, která představuje obrázky jako matici pixelů (bodů).
Zpočátku lidské oko vnímá obraz jako rastrový obraz. Obraz se promítá na sítnici, kterou tvoří jednotlivé buňky reagující na světlo. Systém oko-mozek dále rozpoznává jednotlivé objekty na obrázku, geometrické obrazce které jsou již snáze zpracovatelné a zapamatovatelné.
fraktální grafika na základě matematických výpočtů. Základním prvkem fraktální grafiky je samotný matematický vzorec, to znamená, že v paměti počítače nejsou uloženy žádné objekty a obraz je sestaven pouze na základě rovnic. Tímto způsobem se staví jak nejjednodušší pravidelné struktury, tak složité ilustrace, které napodobují přírodní krajinu a trojrozměrné objekty.
3.Grafické systémy. ZRastrové a vektorové grafické systémy.
Rastrová grafika
U rastrových obrázků skládajících se z bodů pojem oprávnění, vyjadřující počet bodů na jednotku délky. Přitom je třeba rozlišovat mezi:
rozlišení originálu;
rozlišení obrazu na obrazovce;
rozlišení tisku obrazu.
původní rozlišení. Rozlišení originálu se měří v bodů na palec (tečky za palec – dpi) a závisí na požadavcích na kvalitu obrazu a velikosti souboru, způsobu digitalizace a vytvoření originální ilustrace, zvoleném formátu souboru a dalších parametrech. Obecně platí pravidlo: čím vyšší požadavek na kvalitu, tím vyšší rozlišení by měl mít originál.
Rozlišení obrazovky. Pro kopie obrazu na obrazovce se obvykle nazývá elementární bod rastru pixel. Velikost pixelu se liší v závislosti na vybraném Rozlišení obrazovky(z rozsahu standardních hodnot), původní rozlišení a měřítko displeje.
Monitory pro zpracování obrazu s úhlopříčkou 20-21 palců (profesionální třída) zpravidla poskytují standardní rozlišení obrazovky 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1200160,001 pixelů, 1201x160.
Vzdálenost mezi sousedními fosforovými body na vysoce kvalitním monitoru je 0,22–0,25 mm.
Pro sítotisk stačí rozlišení 72 dpi, pro tisk na barevné nebo laserové tiskárně 150-200 dpi, pro výstup na fotografickém zařízení 200-300 dpi. Bylo stanoveno pravidlo, že při tisku by rozlišení originálu mělo být 1,5krát větší než lineatura obrazovky výstupní zařízení. V případě, že se tištěná kopie oproti originálu zvětší, měly by být tyto hodnoty vynásobeny faktorem měřítka.
Rozlišení tištěného obrazu a koncept lineatury. Velikost bodu rastrového obrázku jak na výtisku (papír, film atd.), tak na obrazovce závisí na použité metodě a parametrech. promítání originál. Při promítání se na předlohu překrývá mřížka čar, jejíž buňky tvoří rastrový prvek. Frekvence rastrové mřížky se měří číslem řádky na palec (řádky na palec - Ipi) a zavolal lineatura.
Velikost bodu na obrazovce se vypočítá pro každý prvek a závisí na intenzitě tónu v dané buňce. Čím větší je intenzita, tím hustěji je prvek rastru vyplněn. To znamená, že pokud je v buňce absolutně černá barva, bude velikost rastrového bodu odpovídat velikosti rastrového prvku. V tomto případě se bavíme o 100% obsazenosti. Pro čistě bílou bude hodnota výplně 0 %. V praxi je obsazenost prvků na tisku typicky mezi 3 a 98 %. V tomto případě mají všechny body rastru stejnou optickou hustotu, ideálně se blíží absolutní černé. Iluze tmavšího tónu vzniká zvětšením velikosti bodů a v důsledku toho zmenšením bílého prostoru mezi nimi se stejnou vzdáleností středů prvků rastru. Tato metoda se nazývá screening s amplitudové modulace (AM).
Intenzita tónu(takzvaný světlost) Je obvyklé rozdělit do 256 úrovní. Větší počet gradací není lidským zrakem vnímán a je nadbytečný. Menší číslo zhoršuje vnímání obrazu (minimální přijatelná hodnota pro kvalitní polotónovou ilustraci je 150 úrovní). Je snadné spočítat, že pro reprodukci 256 úrovní tónů stačí mít rastrovou buňku 256 = 16 x 16 pixelů.
Při výstupu kopie obrázku na tiskárnu nebo tiskové zařízení se volí rastrová lineatura na základě kompromisu mezi požadovanou kvalitou, možnostmi zařízení a parametry tiskových materiálů. Pro laserové tiskárny je doporučená lineatura 65-100 Ipi, pro výrobu novin - 65-85 lpi, pro výrobu knih a časopisů - 85-133 lpi, pro umělecká a reklamní díla - 133-300 lpi.
