Počítačová gramotnost II Mgr. Jiří Rozsypal aktualizace 1. 9. 2011
Počítačová gramotnost II
Tato inovace předmětu Počítačová gramotnost II je spolufinancována Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR, projekt č. CZ.1.07/2.3.00/09.0197, "Posílení konkurenceschopnosti výzkumu a vývoje informačních technologií v Moravskoslezském kraji".
2. kapitola - Obraz
2.1 Obraz diskrétní vs. spojitý
Obraz • jde obecně o jakékoliv grafické vyjádření zpravidla ve dvou rozměrech • obraz je v podstatě také fotografie, obrázek na papíře, obraz v klidné vodní hladině, atd. • V počítačové grafice (matematice) se osvědčilo chápání obrazu, jako spojité funkce dvou proměnných, tzv. obrazová funkce z=f(x,y) ▫ D(f) je uzavřena (a souvislá) množina ▫ v H(f) je možno pracovat s jednou hodnotou a chápat ji jako např. intenzitu jasu, nebo se třemi hodnotami (z barevného modelu RGB, CMY) a při barveném tisku se používají čtyři hodnoty (CMYK)
Obraz (spojitý vs. diskrétní)
!!!
• Spojitý obraz (neboli analogový obraz) ▫ reálný obraz lze charakterizovat nějakou spojitou funkcí (např. jasu), matematickými funkcemi (např. kružnice, sinusoidy, čtyřúhelníky, atd.)
• Diskrétní obraz (neboli digitální obraz) ▫ Jedná se o obraz tvořený maticí obrazových bodů, picture element zkráceně pixelů
2.2 Bitmapová vs. vektorová grafika na počítači
Základní pojmy bitmapové grafiky
Picture element (pixel)
!!!
• picture element, zkráceně pixel (pix) • česky je to obrazový bod • každý pixel je definován souřadnicemi v obraze a barvou
Poznámka: tento obrázek je tvořen maticí 33 x 34 pixelů, tedy dohromady obsahuje obrázek 1122 pixelů FOTO-zdroj: http://fotoroman.cz/glossary2/3_dpi.htm
Rozlišení obrazu (1)
!!!
• udává počet obrazových bodů v horizontálním a vertikálním směru, které tvoří plochu obrázku, fotky nebo monitoru, displeje, atd. • obrázek je tedy tvořen maticí s M x N body
obrázek výše je tvořen maticí s 33 x 34 body FOTO-zdroj: http://fotoroman.cz/glossary2/3_dpi.htm
Rozlišení obrazu (2)
!
• standardně používaná rozlišení, např. monitoru, atd. jsou tato: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
640 x 480 pix 800 x 600 pix 1024 x 768 pix 1280 x 1024 pix 1600 x 1200 pix atd.
Rozlišení obrazu (3)
!!!
• fotografie v počítači (obrázky) jsou tvořeny velkým množstvím pixelů • čím je pixelů v obrázku více, tím větší množství detailů je fotografie schopná zaznamenat a tím více místa zabírá na paměťovém médiu
Rozlišení obrazu (4)
obrázek A rozlišení 256 x 256 pixelů -na tomto obrázku je mnoho detailů dobře vidět obrázek B rozlišení 128 x 128 pixelů -zde je stále vidět mnoho detailů obrazu, ale začíná být evidentní „kostičkování obrazu“ obrázek C rozlišení 64 x 64 pixelů - zde již přicházíme o mnoho detailů
FOTO-zdroj:
obrázek D rozlišení 32 x 32 pixelů - zde již jsou detaily velmi potlačeny
Poměr stran (aspect ratio) (1)
!!!
• jedná se o poměr delší strany obrazu ke kratší straně obrazu ▫ televize a počítačové monitory používaly poměr stran 4:3 ▫ v dnešní době se používá jak v televizním průmyslu tak v počítačové technice poměr stran 16:9 tedy širokoúhlý obraz („wide screen“) používají např. plasmové, LCD televizory, notebooky, filmy na DVD, LCD monitory, atd.
