Druhy a zdroje grafických dat

    • trojrozměrná – digitální foto
    • dvourozměrná – scanner
    • na obrazovce – capture – sejmutí, záznam, digitalizace
  • existují data
  • předloha není – vytvořit bitmapovým či vektorovým editorem
  • OCR technologie (Optical Character Recognition)

Metody popisu grafických dat

  • metoda rastrového popisu – reprezentace rastrového obrazu
    • popis obrazu prostřednictvím základních obrazových bodů, pixelů (px, picture element) – sestavené v řadách a sloupcích dávají obraz
  • metoda matice – maticová reprezentace
    • obraz je reprezentován jako dvourozměrné pole bodů – pixelů, každý pixel je vyjádřen 1 nebo více bity = bitová mapa, bitmapa
    • bitmapová data popisující čísly body v euklidovském prostoru
    • metoda maticové reprezentace je nejjednodušší, ale také nejméně úspornou metodou popisu digitálního obrazu
  • metoda kvadrátového stromu
    • algoritmus rozděluje obraz na čtverce
    • testuje jejich pokrytí a pokračuje v dělení
    • vhodná při větších stejně barevných plochách (č.b.)

Bitmapová data, barvový atribut, bitový atribut

Bitmapová data

  • číselné hodnoty (binární čísla) popisující jednotlivé základní prvky obrazu v euklidovském prostoru = obrazové body – pixely
  • vyjadřují zakódovanou barvu každého pixelu, popř. i další jeho vlastnosti, např. průhlednost, nejčastěji do 8, 24 nebo 32 bitů
  • pixely jsou body, které mají svůj atribut (obvykle barvový atribut) vyjádřený binárním číslem = logické pixely
  • pro zobrazení nebo výtisk jsou logické pixely přepočteny do modelu fyzických pixelů s informací o tom, jakou barvou má být nakonec daný pixel zobrazen nebo vytištěn jako fyzický pixel
  • logické pixely x model fyzických pixelů x fyzické pixely
    • matematické body popsané binárními čísly
    • rastr čtverců představujících fyzické pixely
    • body, které používá k zobrazování výstupní zařízení = zobrazené nebo vytištěné pixely pomocí subpixelů, shluků pigmentů, tiskových bodů v polotónovém tiskovém rastru aj.

Barvový atribut

  • pixely mají svůj atribut udávající jeho barvu, resp. další vlastnosti, např. průhlednost
  • barvový atribut je často jediným atributem pixelu
  • v přímém vyjádření (true color mode) je hodnotou barvového atributu absolutní vyjádření barevného odstínu číselnými hodnotami dle barevného modelu – hodnota pixelu reprezentuje přímo barvu
    • obvykle 24 b (RGB 3×8 – 16,7 mil.) či 32 b (CMYK 4×8 – 4,3 mld.)
  • v nepřímém vyjádření (index mode) je hodnotou atributu index, odkaz do barevné palety, resp. mapy barev (colormap), tabulky barev umístěné obvykle v patě grafického souboru
    • 1 b monochrom mode (2), 2 b (4), 3 b (8) , 4 b (16), 5 b (32), 6 b (64)
    • 4b, 8 b – gray scale mode – 16, 256 odstínů šedé – odkaz do tabulky
    • 4b, 8 b – pseudo color mode – 16, 256 barev – odkaz do tabulky
    • 8, 15, 16 b – direct color mode – 256 až 65536 barev – 3 odkazy (3-3-2, 5-5-5 Low Color, 5-6-5 High Color do 3 tabulek RGB)

Barevná hloubka

  • vyjadřována barvovým atributem
  • dává, kolik bitů je vyhrazeno pro přenos barevné informace o jednom bodu
    • počet bitů potřebných k vyjádření barevné informace o jednom pixelu (běžně 8, 24, 32 bitů)
    • počet bitů popisujících bod z hlediska počtu barev, které může každý bod nabýt (8=256, 24=16,7 mil., 32=4,3 mld. …)
      • barevná hloubka je udávána jako maximální počet bitů určených pro záznam barvy (např. 1, 4, 8, 16, 24, 32 … bitů)
      • barevná hloubka je udána jako počet bitů na daný kanál (např. 8, 10, 12, 14 bitů na RGB kanál = 24, 30, 36, 42 bitů)
    • u některých zařízení se uvádí
      • interní barevná hloubka – hodnota dána možnostmi zařízení
      • externí barevná hloubka – hodnota dána datovým formátem, který výrobce zvolil
        • např. 96 – 24 JPG při výpočtech se využije vyšší barevná hloubka a zmenší se tak zkreslení
        • např. 30 – 48 TIFF pro zachování maximální kvality, které je hardware schopen dosáhnout

