Počítačová grafika

Počítačová grafika

Zopakujme si !

• 1 bit – je jednotka informácie• 8 bitov – je 1 Byte• do 8 bitov je možné zapísať 255

kombinácii čísel (28)• Napr. číslo 2478 je 100110101110, t.j

vyjadrené na 12 bitoch

popis objektov(model) obraz

zobrazovanie

rekonštrukciaspracovanie

obrazumodelovanie

Počítačová grafika

Popis obrazurastrový

obraz = matica bodovvektorový

obraz = množina objektov

Výstupné zariadeniarastrová – monitor (800 600, 1024 768)

tlačiarne laserové a atramentové (300dpi, 600dpi)ploter atramentový

vektorováploter perový

Vstupné rastrové zariadenie pre snímanie obrazu — skener

ZobrazovanieZobrazovanie

Grafický bod — Pixel (pixel = picture element)

• Body, ktoré používa k zobrazovaní na výstupní zariadení.

• obrazovka — niekoľko malých bodov vysvítí jeden pixel

• atramentová tlačiareň — veľkosť pixelu zodpovedá veľkosti kvapky farby

• laserová tlačiareň — veľkosť bodu zodpovedá niekoľkým zrnkám toneru

• Matematické body, ktoré špecifikujú polohu.• súradnice určujú polohu bodu v obraze, nemá rozmer.

maj

u fa

rbu!

!

FARBY

Farebná hĺbkaAby bol obrázok farebný, musíme každému bodu - pixelu obrázka priradiť určitú farbu.

pixel

počet možných farieb

potrebný počet bitov (hľbka)

2 1

4 2

16 4

256 8 bitov = 1 byte

16 mil. TrueColor 24 bitov = 3 byte

1 1 0 1 1 1 0 1

Na každú farbu 1 byte0–255 28-1

Farebné režimy

Ľudské oko je nedokonalé a farby ktoré vníma sú zmesou troch farieb s určitou intenzitou. Farby ktoré vidíme môžeme z fyzikálneho hľadiska rozdeliť podľa pôvodu do dvoch skupín. Farby ktoré vznikajú miešaním svetla, čiže zdrojom je svetlo samotné a farby ktoré vznikajú miešaním svetla odrazeného, teda nie svetla z pôvodného zdroja.

Farebné modely Z kterých základních farieb sa budu ostatne skládat?

Aký bude pomer jednotlivých základních farib?

Akým zpôsobom sa budu základne farby miešať?

Aditivní model Subtraktivní model

Model HSV

Čierno biely – BW (1bit)označovaný je ako BW (Black and White). Už z názvu je zrejme, že body tvoriace obraz môžu byť buď biele alebo čierne. Na uloženie informácie o ôsmich obrazových bodov nám postačí jeden BYTE.

0

1

Odtiene sivej – Greyscale (8 bit)

dovoľuje vybrať pre daný obrazový bod jeden z 256 odtieňov sivej farby. Toto farebné rozlíšenie je úplné postačujúce napr. na kvalitné zobrazenie čiernobielej fotografie. Pri tejto farebnej hĺbke potrebujeme na uloženie informácie o farbe jedného bodu jeden BYTE. 8 bit

255 0

Je to preto, lebo jednoduché prekonvertovanie fotografií počítač robí automaticky. Zelená a červená má rovnaký kontrast, preto pri automatickej konverzii nenájdete paradajku v tráve, lebo všetko je rovnako sivé.

Všimnite si, že čierno-biele fotky v novinách sú "nejaké sivé".

Farebný model RGBRGB je režim založený na miešaní farebného svetla. Konkrétne miešanie červeného (Red), zeleného (Green) a modrého (Blue) svetla. Ak svietia všetky tri zložky úplnou intenzitou, vzniká biele svetlo. Ak svieti iba červená a zelená zložka, vzniká žlté svetlo. Tento model umožňuje vytvoriť obrovské spektrum farieb s množstvom odtieňov. Režim RGB používajú všetky obrazovky (monitory, televízory...).

Č (0-255) – 8 b

Z (0-255) – 8 b

M (0-255) – 8b

Model RGB (24 bit)

Farebný model CMYK (32 bit) CMYK je založený na miešaní svetla odrazeného od predmetov. Používa sa pri tlači. Tento režim funguje rovnako ako RGB, ale spektrum farieb je invertované. Teda miešajú sa azúrová (Cyan), purpurová (Magenta) a žltá (Yelow). Pri úplnej intenzite všetkých troch zložiek vzniká čierna (teoreticky). Keďže sa CMYK používa pri tlači, je neekonomické používať tri farby na tlač čiernej a tá nie je úplne čierna (chemicky je ťažké namiešať čiernu). Preto sa pri tlači používa zvlášť ešte čierna farba (blacK).