Poměr stran (aspect ratio) (2)
porovnání poměrů stran u dvou notebooků
FOTO-zdroj: http://www.pcworld.com http://www.technet.cz
DPI (Dots Per Inch)
!!!
• je to počet obrazových bodů na délku jednoho palce ▫ jeden palec je 2,54 cm
• jde v podstatě o „jemnost obrazu“ • tato jednotka se používá hlavně u tiskáren a skenerů ▫ tiskárna (tedy hustota obrazových bodů při tisku) ▫ skener (kolik obrazových bodů se vytvoří ze spojité obrazové předlohy) např. z obrázku v časopisu, který chceme digitalizovat („dostat do počítače“)
Barevná hloubka (bitová hloubka) (1) !!! • jedná se o počet barev, které může nabývat každý pixel v obraze, jinými slovy počet barev kterými může být pixel „obarven“ • je to také počet bitů použitých pro uložení barvy každého kanálu v barevném modelu
▫ např. barevný model RGB (Red, Green, Blue) používá tři barvy, a 8 bitová barevná hloubka používá 8bitů na každou RGB barvu (tedy každý kanál) ▫ jeden pixel tedy potřebuje 3×8=24bitů 24 bitů = 3 B (3 byte)
• také se dá říct, že barevná hloubka je maximální počet barev, které dokáže digitální fotoaparát nebo skener zaznamenat nebo které dokáže zobrazit grafická karta • počet barev (k), kterých může nabývat jeden pixel v obraze spočítáme podle vzorce: • k=2n, kde n je počet bitů barevné hloubky ▫ tedy 24 bit. barevná hloubka: 224= 16,7 mil. barev
Barevná hloubka (2) Barevná (bitová hloubka)
počet barev
1bit
21
2 barvy
4 bity
24
16 barev
8 bitů
28
256 barev
16 bitů
216
65 536 barev
High Color
24 bitů
224
16 777 216
True Color
32 bitů
232
4 294 967 296 barev
Super True Color
48 bitů
248
281 474 976 710 656 barev 281, 5 biliónů barev
Deep Color
Barevná hloubka (3) • srovnání barevné hloubky 8 a 24 bitů
Poznámka: zde vidíme, že pro kvalitní obrázek je třeba vyšší barevná hloubka, aby byly přechody v obrázku hladké, viz. obrázek výše FOTO-zdroj: http://phototv.cz/index.php?page=cataltxt&grouptxt=1&recid=38&lang=CZ
Bitmapová vs. vektorová grafika
Bitmapová grafika (1)
!!!
• obraz složen z obrazových bodů (pixelů) • pixely jsou charakteristické určitou barvu a přesnou pozicí v obraze • snadné získání bitmapového obrazu: ▫ např. fotoaparátem, skenerem, kamerou
• komprese ztrátová a bezztrátová • kvalita obrázku je ovlivněna zejména rozlišením, barevnou hloubkou a také kompresí! • využití:
▫ digitální fotografie, film, webové stránky, prostředí operačního systému (okna, ikony, tlačítka), atd.
Bitmapová grafika (2)
!!!
• používané formáty: ▫ BMP, JPG, GIF, PNG, TIFF, atd.
Poznámka: klasický bitmapový obrázek složený z matice pixelů, při zvětšení dojde k viditelnosti pixelů, tedy „kostičkování obrazu“ FOTO-zdroj: http://www.gvmyto.cz/internetmoravek/pg.html
Vektorová grafika (1)
!!!
• objekty v obrázku jsou popsány pomocí matematických funkcí, např. křivky, geometrické tvary (kružnice, mnohoúhelníky, atd.) • využití: ▫ loga, ilustrace, animace, technická dokumentace, modelování
• zařízení využívající vektorovou grafiku ▫ např. plotter
Vektorová grafika (2)
!!!
obrázek vlevo – pes, vpravo – zvětšená část (výřez) obrázku, obrázek zůstává opět v dokonalé kvalitě Poznámka: při zvětšení obrázku nedochází ke ztrátě kvality, a to proto, že se matematické vzorce pouze přepočítají pro zobrazený výřez (v tomto případě hlava psa). Vektorový obrázek tedy můžeme jakkoli zvětšit – výhoda oproti bitmapovému obrázku FOTO-zdroj: http://www.tucoo.com/ai/Dog_Cartoon_2/html/image24.htm
Vektorová grafika (3)
!
