Grafika

2,167 views

Published on

Published in: Business
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
2,167
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
23
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Grafika

  1. 1. JPEG (wym. dżej-peg lub jot-peg) – standard kompresji statycznych obrazów rastrowych, przeznaczony głównie do przetwarzania obrazów naturalnych (zdjęć satelitarnych, pejzaży, portretów itp.), charakteryzujących się płynnymi przejściami barw oraz brakiem lub małą ilością ostrych krawędzi i drobnych detali. Algorytm kompresji używany przez JPEG jest algorytmem stratnym, tzn. w czasie jego wykonywania tracona jest bezpowrotnie część pierwotnej informacji. Algorytm przebiega następująco: • obraz jest konwertowany z kanałów czerwony-zielony-niebieski (RGB) na jasność (luminancję) i 2 kanały barwy (chrominancje). Ludzie znacznie dokładniej postrzegają drobne różnice jasności od drobnych różnic barwy, a więc użyteczne jest tutaj użycie różnych parametrów kompresji. Krok nie jest obowiązkowy (opcjonalnie można go pominąć). wstępnie odrzucana jest część pikseli kanałów barwy, ponieważ ludzkie oko ma • znacznie niższą rozdzielczość barwy niż rozdzielczość jasności. Można nie redukować wcale, redukować 2 do 1 lub 4 do 1. kanały są dzielone na bloki 8x8. W przypadku kanałów kolorów, jest to 8x8 aktualnych • danych, a więc zwykle 16x8. na blokach wykonywana jest dyskretna transformata kosinusowa (DCT). Zamiast • wartości pikseli mamy teraz średnią wartość wewnątrz bloku oraz częstotliwości zmian wewnątrz bloku, obie wyrażone przez liczby zmiennoprzecinkowe. Transformata DCT jest odwracalna, więc na razie nie tracimy żadnych danych. Zastąpienie średnich wartości bloków przez różnice wobec wartości poprzedniej. • Poprawia to w pewnym stopniu współczynnik kompresji. Kwantyzacja, czyli zastąpienie danych zmiennoprzecinkowych przez liczby całkowite. • To właśnie tutaj występują straty danych. Zależnie od parametrów kompresora, odrzuca się mniej lub więcej danych. Zasadniczo większa dokładność jest stosowana do danych dotyczących niskich częstotliwości niż wysokich. współczynniki DCT są uporządkowywane zygzakowato, aby zera leżały obok siebie. • współczynniki niezerowe są kompresowane algorytmem Huffmana. Są specjalne kody • dla ciągów zer. Użyta transformata powoduje efekty blokowe w przypadku mocno skompresowanych obrazków. Wielką innowacją algorytmu JPEG była możliwość kontroli stopnia kompresji w jej trakcie, co umożliwia dobranie jego stopnia do danego obrazka, tak aby uzyskać jak najmniejszy plik, ale o zadowalającej jakości. Model HSV nawiązuje do sposobu, w jakim widzi ludzki narząd wzroku, gdzie wszystkie barwy postrzegane są jako światło pochodzące z oświetlenia. Według tego modelu wszelkie barwy wywodzą się ze światła białego, gdzie część widma zostaje wchłonięta a część odbita od oświetlanych przedmiotów. Symbole w nazwie modelu to pierwsze litery nazw angielskich dla składowych opisu barwy: H – barwa światła (ang. Hue) wyrażona kątem na kole barw przyjmująca wartości od 0° do 360°. Model jest rozpatrywany jako stożek, którego podstawą jest koło barw.
