GRAFIKA KOMPUTEROWA, Edytorstwo


GRAFIKA KOMPUTEROWA

Grafika komputerowa (ang. computer graphics) — dział informatyki dotyczący zagadnień związanych z zapamiętywaniem, rozpoznawaniem i tworzeniem obrazów z zastosowaniem technologii informatycznej. Wyróżnia się: grafikę rastrową i wektorową, czarno-białą grafikę kreskową (ang. dashed graphics), grafikę tonalną (ang. tonal graphics) używającą odcieni jednej barwy, grafikę kolorową (ang. color graphics) oraz grafikę dwu- lub trójwymiarową (2D, 3D).

Grafika wektorowa (ang. vector graphics) — technika tworzenia obrazów komputerowych na podstawie logicznych zbiorów punktów ekranowych, czyli obiektów graficznych (np. odcinki, łuki, okręgi, elipsy i inne figury) oraz ich kombinacji. W kategoriach tych obiektów mieszczą się też wzory wypełnień zamkniętych konturów, sposoby cieniowania i inne atrybuty elementów rysunku. Obraz tak generowany zostaje więc w pewien sposób zaprogramowany i zajmuje mniej miejsca niż przechowywanie wszystkich pikseli gotowego obrazu. Możliwe jest skalowanie obrazu bez pogarszania jego jakości.

Grafika rastrowa (ang. raster graphics) — reprezentacja znaków lub grafiki za pomocą pikseli ułożonych w rzędy i kolumny. Obraz składa się z setek lub tysięcy pikseli, co wymaga znacznej przestrzeni pamięci. Programy do tworzenia rysunków tą techniką nazywane są programami malarskimi (ang. painters).

Głównym celem grafiki komputerowej jest generowanie obrazu (obrazów) i dlatego też jednym z kryteriów klasyfikacji grafiki jest technika ich tworzenia.

Wyróżnić można:

grafikę wektorową - gdzie obraz rysowany jest za pomocą kresek lub łuków. W przeciwieństwie do grafiki rastrowej, grafika wektorowa jest w pełni skalowalną, co oznacza, iż można ją powiększać lub zmniejszać bez uszczerbku na jakości,

grafikę rastrową - gdzie obraz budowany jest z prostokątnej siatki leżących blisko siebie punktów (tzw. pikseli). Głównym parametrem est tutaj wielkość bitmapy, czyli liczba pikseli. Jakość obrazka rastrowego jest określana przez całkowitą liczbę pikseli oraz ilości informacji przechowywanych w każdym pikselu.

Przewagą reprezentacji wektorowej nad rastrową jest to, iż zawsze istnieje dokładna informacja o tym, z jakich obiektów składa się obraz. Obrazy bitmapowe posiadają tę wadę, że po odpowiednim powiększeniu obrazu widać pojedyncze kwadratowe punkty, z których zbudowany jest cały obraz. Zwiększenie obrazka powoduje, że zwiększane są także te punkty, przez co linie i krawędzie stają się postrzępione.

MODELE BARW, GŁĘBIA KOLORU, ROZDZIELCZOŚĆ I WIELKOŚĆ OBRAZU

Zanim przejdziemy do modeli barw, trzeba wiedzieć, że przestrzeń barw to widma fal elektromagnetycznych z zakresu od 380 do 780 nm (tj. światło widzialne). Modele barw to sposób reprezentacji tych barw w sposób najbardziej podobny do percepcji ludzkiego oka. Najpowszechniejsze modele barw opisane są standardami międzynarodowymi i wykorzystywane są w przemyśle; farbiarskim, tekstylnym, spożywczym, fotografii, itd.

1. RGB

Jeden z modeli przestrzeni barw, opisywanej współrzędnymi RGB. Jego nazwa powstała ze złożenia pierwszych liter angielskich nazw barw: R - red (czerwonej), G, - green (zielonej) i B - blue (niebieskiej), z których model ten się składa. Jest to model wynikający z właściwości odbiorczych ludzkiego oka, w którym wrażenie widzenia dowolnej barwy można wywołać przez zmieszanie w ustalonych proporcjach trzech wiązek światła o barwie czerwonej, zielonej i niebieskiej.