C (0-255) – 8b

M (0-255) – 8b

Y (0-255) – 8b

K (0-255) – 8b

Model CMYK (32 bit)

Subtraktivne prostredie je prostredie, ktoré odráža svetlo, a preto potrebuje vonkajšie svetlo

Aditívne farebné prostredie nepotrebuje vonkajšie svetlo

RGB

CMYK

POZOR! Keď idete dať niečo tlačiť a pošlete podklady v RGB, môžete s tým rátať, že farby budú iné, ako ste očakávali.

Model HSVHue (odtieň), Saturation (sýtosť), Value (intenzita)

Odtieň – základná spektrálna farba; hodnoty sú udávané v stupňoch (0°–360°)

Sytosť – pomer čistej farby a bielej (maximálna sýtosť – 100% majú spektrálne farby)

Intenzita – jasjasná farba (100% ) nemá prímes čiernej klesanie jasu pridávanie čiernejpridávaním bielej a čiernej do spektrálnych farieb vytvárame nové farby

Model HSV(Reprezentácia v rôznych programoch)

Corel Draw

PowerPoint

AutoCAD

RGB, CMY a HSV hodnotybarva RGB CMY HSVčervená 255, 0, 0 0, 255, 255 0°, 100%, 100%žltá 255, 255, 0 0, 0, 255 60°, 100%, 100%zelená 0, 255, 0 255, 0, 255 120°, 100%,100%azurová (cyan) 0, 255, 255 255, 0, 0 180°, 100%, 100%modrá 0, 0, 255 255, 255, 0 240°, 100%, 100%purpurová (magenta) 255, 0, 255 0, 255, 0 300°, 100%, 100%černá 0, 0, 0 255, 255, 255 0°, 0%, 0%

63, 63, 63 191, 191, 191 0°, 0%, 25%127, 127, 127 127, 127, 127 0°, 0%, 50%

odtie

nesi

vej

191, 191, 191 63, 63, 63 0°, 0%, 75%čierna 255, 255, 255 0, 0, 0 0°, 0%, 100%ružová svetlá 255, 192, 192 0, 64, 64 0°, 25%, 100%ružová tmavá 255, 128, 128 0, 128, 128 0°, 50%, 100%tmavo červená 203, 0, 0 52, 255, 255 0°, 100%, 80%hnedá 128, 0, 0 127, 255, 255 0°, 100%, 50%

PaletyPalety

a ich použitiea ich použitie

Paletamapa farieb, indexová mapa, tabuľka

farieb• farba pixelu môže byť zadaná buď priamo

hodnotami jednotlivých zložiek alebo ako index do tabuľky farieb

• do 256 farieb sa paleta používa • pre farby (TrueColor) se paleta nepoužíva• výhoda: zmenou palety zmeníme farby

Použitie palety na zobrazenie farieb

0 8

Typy palet• 3 – 3 – 2  univerzálna paleta (256 farieb)

8

Red

8 4

Green Blue

• 7 12 3 7 odtieňov červenej, 12  zelenej a 3  modréj

(252 farieb)

• adaptovaná barevná paleta paleta optimalizovaná na jeden konkrétní obrázek

Grafické formátyPre záznam digitalizovaného obrazu dnes existuje celý rad spôsobov (grafických formátov).

rastrové(bitmapové)

Obraz je opisany ako matica farebných

bodov.

vektorovéObraz je opisany

postupnostou kresliacích príkazov.

scénovéanimačnemultimediálne

metasouboryvektorová a rastrová

data súčasne

Rastrový(bitmapový) formát

Obraz sa rozloží do jednotlivých bodov a informácie o ich vlastnostiach sa zapíšu do grafického súboru. K takýmto patrí PCX, BMP, TIFF, TGA, GIF a JPEG.

Navzájom sa odlišujú spracovaním odlišného množstva farebných odtieňov, disponujú rôzne prepracovanými metódami kompresie dát. Tieto metódy znižovania množstva ukladania dát sú však aj hlavným nedostatkom pixelových formátov. Čím presnejšie má byť obraz popísaný, na tým viac bodov ho treba rozložiť,

Vektorový formát Umožňuje popis nie jednotlivých bodov,

ale plôch (množín bodov) s rovnakými vlastnosťami. Každá takáto plocha je ohraničená nejakou krivkou, ktorá je popísaná vektormi. Patrí sem CDR (Corel Draw), AI (Adobe Ilustrator),CGM (Computer Graphics Metafile), WMF (Windows Metafile).

