BAREVNÉ PALETY A MONOCHROMATICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ JANA ŠTANCLOVÁ Obrázky (popř. slajdy) převzaty od RNDr. Josef Pelikán, CSc., KSVI.

Prezentace na téma: "BAREVNÉ PALETY A MONOCHROMATICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ JANA ŠTANCLOVÁ Obrázky (popř. slajdy) převzaty od RNDr. Josef Pelikán, CSc., KSVI."— Transkript prezentace:

1 BAREVNÉ PALETY A MONOCHROMATICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ JANA ŠTANCLOVÁ jana.stanclova@ruk.cuni.cz Obrázky (popř. slajdy) převzaty od RNDr. Josef Pelikán, CSc., KSVI MFF UK

2 barevné palety –pseudo color –true color –direct color monochromatické zobrazování –půltónování –rozptylování –metoda distribuce chyby Obsah 2/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

3 Barevné palety BAREVNÉ PALETY 3/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

4 pixel reprezentován jednou barvou –indexový mód (pseudo color) pixel reprezentován 3 složkami –true color –direct color Barevné palety 4/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

5 Indexový mód indexový mód („pseudo color“) –hodnota pixelu není přímo barva 5/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

6 indexový mód („pseudo color“) –hodnota pixelu není přímo barva –hodnota pixelu → ukazatel do tabulky (barevné palety) Indexový mód 6/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

7 Indexový mód barevná paleta –převodní tabulka typicky velikosti 256 × (8 + 8 + 8) bitů –každý bod obrazu může nabývat některé z ?? hodnot –každý řádek tabulky nabývat hodnoty z ?? možných barev RGB počet řádků tabulky 7/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

8 barevná paleta –převodní tabulka typicky velikosti 256 × (8 + 8 + 8) bitů –každý bod obrazu může nabývat některé z 256 hodnot –každý řádek tabulky nabývat hodnoty z 2 24 možných barev → na obrazovce lze zobrazit 256 z 2 24 možných barev „pseudo color“ –barevná paleta součástí obrazu vytvářena až při jeho zobrazování RGB počet řádků tabulky Indexový mód 8/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

9 nejčastěji používaná paleta „3-3-2“ –barva reprezentována 1B 3b pro červenou složku (R) 3b pro zelenou složku (G) 2b pro modrou složku (B) → lidské oko nejméně citlivé na modrou Indexový mód 9/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

10 Pixel reprezentován 3 složkami pixel obrazu –3 barevné složky –nejčastěji RGB barvy „true color“ –?? „direct color“ –?? 10/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

11 pixel obrazu –3 barevné složky –nejčastěji RGB barvy „true color“ –barevné hodnoty přímo v jednotlivých pixelech „direct color“ –v pixelu tři hodnoty hodnoty se přímo nezobrazují hodnoty - odkazy do barevných palet pro každou barevnou složku –součástí obrazu 3 palety pro každou barevnou složku jedna paleta Pixel reprezentován 3 složkami 11/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

12 „direct color“ obraz –v pixelu tři hodnoty → odkazy do barevných palet –výhody ?? Pixel reprezentován 3 složkami 12/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

13 „direct color“ obraz –v pixelu tři hodnoty → odkazy do barevných palet –výhody snadná změna všech barev bez změny hodnot pixelů v obrazu např. gamma korekce Pixel reprezentován 3 složkami 13/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

14 Monochromatické zobrazování MONOCHROMATICKÉ ZOBRAZOVÁNÍ 14/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

15 atribut šedého odstínu –intenzita (fyzikální smysl) –jas (subjektivní vjem člověk) idea –napodobit vjem šedých (barevných) odstínů na zařízení s malým barevným rozlišením –lidské oko nedokáže z jisté vzdálenosti rozlišit černé a bílé body, ale vnímá je jako jistý odstín šedi typické použití –černobílé tiskárny nebo displeje Monochromatické zobrazování 15/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

16 odstíny šedičernobílé výstupní zařízení Monochromatické zobrazování 16/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

17 půltonování („halftoning“) –na výstupu lze zvětšit rastrové rozlišení obrázku 1:n rozptylování („dithering“) –nutnost zobrazovat bez zvětšování 1:1 Monochromatické zobrazování 17/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

18 Půltónování PŮLTÓNOVÁNÍ 18/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

19 Půltónování situace –vstup: šedotónový obrázek –výstupní zařízení: zobrazí jen černé body (1) na bílém pozadí (0) –na výstupu lze zvětšit rastrové rozlišení obrázku 1:n 19/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

20 situace –vstup: šedotónový obrázek –výstupní zařízení: zobrazí jen černé body (1) na bílém pozadí (0) –na výstupu lze zvětšit rastrové rozlišení obrázku 1:n idea –vstupní pixel → čtverec N×N bodů na výstupu pixel: nabývá 0 – N 2 různých úrovní šedi výsledný vjem šedého odstínu: počet černých bodů v rastru N×N odstíny číslo 4 a 8 (ze škály 0 –16) Půltónování 20/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

21 pravidelný rastr 2×2 inkrementální rastr 3 × 3 Půltónovací rastry 21/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

22 Inkrementální půltónovací rastr inkrementální rastr –vzorek odstínu k obsahuje právě k černých bodů –dva sousední vzorky (k a k+1) se liší právě v jednom bodu vzorek k+1 má o jeden černý bod více než k ukládá se ?? 22/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

