A számítógépes grafika alapjai

Átírás

1 A számítógépes grafika alapjai ELTE IK Helfenbein Henrik Grafika kép keletkezése A számítógépes grafikák, képek létrehozása: egy perifériával egy képet digitalizálunk lapolvasó (scanner), digitális fényképezıgép, video digitalizáló kártya utána ezt módosíthatjuk is (képszerkesztı program) számítógép segítségével, rajzolóprogramok felhasználásával új képet alkotunk A számítógépes grafika alapjai 2 1

2 Grafika képek fajtái A számítógépes képeket két csoportba osztjuk aszerint, hogy milyen módon állítja elı és tárolja a számítógép: pixelgrafikus (bittérképes) képek vektorgrafikus képek Érdekes probléma még a színek leírása: színelmélet (több modell is létezik) A számítógépes grafika alapjai 3 PIXELGRAFIKA A számítógépes grafika alapjai 4 2

3 Pixelgrafikus kép jellemzıi - 1 Pixelgrafikus (vagy másként bittérképes) kép: a kép egy rácsháló pontjaiból (pixelekbıl) áll képpontonként a pont színe továbbá tárolódnak egyéb információk is, pl.: a kép színmélysége (egy pixel színét hány biten tároljuk; pl.: 24 bit (ami 3 bájt) ~ 16.7 millió szín) a kép mérete (oszlop x sor) a kép felbontása (ppi- pixel per inch egy inchen belüli képpontok száma) A számítógépes grafika alapjai 5 Pixelgrafikus kép jellemzıi - 2 Tárolása egyszerő A kicsinyítéskor, nagyításkor vagy egyéb módosításkor viszont minıségük jelentısen romolhat A képen található rajz csak képpontonként módosítható A fájl mérete a kép méretétıl, felbontásától és színmélységétıl függ Felbontás 2-szerezése a méretet 4-szerezi! (négyzetes összefüggés ~ terület ) A számítógépes grafika alapjai 6 3

4 Pixelgrafikus kép egy kis számolás Mekkora lesz egy képernyı fotója? (PrintScreen) A képernyı felbontása 1024x768 A képpontok száma 1024x768 = (Nincs is 1 megapixel! < fényképezıgép) Színmélység legyen 3 bájt (Windows 2 és 4) Várható tömörítetlen fájlméret kb. ~ 1024 x 768 x 3 ~ 2,36 MB ~ 2,25 MiB A számítógépes grafika alapjai 7 Pixelgrafikus képek alkalmazása Elsısorban a fényképek és ábrák tárolására A formátum hátránya, hogy a kicsinyítés vagy nagyítás mőveletei mindig torzítással járnak kockásodás Nehézségekbe ütközünk, ha az ilyen típusú állományokon bizonyos mőveleteket szeretnénk végezni pl. kijelölés ( objektum határa?) Jellemzı képformátumok: BMP, PCX, GIF, JPG, PNG, TIF, A számítógépes grafika alapjai 8 4

5 Pixelgrafikus képek hátrányai A fényképen a taxi alakjának kijelölése igen nehézkes Erıs nagyításban sem tudjuk pontosan elkülöníteni a jármővet a hátterétıl ( objektum határa?) A számítógépes grafika alapjai 9 Pixelgrafikus képek tárolása -1 Az állományok igen nagy méretőek, minden egyes képpontról el kell tárolni a rá jellemzı színinformációt A képállományokat méretezzük Pl. egy bélyegkép a weblapra kevesebb képpontot (pixelt) igényel A képállományokat tömörítjük Veszteséges tömörítés (pl.: képernyırıl fotó BMP vagy JPG?) Veszteségmentes tömörítés (lehet próbálkozni) A számítógépes grafika alapjai 10 5

6 Pixelgrafikus képek tárolása -2 A pixelgrafikus formátumban az adott kép minden egyes képpontjának színinformációja eltárolásra kerül Raszter képpontok színeinek tárolása Néhány program (itt is széles a skála) Photoshop (Adobe) Gimp Paint A számítógépes grafika alapjai 11 Belsı veszteségmentes tömörítés A tömörítés eredményeképpen kapott állományból maradéktalanul visszaáll az eredeti, digitalizált kép Például a BMP, GIF vagy PNG formátumú képek A számítógépes grafika alapjai 12 6