Z połączenia barw RGB w dowolnych kombinacjach ilościowych można otrzymać szeroki zakres barw pochodnych, np. z połączenia barwy zielonej i czerwonej powstaje barwa żółta. Do przestrzeni RGB ma zastosowanie synteza addytywna, w której wartości najniższe oznaczają barwę czarną, najwyższe zaś białą. Model RGB jest jednak modelem teoretycznym a jego odwzorowanie zależy od urządzenia (ang. device dependent), co oznacza, że w każdym urządzeniu każda ze składowych RGB może posiadać nieco inną charakterystykę widmową, a co za tym idzie, każde z urządzeń może posiadać własny zakres barw możliwych do uzyskania.
0x01 graphic

Model RGB miał pierwotnie zastosowanie do techniki analogowej, obecnie ma również do cyfrowej. Jest szeroko wykorzystywany w urządzeniach analizujących obraz (np. aparaty cyfrowe, skanery) oraz w urządzeniach wyświetlających obraz (np. telewizory, monitory komputerowe).

Zapis koloru jako RGB często stosuje się w informatyce (np. palety barw w plikach graficznych, w plikach html). Najczęściej stosowany jest 24-bitowy zapis kolorów (po 8 bitów na każdą z barw składowych), w którym każda z barw jest zapisana przy pomocy składowych, które przyjmują wartość z zakresu 0-255. W modelu RGB wartość 0 wszystkich składowych daje kolor czarny, natomiast 255 - kolor biały.

2. CMYK

Zestaw czterech podstawowych kolorów farb drukarskich stosowanych powszechnie w druku kolorowym w poligrafii i metodach pokrewnych (atramenty, tonery i inne materiały barwiące w drukarkach komputerowych, kserokopiarkach itp.). Na zestaw tych kolorów mówi się również barwy procesowe lub kolory triadowe (kolor i barwa w jęz. polskim to synonimy). CMYK to jednocześnie jedna z przestrzeni barw w pracy z grafiką komputerową.

Skrót CMY powstał jako złożenie pierwszych liter angielskich nazw kolorów. Końcowa litera K może oznaczać albo literę ostatnią słowa black (czarny) (ostatnią, ponieważ litera B jest skrótem jednego z podstawowych kolorów w analogicznym skrócie RGB) bądź skrót key colour (kolor kluczowy).

Farby w ww. kolorach nie są określone jednoznacznie, toteż odcienie ich kolorów różnią się u różnych producentów, szczególnie w różnych regionach świata.0x01 graphic

3. HSV

Symbole w nazwie modelu to pierwsze litery nazw angielskich dla składowych opisu barwy: H - barwa światła (ang. Hue) wyrażona kątem na kole barw przyjmująca wartości od 0° do 360°. Model jest rozpatrywany jako stożek, którego podstawą jest koło barw.0x01 graphic

Wymiary stożka opisuje składowa S - nasycenie koloru (ang. Saturation) jako promień podstawy oraz składowa V - (ang. Value) - moc światła białego (ang. Brightness) jako wysokość stożka.

Przyporządkowanie częstotliwości fal świetlnych na kole barw w modelu HSV jest takie samo jak w modelach HSL, tzn. centrum barwy czerwonej odpowiada kąt 0° lub 360°. Centrum barwy zielonej odpowiada kąt 120°. Centrum barwy niebieskiej odpowiada kąt 240°. Pozostałe barwy pośrednie dla składowej Hue są odpowiednio rozłożone pomiędzy kolorami czerwonym, zielonym i niebieskim.