  2. 2. Wymiary stożka opisuje składowa S – nasycenie koloru (ang. Saturation) jako promień podstawy oraz składowa V – (ang. Value) równoważna nazwie B – moc światła białego (ang. Brightness) jako wysokość stożka. Przyporządkowanie częstotliwości fal świetlnych na kole barw w modelu HSV jest takie samo jak w modelach HSL, tzn. centrum barwy czerwonej odpowiada kąt 0° lub 360°. Centrum barwy zielonej odpowiada kąt 120°. Centrum barwy niebieskiej odpowiada kąt 240°. Pozostałe barwy pośrednie dla składowej Hue są odpowiednio rozłożone pomiędzy kolorami czerwonym, zielonym i niebieskim. CMYK – zestaw czterech podstawowych kolorów farb drukarskich stosowanych powszechnie w druku kolorowym w poligrafii i metodach pokrewnych (atramenty, tonery i inne materiały barwiące w drukarkach komputerowych, kserokopiarkach itp.). Na zestaw tych kolorów mówi się również barwy procesowe lub kolory triadowe (kolor i barwa w jęz. polskim to synonimy). CMYK to jednocześnie jedna z przestrzeni barw w pracy z grafiką komputerową. C cyjan (ang. Cyan) Skrót CMYK powstał jako złożenie pierwszych liter M magenta (ang. Magenta) angielskich nazw kolorów prócz koloru czarnego, z którego wzięto literę ostatnią, ponieważ litera B jest skrótem jednego z Y żółty (ang. Yellow) podstawowych kolorów w analogicznym skrócie RGB. (Inne, K czarny (ang. blacK) mniej popularne rozwinięcia skrótu K to Key color, Karbon lub Kontur.) Cyjan – odcień niebieskiego, ale trochę bledszy i bardziej spłowiały, można go określić • jako szarobłękitny lub sinoniebieski. Najbardziej podobne kolory to błękit, szafir i turkus. Nazywanie koloru cyjanowego kolorem quot;zielononiebieskimquot; jest błędem wynikającym z niezrozumienia różnic pomiędzy addytywną i subtraktywną metodą mieszania barw. W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia zielonego i niebieskiego. Magenta – W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia czerwieni i • niebieskiego. Najbardziej podobne kolory to purpura, karmazyn i amarant.
  3. 3. Yellow – kolor bardzo podobny do żółtego, jednak trochę bledszy od typowej nasyconej • żółcieni. W syntezie addytywnej kolor uzyskany w wyniku połączenia czerwieni i zielonego. Black – kolor czarny, jednak o niezbyt głębokiej czerni. • RGB – jeden z modeli przestrzeni barw, opisywanej współrzędnymi RGB. Jego nazwa powstała ze złożenia pierwszych liter angielskich nazw barw: R – red (czerwonej), G – green (zielonej) i B – blue (niebieskiej), z których model ten się składa. Jest to model wynikający z właściwości odbiorczych ludzkiego oka, w którym wrażenie widzenia dowolnej barwy można wywołać przez zmieszanie w ustalonych proporcjach trzech wiązek światła o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej Barwę czarną reprezentuje punkt, w którym intensywność wszystkich składowych wynosi 0, a więc (0, 0, 0). Gdy zmieszamy wszystkie barwy składowe w maksymalnych ilościach, wówczas otrzymamy barwę białą, taki punkt to (1, 1, 1). Wszystkie pośrednie barwy, w których wszystkie składowe mają tą samą intensywność to szarości. Można zauważyć że jeżeli k1 < k1 to wówczas kolor szary zdefiniowany jako (k1, k1, k1) będzie ciemniejszy niż szarość zdefiniowana jako (k2, k2, k2). Skala Decybelowa a) O ile dB wzrośnie wartość układu jeżeli jego moc zwiększymy 20 krotnie?? 20 p p p = 10 log(20 * ) = 10 log 20 + 10 log 10 log p0 p0 p0 Więc wartość układu wzrośnie o
