Základy počítačové grafiky

Počítačová grafika popis objektů (model světa) obraz zobrazování rekonstrukce zpracování obrazu modelování obraz popis objektů (model světa) Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

obraz = množina objektů Popis obrazu rastrový obraz = matice bodů vektorový obraz = množina objektů Výstupní zařízení rastrová – převažují monitor (800  600, 1024  768, 1600  1200) tiskárny laserové a inkoustové (300 dpi, 600 dpi) plotr inkoustový vektorová plotr perový či řezací Vstupní zařízení pro snímání obrazu rastrové – skener, fotoaparát Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Grafický bod — Pixel (pixel = picture element) mají barvu!! Body, které používá k zobrazování výstupní zařízení. obrazovka – několik malých bodů vysvítí jeden pixel inkoustová tiskárny – velikost pixelu odpovídá velikosti kapičky barvy laserová tiskárna – velikost bodu odpovídá několika zrnkům toneru Matematické body, které specifikují polohu. souřadnice určující polohu bodu v obraze nemá rozměr Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Rozlišení rastrového obrazu (dpi) Počet obrazových bodů na palec (dots per inch) rozlišení 300 dpi rozměr pixelu 1 inch = 25,4 mm / 300 = 0,085 mm rozlišení 96 dpi rozměr pixelu 25,4 / 96 = 0,26 mm Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Velikost rastrového obrazu počet pixelů obrazu (např. 4,32 Mp) rozměry v délkových jednotkách (např. 15 × 10 cm) = výstupní velikost obrazu (Pozor, něco jiného je velikost souboru s obrázkem – bude dále.) doporučené rozlišení tisk – 300 dpi při výstupní velikosti zobrazování na monitoru – 96 dpi při výstupní velikosti Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Velikost a rozlišení – příklad 1 7.4.2017 Velikost a rozlišení – příklad 1 Chci do dokumentu kvalitně vytisknout fotografii 20 × 15 cm. Jak velký zdrojový obraz musím mít? rozměr tisku 20 × 15 cm  8 × 6 inch požadované rozlišení 300 dpi potřebné rozměry šířka 8 × 300 = 2 400 pixelů výška 6 × 300 = 1 800 pixelů pole obrazu 2 400 × 1 800 = 4 320 000 = 4,32 Mpixelů 20 / 2,54 = 7,87; 15 / 2,54 = 5,91 Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013 Základy počítačové grafiky

Velikost a rozlišení – příklad 2 7.4.2017 Velikost a rozlišení – příklad 2 Mám fotoaparát 15 Mpixelů. Poměr stran snímku je 4:3. V jaké maximální velikosti lze snímek kvalitně vytisknout na papír? velikost pole obrazu 15 000 000  4 500 × 3 350 požadované rozlišení 300 dpi maximální možné rozměry šířka 4 500 / 300 = 15 inch  38 cm výška 3350 / 300  11,2 inch  28 cm max. velikost kvalitního výstupu 38 × 28 cm x2 = 15 000 000 / (3×4) = 1 250 000 ; x = 1118; Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013 Základy počítačové grafiky

Hloubka pixelu počet bitů potřebných na reprezentaci jeho barvy počet barev hloubka (potřebný počet bitů) 2 1 bit 16 4 bity 256 8 bitů = 1 byte 16,8 mil. 24 bitů = 3 byty černo-bílé 1 0–255 2 8-1 na každou barvu 1 byte True Color Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Teorie barev

Světlo Viditelné světlo je polarizovaným elektromagnetickým zářením s vlnovou délkou od 720 nm (červená) do 380 nm (fialová). (Frekvence 4,3 –7,5  108 MHz.) vyšší vlnové délky (nižší frekvence): infračervené, mikrovlnné, rádiové záření nižší vlnové délky (vyšší frekvence): ultrafialové, rentgenové, kosmické záření Barvu a intenzitu světla vnímáme na sítnici oka čípky (barvy), tyčinky (intenzita) citlivost čípků má 3 lokální maxima (červená, zelená, modrá) V rámci viditelné části spektra je člověk schopen rozlišit víc než 400 000 různých barev a jejich odstínů. Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Barevné modely Skládáním dvou a více barev vznikají barvy další. Barevné modely určují: Ze kterých barev se budou ostatní skládat? Jaký bude poměr jednotlivých základních barev? Jakým způsobem se budou základní barvy míchat? Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Aditivní barevný model (typicky RGB) Barvy jsou vytvářeny přidáváním barvy do černé. Aditivní barevné prostředí nepotřebuje vnější světlo (barvy na monitoru). Používá se při ukládání do souborů. zelená (0, 255, 0) Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Subtraktivní barevný model (typicky CMY) Základní barvy jsou odečítány od bílé, čím více odeberu, tím více se blížím černé. Subtraktivní prostředí je prostředí, které odráží světlo, a proto potřebuje vnější zdroj světla. Používá se v tiskárnách, plotrech, zpracování fotografií. CMY(K) (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) zelená (255, 0, 255) Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Modely typu HSV odstín (hue) sytost (saturation) intenzita (jas) základní spektrální barva zadává se ve stupních (0°–360°) nebo hodnotách (0–255) 0 ~ červená sytost (saturation) poměr čisté barvy a bílé maximální sytost mají spektrální barvy intenzita (jas) maximálně jasná barva nemá příměs černé klesání jasu  přidávání černé modely odpovídají „malířskému“ chápání barev zelená 120°, 100%, 100% (85, 255, 255) Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Zadávání barev v programech 7.4.2017 AutoCAD PowerPoint gimp Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013 Základy počítačové grafiky

Palety a jejich použití Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Paleta = mapa barev, indexová mapa, tabulka barev barva pixelu se zadává jako index do tabulky barev Proč? potřebné místo (velikost souboru) Kdy použít? omezené množství barev obrazu do 256 barev – ano pro pravé barvy (TrueColor) – ne Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Použití palety na zobrazení barev data v souboru paleta Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Typy palet 3 – 3 – 2 univerzální paleta (256 barev) 7  12  3 7 odstínů červené, 12  zelené, 3  modré (252 barev) adaptovaná barevná paleta paleta optimalizovaná na jeden konkrétní obrázek barvy v paletě podle barev v předloze 8  Red 4 Green Blue Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013

Použití palety – export obrázku Základy počítačové grafiky, Helena Novotná, podzim 2013