Multimedia i grafika komputerowa

(Przedmiot)

(Grafika rastrowa i wektorowa)

(Temat pracy)

Adrian Stasiński

(Imię i Nazwisko słuchacza)

Technik informatyk. Semestr „III”

(kierunek i semestr, np. DSA I semestr )

Krzysztof Dominko

(nauczyciel prowadzący przedmiot)

• Grafika rastrowa

• W grafice rastrowej obrazy tworzone są z położonych regularnie, obok siebie pikseli. Posiadają one różne kolory lub odcienie jasności. Tworzone w ten sposób obrazy zwykło się nazywać mapami bitowymi (potocznie-bitmapami).

• Mapa bitowa (bit map) -sposób zapamiętania obrazu przy wykorzystaniu pikseli ułożonych w rzędy i kolumny. Każdy piksel a właściwie informacja o jego kolorze może zostać zapisana za pomocą określonej liczby bitów; wartość 1 oznacza czerń lub kolor, wartość 0 biel (brak koloru). W zależności od liczby kolorów jakie możemy wykorzystać w mapie bitowej, rozróżniamy mapy: 1-bitowe, 8-bitowe, 16-bitowe, 24-bitowe i 32-bitowe.Mapy 1-bitowe to mapy czarno-białe, natomiast w mapach 8-bitowych (28) na jeden piksel przypada 256 kolorów, w 16-bitowych (216)65 536 kolorów, w 24-bitowych (224)16777216 kolorów itd.

• Liczba pikseli użytych do odwzorowania obrazu w komputerze zależy od jego rozdzielczości. Pojęcie to określa liczbę pikseli przypadającą na jednostkę powierzchni. Im wyższa jest rozdzielczość obrazka, tym większy jest jego plik. Na objętość zbioru graficznego istotny wpływ ma również ilość możliwych do zapamiętania kolorów. Im więcej kolorów tym większa objętość. Do zapamiętania wystąpień 16 777 216 kolorów na tej samej powierzchni trzeba użyć większej ilości bitów niż do zapamiętania 256 kolorów.

• Przetwarzanie map bitowych wymaga odpowiedniej ilości pamięci RAM w komputerze. Im więcej, tym lepiej. W przypadku obrazów rastrowych liczba pikseli przypadająca na jednostkę powierzchni jest wielkością stałą (rozdzielczość), dlatego tez przy powiększeniu mapy bitowej występuje efekt powiększenia piksela. W praktyce objawia się to widocznymi na ekranie monitora lub wydruku schodkami, stąd jakość obrazu nie jest najlepsza. Występująca wtedy utrata ostrości obrazu map bitowych jest ich podstawową wadą. Inną wadą jest brak możliwości operowania na fragmentach obrazu. Grafikę rastrową można przyrównać do obrazka namalowanego farbkami. Zmiana barwy dowolnego fragmentu polega na nałożeniu pędzelkiem innego koloru. Nie można tutaj zmienić np. kształtu namalowanego obiektu przez jego modelowanie, a jedynie przez namalowanie w jego miejsce nowego.

• Po odpowiednim powiększeniu obrazu widać pojedyncze kwadratowe punkty, z których zbudowany jest cały obraz. Zwiększenie mapy bitowej powoduje, że zwiększane są także te punkty, przez co linie i krawędzie stają się postrzępione.

• Popularne formaty zapisu

• XPM (ang. X-Window PixMap) - zapis znakowy bez kompresji, z paletą barw dowolnego rozmiaru. Grafikę w formacie xpm można tworzyć nawet zwykłym edytorem znakowym.

• BMP (Bitmap) - format pliku z grafiką bitmapową. Opracowany pierwotnie dla systemu OS/2, wykorzystywany później także w interfejsach systemów z rodziny Microsoft Windows, jednak jako wolny od patentów jest dostępny i - mimo dużych rozmiarów - popularny jako format przechowywania danych również na wszystkich pozostałych platformach. Zawiera w sobie prostą kompresję bezstratną RLE (która nie musi być użyta), informację o użytych kolorach. Obsługuje tryby RGB oraz RGBA.