Při tisku obrázků s překrývajícími se obrazovkami, například vícebarevnými, se každá následující obrazovka otočí o určitý úhel. Úhly otočení jsou považovány za tradiční pro barevný tisk: 105 stupňů pro azurovou, 75 stupňů pro purpurovou, 90 stupňů pro žlutou a 45 stupňů pro černou. V tomto případě se buňka rastru stává šikmou a pro reprodukci 256 tónových gradací s lineaturou 150 lpi již nestačí rozlišení 16x150=2400 dpi. Proto je pro profesionální fotoexponovací zařízení přijato minimální standardní rozlišení 2540 dpi, které zajišťuje vysoce kvalitní promítání při různých úhlech natočení obrazovky. Koeficient zohledňující korekci úhlu natočení rastru pro barevné obrázky je tedy 1,06.
dynamický rozsah. Obvykle se hodnotí kvalita reprodukce tónových obrazů dynamický rozsah (D). Tento optická hustota,číselně se rovná dekadickému logaritmu převrácené hodnoty propustnost (pro originály prohlížené přes světlo, jako jsou diapozitivy) nebo koeficient odrazu(pro jiné originály, jako jsou tištěné kopie).
U optických médií propouštějících světlo je dynamický rozsah mezi 0 a 4. U povrchů, které odrážejí světlo, je dynamický rozsah mezi 0 a 2. Čím vyšší dynamický rozsah, tím lepší více polotón je přítomen v obraze a tím lepší je kvalita jeho vnímání.
Vztah mezi parametry obrázku a velikostí souboru. Pomocí rastrové grafiky je zvykem znázorňovat díla vyžadující vysokou přesnost reprodukce barev a polotónů. Velikosti souborů bitmapových ilustrací však rostou exponenciálně s rostoucím rozlišením. Statický snímek určený pro domácí prohlížení ( standardní velikost 10x15 cm, digitalizováno s rozlišením 200-300 dpi, barevné rozlišení 24 bitů), zabírá ve formátu TIFF se zapnutým režimem komprese asi 4 MB. Digitalizovaný diapozitiv ve vysokém rozlišení zabere 45–50 MB. Samostatný barevný obrázek formátu A4 zabírá 120-150 MB.
Změna měřítka bitmap. Jedna z nevýhod rastrová grafika je tzv pixelizace snímky, když jsou zvětšeny (pokud nejsou přijata zvláštní opatření). Vzhledem k tomu, že v originále je určitý počet bodů, pak se při větším měřítku zvětší i jejich velikost, zviditelní se rastrové prvky, které zkreslují samotnou ilustraci (obr. 4). Pro potlačení pixelizace je zvykem předdigitalizovat originál s rozlišením dostatečným pro kvalitní vizualizaci při škálování. Další technikou je použití stochastického rastru ke snížení pixelačního efektu v určitých mezích. Nakonec se při škálování používá metoda interpolace, kdy se velikost ilustrace zvětšuje nikoli škálováním bodů, ale přidáním potřebného počtu mezilehlých bodů.
pojem
72. Rozlišení: 800*600, 1024*768. 1280*1024. 4. Vektor A bitmapa grafika: podstata, rozdíly, oblasti použití. Principy... kde a jak je výkres uložen/zobrazen. 6. pojem grafické primitivum. Nejběžnější grafika...
rastrová grafika, obecná informace
Počítačová bitmapa je reprezentována jako obdélníková matice, jejíž každá buňka je reprezentována barevným bodem.
základ rastr grafická prezentace je pixel(tečka) označující jeho barvu. Při popisu například červené elipsy na bílém pozadí musíte určit barvu každý elipsa a body pozadí. Obrázek je reprezentován jako velký počet bodů – čím více jich je, tím je obrázek vizuálně lepší a tím větší je velikost souboru. Tito. jeden a dokonce i obrázek lze prezentovat v lepší nebo horší kvalitě podle počtu bodů na jednotku délky - řešení(obvykle body na palec - dpi nebo pixely na palec - ppi).
Rastrové obrázky připomínají list kostkovaného papíru, na kterém je libovolná buňka přemalována buď černou, nebo bílou barvou, a tvoří tak obrázek jako celek. Pixel- hlavní prvek bitmap. Právě z takových prvků se skládá bitmapový obrázek, tzn. bitmapová grafika popisuje obrázky pomocí barevných teček ( pixely) umístěný na mřížce.
Při úpravách bitmapové grafiky provádíte úpravy pixelů, ale ne linky. Rastrové grafiky jsou závislé na rozlišení, protože informace, které popisují obrázek, jsou připojeny k mřížce určité velikosti. Při úpravách rastrové grafiky se může změnit kvalita jejich prezentace. Zejména změna velikosti rastrové grafiky může způsobit, že se okraje obrázku „rozmlží“, protože jsou pixely přerozdělovány na mřížce. Rastrový grafický výstup do zařízení s více nízké rozlišení než rozlišení samotného obrázku sníží jeho kvalitu.
