VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA...

Tento studijn materil vznikl za finann podpory Evropskho socilnho fondu (ESF) a rozpotu esk republiky v rmci een projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0463, MODERNIZACE VUKOVCH MATERIL A DIDAKTICKCH METOD

VYSOK KOLA BSK TECHNICK UNIVERZITA OSTRAVA FAKULTA STROJN

ZKLADY INFORMATIKY

Ing. Roman Danel, Ph.D.

Ostrava 2013

Ing. Roman Danel, Ph.D. Vysok kola bsk Technick univerzita Ostrava

ISBN 978-80-248-3052-0

MODERNIZACE VUKOVCH MATERIL A DIDAKTICKCH METOD CZ.1.07/2.2.00/15.0463

2

OBSAH

1 ZKLADY POTAOV GRAFIKY ..................................................................... 3

1.1 Zklady potaov grafiky ................................................................................... 4

1.2 Rastrov grafika ..................................................................................................... 4

1.2.1 Barevn hloubka - Bits per pixels ........................................................................ 4

1.2.2 Barevn paleta ....................................................................................................... 4

1.2.3 Barevn model ....................................................................................................... 4

1.2.4 RGB ........................................................................................................................ 4

1.2.5 Pevod RGB na odstn edi ................................................................................... 5

1.2.6 CMY ....................................................................................................................... 5

1.2.7 Modely HSV, HLV a YUV .................................................................................... 6

1.3 Dal pojmy ............................................................................................................. 6

1.4 Vytvoen rastrovho obrzku a rastrov formty ............................................. 7

1.5 Vektorov formt ................................................................................................... 7

1.6 Potaov grafika - pojmy ................................................................................... 8

1.7 3D-grafika ............................................................................................................... 8

1.8 Virtuln realita ...................................................................................................... 9

1.9 Typografie ............................................................................................................. 10

1.10 Kontroln otzky .................................................................................................. 10


3 Zklady potaov grafiky

1 ZKLADY POTAOV GRAFIKY

OBSAH KAPITOLY:

Zklady potaov grafiky

Rastrov grafika

Dal pojmy

Vytvoen rastrovho obrzku a rastrov formty

Vektorov formt

Potaov grafika - pojmy

3D-grafika

Virtuln realita

Typografie

MOTIVACE:

V tto kapitole se seznmte se zklady potaov grafiky. ekneme si, co je to pixel, jak je rozdl mezi rastrovou a vektorovou grafikou. Dozvte se, co je to barevn hloubka a barevn paleta. Vysvtlme si, jak jsou zkladn barevn modely, pouvan v informatice a jak je rozdl mezi modelem RGB a CMY. Seznmte se tak se pojmy z 3D grafiky a virtuln reality. Soust tto kapitoly jsou tak zkladn pojmy z typografie a formtovn text.

CL:

Po prostudovn kapitoly budete znt co je to pixel, DPI, postskript, font a DTP software. Budete umt vysvtlit rozdl mezi rastrovou a vektorovou grafikou a jak jsou jejich vhody a nevhody.



1.1 ZKLADY POTAOV GRAFIKY

Pokud pracujeme v potai s obrzky, vdy se jedn o datov soubory, obsahujc proud byt. Tyto soubory maj svou vnitn strukturu (formt) a obrzek vznik teprve jejich interpretac.

Principiln meme obrazov formty rozdlit do dvou skupin rastrov a vektorov.

1.2 RASTROV GRAFIKA

U rastrovch obrzk se obrzek skld z jednotlivch bod, nazvanch pixely. Pixel je nejmen jednotka grafiky.

Poet bod vztaen na dlkovou jednotku se nazv rozlien a uruje kvalitu obrzku. m vt poet bod na jednotku dlky, tm kvalitnj obrzek dostaneme.

V praxi se nejastji pouv daj poet bod na palec dot per inch, zkrcen DPI. Palec je jednotka dlky pouvan v anglosaskch zemch a odpovd piblin 2,54 cm. Uvidme-li nap. u tiskrny daj 600 DPI, znamen to, e je schopn tisknout s hustotou 600 bod na dlce 2,54 cm.

Audio 1.1

1.2.1 Barevn hloubka - Bits per pixels Kvalitu obrzku uruje tak barevn hloubka, tj. jak velk mnostv informace je pouito k popisu barev (kadho kanlu). Barevn hloubka je poet bit pouitch k popisu urit barvy nebo pixelu bitmapovho obrzku. Poet monch barev = 2barevn hloubka

1.2.2 Barevn paleta Paleta = tabulka barev pole hodnot barev:

Indexed color o Pixel: barva ukazatel do tabulky barev o 1B = 1 barva (3bity-Red, 3bity-Green 2bity-Blue RGB model, viz dle

vysvtlen barevnch model), tzn. pomoc 1 bytu lze definovat 256 barev Direct Color

o Pixel prezentovn temi slokami, kad obsahuje odkaz do barevn palety o Snadn zmna barev, ani by se mnily hodnoty pixelu (nap. gama korekce)

1.2.3 Barevn model Dal pojem, kter souvis s potaovou grafikou, je barevn model. Nejastji se na potach setkme s modelem RGB nebo CMY, mn asto s modely jako jsou HSV, HLS, YUV a dal.