• GIF (ang. Graphics Interchange Format) - Pliki tego typu są powszechnie używane na stronach WWW, gdyż pozwalają na tworzenie animacji dwustanową przezroczystością. Panuje powszechne przekonanie, iż format GIF obsługuje jedynie 256 kolorów na obraz, jednak odnosi się on do kolorów mogących występować w jednym bloku obrazu, a nie do całego obrazu. Dlatego też, używając większej ilości bloków możliwe jest zastosowanie formatu GIF do przechowywania (na przykład) fotografii bez straty na ich jakości/ilości kolorów.

• JPEG (ang. Joint Photo Expert Group) - format kompresji statycznych obrazów rastrowych, przeznaczony głównie do stratnego zapisu obrazów naturalnych (pejzaży, portretów itp.), charakteryzujących się płynnymi przejściami barw oraz brakiem lub małą ilością ostrych krawędzi i drobnych detali.

• PNG (ang. Portable Network Graphics) - Format znajduje różne zastosowania. Przewiduje tryby o niskiej ilości kolorów (paletowe od 2 do 256 oraz tryb skali szarości), przydatne w sytuacjach, gdy nadmiarowa informacja jest niewskazana (tj. gdy ważniejsza od subiektywnej wierności oryginałowi jest treść obrazu). Ma także tryb 48-bitowego RGB, w którym można zapisywać obraz w milionach kolorów i bez jakichkolwiek zniekształceń właściwych formatom stratnym, do jakich należy np. popularny JPEG.

• TIFF (ang. Tagged Image File Format) - pozwala na zapisywanie obrazów stworzonych w trybie kreskowym, skali szarości oraz w wielu trybach koloru i wielu głębiach bitowych koloru. Przechowuje ścieżki i kanały alfa, profile koloru, komentarze tekstowe. Umożliwia stosowanie kompresji bezstratnej.

• Grafika wektorowa

• Grafika wektorowa lub grafika geometryczna to zapisany elektronicznie obraz w postaci figur geometrycznych opisanych wzorami matematycznymi, nie zaś tak jak w przypadku grafiki rastrowej, w postaci pojedynczych punktów obrazu. Taki sposób zapisu pozwala na redukcję rozmiaru pliku wynikowego. Dodatkową zaletą grafiki wektorowej jest możliwość dowolnego skalowania obrazu bez utraty jego jakości. W uzasadnionych przypadkach istnieje możliwość konwersji grafiki wektorowej do postaci grafiki rastrowej. Do tworzenia grafiki wektorowej służą m.in. CorelDraw oraz Adobe Illustrator. Grafika wektorowa używana jest również do tworzenia animacji Flash

• Do zalet należą:

• skalowalność, prostota opisu, a przez możliwość modyfikacji poprzez zmianę parametrów obrazu,

• mniejszy rozmiar w przypadku zastosowań nie fotorealistycznych (schematy techniczne, loga, flagi i herby, wykresy itp.),

• opis przestrzeni trójwymiarowych,

• możliwość użycia ploterów zgodnie z metodą ich pracy,

• bardzo dobre możliwości konwersji do grafiki rastrowej.

• Główne wady to:

• ogromna złożoność pamięciowa dla obrazów fotorealistycznych,

• przy skomplikowanych obrazach rastrowych nieopłacalność obliczeniowa konwersji (poprzez wektoryzację) do formy wektorowej.

• Grafika wektorowa sprawdza się najlepiej, gdy zachodzi potrzeba stworzenia grafiki, czyli mającego stosunkowo małą ilość szczegółów, nie zaś zachowaniu fotorealizmu obecnego w obrazach. Odpowiednimi przykładami użycia grafiki wektorowej są:

• schematy naukowe i techniczne

• mapy i plany,

• logo, herby, flagi, godła,

• różnego typu znaki, np. drogowe,

• część graficznej twórczości artystycznej (np. komiksy),

• Podczas korzystania z komputera można spotykać się z grafiką wektorową częściej, niż się powszechnie uważa. Stosowane są one m.in. w fontach, komputerowych opisach czcionek oraz w grach komputerowych i wideo, a dokładniej do opisu grafiki trójwymiarowej. Geometria i jej przekształcenia stanowiące opis przestrzeni trójwymiarowej opisywane są metodami grafiki wektorowej, wygląd obiektów określany jest rastrowo za pomocą tzw. tekstur.