• výhody
▫ při změně velikosti obrazu nedojde ke změně kvality obrazu ▫ objekty, ze kterých se obraz skládá jdou jednoduše editovat ohýbat křivky atd.
• nevýhody
▫ obtížnost pořízení vektorového obrázku
vektorový obrázek je třeba nakreslit, u bitmapového obrázku je to daleko jednodušší obrázek lze pořídit vyfocením nebo naskenováním, atd.
▫ složitost obrázku
Vektorový vs. rastrový obrázek (1)
Poznámka: na obrázku výše je vidět detail kružnice. V levém detailu vidíme při zvětšení objekt složený z křivek. V pravém detailu je patrná viditelnost pixelů („kostičkování“), tedy obraz je složen z matice pixelů FOTO-zdroj: http://www.stargen.cz/slovnik/rastrova-grafika/
Vektorový vs. rastrový obrázek (2)
FOTO-zdroj: http://magazin.stahuj.centrum.cz/obrazky-a-jejich-formaty/
2.3 Formáty obrazu
Formáty obrazu • Bitmapové neboli rastrové formáty • Vektorové formáty
!!!
Bitmapové formáty • Mezi nejznámější bitmapové formáty patří: ▫ ▫ ▫ ▫ ▫ ▫
JPEG GIF BMP PNG TIFF atd.
BMP
!!!
• „Bit Mapped Picture“ • poprvé představen v roce 1988 • je formát, který ve Windows umožňuje zobrazení na jakémkoliv zobrazovacím zařízení • tento formát umožňuje ukládání obrázku s barevnou hloubkou ▫ 1, 4, 8, 24 bitů tedy minimálně dvě barvy až maximálně 16, 7 mil. barev
• soubory formátu BMP většinou nepoužívají žádnou kompresi => velká velikost výsledného souboru • není vhodný pro použití na internetu • standardní příponou souboru je *.bmp.
JPEG
!!!
• „Joint Photographics Experts Group“ • používá 8 bitovou barevnou hloubku na kanál, tedy umí zobrazit až 16,7 miliónů barev • používá ztrátovou kompresi ▫ velikost komprese lze nastavit
zde obecně platí, že čím větší je komprese tím menší je výsledný soubor, ale tím větší je ztráta kvality a naopak
• JPEG je vhodný pro ukládání fotografií, naskenovaných dokumentů, atd. • je nejčastěji používaný formát pro přenášení a ukládání fotografií na internetu • nepodporuje průhledné ani animované obrázky • není nevhodný pro ukládání perokresby, ikon, grafů protože kompresní metoda JPEG vytváří v takovém obrazu viditelné a rušivé artefakty • standardní přípona souboru je: *. jpg, *.jpeg
GIF
!!!
• „Graphic Interchange Format“ • používá bezztrátovou kompresi • GIF umí jednoduchou průhlednost
▫ buď je pixel průhledný nebo ne, nelze nastavit intenzitu průhlednosti pixelu
• lze použít jen pro 256 barev (tedy 8 bitů barevné hloubky) • umožňuje vytvářet jednoduchou animaci (tzv. animovaný GIF) ▫ tedy v rámci jednoho souboru umožňuje zobrazovat posloupnost snímků s časovou prodlevou
• je vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga, atd.) • formát GIF je používán pro webovou grafiku na internetu • výhodou je malá velikost souboru • přípona souboru je *.gif
PNG
!!
