(22) Počítačová grafika

image_pdfimage_print
  1. Převod rozměrů na palce
    1. 1 palec = 2,54 cm
      1. 10 cm = 3,937 palce
      2. 6 cm = 2,3622 palce
    2. Výpočet počtu bodů (300 DPI)
      1. Každý palec – 300 bodů
        1. 3,937 palců * 300 = 1181 bodů
        2. 2,3622 palců * 300 = 708 bodů
  • Celkem bodů: 1181 * 708 = 836 148
  1. Výpočet velikosti v paměti
    1. Každý bod spotřebuje 3 bajty (pokud mám 24bitovou barevnou hloubku – nejběžnější)
      1. 836 148 * 3 bajty = 2 508 444 bajtů = 2 450kB = 2,45 MB

Úvod

Počítačová grafika je z technického hlediska oboru Výpočetní techniky, který používá počítače k tvorbě umělých grafických objektů a dále také na úpravu zobrazitelných a prostorových informací, nasnímaných z reálného světa (například digitální fotografie a jejich úprava, filmové triky). Z hlediska umění jde o samostatnou kategorii grafiky. Za první film, kde se počítačová grafika objevila, se považuje 2001: Vesmírná odysea, který se snažil naznačit budoucnost grafických počítačů, nicméně všechny efekty s „počítačovou grafikou“ byly v tomto filmu namalované ručně a speciální efekty se vyráběly tradiční technikou s modely. Prvním filmem, při jehož vytváření byla počítačová grafika skutečně využita, byl The Andromeda Strain z roku 1971.

Historie PC grafiky

William Fetter, designér firmy Boeing, je považován za autora slovního spojení „počítačová grafika“, které použil, když v roce 1960 popisoval svoji práci. Na začátku grafických technologií byly projekty jako Whirlwind, což byl první počítač využívající CRT obrazovku pro výstup dat, který navíc umožňoval využití světelného pera jako vstupní jednotky. Významným krokem byl počítač TX-2, vyvinutý roku 1959 v Lincolnově laboratoři v Massachusetts Institute of Technology. V roce 1963 byl pro tento počítač naprogramován Ivanem Sutherlandem program Sketchpad, který byl prvním programem využívajícím grafické možnosti počítače a tedy i prvním programem s grafickým uživatelským rozhraním. Brzy se začaly významné počítačové firmy zajímat o grafiku a v roce 1965 uvedla firma IBM na trh grafický terminál IBM 2250, první komerčně dostupný grafický počítač. Na konci 60. let se konaly první konference a vznikly první obecně přijímané standardy, především díky organizaci SIGGRAPH (A Special Interest Group in Graphics), která vznikla v roce 1969 z iniciativy ACM (Association for Computing Machinery). Od roku 1973 se konají pravidelné výroční konference SIGGRAPH, které se staly jakýmsi veletrhem novinek v oblasti počítačové grafiky, ať už jde o software či hardware[7]. Na konci 70. let se začaly rozšiřovat možnosti osobních počítačů a s nimi i způsoby praktického využití počítačové grafiky. Na konci 80. let se 3D grafika stala skutečností na SGI počítačích, které byly později použity při tvorbě prvních počítačem tvořených krátkých filmů v Pixaru. Od 80. let se v počítačových systémech využívají symboly, ikony, obrázky a další grafické prvky (souhrnně označované jako grafické uživatelské rozhraní) pro usnadnění a zpříjemnění komunikace mezi uživatelem a počítačem. V 90. letech nastal růst popularity 3D grafiky díky počítačovým hrám a animovaným filmům. V roce 1995 byl uveden film Toy Story, první celovečerní 3D-animovaný film. V roce 1996 byla vydána hra Quake, jedna z prvních her probíhajících výhradně ve 3D prostředí.

2D počítačová grafika

Existují dva základní přístupy ke 2D grafice: vektorová a rastrová grafika. Vektorová grafika ukládá přesná geometrická data, například souřadnice bodů, propojení mezi body (úsečky a křivky) a vyplnění tvarů. Většina vektorových grafických systémů umožňuje použít standardní tvary jako kružnice, čtverce atd. Naopak základem rastrové grafiky je pravidelná síť pixelů, organizovaná jako dvourozměrná matice bodů. Každý pixel nese specifické informace, například o jasu, barvě, průhlednosti bodu, nebo kombinaci těchto hodnot. Obrázek v rastrové grafice má omezené rozlišení, které se udává počtem řádek a sloupců. Dnes se často kombinuje rastrová a vektorová grafika v souborových formátech jako PDF či SWF.

