Mpi ds p_03

© David Buchtela © David Buchtela

D a v i d B u c h t e l a

K a t e d r a i n f o r m a č n í h o i n ž e n ý r s t v í

P r o v o z n ě e k o n o m i c k á f a k u l t a , Č e s k á z e m ě d ě l s k á u n i v e r z i t a v P r a z e

K a m ý c k á 1 2 9 , P r a h a 6 - S u c h d o l

1

Moderní prostředky informatiky III.

27.2.2013 Moderní prostředky informatiky


2

Grafika a grafická data v počítači


© David Buchtela

Grafická data

3

Grafická data (obrázky, digitální fotografie, …) jsou v

počítači uložena, stejně jako ostatní informační data, ve

formě binárních kódových slov

Podle způsobu reprezentace a kódování grafických dat

rozlišujeme dva hlavní pohledy:

rastrová (bitmapová) grafika - v bitmapové grafice je celý

obrázek popsán pomocí jednotlivých barevných bodů

vektorová grafika – ve vektorové grafice se obrázek popisuje

pomocí geometrických objektů - křivek a mnohoúhelníků.



4

Rastrová grafika


© David Buchtela

Rastrová (bitmapová) grafika

5

V rastrové grafice je celý obrázek popsán pomocí jednotlivých barevných bodů, které jsou uspořádány do mřížky (rastru) – bitmapy

jeden barevný bod se označuje jako pixel (picture element, px)

počet obrazových bodů je dán jako součin počtu řádků a sloupců v rastru obrazu


pixel

© David Buchtela

Rozlišení rastrové grafiky

6

Rozlišení udává, z kolika bodů (pixelů) se obrázek skládá, uvádí se jako:

součin počtu bodů na šířku a počtu bodů na výšku - např. 1600 × 1200

obvyklé u rozlišení obrazovky (monitor, televize, …)

nativní („přirozené“) rozlišení – počet fyzických bodů

celkový počet bodů - např. 5 Mpx, což znamená pět milionů pixelů

obvyklé u rozlišení čipu digitálního fotoaparátu

počet bodů na 1 palec - 1 palec (inch) je cca 2,54 cm

PPI – body obrazu na palec (Pixels Per Inch) – používá se pro monitory, fotoaparáty apod.

DPI – tiskové body na palec (Dots Per Inch) – používá se především pro tiskárny a skenery

např. 100 DPI znamená 100 bodů (pixelů) na 1 palec (2,54 cm)

obvyklé hodnoty – monitor cca 100 PPI, tisk na papír i 1200 DPI


© David Buchtela

Barevná (bitová) hloubka

7

Barevná hloubka popisuje počet bitů použitých k popisu určité barvy nebo barvy pixelu v rastrovém obrázku

větší barevná hloubka zvětšuje škálu různých barev a přirozeně také paměťovou náročnost obrázku

např. ve Windows – 32-bitová hloubka => 24 bitů barva + 8 bitů průhlednost (256 úrovní)


© David Buchtela

Výhody rastrové grafiky

8

Výhody rastrové grafiky: pořízení obrázku je velmi snadné například pomocí digitálního

fotoaparátu nebo pomocí skeneru

umožňuje vytvořit prakticky libovolný obraz použito i pro zobrazení na monitoru (televizi)

obraz je možné upravovat v rámci bodů (nová barva bodu přemaže stávající)

možnost vytváření efektů – fotomontáže a úpravy


© David Buchtela

Nevýhody rastrové grafiky

9

Nevýhody rastrové grafiky:

velké nároky na zdroje – soubory s grafikou řádově jednotky až desítky MB (mega bajtů)

změna velikosti (zvětšování nebo zmenšování) vede ke zhoršení obrazové kvality obrázku – ztrátě informací o pixelech

zvětšování obrázku je možné jen v omezené míře, neboť při větším zvětšení je na výsledném obrázku patrný rastr


rozlišení: 400x400 25x25 400x400

© David Buchtela

Vznik rastrové grafiky

10

Rastrová grafika může vzniknout několika způsoby:

Ručně - člověk v kreslícím programu vybírá, jakou barvou se mají pixely obrázku vyplnit

Není nutné vybarvovat každý pixel zvlášť, kreslící program obvykle obsahuje funkce, které umožní snadné vybarvení pixelů na přímce nebo na kružnici, vybarvení obdélníkové plochy apod.