Porovnanie rastrových a vektorových formátov

• pre predlohy z reálneho sveta

• jednoduché vytváranie z dát uložených v poli v pamäti

• pixelové hodnoty môžu byť zmenené hromadne

• Jednoduchý prenos na rastrová výstupne zariadenia (obrazovka, tlačiareň)

• vektorový popis sa jednoducho edituje

• pamäťové nároky zodpovedajú zložitosti obrázku

• pri zobrazovaní sa využíva rozlíšenie daného zariadenia

• omezená oblast použití• někdy horší přenositelnost

• velmi rozsáhlé, zejména pro velké množství barev

• problémy se změnou velikosti

rastrové vektorové

++

––

JPG (vyslovovať džeipeg) • je štandardná metóda pre ukladanie

počítačových obrázkov vo fotorealistickej kvalite

• je najčastejší formát používaný pre prenášanie a ukladanie fotografií

• Je stratový – dochádza k určitej strate kvality

Kompresný pomer býva neraz aj 1:20 Fotografia kvetu komprimovaná so

vzrastajúcim komprimačným pomerom zľava doprava.

Ukážka vzniku artefaktu vplyvom spriemerňovánia koeficientov v rámci bloku

JPEG nie je vhodný na ukladanie perokresby (nápisy, plány, logá).

Progressive (postupný) JPEG

obraz je uložený v akýchsi vrstvách, ktoré sa postupne nahrávajú a zobrazujú. Zobrazenie dát v každej vrstve pridáva obrazu detaily.

GIF

• je grafický formát určený pre rastrovú grafiku. GIF používa kompresiu, ktorá je bezstratová

• GIF je vhodný pre uloženie tzv. perokresby (nápisy, plány, logá).

• GIF umožňuje tiež jednoduché animácie • Nevýhodou GIF je obmedzenie

maximálneho počtu súčasne použitých farieb - 256 farieb (8 bitov).

Ďalšou špecialitou GIFu je priehľadnosť. Funguje na princípu výberu jednej farby, ktorá bude zobrazená priehľadne.

Animácia - umožňuje v rámci jedného súboru zobrazovať postupnosť snímkou s definovaním časového oneskorenia.

Grafické editoryGrafické editory

Grafické editory

Rastrové•AdobePhotoshop•CorelPhotoPaint•Paint•ImageComposer•PhotoStyler

Vektorové

3D systémy•3D Studio

2D systémy•CorelDraw•AdobeIlustrator•AldusFreeHand

CAD systémy

•AutoCAD•Spirit•Microstation•ArchiCAD•Nemecek•TurboCAD

Rastrové editorykreslenie a úpravy = zmena farby

bodov• základní geometrické tvary• typy čar (pero, štetec, )• rozsiahle možnosti výplní

(prechody farieb, vzorky, )• guma

Rastrové editorykreslení i úpravy = zmena farby bodov• úpravy rastru (farieb, veľkosti)• výrezy (kopírovanie, otočení, posun, zrkadlenia)• retušovanie nástroje (zaostrenie ,rozmazanie, ) • rastrové efekty • export do rastrových formátov

Vektorové editorykreslení = tvorba objektov

úprava = zmena vlastností objektov• základní geometrické objekty• krivky, kreslení od ruky• úprava nakreslených objektov (napr. kopia, zmena

veľkosti, otáčaní, zmeny poradia, vzájomné zarovnávanie)

• zarovnanie voči sebe, zmeny poradia, zoskupovanie• typ, vzhľad a vlastnosti čiar a výplní• široké možnosti práce s textom• efekty: perspektíva, obálka, tvarové prechody• export do rôznych formátov (vektorových i

rastrových)

CAD systémy

• presné zadávanie bodov, veľkosti a uhlov, rôzne druhy súradníc

• kreslenie úsečiek, kriviek, geometrických tvarov, písma a šráf• editačne príkazy – kopia, zmena veľkosti, otáčanie,

orezávanie, predlžovanie, zmeny vlastností• farby, typy čiar, hladiny, bloky• kótovanie• možnosti prepojenia s databázami, knihovňami prvkov• export a import formátu DXF• 3D modelár (niektoré)• univerzálne, špecializované nadstavby, špeciálne systémy

CAD = Computer Aided DesignCAD = Computer Aided Design (počítačová podpora projektovania, návrh pomocou počítača)

Editory pro 3D kreslenie• kreslení priestorových objektov a operácie s nimi

– zjednocovanie, prienik, rozdiel, roztrhnutie• viditeľnosť• nastavení svetiel – umiestnenie, typ, intenzita, farba• typy svetiel:

– bodový zdroj (žiarovka)– zdroj rovnobežného svetla (slnko)– plošný zdroj (okno)– kužeľový zdroj (reflektor)

• tieňovanie, vrhaní tieňu• nastavení materiálu (parametre — farba, hladkosť, kovovosť. lesk,

prehľadnosť index lomu, mapa povrchu)• rendering — tvorba reálneho priestorového obrazu na základe

počítačového modelu.