Kromě toho se kvalita vyznačuje také množstvím barev a odstínů, které může každý bod obrazu nabrat. Čím více odstínů charakterizuje obrázky, tím více bitů je zapotřebí k jejich popisu. Červená může být číslo barvy 001 nebo může být 00000001. Čím lepší obrázek, tím větší velikost souboru.
Rastrové zobrazení se obvykle používá pro obrázky fotografického typu s velkým množstvím detailů nebo odstínů. Bohužel změna měřítka takových obrázků v libovolném směru obvykle zhoršuje kvalitu. Při snížení počtu bodů dochází ke ztrátě drobných detailů a deformaci nápisů (i když při zmenšení vizuálních rozměrů samotného obrázku - tedy zachování rozlišení to nemusí být tak patrné). Přidávání pixelů vede ke zhoršení ostrosti a jasu obrazu, protože. nové body musí mít odstíny, které jsou průměrné mezi dvěma nebo více hraničními barvami.
Pomocí rastrové grafiky můžete odrážet a zprostředkovat celou škálu odstínů a jemných efektů, které jsou součástí skutečného obrazu. Bitmapový obrázek je bližší fotografii, umožňuje přesněji reprodukovat hlavní charakteristiky fotografie: osvětlení, průhlednost a hloubku ostrosti.
Rastrové obrázky se nejčastěji získávají skenováním fotografií a jiných obrázků, pomocí digitálního fotoaparátu nebo „zachycením“ snímku videa. Rastrové obrázky lze také získat přímo v rastrových nebo vektorových grafických programech převodem vektorových obrázků.
Běžné formáty .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx atd.
Bitmapové reprezentace obrázků
Pixel- hlavní prvek bitmap. Z těchto prvků se skládá bitmapový obrázek.
digitální obraz je sbírka pixelů. Každý pixel rastrového obrázku je charakterizován souřadnicemi x a y a jasem V(x,y) (pro černobílé obrázky). Protože pixely jsou diskrétní, jejich souřadnice jsou diskrétní hodnoty, obvykle celá čísla nebo racionální čísla. V případě barevného obrazu je každý pixel charakterizován souřadnicemi x a y a třemi jasy: červený jas, modrý jas a zelený jas (VR, VB, VG). Kombinací těchto tří barev můžete získat velké množství různých odstínů.
Všimněte si, že pokud alespoň jedna z charakteristik obrázku není číslo, pak obrázek patří do formuláře analogový . Příklady analogových obrázků jsou hologramy a fotografie. Pro práci s takovými obrázky existují speciální metody, zejména optické transformace. V některých případech jsou analogové obrazy převedeny na digitální pohled. Tento úkol provádí Image Processing.
Barva libovolného pixelu v bitmapě je uložena pomocí kombinace bitů. Čím více bitů se k tomu použije, tím více odstínů barev lze získat. Pod gradací jasu je obvykle přidělen 1 bajt (256 gradací), přičemž 0 je černá a 255 je bílá (maximální intenzita). V případě barevného obrazu je bajt přidělen na gradaci jasu všech tří barev. Je možné zakódovat gradace jasu s různým počtem bitů (4 nebo 12), ale lidské oko je schopno rozlišit pouze 8 bitů gradací pro každou barvu, i když speciální zařízení může vyžadovat přesnější reprodukci barev. Barvy popsané 24 bity poskytují přes 16 milionů dostupných barev a jsou často označovány jako přirozené barvy.
V barevné palety každý pixel je popsán kódem. Tento kód je spojen s tabulkou barev sestávající z 256 buněk. Kapacita každé buňky je 24 bitů. Výstup každé buňky má 8 bitů pro červenou, zelenou a modrou barvu.
Barevný prostor tvořený intenzitami červené, zelené a modré je znázorněn jako barevná krychle
Vrcholy krychle A, B, C jsou maximální intenzity zelené, modré a červené a trojúhelník, který tvoří, se nazývá Pascalův trojúhelník . Obvod tohoto trojúhelníku odpovídá nejvíce sytým barvám. Barva maximální sytosti obsahuje vždy pouze dvě složky. Na segmentu OD jsou odstíny šedé a aktuální O odpovídá černé a bodu D bílá barva.
Typy rastrů
Rastrové- toto je pořadí teček (rastrových prvků). Na Obr. 2. je znázorněn rastr, jehož prvky jsou čtverce, takový rastr se nazývá obdélníkový, právě tyto rastry se nejčastěji používají.
I když je možné jako rastrový prvek použít postavu jiného tvaru: trojúhelník, šestiúhelník; splňující následující požadavky:
- všechny číslice musí být stejné;
- musí zcela pokrýt rovinu bez kolizí a děr.
Takže jako rastrový prvek je možné použít rovnostranný trojúhelník, pravidelný šestiúhelník (hexaedr), rastry lze sestavit pomocí nepravidelných mnohoúhelníků, ale v takových rastrech to nemá praktický význam.