  4. 4. 10log20 =10log(2*10)=10log2+10log10=10*0,3+10*1=3+10=13dB b) Wartość układu zmniejszyła się 4-krotnie. o ile zmniejszyła się ta moc w dB? p p p = 10 log(1 / 4 * ) = 10 log 1 / 4 + 10 log 10 log 4 p0 p0 p0 10log1/4=10*(-0,6)= -6dB Drzewo czwórkowe 1 2 4 3 Biały kwadrat = 0 Czarny kwadrat = 1 Szary kwadrat = rozpisujemy ( ) Lista dla tego drzewa : (0,(0,0,(1,0,0,0),1),(1,0,(0,0,1,0),0),1) Fraktal (łac. fractus – złamany, cząstkowy) w znaczeniu potocznym oznacza zwykle obiekt samo-podobny (tzn. taki, którego części są podobne do całości) albo quot;nieskończenie subtelnyquot; (ukazujący subtelne detale nawet w wielokrotnym powiększeniu). Ze względu na olbrzymią różnorodność przykładów matematycy obecnie unikają podawania ścisłej definicji i proponują określać fraktal jako zbiór, który: ma nietrywialną strukturę w każdej skali, • struktura ta nie daje się łatwo opisać w języku tradycyjnej geometrii euklidesowej, • jest samo-podobny, jeśli nie w sensie dokładnym, to przybliżonym lub stochastycznym, • jego wymiar Hausdorffa jest większy niż jego wymiar topologiczny, • ma względnie prostą definicję rekurencyjną, • ma naturalny (quot;poszarpanyquot;, quot;kłębiastyquot; itp.) wygląd. • Fraktale w matematyce
  5. 5. • Zbiór Mandelbrota • Kostka Mengera (IFS) • Atraktor IFS • Paproć Barnsleya (Atraktor IFS) • Zbiór Julii Fraktale w grafice komputerowej. Kompresja fraktalna. Przykłady Fraktali: Dywan Sierpińskiego to fraktal otrzymany z kwadratu za pomocą podzielenia go na dziewięć (3x3) mniejszych kwadratów, usunięcia środkowego kwadratu i ponownego rekurencyjnego zastosowania tej samej procedury do każdego z pozostałych ośmiu kwadratów. Krzywa Kocha to krzywa matematyczna, którą można zdefiniować jako pewien atraktor IFS lub jako granicę ciągu krzywych opisanych poniżej. Krzywa ta jest nieskończenie długa, mieści się jednak na skończonej powierzchni. Można więc narysować pewne jej przybliżenie. Połączenie trzech krzywych przypomina płatek śniegu i nazywany jest płatkiem Kocha (na rysunku z prawej). Etapy powstawania:
  6. 6. Trójkąt Sierpińskiego (znany też jako uszczelka Sierpińskiego) jest jednym z najprostszych fraktali, znanym na długo przed powstaniem tego pojęcia (patrz Benoit Mandelbrot). Konstrukcja tego zbioru była podana przez polskiego matematyka Wacława Sierpińskiego w 1915.Trójkat Sierpińskiego otrzymuje się następująco: w trójkącie równobocznym łączy się środki boków, dzieląc go w ten sposób na cztery mniejsze trójkąty. Trójkąt środkowy usuwa się, a wobec trzech pozostałych trójkątów operację się powtarza, dzieląc każdy z nich na cztery mniejsze trójkąty, usuwając środkowy, a wobec pozostałych czynności się powtarzają. Punkty pozostające po nieskończenie wielu powtórzeniach tej operacji tworzą trójkąt Sierpińskiego. Postscript x y moveto – ustawienie pisaka w punkcie x,y x y rlineto - przesuń pisak na pozycję x,y k setlinewidth – ustawienie grubości linni na wartość k R G B setrgbcolor – ustawienie koloru RGB, R-czerwony, G-zielony, B-niebieski Closepath – zamknij przestrzen, figurę fill –wypełnij, zamaluj stroke –wykonaj showpage – pokaż na koniec co narysowano /Times-Bold findfont - znajduje wskazaną czcionkę i czyni bieżącym 72 scalefont setfont - skalowanie czcionki do 72p (NAPIS) true charpath - deklaracja napisu jako ciągu znaków x y (NAPIS) ashow – przesunięcie liter napisu o x y 0.9 setgray - wprowadzenie nowego koloru, odcień szarości (1-biały, 0-czarny) x y scale – skaluj po x, y grestore – zamyka obiekt lokalny i przywraca wcześniejsze ustawienia grave – otwiera obiekt lokalny (procedura) Z rotate – obrót o Z stopni x y translate – przesunięcie początku układu współrzędnych x0, y0, R , Y0, YK arc – rysowanie łuku x0,y0- początek, R – promień, Y0- kąt początkowy YK- kąt końcowy newpath – inicjowanie nowej ścieżki x1,y1,x2,y2 arcto – rysuje łuk styczny do dwóch linii