• „Portable Network Graphics“ • vyvinut konsorciem W3C roku 1996 • byl vyvinut jako náhrada a zdokonalení formátu GIF • nabízí 24 bitovou barevnou hloubku • používá bezztrátovou kompresi • formát PNG je stejně jako GIF používán na internetu • nabízí 8mi bitovou průhlednost (tzv. alfa kanál) ▫ obrázek může být v různých částech různě průhledný
TIFF
!!
• „Tag Image File Format“ • používá se především v DTP (Desktop Publishing) grafice, kde je kladen velký důraz na kvalitní reprezentaci obrazu ▫ fotografie, plakáty, atd.
• nevýhodou tohoto formátu je velký objem výsledného souboru • umí vícestránkové soubory • standardní příponou je *.tif
Vektorové formáty • Mezi nejznámější vektorové formáty patří: ▫ ▫ ▫ ▫
CDR AI DWG atd.
CDR
!
• „Corel Draw“ • formát patentovaný firmou Corel Corporation • formát používaný jako hlavní výstup programem Corel Draw • umožňuje vícestránkové dokumenty • přípona souboru: *.cdr
AI
!
• „Adobe Illustrator“ • velmi rozšířený formát v profesionální grafice • formát používaný jako hlavní výstup programem Adobe Illustrator • patentovaný společností Adobe • nepodporuje více stran dokumentu, ani animace • přípona souboru je: *.ai
DWG
!
• „DraWinG“ • jedná se o formát používaný programem AutoCAD, který slouží pro tvorbu technické dokumentace • soubor používá příponu *.dwg
AutoCAD FOTO-zdroj: http://bbs.applex.net/threads/13989/ http://tecnorincon.blogia.com/2007/021902-diseno-asistido-por-ordenador.php
2.4 Aplikace pro práci s grafikou na počítači
Programy pro editaci bitmapové grafiky (1) • Malování ▫ velmi známý program, je součástí Windows
• • • • •
Corel Photopaint Adobe Photoshop PhotoFilter Gimp atd.
Programy pro editaci bitmapové grafiky (2)
Malování
Adobe Photoshop
FOTO-zdroj: http://www.bestpage.jecool.net/?page_id=103
Programy pro editaci vektorové grafiky (1) • • • • •
Corel Draw Adobe Illustrator 3D Studio Max AutoCAD atd.
Programy pro editaci vektorové grafiky (2)
Corel Draw
AutoCAD FOTO-zdroj: http://www.studna.cz/coreldraw-graphics-suite-x4-p-5890.html http://gismatica.blogspot.com/2010/10/autocad.html
2.5 Vnímání obrazové informace člověkem
Světlo (1) • světlo je viditelná část elektromagnetického záření • člověk je však schopen registrovat jen velmi malou část na zemi existujícího záření
Světlo (2)
Spektrum viditelného světla pro člověka Poznámka: na obrázku vidíme pruh, který představuje část elektromagnetického spektra, které člověk dokáže vidět FOTO-zdroj: http://www.fotografovani.cz/art/fozak_df/rom_1_01_cojetosvetlo.html
Světlo (3)
vlnové délky viditelného světla Poznámka: Různé vlnové délky světla si lidé pojmenovali jako barvu světla. Každá jedna konkrétní vlnová délka světla bude okem vnímána jako jedna konkrétní barva. FOTO-zdroj: http://www.fotografovani.cz/art/fozak_df/rom_1_01_cojetosvetlo.html
Zrak • jedná se o smysl, který umožňuje lidem vnímat světlo, různé barvy a tvary • smyslovým orgánem zraku je oko
Zrakový vjem
!!