Uvažujme způsoby konstrukce čar v pravoúhlém a šestihranném rastru.
V obdélníkovém rastru se čára kreslí dvěma způsoby:
1) Výsledkem je osmičlenná linka. Přilehlé řádkové pixely mohou být v jedné z osmi možných pozic. Nevýhodou je příliš tenký vlasec pod úhlem 45°.
2) Výsledkem je čtyřčlenná linka. Přilehlé řádkové pixely mohou být v jedné ze čtyř možných pozic. Nevýhodou je příliš tlustá čára pod úhlem 45°.
V šestiúhelníkovém rastru jsou čáry šestičlenné (viz obr. 6), takové čáry jsou stabilnější na šířku; rozptyl šířky čáry je menší než u čtvercového rastru.
Jednou z metod odhadu rastru je přenos zakódovaného obrazu komunikačním kanálem s přihlédnutím k použitému rastru s následnou obnovou a vizuální analýzou dosažené kvality. Experimentálně a matematicky bylo prokázáno, že šestiúhelníkový rastr je lepší, protože poskytuje nejmenší odchylku od originálu. Rozdíl ale není velký.
Modelování šestihranného rastru. Je možné sestavit šestiúhelníkový rastr založený na čtvercovém. K tomu je šestiúhelník znázorněn jako obdélník.
Faktory ovlivňující množství paměti využívané bitmapou
Soubory rastrové grafiky zabírají velké množství paměti počítače. Některé obrázky zabírají velké množství paměti kvůli velkému počtu pixelů, z nichž každý zabírá určitou část paměti. Na množství paměti, kterou bitmapa zabírá, mají největší vliv tři věci:
− velikost obrázku;
− bitová hloubka barvy;
− formát souboru použitý k uložení obrázku.
Mezi velikostí souboru bitmapového obrázku existuje přímý vztah. Čím více pixelů v obrázku, tím větší je velikost souboru. Rozlišení obrázku nemá vliv na velikost souboru. Rozlišení má vliv na velikost souboru pouze při skenování nebo úpravě obrázků.
Vztah mezi bitovou hloubkou a velikostí souboru je přímý. Čím více bitů je použito v pixelu, tím větší bude soubor. Velikost rastrového grafického souboru velmi závisí na formátu zvoleném pro uložení obrázku. Za stejných podmínek, jako jsou rozměry obrazu a bitová hloubka, je schéma komprese obrazu zásadní. Například, soubor BMP bývá větší než soubory PCX a GIF, které jsou větší než soubory JPEG.
Mnoho obrazových souborů má svá vlastní kompresní schémata a mohou obsahovat další data. Stručný popis obrázky pro náhled.
Výhody a nevýhody rastrové grafiky
výhody:
Rastrové grafiky efektivně reprezentují obrazy ze skutečného života. Skutečný svět se skládá z miliard drobných předmětů a lidské oko je právě přizpůsobeno k tomu, aby vnímalo obrovskou sadu diskrétních prvků, které tvoří předměty. Sám nejvyšší úroveň kvalita - obrázky vypadají docela reálně, jako fotografie ve srovnání s kresbami. To platí pouze pro velmi detailní obrázky, obvykle získané skenováním fotografií. Na rozdíl od přirozený vzhled bitmapy mají další výhody. Výstupní zařízení, jako jsou laserové tiskárny, používají k vytváření obrázků sady bodů. Na takových tiskárnách lze velmi snadno tisknout rastrové obrázky, protože pro počítače je snadné ovládat výstupní zařízení tak, aby reprezentovalo jednotlivé pixely pomocí bodů.
Základní pojmy rastrové grafiky
Jaký je rozdíl mezi rastrovou grafikou a vektorovou grafikou
Veškerou dvourozměrnou počítačovou grafiku lze rozdělit do 2 velkých tříd – vektorová a rastrová.
Vektorová grafika - soubor různých geometrických tvarů a složitějších objektů, skládající se z čar, oblouků kružnic a Bézierových křivek. Hlavním rozlišovacím znakem je škálovatelnost vektorových obrázků bez ztráty kvality. Jeho možnosti jsou však omezené, zejména nelze vytvořit fotografický obrázek pomocí vektorové grafiky.
Rastrové – dvourozměrné pole„čtverečky“ (pixely) různých barev, tak malé, že při pohledu na bitmapu nevidíme sadu pixelů, ale ucelený obrázek.
Možnosti bitmapy
Rastrový obrázek je charakterizován dvěma důležité parametry- velikost a rozlišení.
Velikost je rozměr pole, počet pixelů vodorovně a svisle.
Povolení je počet pixelů na palec (nebo jinou měrnou jednotku) vytištěného obrázku. Rozlišení tedy dává do souvislosti velikost bitmapového obrazu v pixelech s fyzickou velikostí v palcích nebo centimetrech vytištěného obrazu. Rozlišení přitom nijak neovlivňuje zobrazení na obrazovce monitoru.