Barevná hloubka-Bitová hloubka

  • barvový atribut nemusí být jedinou kvalitou pixelu
  • bitová hloubka = počet bitů potřebných k vyjádření všech atributů jednoho pixelu (např. 1, 4, 8, 16, 24, 30, 32, 36, 42, 48, 96 bitů)
    • vedle barvového atributu se může jednat nejčastěji o atribut pro vrstvení bitmap – průhlednost
    • alfa kanál = doplňující popis vlastnosti bodu, který udává jeho průhlednost (např. 1 bit GIF, 8 bit PNG)
      • např. RGBA 32 (8-8-8-8) = RGB s alfa-kanálem určujícím 0% – 100% průhlednosti bodu Red-Green-Blue-Alpha – alfa kanál se zde definuje pomocí 256 úrovní průhlednosti od 0 (pixel je plně transparentní) do 255 (pixel je neprůhledný); jedná se vlastně o míchání RGB signálu s 8b šedé škály

Vektorová data, grafická primitiva, popis objektů, rasterizace

  • čárové a křivkové segmenty definované počátečním bodem, směrem a délkou (a z nich vytvořené složitější) vyjádřené matematickým popisem a dále data o tloušťce jejich čar a výplních
  • číselné hodnoty, které popisují elementární prvky obrazu – primitiva (body, přímky, úsečky, lomené čáry, kružnice, křivky, n-úhelníky/polygony, text) a objekty z nich vytvořené
  • atributy objektu – umístění, délka, směr, barva, tloušťka čáry, barva výplně, doplňková informace
  • výhodou vektorových dat oproti bitmapě je především mnohem větší množství transformací, jimž je lze podrobit
  • vektorová data jsou blíže logickému významu toho, co popisují
  • při zobrazení či tisku se vektorová data převádějí do bodů

Definice bodu

  • v karteziánském souřadnicovém systému
    • 2D prostor – [Bx By]
    • 3D prostor – [Bx By Bz]
  • v polárním souřadnicovém systému
    • délka v jednotkách užitého měřítka a úhel v radiánech
    • 1 rad = 180 / π = 57,29°
    • 1° = π / 180 = 0,0174 rad
    • úhel α° = úhel αrad * 180 / π

Definice úsečky

  • karteziánsky počátečním a konečným bodem [Bx1 By1] [Bx2 By2] nebo počátečním bodem a vektorem rozdílů souřadnic (∆x, ∆y) = (x2 – x1 , y2 – y1)
  • popis je doplněn atributy vzhledu – síla, barva
  • úsečka: počátek = (xp,yp), konec = (xk,yk), barva = (R,G,B)
  • kružnice: střed = (xs,ys), poloměr r = 3, barva = (R,G,B)
  • znak: „A“, poloha = (xp,yp), barva = (R,G,B)

Křivky

  • interpolační Fergusonovy kubiky (interpolační křivky procházející všemi vrcholy řídicího polygonu) – jsou určeny dvěma řídicími body P0 a P1 , které určují směr, a dvěma tečnými vektory P0 a P1 , které určují míru vyklenutí

Popis objektů

  • pro popis těles se používají různé způsoby reprezentace, např.:
    • hraniční reprezentace – popisuje množinu hraničních bodů tělesa pomocí vrcholových bodů, hran nebo ploch (trojúhelníků – trianglů); při hranové reprezentaci = drátový model (nejednoznačný)
    • konstruktivní geometrie – postupy při modelovaní složitějších těles z jednoduchých geometrických tvarů metodou CSG stromů (Constructive Solid Geometry), např. sjednocení, průnik, otočení aj.

Rasterizace

  • rasterizace geometrického zobrazení se provádí např. aplikací Bresenhamova algoritmu nalezením bližšího z možných bodů rastru
  • pro minimalizaci aliasu se vykresluje více pixelů, jejichž intenzita je dána vzdáleností úsečky a středu pixelu

Reprezentace obrazu, digitalizace, kvantování, vzorkování, vzorkovací metody

Alias a antialiasing, rozlišení obrazu, rozlišovací schopnost, interpolace, velikost obrazu, barvy, transformace barev, dithering

Jas obrazu, histogram, gamma, transformace jasové stupnice, datový objem.