• vzniká tím, že světelné paprsky po odrazu od okolních předmětů vstupují do oka, procházejí optickou soustavou (rohovka a čočka) a spojují se na sítnici • krátkodobý zrakový vjem se uchová po dobu 0,1s (člověk je schopen odděleně postřehnout jevy, jež za sebou následují s časovým odstupem alespoň jedné desetiny sekundy) ▫ film pak běží jako plynulý děj: 25 obr/s
Oko – anatomie lidského oka (1)
• oko je velmi složitý orgán, pro názornost uvádím pouze některé jeho části: • rohovka ▫ světelný paprsek se po dopadu na ní nejvíce láme při své cestě na sítnici. Rohovka nejvíce ovlivňuje směr šíření světelného paprsku v optickém aparátu oka
• sítnice
▫ jedná se o světlocitlivou vrstvu oka, obsahuje dva druhy citlivých buněk tyčinky, čípky
▫ obsahuje kromě tyčinek a čípků také žlutou a slepou skvrnu
• žlutá skvrna
▫ místo nejostřejšího vidění, nejcitlivější místo sítnice
• slepá skvrna
▫ nejméně citlivé místo sítnice, nachází se v místě, kde do oka vstupuje zrakový nerv
• tyčinky
▫ velmi citlivé na změnu intenzity světla, ale všechny barvy bychom jimi vnímali jen jako šedomodré. Proto jsou určeny k vidění při slabém osvětlení, zajišťují černobílé vidění za šera ▫ jsou „barvoslepé“
• čípky
▫ citlivost na světlo je menší, avšak právě jimi rozeznáváme při běžném denním osvětlení barvy kolem nás ▫ 3 druhy (červené, zelené, modré), každý druh má jiný světlocitlivý pigment, tedy reaguje na jinou barvu (vlnovou délka světla)
Oko – anatomie lidského oka (2)
FOTO-zdroj: http://www.katalog-doktoru.cz/zajimavosti/32-lidske-oko/
2.6 Skládání barev
Skládání barev
!!
• světlo např. ze žárovky, zářivky nebo světlometu automobilu je vlastně spektrum vlnových délek. Tyto vlnové délky dopadají na objekty, na které se díváme a ty jistou část spektra pohltí a jistou část spektra odrazí. Odražené vlnové délky potom vstupují do oka a my vidíme objekt barevný • jedná se tedy o skládání vlnových délek (skládání barev) ▫ techniku skládání barev používají tzv. barevné modely
• směs všech vlnových délek (čili barev) pak člověk vnímá, jako bílou barvu ▫ analogie s barevným modelem CMY, CMYK
Barevné modely
Barevné modely
!!
• barvy použité při tvorbě obrazu vznikají kombinací několika základních barev ▫ tedy na monitoru vidíme barvu jako kombinaci červené, zelené a modré
• barevné modely zahrnují množinu základních barev, pravidla jejich míchání a další barevné charakteristiky • barvy lze vyjádřit trojicí čísel ve 24 bit. barevné hloubce ▫ každá ze tři barev nabývá hodnot 0 – 255
máme tedy 256 (čili 0-255) odstínu každé ze tří barev
• barevné modely dělíme na: ▫ subtraktivní a aditivní
• mezi barevné modely patří:
▫ RGB, CMY, CMYK, HSV, HLS, atd.
Druhy barevných modelů
!!!
• aditivní ▫ ▫ ▫ ▫
jde o skládání barev čím více barev složíme, tím dostaneme světlejší výsledek složením všech barev vzniká barva bílá typickým zástupcem je model RGB
• subtraktivní
▫ tato technika skládání je typická např. pro malíře nebo pro tisk (čím více barev složíme, tím dostaneme tmavší barvu) určitě si vzpomenete na výtvarnou výchovu na ZŠ, kdy jste štětcem míchali jednu temperu do druhé a efekt byl takový, že čím více barev jste smíchali, tím byla výsledná barva tmavší. Tento stejný princip používají barevný modely CMY i CMYK
▫ složením všech barev dostaneme barvu černou (nedokonalou černou) ▫ typickým zástupcem je modle CMY, CMYK
RGB (Red, Green, Blue)
!!
