Téma č.2 Datové formáty grafiky, jejich specifika a možnost využití Jiří Kučera Jakub Hora

Legenda Rastrová grafika Vektorová grafika 3D grafika Formáty Srovnání, použití Výhody / nevýhody Vektorová grafika 3D grafika

Úvod Existují 2 přístupy k 2D grafice: Bitmapová (rastrová) grafika Vektorová grafika

Bitmapová grafika Způsob, jakým počítače ukládají a zpracovávají obrazové informace Obrázek je popsán pomocí jednotlivých barevných bodů Body jsou organizovány jako pravidelná dvourozměrná síť do mřížky každý pixel má specifikovanou svou přesnou polohu a barvu (např. RGB), jas, průhlednost…

Bitmapová grafika každý pixel má specifikovanou svou přesnou polohu a barvu (např. RGB), jas, průhlednost… Tento způsob popisu obrázků používá např. televize nebo digitální fotoaparát Kvalitu záznamu obrázku ovlivňuje především rozlišení a barevná hloubka

Rozlišení Rozlišení (resolution) je počet pixelů, které může být zobrazeno na obrazovce. Udává se v DPI (dots per inch) nebo také jako počet sloupců x počet řádků. Pokud se obrázek zobrazuje na monitoru, stačí rozlišení 72 DPI, pro tisk na tiskárně 300 DPI.

Barevná hloubka = Počet bitů použitých k popisu určité barvy nebo pixelu v bitmapovém obrázku/videa. = Počet bitů na pixel, zejména je-li uvedeno spolu s počtem použitých pixelů. Větší barevná hloubka zvětšuje škálu různých barev a přirozeně také paměťovou náročnost obrázku či videa.

Barevná hloubka - přehled 1bitová barva (21 = 2 barvy) = Mono Color 4bitová barva (24 = 16 barev) 8bitová barva (28 = 256 barev) 15bitová barva (215 = 32 768 barev) = Low Color 16bitová barva (216 = 65 536 barev) = High Color 24bitová barva (224 = 16 777 216 barev) = True Color 32bitová barva (232 = 4 294 967 296 barev) = Super True Color (někdy také jako True Color) 48bitová barva (248 = 281 474 976 710 656 = 281,5 biliónů barev) = Deep Color

Formáty bitmapové grafiky Používané formáty rozlišujeme jako: 1. Nekomprimované 2. Komprimované s bezeztrátovou kompresí se ztrátovou kompresí

Nejběžnější formáty rastrové gr. .JPEG (Joint Photographic Experts Group) standardní metoda ztrátové komprese (po komprimaci horší kvalita) nejrozšířenějšími přípony tohoto formátu je nejen .jpeg, ale i .jpg, .jfif nebo .jpe skutečným názvem typu souboru je JFIF, což znamená JPEG File Interchange Format. nejčastější formát používaný pro přenášení a ukládání fotografií na webu je nevhodný pro perokresbu, zobrazení textu nebo ikonky používá barvy ve True Color (16 milionů barevných odstínů) nepodporuje průhlednost (neobsahuje Alfa kanál)

Nejběžnější formáty rastrové gr. .JPEG – pokračování Komprese vs. kvalita a velikost při většině používaných kompresních poměrů je ztráta kvality tak nepatrná, že si ji při běžném rozlišení monitoru ani neuvědomíte Velké zmenšení objemu dat (někdy je možné obrázek při zachování slušné kvality zmenšit až na čtvrtinu velikosti, jakou by měl ve formátu .GIF) obecné doporučení pro optimální kompresní poměr neexistuje. Záleží na konkrétním motivu a povaze fotografie je často srovnáván s GIF - tato srovnaní jsou velmi problematická, protože GIF nikdy nebyl určen pro fotografické obrazy, je limitován na 256 barev, a konečně byl překonán formátem PNG, který je také vhodný pro fotografické obrazy, je bezeztrátový (ale za cenu větších souborů)

JPEG – pokračování Komprese vs. kvalita a velikost při většině používaných kompresních poměrů je ztráta kvality tak nepatrná, že si ji při běžném rozlišení monitoru ani neuvědomíte Velké zmenšení objemu dat (někdy je možné obrázek při zachování slušné kvality zmenšit až na čtvrtinu velikosti, jakou by měl ve formátu .GIF) obecné doporučení pro optimální kompresní poměr neexistuje. Záleží na konkrétním motivu a povaze fotografie je často srovnáván s GIF - tato srovnaní jsou velmi problematická, protože GIF nikdy nebyl určen pro fotografické obrazy, je limitován na 256 barev, a konečně byl překonán formátem PNG, který je také vhodný pro fotografické obrazy, je bezeztrátový (ale za cenu větších souborů)

.GIF (Graphics Interchange Format) Používá metodu bezeztrátové komprese LZW84 Umožňuje jednoduché .GIF animace (pomocí série obrázků zobrazovány jeden po druhém) Informace o tom, jak rychle se mají jednotlivé obrázky střídat (rychlost animace), jsou uloženy společně s daty obrázku Max. počet barev v obrázku je omezen na (8 bitů) V případě animace pak umožňuje využít odlišné palety 256 barev pro každý snímek, toto omezení nemá formát PNG, který se hodí ke stejným účelům jako GIF a nabízí pro většinu obrazů výrazně lepší kompresi. Formát PNG však neumožňuje animace (ty umožňuje až APNG a MNG)