1.2.4 RGB RGB model je oznaovn jako aditivn (soutov). Barva se v tomto modelu vytv smchnm t barevnch sloek Red (erven), Green (zelen) a Blue (modr). U modelu RGB tedy mme pro kad pixel popis zastoupen jednotlivch barevnch sloek. Plat, e nulov zastoupen vech t barevnch sloek vytv ernou, maximln hodnota vech sloek



blou. Tento model se pouv u monitor a meme si ho pedstavit jako soustavu rovek m vce rovek je zapnuto, tm jasnj svtlo.

Poznmka pi pevodu RGB na odstny edi nelze pout aritmetick prmr, protoe lidsk oko je na jednotliv barvy rzn citliv. Nejmen citlivost oka je na modrou barvu.

Obr. 1 Barevn model RGB

Prhlednost (Transparency) umouje klst obrazy pes sebe a kombinovat je.

Definuje se pomoc alpha () = neprhlednost (opacita): 0 zcela prhledn prvek 255 zcela neprhledn

RGBA barevn model RGB doplnn informac o prhlednosti

1.2.5 Pevod RGB na odstn edi Nelze aritmetick prmr lidsk oko je rzn citliv na jednotliv barvy. Stupe edi Y = 0,299*R + 0,587*G + 0,114*B

1.2.6 CMY Model CMY se naproti tomu pouv pi tisku a oznauje se jako subtraktivn. Skld se tak ze t barevnch sloek Cyan (azurov), Magenta (ervenofialov) a Yellow (lut). m vt zastoupen barevnch sloek, tm vce se blme k ern. V praxi se u tiskren pouv CMYK, kde psmeno K znamen BlacK (ern) ern barva m v CMYK samostatn inkoust, aby se etilo barevnmi inkousty.

Obr. 2 Barevn model CMY



Audio 1.2

Vztah mezi RGB a CMY je nsledujc: C = 1 R M = 1 G Y = 1 - B

1.2.7 Modely HSV, HLV a YUV Modely HSV a HLS se pouvaj zdka. Jsou vak zaloeny na intuitivnj prezentaci barev.

Model HSV Hue - barevn tn (0 a 360), uruje pevldajc spektrln barvu. Saturation - sytost barvy (0-1), uruje pms jin barvy. Nkdy t chroma, sla nebo

istota barvy, pedstavuje mnostv edi v pomru k odstnu, m se v procentech od 0% (ed) do 100% (pln syt barva). Na barevnm kole vzrst sytost od stedu k okrajm. Nap. erven s 50% sytost bude rov.

Value - hodnota jasu (0-1), mnostv blho svtla. Relativn svtlost nebo tmavost barvy. Jas vyjaduje, kolik svtla barva odr. Jas lze tak popsat jako pidvn ern do zkladn barvy.

Model HLS Sna se eliminovat nedostatky modelu HSV (nesymetrii z hlediska jasu). Skld se z tchto sloek:

Hue barevn tn (0-360o) Lightness svtlost (0-1) kde: 0 - bl, 1 - ern Saturation sytost (0-1) kde: 0 - osa, 1 - povrch

Zobrazen: dvojit kuel Odpovd skutenosti nejvce barev vnmme pi prmrn svtelnosti.

Model YUV Model YUV je pouvn u televiznho a video obrazu

PAL (YUV), NTSC (YIQ), SECAM (YCBCR) Jasov (luminan) a dv barevn sloky (chrominance)

Vpoet celkovho jasu (odstnu edi) v modelu YUV: Y = 0,299 . R + 0,587 . G + 0,114 . B

Barevn sloky: U = 0,493*(B-Y) V = 0,877*(R-Y)

1.3 DAL POJMY

DPI Dots Per Inch jednotka rozlien, kvality zobrazen (monitor, tiskrna). Udv, kolik se zobraz bod na jeden palec (2,54 cm).

gamut barevn prostor, kter um zobrazit dan zobrazovac zazen (monitor, tiskrna). Napklad ist erven, kter je obsaen v barevnm modelu RGB, je mimo gamut v barevnm modelu CMYK.