Zařízením - malé světlocitlivé součástky se umístí do pravidelné mřížky a v jednom okamžiku se zaznamená, jaká barva světla na každou součástku dopadá – to pak jsou barvy odpovídajících pixelů

Takto funguje digitální fotoaparát, digitální kamera i skener

Tzv. rasterizací – převodem grafiky z vektorové podoby do rastrové


© David Buchtela

Použití rastrové grafiky

11

Velkou předností rastrové grafiky je, že se snadno získává přístroji (fotoaparát, skener)

Ruční vytváření je poměrně pracné, takže se vyplatí hlavně u malých obrázků

Mezi typická použití rastrové grafiky tedy patří například:

Digitální fotografie (popř. naskenovaná předloha)

Menší grafické prvky, u kterých se neočekává zvětšování, například ikonky programů, tlačítka na panelech nástrojů, ikonky na webových stránkách apod.


© David Buchtela

Programy pro úpravu rastrové grafiky

12

Programů na prohlížení nebo úpravu rastrové grafiky je

mnoho

součástí operačního systému Windows jsou programy

Prohlížeč obrázků a faxů a Malování

na prohlížení obrázků lze použít například programy

IrfanView, XnView, …

na úpravu Adobe Photoshop (placený) nebo GIMP

organizaci a úpravu fotek usnadní programy jako Picasa nebo

Zoner Photo Studio i řada dalších

Soubory s rastrovou grafikou jsou například

JPEG (*.jpg, *.jpeg), PNG (*.png), GIF (*.gif), TIFF (*.tif) nebo

bitmapa (*.bmp)


© David Buchtela

Formáty souborů s rastrovou grafikou

13

Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou:

BMP (Windows Bitmap)

výhodou tohoto formátu je jeho extrémní jednoduchost

dokáže jej snadno číst i zapisovat drtivá většina grafických editorů,

např. Malování

obrázky BMP jsou ukládány po jednotlivých pixelech a většinou

nepoužívají žádnou kompresi

BMP soubory jsou mnohem větší než obrázky stejného rozměru

uložené ve formátech, které kompresi používají

velikost nekomprimovaného obrázku v bajtech lze přibližně

vypočítat podle vzorce:

(šířka v pixelech) * (výška v pixelech) * (bitů na pixel / 8) [B]


© David Buchtela


14

Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou: GIF (Graphics Interchange Format)

používá bezeztrátovou kompresi (zmenšení objemu grafických dat bez ztráty kvality obrázku)

GIF je vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga) a použití na webových stránkách

GIF umožňuje také jednoduché animace

GIF má jedno velké omezení — maximální počet současně použitých barev barevné palety je 256 (8 bitů), v případě animace pak umožňuje využít odlišné palety 256 barev pro každý snímek

PNG (Portable Network Graphics – výslovnost je „ping“) používá bezeztrátovou kompresi rastrové grafiky

zdokonalení a náhrada formátu GIF - nabízí podporu 24 bitové barevné hloubky

obsahuje osmibitovou průhlednost (tzv. alfa kanál), to znamená, že obrázek může být v různých částech různě průhledný

praktická nedostupnost jednoduché animace


© David Buchtela


15

Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou:

JPEG (Joint Photographic Experts Group - vyslovováno originálně džeipeg)

standardní metoda ztrátové komprese (při snížení objemu grafických dat dochází ke snížení kvality obrázku)

používané pro ukládání počítačových obrázků ve fotorealistické kvalitě

JPEG je nejčastější formát používaný pro přenášení a ukládání fotografií na internetu


ztráty kvality obrázku se

zvyšujícím se kompresním

poměrem


16

Vektorová grafika


© David Buchtela

Vektorová grafika

17

Vektorový obrázek je složen ze základních geometrických útvarů

body, přímky, křivky a mnohoúhelníky

Obrázek je složen z křivek – vektorů

čára definovaná v kartézském souřadném systému svým počátečním a koncovým bodem

Křivky spojují jednotlivé kotevní body a mohou mít definovanou výplň (barevná plocha nebo barevný přechod)

tyto čáry se nazývají Bézierovy křivky

křivka je popsána pomocí dvou krajních bodů (tzv. kotevní body) a dvou bodů, které určují tvar křivky (tzv. kontrolní body).