.GIF - pokračování 2 verze formátu GIF: 87a / 89a kde v novější verzi z roku 1989 přibyla podpora více obrázků (jednoduché animace), prokládání a možnost uložení dalších metadat používá se také pro WWW grafiku na Internetu toto využití formátu je bezeztrátová komprimace, která udržuje velmi ostré okraje (na rozdíl od JPEG). vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga), čárovou grafiku (loga), kde je malá náročnost na barvy GIF je využitelný také na malé animace a filmové klipy v minimálním rozlišení menší datová náročnost

.PNG (Portable Network Graphics) původní název zněl PBF (Portable Bitmap Format), ale posléze byl změněn na PNG (Portable Network Graphics). není omezen 256 barvami jako .GIF a nabízí lepší kompresi bezeztrátová komprese 24 bitová barevná hloubka obsahuje 8 bitovou průhlednost (alfa kanál- obrázek může být v různých částech různě průhledný) byl vyvinut jako zdokonalení a náhrada formátu GIF

.PNG - pokračování nevýhoda: praktická nedostupnost jednoduché animace PNG je stejně jako GIF a JPEG používán především na webu nepodporuje systém kladení barev CMYK soubory uložené ve formátu PNG jsou ve stejné kvalitě jako JPEG 5 až 10x větší! PNG je naopak lepší než JPEG pro obrázky obsahující text, čárovou grafiku, čisté barevné plochy a ostré rozhraní barev PNG postupně vytlačuje formát GIF, protože má volnou licenci, umožňuje 24bit barvu a 8bit průsvitnost (GIF jen 8b a bez průhlednosti)

.TIFF (Tag Image File Format) formát vytvořila v roce 1986 společnost Aldus jeden ze souborových formátů pro ukládání rastrové počítačové grafiky TIFF byl původně vytvořen na zkoušku, za účelem získání jednotného formátu pro stolní skenery v polovině 80. Let, TIFF se rozrůstal jako formát černobílých, a po té i barevných obrazů tvoří neoficiální standard pro ukládání snímků určených pro tisk. Je složitější oproti jiným formátům pro ukládání rastrové grafiky umožňuje vícestránkové soubory, a proto se často používá pro ukládání přijatých faxů

.TIFF - pokračování

.TIFF - pokračování velká pružnost reprezentace údajů založen na 32bit CMYK či 24bit RGB nekomprimovaném obraze bezeztrátová komprese vhodný pro archivaci obrázků, tisk umožňuje uložit více obrazových bitmap do jednoho souboru vysoká náročnost na paměť (TIFF má ale možnost využívat LZW kompresi =bezeztrátovou datovou kompresní techniku pro redukci velikosti souboru)

.BMP (Microsoft Windows Bitmap) Zahrnut firmou Microsoft ho do tehdy nejprodávanějšího 16bitového grafického operačního prostředí Microsoft Windows 3.0 (1988) Soubory .BMP obsahují hlavičku a informační hlavičku, tabulku barev a pole bitů, které určují údaje bitmapy Extrémní jednoduchost a dobrá dokumentovanost Bez patentové ochrany, díky tomu jej dokáže snadno číst i zapisovat drtivá většina grafických editorů v mnoha různých operačních systémech obrázky v .BMP ukládány po jednotlivých pixelech, podle toho, kolik bitů je použito pro reprezentaci každého pixelu je možno rozlišit různé množství barev ((tzv. barevná hloubka) 2 barvy (1 bit na pixel), 16 (4 bity), 256 (8 bitů), 65 536 (16 bitů), nebo 16,7 miliónů barev (24 bitů). Osmibitové obrázky mohou místo barev používat šedou škálu (256 odstínů šedi)).

.BMP - pokračování soubory .BMP nepoužívají žádnou kompresi. Z toho důvodu jsou obvykle BMP soubory mnohem větší než obrázky stejného rozměru uložené ve formátech, které kompresi používají tento formát je zcela nevhodný pro použití na Internetu (kvůli jeho velikosti) Velikost nekomprimovaného obrázku v bajtech lze přibližně vypočítat podle vzorce: (šířka v pixelech) * (výška v pixelech) * (bitů na pixel / 8) K velikosti obrázku je třeba ještě připočítat velikost hlavičky souboru, která se liší dle jeho verze i dle použité barevné hloubky

Další formáty rastrové grafiky: MNG PCX JPEG 2000 XPM WBMP HDP APNG

Výhody rastrové grafiky snadné pořízení obrázku (pomocí fotografie, scaneru) lze je velmi snadno zobrazit/tisknout mohou popisovat velmi složité předlohy (fotografie,…) převod mezi formáty bitmap je velmi snadný

Nevýhody rastrové grafiky velký objem dat ztráta kvality při transformacích typu otáčení, zešikmení,... velké nároky na zdroje (při vysokém rozlišení a barevné hloubce) změna velikosti (zoomování) vede ke zhoršení obrázkové kvality obrázku zvětšení obrázku je možné jen v omezené míře, neboť při větším zvětšení je na výsledném obrázku patrný rastr