Pevod na odstny edi: Pltnovn (halftonning) pixel pvodnho obrazu peveden na matici bod

(dochz k zvten rozlien obrazu) Rozptylovn (dithering) nutn zobrazovat 1:1

1.4 VYTVOEN RASTROVHO OBRZKU A RASTROV FORMTY

Rastrov obrzek lze vytvoit v bitmapovm grafickm editoru, nasunovnm scannerem nebo pomoc digitlnho fotoapartu.

Pkladem rastrovch formt jsou JPG, BMP, GIF, PNG

JPG formt je velmi rozenm formtem na Internetu, soubory formtu JPG dosahuj relativn mal velikosti pi zachovn rozumn kvality, toho je dosaeno pouitm ztrtov komprese. Pi uloen informace pomoc JPG tedy dojde vlivem ztrtov komprese k uritmu zkreslen.

Jak jsou nevhody bitmapov grafiky? zmna velikosti vede ke snen kvality nroky na zdroje pi zvten patrn rastr vznik nedoucho efektu moir

Jak jsou vhody? snadn pozen snaz zobrazovn v internetovch prohlech

Formty komprese Ztrtov (lossy) Bezztrtov (lossless)

Moir efekt ruiv efekt vznikajc dky interferenci dvou pravidelnch a mlo odlinch rastr.

Aliasing nedouc jev vznikajc podvzorkovnm analogovho zdroje informace.

Pro je cel ada rastrovch formt? Historick dvody technick vvoj Vazba na konkrtn program (podle uren specializovan formty nap. PCX

navren pro schovu kreseb a skic) Technick dvody formty berou ohled na technick monosti scanner apod. Rzn metody komprese

1.5 VEKTOROV FORMT

Vektorov formty nedefinuj obrzek pomoc bod, ale pomoc geometrickch tvar (nap. Bezirovy kivky). Vektorov obrzek lze podit vektorovm editorem.

Vhodou vektorov grafiky oproti rastrov je monost mnit velikost obrzku bez ztrty kvality (dochz pouze k pepotu a pekreslen definovanch geometrickch tvar).



Jednotliv sti obrzku jsou objekty, se ktermi lze dle pracovat. U rastrov grafiky se zvtenm dn body nepidaj, a tedy kvalita obrzku kles, od urit velikosti u vidme rastr (matici bod).

Nevhodou vektorov grafiky je sloitj pozen a pi vt sloitosti vy nroky na vpoetn vkon.

Vektorov formty jsou napklad PDF, EPS (PostScript), CDR, SWG, AI, ZNF

Poznmka PostScript je programovac jazyk, uren ke grafickmu popisu tisknutelnch dokument, byl vyvinut firmou Adobe Systems v roce 1985. Pro prohlen postrcriptovch soubor bylo nutn pout specializovan programy (nap. Ghost). V dnen dob je formt PostScriptu zcela nahrazen formtem PDF.

1.6 POTAOV GRAFIKA - POJMY

Warping Aplikace nelinern transformace na obraz Pokiven, deformace, zvlnn obrazu

Morphing Obrzek nebo objekt se postupnm pechodem pemuje v jin Vyuit nap. triky ve filmech

Blue Screening (klovn na modrou) Ve filmov produkci Spojovn dvou natoench sekvenc Spojovn sekvenc generovanch potaem s relnm hercem virtuln televizn studia hlasatel moderuje poas v mstnosti s modrm pozadm

(v relnm ase nahrazeno videosekvenc) Realizace alpha blending - nejjednodu algoritmus pemny jednoho obrzku

v druh, zaloen na nterpolaci barvy pixelu

Histogram Popisuje mnostv a frekvence barev v obrzku Kvantifikuje jasov pomry v obraze (nenese informaci o jejich plonm rozloen) Statistick veliina Klasifikace obraz jasn (vpravo), tmav (vlevo), stedotnov (barvy kolem stedn

hodnoty), s vysokm kontrastem, bimodln (dva ostr vrcholy) Digitln fotografie histogram dv informace, zda obraz je technicky dobr

1.7 3D-GRAFIKA

Trozmrn souadnicov systm Model objektu Renderovn - tvorba relnho obrazu na zklad potaovho modelu Pokroil vvojov nstroje hern enginy, simulace fyziklnch zkon nap.

Blender



3D model lze vytvoit temi zpsoby: 1. Image based modeling 2. Zskn trojrozmrnho snmku (nap. pomoc 3D-scanneru) 3. Rekonstrukce z nkolika snmk 4. Interaktivn modelovn 5. Animtor 6. Procedurln modelovn CAD, fraktly,

Poznmka Fraktl je sobpodobn struktura, lze ji rozloit na struktury, z nich kad je kopi originlu. Pi tvorb fraktl se vyuvaj rekurzivn algoritmy.

