Računalna grafika

Početni dio uvoda u osnove

1

Uvod

"Slikovni prikaz i obrada podataka pomoću računala"

Modeliranje: reprezentacija (prikaz) dijelova realnog svijeta

Širok pojam, raznoliki "pogledi" na računalnu grafiku:

"Hardveraški" / Programerski

Umjetnički

Tehnički

Široko područje primjene

Zahtjevna (hardware, software, humanware)

Skupa

Profitabilna (filmovi)

2

Početci

Ivan Sutherland, Sketchpad (1963)

Koncepti vremenski ispred tehnologije

3

Pixel

Osnovna jedinica koja se može osvijetliti/otisnuti u odabranoj boji

Virtualni pixel (u datoteci), "stvarni" pixel (u ispisu, na zaslonu).

4

Vektorska i rasterska grafika

Osnovni načini predstavljanja objekata realnog svijeta

Komplementarni modeli: nema "boljeg" i "lošijeg"

Mogućnost povezivanja oba modela

5

Vektorska grafika

Objekti zadani implicitno (koordinatama, matematičkom formulom, ...)

Slika se svaki put "iznova crta"

Unos podataka: "crtanje", zadavanje koordinata (brojeva), preuzimanje izlaznih podataka nekog programskog paketa, digitalizacija, GPS

Razaznavanje objekata i njihovih svojstava, velike mogućnosti preoblikovanja i promjene svojstava

Finoća crteža ovisna o rezoluciji izlaznog uređaja

Primjene: CAD, GIS, dijagrami, ...

6

Vektorska grafika – primjer

7

Rasterska grafika

Slika je skup obojanih pixela (BW, grayscale, color)

Unos podataka: "crtanje", skeniranje, daljinsko snimanje, fotografiranje, obrada video-zapisa

Način zapisa: podaci o bojama pixela pohranjeni u nekom standardnom formatu zapisa (velike datoteke)

Objekti su skupovi pixela

Nema semantike objekata ("slovo", "kružnica", "crta"), nemogućnost izdvajanja

Finoća crteža ovisna o rezoluciji u trenutku zadavanja

Slike prirodnije od vektorskih

Programi omogućavaju elemente "vektorske logike"

8

Rasterska grafika – primjeri

9

Vektorska/rasterska grafika

10

Vektorska/rasterska grafika

11

Vektorska/rasterska grafika

12

Vektorska/rasterska grafika

13

Kombinacija dvaju modela

14

Meta-formati: kombinacija prednosti vektorske i rasterske grafike.

Kombinacija dvaju modela

15

Dimenzije slike

Širina, visina

Konfuzija:

Dimenzije slike u datoteci

Dimenzije slike na ekranu/ispisu

Vektorski model:

ispis u mjerilu bez gubitka kakvoće

crteži bez mjernih jedinica

crteži u mjernim jedinicama

Rasterski model:

broj pixela – apsolutan podatak

"širina" i "visina" (u cm, mm, itd.) – besmislica (osim pri umetanju u neki dokument)

16

Rezolucija slike

Broj pixela po jedinici duljine (najčešće po inču)

Jedan od elemenata koji određuju kvalitetu prikaza

Ima smisla (za raster i vektor) tek pri prikazu/ispisu slike

"Rezolucija" u datoteci – besmislica (osim za umetanje)

17

"Dubina" slike

Broj bitova kojima se opisuje boja pixela

Veličina datoteke je umnožak:

broja pixela u jednom retku ("širina")

broja redaka ("visina")

broja bitova kojima je opisana boja svakog pixela ("dubina").

Algoritmi sažimanja (komprimiranja) zapisa:

lossless – bez gubitka kakvoće

lossy – uz gubitak kakvoće.

18

Monokromatska slika (Black & white)

Jedan pixel = 1 bit

19

Slika u sivim tonovima (Grayscale)

Jedan pixel = 1 byte

256 nijansi sive.

20

Slika u 8-bitnoj boji (Paletted image)

Jedan pixel = 1 byte

256 različitih boja

Dithering.

21

Slika u 24-bitnoj boji

Jedan pixel = 3 bytea

16.777.216 boja.

22

23

23

Modeli boja. RGB model.