• jedná se o aditivní barevný model • model se opírá o tři základní barvy (tři složky) ▫ R - červená, G - zelená, B - modrá
• úpravou poměrů zastoupení těchto tří složek pak můžeme měnit odstín výsledné barvy • každé barvě můžeme přiřadit hodnotu od 0 do 255 při 24 bitové barevné hloubce ▫ lze tedy celkově vytvořit 2563 odstínů, tedy 16.7 mil barev
• mají-li všechny barvy hodnotu 0 (tedy žádné zastoupení), je výsledná barva černá, mají-li hodnotu 255 (tedy úplné zastoupení), je výsledná barva bílá • mají-li všechny barvy stejnou hodnotu, je výsledkem odstín šedi • tento princip skládání barev používá obrazovka monitoru
RGB (2)
míchání barev, model RGB Poznámka: na těchto dvou obrázcích vidíte aditivní barevný model RGB. Při složení červené, zelené i modré dostaneme barvu bílou FOTO-zdroj: http://gis.zcu.cz/studium/pok/Materialy/Book/ar03s01.html http://www.fotografovani.cz/art/fozak_df/rom_1_05_colormodels.html
RGB (4) obrázek A: všechny barvy (tedy R, G, i B) mají hodnotu 0 = výsledná barva je černá obrázek B: všechny barvy (tedy R, G, i B) mají hodnotu 93 = výsledná barva je šedá obrázek C všechny barvy (tedy R, G, i B) mají hodnotu 255 = výsledná barva je bílá obrázek D barva červená („R“) má nevyšší hodnotu, tedy 255, ostatní barvy mají nejnižší hodnotu (0), proto je výsledná barva červená. U obrázku E a F je situace obdobná FOTO-zdroj: http://www.gjwprostejov.cz/projekty/sipvz04/barvy_palety.htm
RGB (5)
Poznámka: namíchání barvy pomocí třech složek barevného modelu RGB v aplikaci „Malování“ ve Windows
CMY (Cyan, Magenta, Yellow) CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Black) !! • jedná se o subtraktivní barevné modely • oba dva barevné modely se opírají o tři základní barvy, u modelu CMYK je navíc barva černá (K) ▫ C - azurová, M - purpurová, Y – žlutá, (B - černá)
• princip míchání barev u modelu CMY a CMYK je v podstatě opačný jak u barevného modelu RGB • úpravou poměrů zastoupení těchto tří složek pak můžeme měnit odstín výsledné barvy stejně jako u RGB • každé barvě můžeme přiřadit hodnotu od 0 do 255 při 24 bitové barevné hloubce • mají-li všechny barvy hodnotu 0, je výsledná barva bílá, majíli hodnotu 255, je výsledná barva „černá“ (nedokonalá černá)
▫ smícháním tří základních barev vznikne nedokonale černá barva, (jakási směs hnědé a černé). Z toho důvodu se používá ještě čtvrtá barva (černá – „K“). Tak vzniká barevný model - CMYK.
• model CMY potažmo CMYK se používá především u reprodukčních zařízení, např. tiskárna, kde se barvy zobrazují na papír
CMY
míchání barev – model CMY
Poznámka: na tomto obrázku vidíte subtraktivní barevný model CMY. Při složení azurové, purpurové a žluté dostaneme nedokonalou „černou“ barvu FOTO-zdroj: http://www.fotografovani.cz/art/fozak_df/rom_1_05_colormodels.html
CMYK – tiskárna – náplně inkoustu • na obrázku vidíte čtyři složky barevného modelu CMYK ve formě čtyř barev inkoustu • tyto inkousty tvoří náplň („cartridge“) inkoustové tiskárny
FOTO-zdroj: http://postcardprinters.us/tag/printer-ink-cartridges-cheap
2.7 Obraz – praktická část
Výpočet velikosti obrázku – zadání
!!!
• Příklad: ▫ Máme vypočítat kolik místa na disku zabere fotografie, která má tyto parametry: rozlišení je 1600 x 1200 pixelů použit barevný model RGB, při 24 bitové barevné hloubce nepoužíváme žádnou metodu komprese
Výpočet velikosti obrázku – řešení
!!!