Vektorová grafika

Vektorová grafika je jeden ze dvou základních způsobů reprezentace obrazových informací v počítačové grafice. Zatímco v rastrové grafice je celý obrázek popsán pomocí hodnot jednotlivých barevných bodů (pixelů) uspořádaných do pravoúhlé mřížky, vektorový obrázek je složen ze základních, přesně definovaných útvarů, jako jsou body, přímky, křivky a mnohoúhelníky.

Výhody a nevýhody

Výhody

Vektorová grafika má proti rastrové grafice některé výhody:

  • Je v ní možné libovolné zmenšování nebo zvětšování obrázku beze ztráty kvality
  • Je možné pracovat s každým objektem v obrázku odděleně.
  • Výsledná paměťová náročnost obrázku je u jednolitých barevných obrázků menší, než při použití rastrového zápisu (Např. černé kolečko se zapíše jako kruh o daném poloměru vyplněný černou barvou – tedy 3 informace, zatímco u bitmapy by bylo zapotřebí definovat každý pixel zvlášť, přitom pořád dokola téměř stejnou informací – pixel barvy #FFFFFF o souřadnici [x,y], pixel barvy #FFFFFF o souřadnici [x+1,y], pixel barvy #FFFFFF o souřadnici [x+2,y]…atd.)

Nevýhody

  • Oproti rastrové grafice zpravidla složitější pořízení obrázku. V rastrové grafice lze obrázek snadno pořídit pomocí fotoaparátu nebo skeneru.
  • Překročí-li složitost grafického objektu určitou mez, začne být vektorová grafika náročnější na operační paměť a procesor než grafika bitmapová.
  • Nehodí se na zápis složitých barevných ploch – například fotografie nebo hieroglyfy

Použití

Vektorová grafika se používá zejména pro počítačovou sazbu, tvorbu ilustrací, diagramů a logotypů. Pro práci s vektorovou grafikou se používají vektorové editory (např. Adobe Illustrator, CorelDraw, Inkscape, Sodipodi, Zoner Callisto).

Beziérova křivka

Teoretickým základem vektorové grafiky je analytická geometrie. Obrázek není složen z jednotlivých bodů, ale z křivek – vektorů. Křivky spojují jednotlivé kotevní body a mohou mít definovanou výplň (barevná plocha nebo barevný přechod). Tyto čáry se nazývají Bézierovy křivky. Francouzský matematik Pierre Bézier vyvinul metodu, díky které je schopen popsat pomocí čtyř bodů libovolný úsek křivky. Křivka je popsána pomocí dvou krajních bodů (tzv. kotevní body) a dvou bodů, které určují tvar křivky (tzv. kontrolní body). Spojnice mezi kontrolním bodem a kotevním bodem je tečnou k výsledné křivce.

Formáty vektorové grafiky

  • *.eps, *.ps – PostScript,
  • *.pdf – Portable Document Format,
  • *.ai – Adobe Illustrator Artwork,
  • *.cdr – Corel Draw,
  • *.svg – Scalable Vector Graphics (Inkscape)
  • *.zmf – Zoner Callisto

http://www.file-extensions.org/

Rastrová (bitmapová) grafika

Bitmapová grafika (rastrová grafika) je jeden ze dvou základních způsobů, jakým počítače ukládají a zpracovávají obrazové informace (druhý způsob je vektorová grafika).
V bitmapové grafice je celý obrázek popsán pomocí jednotlivých barevných bodů (pixelů). Body jsou uspořádány do mřížky. Každý bod má určen svou přesnou polohu a barvu v nějakém barevném modelu (např. RGB). Tento způsob popisu obrázků používá např. televize nebo digitální fotoaparát. Kvalitu záznamu obrázku ovlivňuje především rozlišení a barevná hloubka.
Rozmístění a počet barevných bodů obvykle odpovídají zařízení, na kterém se obrázek zobrazuje (monitor, papír). Pokud se obrázek zobrazuje na monitoru, stačí rozlišení 72 DPI, pro tisk na tiskárně 300 DPI.
Pro převod obrazových předloh (klasické fotografie, kreseb a dalších) do bitmapové grafiky slouží zařízení nazývané skener nebo digitální fotoaparát.