© David Buchtela

Příklady vektorové grafiky

18


© David Buchtela

Výhody a nevýhody vektorové grafiky

19

Výhody vektorové grafiky:

Je možné libovolné zmenšování nebo zvětšování obrázku bez

ztráty kvality

Je možné pracovat s každým objektem v obrázku odděleně

Výsledná paměťová náročnost obrázku je obvykle mnohem

menší než u rastrové grafiky

Nevýhody vektorové grafiky:

Oproti rastrové grafice zpravidla složitější pořízení obrázku

Překročí-li složitost grafického objektu určitou mez, začne být

vektorová grafika náročnější na operační paměť a procesor

než grafika bitmapová


© David Buchtela

Vznik vektorové grafiky

20

Vektorový popis obrazu vzniká

především ručně - člověk v kreslícím programu vytváří

požadované geometrické tvary a nastavuje jim odpovídající

vlastnosti

V případě např. grafů nebo diagramů může příslušné tvary vytvořit

i sám program, stačí mu zadat typ grafu či diagramu a potřebná

data (hodnoty pro graf či vztahy pro diagram)

tzv. vektorizací rastrového obrázku – proces převodu

rastrového obrázku na vektorový

Vektorizace bývá úspěšná, pokud jsou na obrázku jednoduché

objekty s jasným ohraničením, v opačném případě jsou výsledky

často neuspokojivé


© David Buchtela

Použití vektorové grafiky

21

Vektorová grafika je vhodná především pro jednodušší obrázky (méně objektů), které se snadno popisují geometrickými tvary (jednoduché tvary objektů)

Mezi typická použití vektorové grafiky patří například: Diagramy a grafy

Loga firem a písmo

GPS navigace

Oblast počítačového návrhu (CAD = Computer Aided Design) např. oblast strojírenství, stavebnictví a architektury, návrhu

elektrotechnicky, geografie apod.

často se provádí ve třech rozměrech (3D = 3 dimensions), tj. ne jen na ploše, ale v prostoru


© David Buchtela

Programy pro úpravu vektorové grafiky

22

Programy pro vektorovou grafiku často patří mezi složitější (a dražší) Jednoduché diagramy a grafy lze vytvářet i v Microsoft Office (Word, Excel,

popř. specializovaný Visio) nebo OpenOffice.org (Writer, Calc, popř. specializovaný Draw)

Pro složitější obrázky lze použít např. programy Adobe InDesign, CorelDRAW nebo zdarma dostupný Inkscape

Mezi programy zvládající práci s prostorovou (3D) grafikou patří např. programy AutoCAD nebo Autodesk 3ds Max.

Soubory s vektorovou grafikou nejsou příliš rozšířené, protože jejich zobrazení nebo úprava často vyžaduje programy, které nejsou zdarma Program Adobe InDesign ukládá do souborů *.ai

program CorelDRAW do *.cdr

Kliparty mívají podobu souborů *.wmf (Windows Metafile)

Diagramy uložené v programu Visio jsou soubory *.vsd, kresby programu OpenOffice.org Draw zase *.odg (OpenDocument Graphics)

Mezi vektorovou grafiku lze zařadit i technologii Flash (*.swf) a dokumenty PDF (*.pdf)



23

Grafika a text


© David Buchtela

Grafika a text

24

Každý text má svou grafickou podobu – jednotlivé znaky textu nějak vypadají

Popis tvaru znaků se označuje jako písmo nebo také font, například:

ABCabc (písmo Times New Roman)

ABCabc (písmo Arial)

ABCabc (písmo Courier New)

Většina písem má dnes vektorovou podobu (tvary znaků jsou popsány geometrickými křivkami), proto není problém používat různé velikosti písma – na obrazovce i při tisku budou znaky vykresleny vždy v nejvyšší možné kvalitě


© David Buchtela

Digitalizace textu - OCR

25

Digitalizací tištěného textu rozumíme převod textu z tištěné

předlohy (obrázku textu, noviny, knihy, …) na posloupnost znaků

a jejich uložení v počítači – OCR (Optical Character Recognition)

Typicky se k digitalizaci textu používá skeneru, postup je zhruba

následující:

Tištěný text (předlohu) vložíme do skeneru a skenujeme

Vznikne obrázek – datový soubor v rastrové grafice

Obrázek se načte do OCR programu, kde probíhá rozpoznávání

jednotlivých znaků (písmen) - z rastrové předlohy se rozpoznávají

samostatné objekty, které se srovnávají s předlohami písmen, a

pokud vyhovují, prohlásí se spojitá rastrová oblast za jeden znak

Eventuálně je provedena korektura – některá písmena nemusí být

rozpoznána správně

Nakonec uložíme data do zvoleného typu souboru


© David Buchtela

Skener

26

Skener je zařízení, které převádí tištěnou předlohu na obrázek v rastrové grafice Obrazová předloha je po řádcích

osvětlována, tmavé oblasti odrážejí méně světla než plochy světlé

Odražené světlo dopadá soustavou zrcadel na světlocitlivý snímač CCD (Charge Coupled Device), světelné senzory obsažené v tomto snímači převedou obrazovou informaci na digitální signál (jeho intenzita odpovídá množství odraženého světla)

Intenzita odraženého světla je pak chápána jako barva jednotlivých bodů předlohy



27

Barva a barevné modely


© David Buchtela

Barva

28

Barva – směs záření o různých vlnových délkách

Část spektra viditelného záření, odraženého předmětem,

jehož barvu posuzujeme okem pozorovatele

Barva je závislá na mnoha okolních podmínkách:

spektrální složení dopadajícího světla a směr jeho dopadu

směr pohledu pozorovatele

vlastnosti povrchu

vlastnosti pozorovatele (kvalita zraku, přizpůsobení okolnímu

světlu, apod.)


© David Buchtela

Barevný model RGB

29

Barevný model RGB neboli červená-zelená-modrá (Red Green Blue)

aditivní způsob míchání barev používaný ve všech monitorech a projektorech (jde o míchání vyzařovaného světla), tudíž nepotřebuje vnější světlo (monitor zobrazuje i v naprosté tmě)

RGB je barevný model, ve kterém je smícháno společně červené, zelené a modré světlo různými cestami k reprodukci obsáhlého pole barev


Všechny tři základní barvy: nejnižší intenzita

=> černá nejvyšší intenzita

=> bílá stejná intezita

=> šedá

© David Buchtela

Barevný model RGB

30

Každá barva je udána mohutností tří základních barev,

mohutnost se udává

v procentech (dekadický způsob), např. (80%, 80%, 20%)

podle použité barevné hloubky jako určitý počet bitů

vyhrazených pro barevnou komponentu

pro 8 bitů na komponentu je rozsah hodnot 0 – 255, pro 16 bitů na

komponentu je rozsah hodnot 0 – 65535

řetězcem šestnáctkových (hexadecimálních) cifer, kde

každé základní barvě odpovídá vždy dvojice cifer v

šestnáctkové soustavě

Např. řetězec "FFFF00„ znamená intenzitu červené FF (tj. 255),

zelené FF (tj. 255) a modré 00 (tj. 0) -> výsledná barva je žlutá


© David Buchtela

Barevný model RGB

31


© David Buchtela

Použití modelu RGB

32

Model RGB se používá u zařízení založených na

vyzařování světla, např. u obrazovek, monitorů, projektorů,

…


detail obrazovky

(LCD monitor)

© David Buchtela

Barevný model CMYK

33

CMYK je barevný model založený na subtraktivním míchání

barev (mícháním od sebe barvy odčítáme, tedy omezujeme

barevné spektrum, které se odráží od povrchu)

CMYK se používá především u reprodukčních zařízení, která

barvy tvoří mícháním pigmentů (např. inkoustová tiskárna)

Model obsahuje čtyři základní barvy:

azurovou (Cyan)

purpurovou (Magenta)

žlutou (Yellow)

černou (blacK), označovanou také jako klíčovou (Key)

v ideálním případě by složením C-M-Y měla vzniknout černá barva,

ve skutečnosti však vzniká barva tmavě šedivá

černá je na rozdíl od ostatních barev černá výrazně levnější, proto

většina tiskových technik používá ještě čtvrtou černou barvu


© David Buchtela

Barevný model CMYK

34

Skládání barev

nejnižší

intenzita

=> bílá

nejvyšší

intenzita

=> černá


© David Buchtela

Použití modelu CMYK

35

Model CMYK se používá u zařízení založených na

barevném pigmentu, např. u inkoustových nebo laserových

tiskáren


detail inkoustového

tisku


… d o t a z y ?

36

Děkuji za pozornost !


Date post:	11-Apr-2017
Category:	Education
Upload:	kseniya-aleksandrovskaya
View:	236 times
Download:	0 times

Mpi ds p_03

Education