• fotografie v rozlišení 1 600 x 1 200 pixelů obsahuje celkem 1 920 000 pixelů • při použití 24 bitového barevné hloubky v modelu RGB potřebujeme 3 B ▫ protože 24bitů = 3B
• obrázek má celkem 1 920 000 x 3 = 5 760 000 B, což je 5, 49 MB. • Výsledek: • Fotografie na disku zabere 5, 49 MB.
2.8 Digitalizace obrazu
Digitalizace obrazu • převedení obrazu do počítače • proces digitalizace probíhá ve třech krocích ▫ vzorkování ▫ kvantování ▫ kódování
• princip digitalizace obrazu je podobný digitalizaci zvuku (viz. 1. kapitola „zvuk“)
!!!
Digitalizace – vzorkování (1)
!!
• vzorkování je digitalizace souřadnic obrazu, tzn. vytvoření obrazové matice s M x N body ▫ viz. snímky o rozlišení
• hovoříme také o tzv. prostorovém rozlišení • jemnější vzorkování = větší matice M x N ▫ tím lépe je rekonstruován původní obraz
• interval vzorkování – vzdálenost mezi nejbližšími vzorkovacími body v obraze ▫ vzdálenost vzorků (plošnou vzorkovací frekvenci) řeší Shannonova věta o vzorkování
Digitalizace – vzorkování (2)
!!
vlevo – původní spojitý obraz, vpravo – obrázek navzorkovaný do matice s M x N pixely Poznámka: zvolená matice je určena jenom pro názornost, ve skutečnosti by se použila daleko hustší mřížka (každý „čtvereček“ by musel být obarven jednou barvou) FOTO-zdroj: http://www.imaging.org/ist/resources/tutorials/digital_image.cfm
Shannonova věta o vzorkování (ShannonKotělnikův teorém) • Pro dvojrozměrné signály (obrazy) – se musí interval vzorkování volit tak, aby byl menší nebo rovný polovině rozměru nejmenších detailů v obraze
Digitalizce - kvantování (1) • představuje digitalizaci jasových úrovní, tzn. rozdělení spojité jasové úrovně každého obrázku do k intervalů ▫ jednoduše řečeno kolik jasových úrovní u černobílého obrázku použijeme k obarvení obrázku
• hovoříme o jasovém rozlišení • jemnější kvantování = větší počet jasových úrovní ▫ tím lépe je rekonstruován původní obraz
!!
Digitalizace - kvantování (2)
!
• problémy při kvantizaci: ▫ je vznik falešných obrysů u obrazů
• tento problém je zapříčiněn kvantováním do nedostatečného počtu jasových úrovní ▫ tento jev se stane pro člověka patrným pro méně, jak 50 jasových úrovní ▫ tento počet jasových úrovní je člověk schopen v monochromatickém (černobílém) obraze odlišit
Digitalizace - kvantizace (3)
!
vlevo – původní spojitý obraz, vpravo – obraz kvantovaný do malého počtu kvantovacích úrovní
Poznámka: problém kvantizace – kvantování do nedostatečného počtu kvantovacích úrovní. Na obrázku výše přesně do 16ti úrovní, tedy barevná hloubka je 4 bity, protože 24 = 16. Vlevo vidíme hladký barevný přechod, kdežto vpravo je evidentní skoková změna jasu
Digitalizace - kódování
!!
• zobrazení kvantovacích úrovní do dvojkové soustavy ▫ „do počítači srozumitelné jazyka“
• zde je velice důležitá barevna (bitová) hloubka
▫ určuje jaké množství informací se použije k definování jednoho vzorku ▫ je určena počtem bitů
• kvantovací úroveň
▫ počet kvantovacích úrovní má být dostatečně velký, aby byly přesně vyjádřeny jemné detaily ▫ většinou se používá kvantování do k stejných intervalů.
• Jestliže je pro reprezentaci informace o obrazovém elementu (pixelu) použito b bitů, je počet úrovní jasu k = 2b.