• Popularne formaty zapisu

• Wiele programów ma wewnętrzne formaty zapisu grafiki wektorowej, brak jest jednak powszechnych standardów wymiany między aplikacjami, jak to ma miejsce w wypadku grafik rastrowych. Do niedawna najbardziej uniwersalnymi były takie formaty jak EPS. Obecnie popularność zdobywa promowany przez W3C oparty na XML format SVG. Sam format uważany jest za przyszłościowy, gdyż ma także umożliwiać zakodowanie animacji oraz interakcji z użytkownikiem poprzez użycie języka skryptowego. Podobne właściwości ma dostępny już od wielu lat format SWF (z językiem skryptowym ActionScript), jednak ze względu na to, że jest formatem zamkniętym, w praktyce uważa się go za format wewnętrzny środowiska Adobe (dawniej Macromedia). Formatami, które nie zdobyły szerszej popularności są: AI, WMF.

• SVG (ang. Scalable Vector Graphics) - Format oparty na języku XML więc może być integrowany z innymi językami, jak na przykład XHTML; promowany jako standard grafiki wektorowej; umożliwia tworzenie animacji,nieobwarowany licencjami i patentami. Format SVG powstał z myślą o zastosowaniu na stronach WWW. Używany jest również jako niezależny od platformy systemowej format grafiki wektorowej.

• CDR (Corel Draw) - Format opatentowany przez firmę Corel Corporation; obecnie mimo swojej ułomności i komercyjnej dystrybucji, uznawany jest za standard grafiki wektorowej.

• DXF (ang. data exchange format) - Nazwa rozszerzenia pliku służącego wymianie danych wektorowych. Jest jednym z bardziej popularnych formatów wektorowych, w którym można zapisywać zarówno rysunki 2D jak i zawierające elementy 3D. Specyfikacja tego formatu została opracowana przez firmę Autodesk i służyła początkowo głównie do wymiany danych pomiędzy programami AutoCAD i 3D Studio. Jego popularność związana jest z prostotą tworzenia plików w tym formacie i udostępnieniem jego pełnej dokumentacji. DXF jest plikiem tekstowym w formacie ASCII, dzięki czemu jego poprawny odczyt i zapis jest możliwy na każdej platformie sprzętowej i systemowej. Wadą takiego rozwiązania jest jednak stosunkowo duża wielkość pliku w porównaniu z jego binarnym odpowiednikiem DWG, jak również znacznie większy czas odczytu i zapisu pliku.

• DWF (ang. Design Web Format) - Ogólnodostępny format pliku stworzony przez Autodesk na potrzeby przeglądania, drukowania bądź przesyłania plików projektowych typu CAD.

• FLA, SWF (Adobe Flash) - Prawdopodobnie najpopularniejszy format grafiki wektorowej (szczególnie popularny w internecie); umożliwia tworzenia animacji. W zamierzeniu miały być wystarczająco małe do publikacji w internecie. Pliki SWF mogą zawierać animacje lub aplety o różnym stopniu interaktywności i funkcjonalności. Pliki SWF są czasami używane do tworzenia animowanych grafiki i menu w filmach DVD, jak i stron internetowych. Pliki tego formatu są nazywane Shockwave Flash Object. SWF jest obecnie dominującym formatem animacji wektorowych w sieci, przewyższając otwarty standard W3C - SVG.

• EPS (ang. Encapsulated PostScript) - Format PostScript z pewnymi ograniczeniami, będący podzbiorem tego języka i służący do przechowywania pojedynczych stron grafiki wektorowej w postaci umożliwiającej osadzanie ich w innych dokumentach. Użytecznym rozszerzeniem tego formatu jest format EPSI ( Encapsulated PostScript Interchange), zawierający dodatkowo informacje ułatwiające wyświetlenie szybkiego podglądu grafiki zapisanej w zasadniczej części pliku.

• AI (Adobe Illustrator) - Rozszerzenie wewnętrznego formatu plików programu grafiki wektorowej Adobe Illustrator.