  7. 7. x1,y1,x2,y2,xk,yk curveto – rysowanie krzywej x1,y1,x2,y2 –punkty pomocnicze ,xk,yk – punky końcowy HSL - to jeden z modeli opisowych dla kolorów postrzeganych przez ludzi. Ten sposób opisowy miał polegać na tym, że każdej barwie postrzeganej przez człowieka jest przyporządkowany jeden punkt w przestrzeni trójwymiarowej identyfikowany przez trzy składowe: (h,s,l). Model pojawił się w okresie startu telewizji - pierwsze demonstracje w latach 1926-1930. Znaczenie i zakresy współrzędnych: H: Hue - (z ang. odcień, barwa), o wartościach z przedziału: od 0 do 360 stopni. S: Saturation - nasycenie koloru. z przedziału 0...1 albo 0...100%. L: Lightness - średnie światło białe, z przedziału 0...1 albo 0...100%. Ten model zakładał, że barwy postrzegane przez człowieka dadzą się opisać właśnie za pomocą takich trzech współrzędnych oraz dodatkowo z warunkiem, że punkty znajdują się na powierzchni bryły obustronnego stożka. Przy czym bryła takiego stożka to forma dynamiczna, wyznaczona przez aktualny stan współrzędnych l oraz s, natomiast wysokość stożka ma związek ze światłem białym - tzw. światłem Brightness. Światło Brightness to najmniejsze światło białe z którego pochodzi rozpatrywana barwa (h,s,l). W ten sposób dana trójka (h,s,l) determinuje inną bryłę obustronnego stożka. Natomiast bryła stożka wprowadza wzajemne zależności dla współrzędnych. Współrzędne nie są w pełni ortogonalne. Model HSL nie potrafi opisać wszelkich barw widzialnych przez człowieka. Zakłada on mianowicie, że każdą barwę da się określić za pomocą jednego reprezentanta - jednej fali światła, opisuje to współrzędna Hue. Oko człowieka potrafi odróżniać mieszanki zawierające wiele różnych fal światła. Są takie mieszanki, dla których rzeczywiście istnieją pojedyncze fale światła dające takie samo wrażenie jak dana mieszanka fal - zjawisko metameryzmu. Ale istnieją też takie mieszanki, dla których nie ma pojedynczej fali światła, która mogłaby być reprezentantem dającym takie samo wrażenie jak dana mieszanka. Na przykład taką mieszanką jest mieszanka niebieskiego i czerwonego nazywana purpurą. I nie ma pojedynczej fali światła, która by wywoływała wrażenie purpury. Model HSL ma znaczenie historyczne i bywa nazywany modelem kolorów dla artystów. Grafika wektorowa (obiektowa) – jeden z dwóch podstawowych rodzajów 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. Oprócz grafiki wektorowej jest jeszcze grafika rastrowa, która nie jest aż tak bardzo zaawansowana. Druga nazwa grafiki wektorowej – grafika obiektowa – związana jest z faktem, iż obraz opisany jest za pomocą tzw. obiektów, które zbudowane są z podstawowych elementów nazywanych prymitywami, czyli prostych figur geometrycznych takich jak odcinki, krzywe, okręgi, wielokąty. Każdy z prymitywów opisywany jest za pomocą parametrów np. w przypadku odcinka - współrzędnych jego końców, a w przypadku okręgu - współrzędnych środka i długości promienia. Obiekty takie mają także określone atrybuty mówiące np. o grubości i kolorze linii, kolorze wypełnienia figury lub wypełnieniu niejednolitym jak
  8. 8. wypełnienie gradientem albo wzorem, stopniu przezroczystości. Atrybuty zależą głównie od stosowanego standardu opisu grafiki wektorowej. W przeciwieństwie do grafiki rastrowej grafika wektorowa jest grafiką w pełni skalowalną, co oznacza, iż obrazy wektorowe można nieograniczenie powiększać oraz zmieniać ich proporcje bez uszczerbku na jakości. Ma to swoje uzasadnienie w matematycznym opisie elementów (prymitywów), dlatego też obraz może być wyświetlony w maksymalnie dostępnej dla ekranu czy wydruku rozdzielczości. Sama jakość obrazu uzależniona jest wyłącznie od dokładności opisu obrazu przez prymitywy: czarne włosy rysowanej postaci można określić jako zamkniętą krzywą wypełnioną na czarno, choć można też opisać każdy włos krzywą o względnie niewielkiej grubości i czarnym kolorze. W przypadku grafiki rastrowej obrót obrazu może zniekształcić go powodując utratę jakości (w szczególności, jeśli nie jest to obrót o wielokrotność kąta prostego). Typowe edytory grafiki wektorowej pozwalają oprócz zmiany parametrów i atrybutów prymitywów także na przekształcenia na obiektach, np.: obrót, przesunięcie, odbicie lustrzane, rozciąganie, pochylanie, czy