23 inkrementální rastr –vzorek odstínu k obsahuje právě k černých bodů –dva sousední vzorky (k a k+1) se liší právě v jednom bodu vzorek k+1 má o jeden černý bod více než k ukládá se do matice –matice velikosti N×N –matice obsahuje celá čísla 0 – (N 2 -1) ?? Inkrementální půltónovací rastr 23/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

24 pravidelný rastr –body rozmístěny pravidelně použití –obrazovka –některé druhy tiskáren (např. jehličkové tiskárny s malým rozlišením) Pravidelný půltónovací rastr 24/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

25 Pravidelný půltónovací rastr nevhodné použití –tiskárny s velkým rozlišením (např. inkoustové tiskárny) ?? proč?? 25/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

26 nevhodné použití –tiskárny s velkým rozlišením (např. inkoustové tiskárny) –vyšší odstíny – slévání sousedních kapiček → odstín se jeví tmavší –nižší odstíny – samostatné kapičky se špatně udržují na papíře odstín 8 na obrazovce a tiskárně s velkým rozlišením Pravidelný půltónovací rastr 26/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

27 obvykle: tečkový rastr –řeší problémy se sléváním sousedních teček –vzorky tvořeny tečkami různých poloměrů výhody –netisknou se samostatné tečky (kromě odstínu č. 1) –malá změna poloměru teček při slévání sousedních teček Tečkový půltónovací rastr 27/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

28 tečkový rastr se často otáčí –eliminace svislých a vodorovných linií → pro lidské oko nejzřetelnější Tečkový půltónovací rastr 28/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

29 originál: 324 × 480 256 odstínů šedi Příklad půltónování 29/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

30 pravidelný rastr 2 × 2 Příklad půltónování 30/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

31 pravidelný rastr 3 × 3 Příklad půltónování 31/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

32 tečkový rastr 5 × 5 Příklad půltónování 32/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

33 tečkový rastr 3*sqr(2) Příklad půltónování 33/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

34 tečkový rastr 5*sqr(2) Příklad půltónování 34/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

35 Rozptylování ROZPTYLOVÁNÍ 35/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

36 maticové rozptylování –zobrazení obrázku bez zvětšování (1:1) jeden vstupní pixel = jeden výstupní pixel –používají se rozptylovací matice obvykle matice pravidelných rastrů několik sousedních pixelů sdílí jednu matici –algoritmus procedure MatrixDither (x, y, color : integer) begin if M[ y mod N, x mod N] < color then PutPixel(x,y,1) else PutPixel(x,y,0); end; Maticové rozptylování 36/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

37 náhodné rozptylování –šum a nahodilost pro lidské oko přirozenější než pravidelný rastr –algoritmus procedure RandomDither (x, y, color : integer) begin if Random(MaxGrey) < color then PutPixel(x,y,1) else PutPixel(x,y,0); end; –u černobílých obrázků výstup příliš zašuměný lepší výsledky při více výstupních odstínech Náhodné rozptylování 37/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

38 originál: 324 x 480 256 odstínů šedi Příklad rozptylování 38/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

39 náhodné rozptýlení Příklad rozptylování 39/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

40 Metoda distribuce chyby METODA DISTRIBUCE CHYBY 40/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

41 metoda distribuce chyby –pro větší důvěryhodnost Krok 1 –intenzita kresleného pixelu zaokrouhlena na nejbližší zobrazitelnou hodnotu a pixel nakreslen černobílé zařízení: hodnoty 0 nebo 1 víceúrovňové zařízení: hodnoty 0, 1,..., K Krok 2 –rozdíl mezi požadovanou a skutečně zobrazenou intenzitou rozdělen ve vhodném poměru do sousedních pixelů chyba se předává jen do dosud nenakreslených pixelů → chyba vzniklá při kreslení pixelu „není zahozena“ → rozdistribuována do okolních dosud nenakreslených pixelů Metoda distribuce chyby 41/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

42 Metoda distribuce chyby Floyd–Steinbergova metoda –obrázek kreslen po řádkách zhora dolů a zleva doprava –chyba vzniklá zaokrouhlením rozdistribuována do 4 sousedních pixelů největší část chyby → pravý a spodní pixel zbylá část chyby → dva rohové pixely 42/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

43 Floyd–Steinbergova metoda –obrázek kreslen po řádkách zhora dolů a zleva doprava –chyba vzniklá zaokrouhlením rozdistribuována do 4 sousedních pixelů největší část chyby → pravý a spodní pixel zbylá část chyby → dva rohové pixely Metoda distribuce chyby 43/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

44 jiné distribuční metody Metoda distribuce chyby 44/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

45 Metoda distribuce chyby výhody –?? nevýhody –?? 45/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

46 výhody –vysoká kvalita výstupu na monitoru vzorek nepravidelný příjemné pro lidské oko nevýhody –nutnost kreslit výstup po řádkách –není možné se vracet zpět nepoužívá se při vyplňovacích rutinách grafických knihoven –nutný pomocný buffer minimálně na jednu řádku pro uložení distribuovaných hodnot –větší časová náročnost Metoda distribuce chyby 46/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

47 originál: 324 x 480 256 odstínů šedi Příklad metody distribuce chyby 47/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

48 distribuce chyby (Floyd - Steinberg) Příklad metody distribuce chyby 48/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz

49 distribuce chyby (F. Sierra) Příklad metody distribuce chyby 49/49 Jana Štanclová, jana.stanclova@ruk.cuni.cz