Systémy zobrazení barev
Existují dva hlavní systémy reprezentace barev − RGB A CMYK . První se používá v počítačové monitory, druhý - při tisku na papír. Jejich hlavní rozdíl spočívá v tom, že na obrazovce je nepřítomnost barvy znázorněna černě, na papíře - bíle. V souladu s tím míchání maximální počet barvy na obrazovce odpovídají bílé, na papíře - černé. Systémy jsou tedy proti sobě. V RGB se jako hlavní barvy používají červená (Red), zelená (Green) a modrá (Blue), v CMYK - opačné barvy jsou azurová (Cyan), purpurová (Magenta) a žlutá (Yellow). Na papíře však kvůli nedokonalosti tiskových zařízení nelze vytvořit dokonale černou barvu mícháním, proto se do systému CMYK přidává další základní barva - černá (black).
barevná hloubka se nazývá počet bitů, které ukládají barevné informace na pixel obrázku. Toto nastavení určuje počet barev použitých v obrázku. Řekněme, že 8bitová barevná hloubka je 2^8 = 256 barev. Úroveň kvality, při které lidské oko nedokáže rozlišit počítačový fotografický obraz od skutečného, je 24 bitů, tzn. asi 16 milionů barev.
Rastrové grafické formáty pro web
Velikost grafického souboru v bajtech samozřejmě přímo závisí na množství barevných informací. Proto je nutný kompromis mezi kvalitou reprodukce a velikostí grafického souboru, čehož je dosaženo zejména optimalizací grafiky. Web využívá 2 hlavní formáty rastrové grafiky – GIF a JPG.
GIF je schopen uložit informace o libovolném počtu barev od 2 do 256, snížením počtu barev je dosaženo prudkého zmenšení velikosti souboru.
Ve formátu obrázek JPG je zjednodušeno rozdělením na obdélníkové oblasti různých velikostí, vyplněné jednou barvou nebo dvoubarevným přechodem.
Pixel
Rastrový obrázek je mřížka nebo rastr, jehož buňky se nazývají pixely. Jinými slovy, můžete si představit, že obrázek se skládá z konečného počtu čtverců určité barvy. Tyto čtverce se nazývají pixel (od PICture ELement) - pixel nebo pixel
Každý pixel v bitmapě má pevnou pozici a barvu. Jakýkoli objekt je interpretován jako sada barevných pixelů. Při zpracování rastrových obrázků se neupravují konkrétní objekty a obrysy, ale skupiny pixelů, které je tvoří. Rastrové obrázky poskytují vysokou věrnost barevné gradace a středních tónů a jsou vhodné pro zobrazování fotografií. Kvalita rastrových obrázků závisí na rozlišení zařízení, protože každý obrázek má určitý počet pixelů. Nesprávné zpracování textu, jako je změna velikosti, může způsobit, že grafika bude mít nerovnoměrné okraje a dojde ke ztrátě jemných detailů.
Velikost a Rozlišení
Hlavními vlastnostmi bitmapového obrázku jsou velikost a rozlišení.
Velikost bitmapy se udává v pixelech. Jak bylo řečeno, pixely jsou podmíněné čtverce, na které je rozdělen skutečný obraz. V tomto případě počet pixelů v vodorovná čára a vertikální. Například "rastr 2048 x 1536 pixelů" znamená, že obraz je maticí 2048 pixelů na šířku a 1536 na výšku.
Počet pixelů na jednotku délky se nazývá rozlišení obrazu a měří se v pixelech na palec ppi (pixely na palec) nebo bodech na palec a dpi (bodů na palec) - pro monitor, tiskárnu, skener. Určuje, kolik pixelů čára délky 1 se změní na palec.
Obrázek s vyšším rozlišením obsahuje více pixelů, které mají menší velikost. Hodnota rozlišení do značné míry určuje kvalitu obrazu.
Pokud jde o vstupní/výstupní zařízení, obvykle se používají jednotky od 100 dpi do 2400 dpi. 100 dpi je velmi průměrná kvalita, absolutně nevhodná pro jakoukoli profesionální činnost. Laserové tiskárny mají obvykle 300 až 600 dpi
Velikost obrazu na obrazovce určuje počet pixelů v obraze, velikost monitoru a jeho nastavení. Velký monitor s maticí obrazovky 640x480 má větší pixely než malý se stejným rozměrem. Rozlišení PC monitoru je 96 dpi. Při umísťování obrázku je třeba s tím počítat. Například obrázek 144 ppi na obrazovce s rozlišením 72 dpi je dvojnásobkem skutečné velikosti.
Pokud je na monitoru zobrazen naskenovaný obrázek, je kvalita nastavena v době skenování v závislosti na zavedené povolení. Následné zvýšení rozlišení v grafickém editoru nezlepší obraz, protože data jsou přerozdělena na větší počet pixelů.