Głębia koloru (ang. color depth) — liczba bitów wykorzystywaną do reprezentacji koloru danego piksela. Wyraża się w jednostce bpp (ang. bits per pixel). Większa głębia koloru oznacza szerszy zakres kolorów. Aby policzyć liczbę kolorów x dla konkretnej głębi kolorów wyrażanej w bitach y, należy użyć prostego równania

0x01 graphic

Na przykład dla obrazu o 8-bitowej głębi kolorów będzie to

0x01 graphic

Rozdzielczość - Obraz wyświetlany na monitorze składa się z poziomych linii, a każda linia - z punktów zwanych pikselami. To co widać na ekranie, jest więc równomierną siatką pikseli - tak małych, że zlewają się w pozornie ciągłe linie i kształty. Parametr zwany rozdzielczością obrazu określa, ile jest poziomych i pionowych linii tworzących obraz (im więcej linii i punktów, tym wyraźniejszy obraz). Rozdzielczość podaje się zwykle jako iloczyn liczby linii, np. 1024*768 oznacza obraz składający się z 1024 pionowych linii i 768 poziomych, co w sumie (na ich przecięciach) daje 786 432 pikseli tworzących obraz. Rozdzielczość jest to wartość informująca o ilości punktów barwnych składających się na jednostkę długości obrazu. Rozdzielczość podaje się w jednostkach dpi (dots-per-inch - czyli ilość punktów na cal). Rozdzielczość jest informacją na temat dokładności odwzorowania obrazu przez urządzenie przetwarzające obraz. Im większa rozdzielczość urządzenia, tym większą mamy szansę na obraz z płynnymi przejściami i brakiem "ząbków" na krawędziach. Aby obraz był właściwie postrzegany przez ludzkie oko, bez zauważalnego "gołym okiem" spadku jakości przyjmuje się, że wydrukowany (lub naświetlony) obraz musi mieć rozdzielczość co najmniej 300dpi. Oznacza to, że w kwadracie o boku 1 cala (ok. 2,54 cm) znajduje się 300x300=90 000 punktów barwnych.

Wielkość obrazu - Wraz ze wzrostem liczby pikseli w obrazie rośnie jego wielkość rozumiana jako ilość przechowywanych informacji. Zwiększa się zatem zajęty obszar pamięci operacyjnej RAM komputera w celu utrzymania w niej tego obrazu podczas i po skanowaniu lub zajęty obszar pamięci przechowującej obraz w fotograficznym aparacie cyfrowym. Tym samym rośnie konieczność przydzielenia większej pamięci RAM komputera do obróbki i wykorzystania otrzymanego obrazu cyfrowego, a to wydłuża operacje związane z jego korekcją lub przekształcaniem. Jeżeli np. zwiększymy 3-krotnie rozdzielczość obrazu cyfrowego (czyli na tej samej długości znajdzie się trzy razy więcej mniejszych pikseli), to liczba pikseli w całym obrazie wzrośnie 9-krotnie, co wynika z podanego poprzednio sposobu wyznaczania liczby pikseli w obrazie. Oznacza to, że zwiększanie rozdzielczości obrazu x razy powoduje wzrost wielkości obrazu x2 razy (zależność kwadratowa).

FORMATY PLIKÓW GRAFICZNYCH

Formaty plików graficznych można podzielić na formaty przechowujące grafikę rastrową oraz formaty przechowujące grafikę wektorową. Z kolei formaty przechowujące grafikę rastrową można podzielić na stosujące kompresję bezstratną, stosujące kompresję stratną oraz nie stosujące kompresji.

Formaty grafiki rastrowej:

*Używające kompresji stratnej:

Używające kompresji bezstratnej:

*Bez kompresji:

Formaty grafiki wektorowej:

ŹRÓDŁA GRAFIKI KOMPUTEROWEJ, PRZYKŁADY ZASTOSOWANIA GRAFIKI

Przykładowe zastosowania:

Początki grafiki komputerowej sięgają lat 50 XX wieku, jednak ze względu na duże koszty komputerów i urządzeń graficznych, aż do lat 80. grafika komputerowa była wąską specjalizacją, a na jej zastosowania praktyczne mogły pozwolić sobie ośrodki badawcze, duże firmy oraz instytucje rządowe. Dopiero gdy w latach osiemdziesiątych rozpowszechniły się komputery osobiste, grafika komputerowa stała się czymś powszechnym.

Przykłady programów do tworzenia i obróbki grafiki rastrowej i wektorowej

Programy do grafiki rastrowej

Popularne programy do grafiki wektorowej


Wyszukiwarka