Rendering je tvorba relnho obrazu na zklad potaovho modelu, vsledkem je rastrov obraz.

1.8 VIRTULN REALITA

Pi virtuln realit m uivatel iluzi, e se nachz v relnm prosted. Tato iluze se vytv ovlivnnm lidskch smysl. Chovn virtulnho prosted mus bt v souladu s fyziklnmi zkony. Oproti 3D uivatel nepohl na scnu zvenku, ale vstupuje do n a s objekty vstupuje do interaktivity. Uivatel je ve virtuln realit reprezentovn virtuln postavou avatrem. Scna m podlahu (ground) a pozad (background).

Klov prvky virtuln reality: Tvorba prostorovch model a scn Manipulace s modely Pohyb v 3D prostoru Detekce koliz Zobrazen v relnm ase

Virtuln realita se vytv kombinac potaov grafiky se specilnm HW: Helma (Head Mounted Display) Datov rukavice (Data Glove) Stereoskopick projekn plocha Snmae polohy v prostoru

Avatar me mt ti druhy navigac ve virtuln realit: Walk na avatara psob pitalivost a je zapnuta detekce koliz s pedmty Fly detekce koliz, ale avatar se voln pohybuje prostorem Examine (zkoumn) avatar prochz pedmty, bez detekce koliz, bez pitalivosti

VRML (Virtual Reality Modeling Language) je norma, jazyk pro popis virtulnch svt. Scna m stromovou strukturu Tlesa tvoeny rovinnmi plochami + textury Zdroje svtla, poloha kamer, barevn mlha Parametrizovateln objekty + funkn vlastnosti JavaScriptem VR na web Prostedky pro popis interakce s uivatelem Informace uloeny v textovm formtu (*.WRL)

Novj je formt X3D, kter reaguje na pokroilej poadavky.



Mezistupe mezi skutenou a virtuln realitou je realita rozen (augmented reality). Pi rozen realit je obraz skutenho svta doplnn o objekty generovan potaem. S rozenou realitou pracuj napklad Google Glass.

1.9 TYPOGRAFIE

Typografie souvis s potaovou grafikou a s psanm text, uruje, jak m tiskovina vypadat, e itelnost, orientaci v textu a estetickou strnku. Pracuje s typy psma (fonty), formtovnm text a pravou vzhledu strnek.

Zkladn typografick jednotky jsou palec (2,54 cm, 72 points) a bod (point; 0,353 mm).

Font popis psma

Fonty mohou bt rastrov (neboli bitmapov, tvar psmen dn matic bod uloen v definici fontu) nebo vektorov (TrueType, OpenType, matematick popis tvaru psmen).

Fonty dlme do skupin: Latinkov psmo

o Antikva (patkov psma) o Grotesk (bezpatkov, bezserifov) o ozdobn

Cyrilice Levosmrn psmo (nap. arabtina) Ostatn

Software pro profesionln vytven tiskovin se oznauje jako DTP (Desktop Publishing).

Audio 1.3

Zkladn typografick jednotky: Palec (inch) 1 = 2,54 cm = 72 bod Bod (point) 1 bod = 0,353 mm Pica - stupe psma 12 points = 4,232 mm tverk (cicero) tverec o hran psmena M

1.10 KONTROLN OTZKY

1. Co je to pixel? 2. Co je to DPI? 3. Jak je rozdl mezi rastrovou a vektorovou grafikou? 4. Co je to barevn hloubka? 5. Co je to barevn model a jak modely znte? 6. Jak je rozdl mezi barevnm modelem RGB a CMY? 7. Jak znte souborov formty rastrov grafiky? 8. Co je to virtuln realita? 9. Co je to avatar? 10. m se zabv typografie?



11. Co je to font? 12. Co je to postskript? 13. K emu je DTP software?

OBSAH1 Zklady potaov grafiky1.1 Zklady potaov grafiky1.2 Rastrov grafika1.2.1 Barevn hloubka - Bits per pixels1.2.2 Barevn paleta1.2.3 Barevn model1.2.4 RGB1.2.5 Pevod RGB na odstn edi1.2.6 CMY1.2.7 Modely HSV, HLV a YUV

1.3 Dal pojmy1.4 Vytvoen rastrovho obrzku a rastrov formty1.5 Vektorov formt1.6 Potaov grafika - pojmy1.7 3D-grafika1.8 Virtuln realita1.9 Typografie1.10 Kontroln otzky

OBSAH KAPITOLY:MOTIVACE:CL:

Date post:	28-Feb-2019
Category:	Documents
Upload:	trinhcong
View:	219 times
Download:	0 times

VYSOKÁ ŠKOLA BÁŇSKÁ – TECHNICKÁ UNIVERZITA...

Documents