▫ Kde k je počet barev, b je počet bitů ▫ např. 8 bitová barevná hloubka znamená 256 úrovní jasu
2.9 Vstupně / výstupní zobrazovací zařízení používaná v počítači
Grafická karta (1)
!!!
• grafická karta je komponenta počítače, která se stará o grafický výstup do zobrazovacího zařízení (jako je např. monitor, TV obrazovka, dataprojektor, atd.) • v dnešní době není úkolem grafické karty pouze zobrazovat informace prostřednictvím monitoru, ale také umí: ▫ plynulé přehrávání videa ve vysokém (HD) rozlišení ▫ umí v reálném čase vytvářet 3D scény (např. počítačové hry, animace, atd.) ▫ atd.
Grafická karta – typy
!!
• integrovaná ▫ tento typ grafické karty je přímo integrován (je součástí) na základní desce v počítači ▫ nedisponuje velkým výpočetním výkonem, tento typ grafické karty se objevuje v kancelářských počítačích a noteboocích pro běžnou výpočetně nenáročnou práci
• ve formě rozšiřující desky ▫ tyto karty existují v mnoha variantách, od těch jednoduchých až po ty velmi výkonné
Grafické karty – vstupně/výstupní rozhraní !!
Poznámka: Na tomto obrázku vidíte grafickou kartu ve formě rozšiřující desky do počítače. Na zadní straně počítače můžete najít tři typy vstupně/výstupních rozhraní (konektorů). Zleva VGA rozhraní, uprostřed HDMI rozhraní a vpravo DVI. Ne všechny grafické karty mají všechna tři rozhraní, některá mají pouze jedno nebo dvě z nich
FOTO-zdroj: http://www.czechcomputer.cz/
Grafické karty – různé typy
rozšiřující deska do počítače – grafická karta
FOTO-zdroj: http://www.tomshardware.com/reviews/ati-crossfire-xpress-3200-chipset-takes,1224-11.html http://www.czechcomputer.cz/product.jsp?artno=86559 http://www.czechcomputer.cz/product.jsp?artno=86271
Grafická karta - systémové rozhraní
Na tomto obrázku jsou na sobě položeny tři grafické karty. Tyto karty jsou zakončeny kontakty zlaté barvy. Tyto kontakty reprezentují systémové rozhraní. Úplně nahoře je rozhraní PCI, pod ním leží grafická karta s rozhraním AGP a úplně vespod se nachází karta s rozhraní PCI Express. Karty jsou těmito konektory zasazovány do patic základní desky počítače. FOTO-zdroj: http://www.gotfrag.com/files/upload/pciagp.jpg
Otázky k tématu • viz otazky_obraz_skripta.docx
Použité zdroje [1] ŽÁRA, J.; FELKEL, P.; BENEŠ, B.; SOCHOR, J.; Moderní počítačová grafika. 2. vydání. Brno, Computer Press, 2004, ISBN 80-251-0454-0. [2] HLAVÁČ, V.:Úvod, digitální zpracování obrazu nebo pocítacové vidění, digitální obraz, ČVUT Praha [online]. URL: http://cmp.felk.cvut.cz/~hlavac/TeachPresCz/11DigZprObr/01IntroAndDigImageCz.pdf [cit. 2011-4-24] [3] ANTOŠ, F.: Problematika skenování historických map a jejich následné prezentace na internetu, ČVUT, diplomová práce [online]. URL: http://www.staremapy.cz/antos/dp_antos.pdf [cit. 2011-4-22] [4] DANEL, R.: Základy informatiky - počítačová grafika, VŠB TU Ostrava [online]. URL: http://homel.vsb.cz/~dan11/zi2010/ZI%20-%20pocitacova%20grafika.pptx [cit. 2011-9-9] [5] Fotoslovník [online] URL: http://phototv.cz/index.php?page=cataltxt&grouptxt=1&recid=38&lang=CZ [cit. 2011-7-8] [6] PIHAN, R.: Vše o fotografování – 5. Barevné modely, [online]. URL: http://www.fotografovani.cz [cit. 2011-8-29 ]