Obrázek se skládá z konečného počtu pixelů. Každý pixel na obrázku má určitou barvu označenou číslem.
Můžete například zobrazit obrázek v pořadí zleva doprava a shora dolů a zapsat čísla barev pixelů, které se vyskytují. Získáte řádek, který vypadá asi takto:
212= 45= 67= 45= 127= 4= 78= 245= 34 ...
Tato linka jsou naše digitalizovaná data. Nyní je můžeme komprimovat (protože nekomprimovaných grafických dat je obvykle dost velká velikost) a uložte do souboru. Kromě toho může grafický editor manipulovat s těmito daty a realizovat všechny nejodvážnější nápady vaší fantazie.
Barevné kódování
Všechny pixely mají barvu určenou určitým způsobem číslem. A jak určit, jaké číslo je potřeba? Existuje řada metod kódování barev, které se dělí do 2 hlavních skupin: indexované (s paletou) a plnobarevné.
Myšlenka indexovaných rastrů spočívá v tom, že číslo barvy je ve skutečnosti číslo „barvy“, kterou je daný pixel vyplněn. Program tedy kromě barev samotných pixelů potřebuje znát i „paletu“, ze které se tyto barvy vybírají. Tato metoda je podobná metodám skutečného umělce, ale není příliš vhodná pro zpracování na počítači, protože program kromě samotných pixelů musí trpět také s paletou, která vybírá nejvhodnější barvy.
Druhý způsob je ten, že podle čísla barvy můžeme přímo určit barvu samotnou.
Při kódování barvy se určuje Barevná hloubka – počet bitů (bajtů), které pixel používá k reprezentaci barvy.
Nastavení této možnosti určuje následující typy obrázků.
Černobílý obrázek obsahuje pouze 2 barvy - černou a bílou, v tomto pořadí kódované 0 a 1. Barevná hloubka je v tento případ 1 bit
Indexovaný obrázek má oproti černobílému režimu bohatší paletu. Jak moc? Určete za vás. Grafické editory zpravidla podporují paletu od 2 (ne nutně černobílé) do 256 barev. Počet barev v paletě určuje dva vzájemně opačné parametry – kvalitu obrázku a jeho velikost.
Když se kvalita zlepší, zvětší se i velikost – 9, 13 a 32 Kb. Například pro 6 barev - 3 bity, pro 8 - také 3 bity, pro 16 - 4 bity a pro 256 - 8 bitů.
Polotóny (ve stupních šedi, stupně šedi). Zde bereme černou jako 0, bílou jako 255 a střední odstíny jsou označeny odpovídajícími čísly. Například - 68 je barva bližší černé (řekněme tmavě šedá...). Současně je již mnohem pohodlnější provádět matematické operace na obrázku, protože jeho počet lze přímo určit barvou. Barevná hloubka - 8 bitů.
Plná barva. Jak víte, jakákoli barva může být reprezentována jako směs tří základních barev - červené, modré a zelené v různých poměrech. To se používá při použití plnobarevných obrázků. Každý kanál - R, G nebo B (Červená, Zelená, Modrá - Červená, Zelená nebo Modrá) má svůj vlastní parametr udávající množství příslušné složky ve finální barvě. Například - (255,64, 23) - barva obsahující silně červenou složku, trochu zelené a velmi málo modré. Tento režim je přirozeně nejvhodnější pro zprostředkování bohatosti barev okolní přírody: Vyžaduje však také vysoké náklady, protože barevná hloubka je zde největší - 3 kanály po 8 bitech dávají 24 bitů.
Nebo barevné tečky (obvykle obdélníkové) na monitoru, papíru a dalších zobrazovacích zařízeních a materiálech (rastr).
Důležité vlastnosti obrázku jsou:
Rastrové grafiky se upravují pomocí rastrové grafiky. grafické editory. Rastrová grafika je vytvářena kamerami, skenery, přímo v bitmapový editor, také exportem z vektorový editor nebo jako snímky obrazovky.
Výhody
- Rastrová grafika vám umožní vytvořit téměř jakýkoli výkres, bez ohledu na složitost, na rozdíl například od vektorové grafiky, kde není možné přesně zprostředkovat efekt přechodu z jedné barvy do druhé bez ztráty velikosti souboru.
- Rozšíření – rastrová grafika se nyní používá téměř všude: od malých ikon po plakáty.
- Vysokorychlostní zpracování složitých obrázků, pokud není potřeba škálování.
- Rastrová reprezentace obrazu je přirozená pro většinu vstupně-výstupních zařízení pro grafické informace, jako jsou monitory (s výjimkou vektorových výstupních zařízení), jehličkové a inkoustové tiskárny, digitální fotoaparáty, skenery a mobilní telefony.
nevýhody
- Velké velikosti souborů pro jednoduché obrázky.
- Nemožnost dokonalého škálování.
- Nemožnost tisku na vektorovém plotru.