7 Néhány veszteségmentes formátum: BMP BMP = Bitmap A Windows és az OS/2 rendszerekhez kifejlesztett formátum 1, 8, 16, 24 bites Jellemzıen tömörítés nélkül, esetleg tömörítéssel tárol Ikonok, programelemek, régebben képek A számítógépes grafika alapjai 13 Néhány veszteségmentes formátum: GIF GIF = Compuserve Graphics Interchange Format 1-8 bit, maximum 256 szín GIF87a GIF89a ÁTLÁTSZÓ a paletta egyik szabadon választott színe már átlátszó is lehet Megjelentek az azóta is népszerő apró, mozgó rajzocskák, az animált GIF-ek GIF-animációt szerkesztı programok - egyszerő A számítógépes grafika alapjai 14 7

8 Néhány veszteségmentes formátum: PNG PNG = Portable Network Graphics 1991, a GIF utódja veszteségmentes tömörítési eljárása hasonló, vagy jobb a GIF-nél színmélység 48 bitig (6 bájt!) támogatja az átlátszóságot fokozatos megjelenítés (weboldalak) elnagyoltan (kis felbontásban) a kép tartalma, majd a részletgazdagság a letöltés folyamán animáció:: MNG vagy APNG A számítógépes grafika alapjai 15 Néhány veszteségmentes formátum: RAW és TIFF RAW = Raw Binary Data professzionális fényképezıgépek lehetıvé teszik, hogy a képérzékelıbıl nyert nyers adatokat a szükséges kiegészítı információkkal együtt veszteségmentesen tömörítsük a fájlok szerkezete igen gyakran változik, nem csupán gyártónként, de igen sokszor típusonként is egyfajta "digitális negatív", mivel a fényképezıgép nem végez rajta semmiféle képfeldolgozási mőveletet Pl. zajszőrés, élesítés, fehéregyensúly TIFF = Tagged Image File Format ipari szabvánnyá vált képformátum a TIFF 6.0 gyakorlatilag napjaink vezetı nyomda-formátuma lett lapolvasók (szkenner) A számítógépes grafika alapjai 16 8

9 Néhány veszteséges formátum: JPG vagy másként JPEG JPEG = Joint Photographic Experts Group File Interchange Format JPEG, továbbfejlesztése JPEG-2000 veszteséggel ugyan, de igen jó minıségben tömörít x kisebb méretben még élvezhetı állítható a tömörítés mértéke (minıség<->méret) kis fájlmérete miatt az interneten is, bemutatóban is kedvelt formátum fényképek, rajzok tárolására való grafikonok és egyéb hirtelen színátmenető ábrák tárolására veszteségmentes tömörítéső formátum ajánlott (például PNG, GIF) nem képpontokat tárolnak le, hanem a képet transzformálják A számítógépes grafika alapjai 17 Példa JPG tömörítésre, állítható a mérték Balról jobbra haladva, lépcsızetesen egyre veszteségesebb JPEG tömörítést használva. A számítógépes grafika alapjai 18 9

10 Pixelgrafikus képek szerkesztése a rétegek Egyszerő programok (Paint) egy réteget kezelnek (úgy képzeljük el, mint egy papírlap ) Haladóbbak többet (GIMP, Photoshop) Képzeljük el, mint több papírlap, fólia egymáson Vannak átlátszó részek Keverés Összeadás, kivonás, szorzás, takarás stb. Szoftver függı fájlformátum késıbbi szerkesztésre Az összeolvasztott kép exportálható A számítógépes grafika alapjai 19 Rétegek - példa A számítógépes grafika alapjai 20 10

11 Photoshop A számítógépes grafika alapjai 21 VEKTORGRAFIKA A számítógépes grafika alapjai 22 11

12 Vektorgrafikus kép jellemzıi -1 A kép elkészítésének módját tárolják a fájlban matematikai képletek segítségével, melyeket Bézier-görbéknek neveznek A képeket alkotó objektumok csomópontokból, ezeket összekötı görbékbıl és a görbékhez húzható érintı szakaszokból állnak össze Ezek bármekkora méretben ugyanolyan minıségben jelennek meg. Hátránya, hogy a képek árnyalatait, átmeneteit is így tárolja A számítógépes grafika alapjai 23 Vektorgrafikus kép jellemzıi -2 A fájl mérete nem a kép méretétıl és színmélységétıl függ elsıdlegesen, hanem a kép bonyolultságától (csomópontok, objektumok számától). Jellemzı képformátumok: EPS, CDR, CMX, GEM SVG (weboldalak) MS Office beágyazott rajzeszközei is alkalmazzák A számítógépes grafika alapjai 24 12