Problem/zadaća: beskonačno boja realnog svijeta predočiti konačnim brojem boja u računalu

RGB-model:

kocka s crvenom, zelenom i plavom bojom na koordinatnim osima

vrijednost svake komponente između 0 i 255 (0, 0, 0 = crna, 255,255,255 = bijela)

additive model: boja se dobiva dodavanjem intenziteta crvene, zelene i plave (ekran).

24

RGB kocka

25

RGB dekompozicija

26

CMY(K) model

Cyan, Magenta, Yellow (komplementi RGB-bojama) K = crna (key, black)

Vrijednost komponente: 0 – 255 (CMY), 0 – 100 (CMYK): (0, 0, 0, 0 = bijela, 255, 255, 255 ili 0, 0, 0, 100 = crna)

Subtractive model: oduzimaju se intenziteti boja od bijele

CMY je komplementaran RGB-u:

C = 255 – R

M = 255 – G

Y = 255 – B

Primjenjuje se u tiskanju.

27

CMY i CMYK dekompozicija

28

RGB – CMY – CMYK (značajke iste boje)

29

Formati datoteka

Vektorske datoteke:

"privatni formati" proizvođača softwarea (.AI, .DWG, .CDR, ...)

standardi neovisni o programu (.SVG)

konverzija iz jednog formata u drugi.

Rasterske datoteke:

"privatni formati" proizvođaća softwarea (.PSD, .PSP, .CPT, ...) – elementi "vektorske logike" u rasteru

standardi neovisni o programu (.JPG, .TIF, .PNG, .GIF, ...).

lossless i lossy formati.

30

GIF-datoteke

8-bitna paleta, 256 boja

lossy format

Prikladan za prikaz slika s manjim brojem boja i uniformno obojenim plohama.

31

Prozirni GIF, animirani GIF

32

PNG-datoteke

Portable Network Graphics

Noviji format – bolji od GIF-a

Lossless kompresija 10-30% bolja od GIF-a

True color u odnosu na 256 boja kod GIF-a

Podržava prozirnost (kao GIF), ali i razinu prozirnosti.

33

JPG-datoteke

Joint Photographic Experts Group

Lossy format koji omogućava kompresiju od 10 do 20 puta

Vrlo prikladan za amaterske fotografije.

34

Još neki formati

TIFF (Tagged Image File Format):

lossless format

nekoliko različitih standarda – mogući problemi

moguća LZW-kompresija.

RAW:

kvalitetniji digitalni foto-aparati

lossless kompresija, datoteke manje od TIFF-a.

35

Obrada rastera – resampling

Smanjivanje/povećavanje broja pixela

Smanjivanje: izbjegavanje nepotrebno velikih datoteka.

Lijevo: 2608 x 1952 pixels (15%), 1 Mb Desno: 391 x 293 pixels (100%), 100 Kb.

36

CSI Sitno Gornje

400x400 pixels, 100% , 50x50, 800% (+anti-aliasing).

37

Obrada rastera – korekcija histograma

38

39

39

40

40

Obrada rastera – "fotošopiranje"

"Mehaničke" transformacije: izdvajanje objekata, montaže, popravak oštećenja (ogrebotine) i slično

Tehnike: kloniranje ("transplantacija"), COPY/PASTE.

41

Photoshop fail

42

Obrada rastera – uklanjanje "crvenih očiju"

Smanjivanje R-komponente na odabranom dijelu slike.

43

Obrada rastera – optimalizacija

Lossless komprimiranje "pametnim zapisom"

Lossy komprimiranje žrtvovanjem informacija

Cilj: što manja datoteka sa što bolje očuvanim originalom

Veličina datoteke ne ovisi samo o fizičkoj veličini originala, nego i o broju boja i razini kompresije

JPG: lijevo 171 KB desno 7 KB (40% veličine slike).

44

171 KB –> 22 KB –> 12 KB –> 7 KB 45

Obrada rastera – panoramska fotografija

Spajanje više "preklapajućih" fotografija u jednu

Preklapanje nije linearno.

46

Faze izrade

1. Snimanje pojedinih fotografija (preklapanje!)

47

Faze izrade (2)

2. Označavanje kontrolnih točaka (nepotrebno ako se spaja automatski)

3. Spajanje

48

Faze izrade (3)

4. Obrada: ujednačavanje, obrezivanje

49

Ujednačavanje prijelaza

50

Microsoft Image Composite Editor (ICE)

Besplatni alat za izradu panoramskih fotografija

51

Nesavršenost ljudskog oka (vida)