Kvůli těmto nedostatkům se doporučuje pro ukládání jednoduchých výkresů používat vektorovou grafiku místo dokonce komprimované rastrové grafiky.
Formáty
Rastrové obrázky jsou obvykle uloženy v komprimované podobě. V závislosti na typu komprese může nebo nemusí být možné obnovit obraz přesně tak, jak byl před kompresí (bezztrátová nebo ztrátová komprese). Také v grafický soubor lze uložit dodatečné informace: o autorovi souboru, fotoaparátu a jeho nastavení, počtu bodů na palec při tisku atd.
Bezeztrátová komprese
Používá kompresní algoritmy založené na redukci redundance informací.
- BMP nebo Windows Bitmap - obvykle se používá bez komprese, i když je možné použít algoritmus RLE.
- GIF (Graphics Interchange Format) je zastaralý formát, který nepodporuje více než 256 barev najednou. Stále populární kvůli chybějící podpoře animací u čistého PNG, ačkoli software začíná podporovat APNG.
- PCX je zastaralý formát, který umožňuje dobře komprimovat jednoduché nakreslené obrázky (při komprimaci jsou skupiny po sobě jdoucích pixelů stejné barvy nahrazeny záznamem počtu takových pixelů a jejich barvy).
- PNG (Portable Network Graphics)
Ztrátová komprese
Na základě odmítnutí části informace zpravidla nejméně vnímané okem.
- JPEG je velmi rozšířený obrazový formát. Komprese je založena na zprůměrování barvy sousedních pixelů (informace o jasu se neprůměruje) a vyřazení vysokofrekvenčních složek v prostorovém spektru obrazového fragmentu. Při bližším zkoumání silně komprimovaný obrázek znatelné rozmazání ostré hranice a charakteristické moaré v jejich blízkosti.
Smíšený
- TIFF podporuje širokou škálu barevných hloubek, různé barevné prostory, různá nastavení komprese (ztrátové i bez) atd.
- Raw ukládá informace přímo přijaté z matice digitálního fotoaparátu nebo podobného zařízení, aniž by na něj aplikovaly jakékoli transformace, a také ukládá nastavení fotoaparátu. Umožňuje vyhnout se ztrátě informací při aplikaci různých transformací na obrázek (ztráta informací nastává v důsledku zaokrouhlení a barvy pixelů přesahující povolené hodnoty). Používá se při focení v obtížných podmínkách (slabé osvětlení, nemožnost nastavení vyvážení bílé apod.) pro následné zpracování v počítači (většinou v manuálním režimu). Téměř všechny poloprofesionální a profesionální digitální fotoaparáty umožňují ušetřit RAW snímky. Formát souboru závisí na modelu fotoaparátu, neexistuje jednotný standard.
Pojďme se seznámit rastrová počítačová grafika. Jeho sada softwarových nástrojů je nejrozvinutější a snadno se učí. Způsob, jakým je obrázek vyroben, umožňuje napodobit známou práci pomocí grafických nástrojů, jako je tužka, uhel, sangvinik, guma, štětec a mnoho dalších, a také umožňuje zprostředkovat texturu papíru nebo plátna, látky nebo kovu. Pomocí rastrové grafiky můžete provádět vzdělávací a kreativní úkoly v kompozici a kresbě. Široké grafické, barevné a barevné možnosti softwarových nástrojů rastrové grafiky navíc usnadňují změnu vztahů mezi barvami a tóny, což je cenné pro řešení problémů s obrázky.
Rastrová grafika - již víte, že rastrové obrázky připomínají list kostkovaného papíru nebo šachovnici, na které je libovolná buňka přetřena určitou barvou a tvoří v celku obrázek. Pixel- hlavní prvek rastrových obrázků, jedná se o jednu buňku. Rastrový obrázek se skládá ze sady pixelů.
Rastrové obrázky mají mnoho vlastností, které musí počítač opravit. Rozměry obrázky a umístění Pixely v něm jsou dvě hlavní charakteristiky, které si bitmapový soubor musí zachovat, aby mohl vytvořit obrázek. Ještě jeden - barva. Obrázek je například popsán konkrétním umístěním a barvou každého bodu mřížky, což vytváří obrázek podobný mozaice.
Rastrová grafika závisí na oprávnění, protože informace popisující obrázek jsou připojeny k mřížce určité velikosti. Rozlišení je počet pixelů na jednotku délky, nejčastěji na palec − dpi a čím vyšší je rozlišení, tím více pixelů se vejde na palec a palec lepší obraz. Barevná hloubka určuje počet odstínů, v jejichž rozmezí může bod změnit svou barvu.
Hloubka zakódována 24bit na tečce je přibližně 16 500 000 barvy. Tento režim se nazývá "Pravdivá barva". Kódování v 16 bit bod umožňuje rozlišit 65 536 odstíny barev. Tento režim se nazývá "Kvalitní barva". Kódování v 8bit za bod umožňuje rozlišit vše 256 odstíny barev. Tento režim je známý jako "Pevné barvy". Tyto pojmy přímo souvisejí s druhou skupinou pojmů. "Formáty barev" o kterých si povíme v příští lekci.