13 Vektorgrafikus kép digitális tárolása A vektorgrafikus formátumban a képet alkotó objektumok, vagy rajzelemek tulajdonságai szerepelnek az állományban Geometriai alakzatok, minták, színátmenetek tárolása Egy kép három nagyításban A számítógépes grafika alapjai 25 Vektorgrafikus formátumok: SVG A weben használatos vektorgrafikus formátumok közül az egyik legnépszerőbb SVG - Scalable Vector Graphics XML-alapú, kétdimenziós vektorgrafikák leírására szolgáló nyelv használatához nem feltétlenül kell SVG rajzoló program, csak megjelenítı a böngészıkbe beépülı ingyenes program SVG Viewer szöveges állomány létrehozásával is tudunk ábrákat elıállítani SVG nyelven A számítógépes grafika alapjai 26 13

14 SVG Inscape alatt A számítógépes grafika alapjai 27 Vektorgrafika és pixelgrafika 4-szeres nagyítása A számítógépes grafika alapjai 28 14

15 Vektorgrafikus formátumok: CDR CDR - a CorelDRAW vektoros fájlformátuma Tartalmazhat beillesztett bittérképes objektumokat is A CorelDraw hasonlóan elterjedt vektorgrafikus programként, mint a PhotoShop fényképszerkesztıként A számítógépes grafika alapjai 29 SZÍNELMÉLET A számítógépes grafika alapjai 30 15

16 A színkeverés szabályai a Grassmann-féle törvények szerint I. A keverékfény színezetét az összetevık szabják meg II. Bármely színinger elıállítható három szín additív keverésével, ezért minden színezet megadásának szükséges és elégséges feltétele három független színezeti jellemzı megadása. III. A színérzet a világossággal nem változik A számítógépes grafika alapjai 31 Színelmélet - észrevételek A színek érzete a fény látható tartományának különbözı hullámhosszú fénysugaraiból alakul ki a szemünkben. A látható tartomány minden színét tartalmazó fényt fehérnek, ezek teljes hiányát feketének látjuk. A színek jellemzıit matematikai úton különbözı színezési modellek segítségével írhatjuk le. A számítógépes grafika alapjai 32 16

17 Színelmélet - az elektromágneses színkép Mivel a szem receptorai a vörös, zöld és kék színre érzékenyek, ezért e három elemi színösszetevıkombinációk beállításával az emberi agyban olyan színérzet kelthetı, amely a színkeverékhez legközelebbi színre való interpolációval alakul ki. A számítógépes grafika alapjai 33 Színelmélet a HSB színkeverési modell A HSB modell esetében a színeknek három összetevıjét különböztetjük meg: árnyalat (Hue), telítettség (Saturation), fényerı (Brightness). az árnyalat a fény hullámhossza, a telítettség a fény tisztasága, a fényerı pedig a fény relatív világosságasötétsége. A számítógépes grafika alapjai 34 17

18 Színelmélet - az RGB színkeverési modell Más néven additív (összeadó) színkeverés. A három alapszín: vörös (Red), zöld (Green) és kék (Blue). Additív színkeverés esetén ebbıl a három alapszínbıl keverhetık ki a színek a fehértıl a feketéig. Az RGB modellel a látható színtartomány nagy része lefedhetı, a módszer a kibocsátott fény tulajdonságain alapul. Lényege, hogy a különbözı színes fények egymással összeadva újabb színeket adnak, vagyis az alapszínek összeadásával állítjuk elı ıket. Alkalmazás pl.: monitorok. A számítógépes grafika alapjai 35 Színelmélet - a CMYK színkeverési modell Más néven szubtraktív (kivonó) színkeverés. CMYK - Cián bíbor sárga fekete Cyan-cián, Magenta-bíbor, Yellow-sárga, Black-fekete A CMYK módszer az elnyelt, illetve visszavert fény tulajdonságain alapul. A nyomdászatban az a módszer terjedt el, hogy egymásra tesznek négy átlátszó, színes (Cyan-cián, Magenta-bíbor, Yellow-sárga, Black-fekete) fóliát, amibıl kialakul azok keveréke. Alkalmazás pl.: tintasugaras nyomtatók. A számítógépes grafika alapjai 36 18

19 HSL, RGB, CMYK A számítógépes grafika alapjai 37 KÖSZÖNÖM A FIGYELMET! A számítógépes grafika alapjai 38 19