http://tleskac.gkolin.cz/~jmaz16/fotka_na_MB.php – velikost fotky

vypocet velikost fotgrafie

Výhody a nevýhody

Nevýhody

velké nároky na paměťové zdroje (při vysokém rozlišení a barevné hloubce velikost obrázku dosahuje i jednotek megabytů, v profesionální grafice se běžně operuje i s podklady o desítkách megabytů)
změna velikosti (zvětšování nebo zmenšování) vede ke zhoršení obrazové kvality obrázku
zvětšování obrázku je možné jen v omezené míře, neboť při větším zvětšení je na výsledném obrázku patrný rastr

Výhody

pořízení obrázku je velmi snadné například pomocí fotoaparátu nebo pomocí skeneru.

Formáty bitmapové grafiky

  • *.jpg
  • *.gif
  • *.png
  • *.bmp
  • *.tiff

 

Vlastnosti formátů

  • jpg = přípona ztrátové komprese JPEG
    • pro ukládání obrázku ve fotorealistické kvalitě
    • nevhodný pro text, perokresbu, ikonky – vytvoří se viditelné artefakty
  • gif = grafický formát s bezztrátovou kompresí
    • vhodný pro uložení nápisů, plánků, log
    • umožňuje i jednoduché animace
    • maximálně 8 bitů na pixel – 256 barev v obrázku (v animacích 256 barev na jedno okno animace) -> na málobarevné obrázky, které potřebují uchovat kvalitu
  • png = grafický formát s bezztrátovou kompresí
    • vyvinut jako zdokonalení a náhrada gifu
    • 24 bitová barevná hloubka, nabízí 8bitovou průhlednost (=alfa kanál) -> obrázek může být na několika místech průhledný (nevytvoří bílé pozadí jako ostatní)
    • Nedostupnost grafické animace
    • Nepodporuje CMYK
    • Větší soubory než jpeg – vyšší kvalita bez komprese za cenu velikosti souboru

 

Vektorová grafika

  • Nepopisuje obrázky pomocí jednotlivých bodů (pixelů) – je složen ze základních, přesně definovaných tvarů (body, přímky, křivky, mnohoúhelníky)

+     libovolné zvětšování bez ztráty kvality, lze pracovat s každým objektem zvlášť, menší paměťová náročnost u barevně jednolitých obrázků

  • Složitější pořízení obrázku (nelze použít fotka), pří složitých obrázcích je vysoká náročnost na operační paměť a procesor, nehodí se na složité barevné plochy (fotky,…)
  • Přípony: .pdf, .svg (snadné přenesení do HTML kódu), .zmf (Zoner Callisto)

Barvy

RGB & CMYK

Barevné systémy RGB a CMYK se poměrně zásadně liší. Ač to někdo nemusí poznat, tak přece jen není černá jako černá.

RGB

  • systém pro míchání světel
    obsahuje červenou (Red), zelenou (Green) a modrou (Blue)
    smícháním všech tří světel dostaneme bílou, černá je v případě absence světel (světla nesvítí – základ je černá obrazovka)
    využití na zobrazovacích zařízeních (monitory)

CMYK

  • systém pro míchání barev
  • obsahuje azurovou (Cyan), purpurovou (Magenta), žlutou (Yellow) a černou (Key), tato barva je správně označována jako Key, nikoliv blacK, jak věrohodně, avšak nesprávně uvádějí některé mnemotechnické pomůcky. Je tomu tak proto, že se při soutisku CMYK barev typicky barvy zarovnávají na klíčovací značky, které jsou tištěny klasickou černou barvou
  • smícháním všech tří barev dostaneme černou, bílá je v případě absence barev (není barva – základ je bílý papír)
  • využití v tiskových technologiích
  • černá je zde jaksi navíc, ale protože většina textu se tiskne černou, je úspornější mít jí samostatně a nemuset jí pokaždé míchat z ostatních barev

HTML Barvy

  • HTML Barvy jsou psány v hexadecimální soustavě a odpovídají dekadicky zapsanému RGB >> rgb(255,255,254) = #FFFFFE

html_barvy

http://www.vicko.cz/skripty/barvy/