Při úpravách rastrové grafiky se může změnit kvalita její prezentace, protože se mění samotné pixely. Zejména změna velikosti rastrové grafiky může způsobit, že se okraje obrázku „rozmlží“, protože jsou pixely přerozdělovány na mřížce. Bohužel změna měřítka takových obrázků v libovolném směru také obvykle zhoršuje kvalitu. S poklesem počtu bodů se ztrácejí drobné detaily a deformují se nápisy (i když při zmenšení vizuálních rozměrů samotného obrázku - tedy zachování rozlišení to nemusí být tak patrné).
Přidávání pixelů vede ke zhoršení ostrosti a jasu obrazu, protože. nové body musí mít odstíny, které jsou průměrné mezi dvěma nebo více hraničními barvami. Výstup rastrové grafiky do zařízení s nižším rozlišením, než je rozlišení samotného obrázku, také sníží jeho kvalitu. Přes tyto nedostatky pouze rastrová grafika efektivně představuje skutečné obrázky. Skutečný svět se skládá z miliard drobných předmětů a lidské oko je prostě přizpůsobeno k tomu, aby vnímalo obrovskou sadu diskrétních prvků, které tvoří objekty, takže rastrové obrázky vypadají samozřejmě jako skutečné, pokud byly získány s vysokým rozlišením.
Kromě přirozeného vzhledu mají rastrové obrázky další výhody. Výstupní zařízení, jako jsou tiskárny, používají k vytváření obrázků sady bodů, takže bitmapové obrázky lze tisknout velmi snadno.
Bitmapová reprezentace se tedy běžně používá při skenování a zpracování. grafické obrázky se spoustou detailů a odstínů, jako jsou fotografie, při vytváření obrázků pro použití v jiných programech, zejména pro přenos jiným uživatelům po síti Internet, při vytváření různých uměleckých efektů, které jsou možné díky speciálním softwarovým filtrům. Většina slavných pořadů rastrová grafika - Adobe Photoshop A Corel PHOTO-PAINT.
Kdy je lepší použít rastrovou grafiku?
Za prvé, jak již bylo zmíněno, způsob vytváření obrázků v tomto typu grafiky vám umožňuje napodobit obvyklou práci pomocí grafických nástrojů: tužka, uhel, sangvinik, guma, štětec. V rastrovém obrázku můžete přenést texturu papíru nebo plátna, látky nebo kovu. Za druhé, široké grafické, barevné a barevné možnosti rastrové grafiky usnadňují změnu barev nebo tonálních poměrů obrázku - obvykle při skenování a zpracování grafických obrázků s mnoha detaily a odstíny. Například fotografie.
Všimněte si, že tento typ grafiky se často používá při vytváření obrázků pro jiné programy. Například pro přenos k jiným uživatelům přes síť Internet. Za třetí, rastrová grafika je nepostradatelná pro vytváření široké škály uměleckých efektů, které jsou možné pouze díky speciálním softwarovým filtrům. Každý bitmapový objekt je v jedné z vrstev, které mají obdélníkový tvar. Vrstva může být reprezentována jako soubor malých čtvercových buněk stejné velikosti, ve kterých lze vytvořit nějaký obrázek (rastrový objekt) skládající se z mozaikových prvků (pixelů).
Pixel se vyznačuje nejen barvou, ale také průhledností, když jsou prvky na sebe navrstveny. V případě, že se rastrový obrázek skládá z jedné vrstvy, lze jej srovnat s vitráží skládající se z malých čtvercových barevných skel nebo se vzorem vyšívaným křížkem. Formáty rastrových souborů jsou určeny pouze pro ukládání bitmapových obrázků. Mezi nejoblíbenější patří následující: BMP, PCX, TIFF, CPT, PSD,gif A JPEG.
Formáty SRT A PSD se používají k ukládání vícevrstvých obrázků a formátů gif A JPEG používá se hlavně při práci v Internet, (poskytují přijatelnou kvalitu obrazu při malých velikostech souborů). V závislosti na tom, jaký druh zpracování obrazu se plánuje provést, může vzniknout potřeba prezentovat jej v té či oné formě (rastrové nebo vektorové). Pro převod rastrových obrázků na vektorové obrázky a naopak se používají odpovídající funkce programů pro vektorovou grafiku a také specializované programy trasování Adobe Streamline 4.0, CorelTRACE 9. Operace trasování spočívá ve vytvoření v automatickém nebo ručním režimu vektorového obrázku, který je kopií původního rastrového obrázku. Vytvořený obrázek sestává ze samostatných vektorových objektů, obarvených určitými barvami a umístěných určitým způsobem vůči sobě navzájem. Operace převodu vektorového obrázku na bitmapu se nazývá rasterizace.