zmiana kolejności obiektów na osi głębokości. Jest to więc kolejny stopień opisu obrazu ideowego, nie zaś literalnego. Obrazy wektorowe można łatwo przetwarzać w ich odpowiedniki bitmapowe podając jedynie docelową rozdzielczość obrazu rastrowego. W rzeczywistości operacja ta jest wykonywana przed jakimkolwiek obrazowaniem grafiki wektorowej na monitorze, czy drukarce. Istnieją jednakże urządzenia takie jak plotery, np. ploter tnący, dla których opis wektorowy jest naturalnym sposobem działania. Operacja konwersji w przeciwną stronę, tzw. wektoryzacja lub trasowanie, jest trudna i niejednokrotnie nie daje spodziewanych wyników. Głównym problemem jest tzw. wyszukiwanie krawędzi, które często nie jest oczywiste. Podczas rozwiązywania tego zagadnienia stosuje się często techniki z dziedziny sztucznej inteligencji, najczęściej bada się zmiany parametrów takich jak kontrast, barwa, czy nasycenie. Grafika rastrowa - reprezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera, drukarce lub innym urządzeniu wyjściowym Bez zastosowania kompresji kolor każdego piksela jest definiowany osobno. Obrazki z głębią kolorów RGB często składają się z kolorowych pikseli zdefiniowanych przez trzy bajty – jeden bajt na kolor czerwony, jeden na zielony i jeden na kolor niebieski. Mniej kolorowe obrazki potrzebują mniej informacji na piksel, np. obrazek w kolorach czarnym i białym wymaga tylko jednego bitu na każdy piksel. Grafika rastrowa różni się od wektorowej tym, że grafika wektorowa pokazuje obraz używając obiektów geometrycznych takich, jak krzywe, czy wielokąty. Bitmapę charakteryzują następujące podstawowe właściwości: wysokość i szerokość bitmapy liczona jako liczba pikseli • liczba bitów na piksel opisująca liczbę możliwych do uzyskania kolorów • Kolorowa grafika rastrowa zwykle zawiera piksele z jednym do ośmiu bitów dla każdego z kolorów bazowych.
  9. 9. Jakość obrazu a wielkość pliku Jakość obrazka rastrowego jest określana przez całkowitą liczbę pikseli (wielkość obrazu) oraz ilości informacji przechowywanych w każdym pikselu (głębia koloru). Na przykład obrazek zapisujący 24 bity informacji o kolorze (standard dla większości wyświetlaczy w 2004 roku) może pokazać łagodniejsze cieniowanie od obrazka zapisującego jedynie 15 bitów informacji na jeden piksel, ale też nie pokaże łagodniejszego obrazka od zapisującego 48 bitów na piksel. Podobnie, obrazek o wymiarach 640 x 480 pikseli (zawierający ok. 307 tys. pikseli) będzie wyglądał nierówno i chropowato w porównaniu do obrazka o wymiarach 1280 x 1024 (ponad 1,3 mln pikseli).Ponieważ taka ilość danych zajmuje ogromną powierzchnię, często stosuje się technikę kompresji danych celem zmniejszenia wielkości zajmowanego miejsca. GIF (ang. Graphics Interchange Format) – format pliku graficznego z kompresją bezstratną (opis niżej) stworzony w 1987 r. przez firmę CompuServe. Pliki tego typu są powszechnie używane na stronach WWW, gdyż pozwalają na tworzenie animacji dwustanową przezroczystością. Jest wiele nieporozumień związanych z techniką zapisu obrazu w formacie GIF. Z założenia jest to zapis danych tzw. bezstratny z czystego ujęcia algorytmicznego, czyli wszystkie piksele są wiernie zakodowane w pliku (ich umiejscowienie oraz kolor). Jednak format GIF potrafi zapisać jedynie piksel z dostępnej palety 256 kolorów w bloku obrazu. Z racji tego, że większość obecnie przetwarzanych obrazów posiada paletę 24-bitową (ok. 16,7 milionów kolorów) a większość programów do obróbki obrazu potrafi zakodować w tym formacie jedynie jeden blok, przed zapisaniem obrazu GIF następuje szereg procesów stratnych: wyznaczenie 256 kolorów (lub mniej), które jak najwierniej oddają oryginalny zestaw • kolorów obecnych w obrazie; jest tzw. kwantyzacja kolorów zapis tych kolorów do palety (może być również stratny) • opcjonalnie: dithering •

×