mozok.click

1. Co to jest kodowanie? Jak działa kodowanie tekstu w systemach komputerowych?

2. Jakie środki programowe wykorzystuje się dla opracowywania obrazów graficznych? Jakie urządzenia wykorzystują dla tworzenia obrazów graficznych?

3. Jakie właściwości mają obiekty graficzne które wstawia się do tekstu dokumentu, prezentacji?

GRAFIKA KOMPUTEROWA

Grafika komputerowa — dziedzina informatyki zajmująca się wykorzystaniem technik komputerowych do celów wizualizacji artystycznej i wizualizacji rzeczywistości. Grafika komputerowa jest obecnie narzędziem powszechnie stosowanym w nauce, technice oraz rozrywce itp.

Głównym obiektem grafiki komputerowej jest obraz graficzny. Może być rysunkiem łub fotografią wykresem lub grafikiem, schematem lub kreśleniem technicznym, plakatem reklamowym plakatem, kadrem z filmu animowanego lub pliku video.

W zależności od sposobu budowy oraz kodowania obrazu graficznego, rozróżnia się rastrowe i wektorowe obrazy graficzne. Odpowiednio, rozdział grafiki komputerowej który bada technologie opracowywania takich obrazów, nazywa się grafiką rastrową oraz wektorową.

Rastrowy obraz graficzny składa się z oddzielnych malutkich prostokąci-ków - pikseli. Obraz podobnie do mozaiki, który wypełniony z jednakowych według rozmiaru obiektów (kamieni, szkiełek itp).

Podczas przeglądu rastrowego obrazu w zwyczajnej podziałce rozmiary pikseli są takie małe, że obraz zdaje się nieprzerwanym. Przy dalszym zwiększeniu podziałki przeglądu graficznego obrazu lub jego rozmiarów staje widoczna mozaika struktury obrazu (rys. 8.1). To zjawisko nazywa się pikselizacją obrazów.

Piksel jest najmniejszym obiektem rastrowego obrazu oraz ma takie właściwości: rozkład, który wskazuje na lokalizację piksela do zestawów pikseli obrazu i koloru. Rastrowe obrazy opracowywane w graficznym redaktorze Paint.

Wektorowy obraz buduje się z oddzielnych podstawowych obiektów - graficznych prymitywów: odcinków, wielokątów, krzywych, owali itp.

Graficzne prymitywy posiadają takie właściwości: koloru i grubością okan-towania, kolorem i sposobem zalewu wewnętrznej części rozmiarem i innym. Zwiększenie rozmiarów obrazu nie wpływa na jego jakość.

Taki obraz przypomina aplikację. Utworzenie prostych wektorowych obrazów i ich redagowanie zapoznaliście podczas opracowania obiektów graficznych w tekstowym redaktorze.

KODOWANIE GRAFICZNYCH DANYCH W GRAFICE RASTROWEJ

Kodowanie obrazu w rastrowej grafice polega na kodowaniu koloru każdego piksela obrazu. Obraz zawierający większą ilość pikseli jest o wiele jakościowy oraz ma większy rozmiar plika obrazu. Oprócz ilości pikseli, na jakość obrazu i odpowiednio na rozmiary plika będzie wpływała ilość kolorów, którymi można zabarwiać każdy piksel.

Jeżeli stwarzać obraz tylko z czarnych i białych pikseli, to na kodowanie każdego piksela wystarcza jednego bita. Na przykład, kodujemy — czarny — jedynką oraz biały - zerem.

Jeśli obraz będzie miał, na przykład, 256 odcieni szarego koloru, to dla kodowania jednego piksela nam trzeba 8 bit (256 = 2⁸). Piksel czarnego wtedy będzie miał kod 11111111, a białego - 00000000.

Kolorowe komputerowe fotografie, z reguły, mają niemniej 16 777 217, lub 2²⁴ kolorów. Każdy piksel będzie kodować się 24 bitami, lub 3 bajtami. Jeden i ten sam obraz, zakodowany opisanymi powyżej sposobami, podano na rysunku 8.3.

Czy wiesz, że...

Współczesne smartfony posiadają kamery, które mogą stwarzać fotografie, posiadające od 5 do 20 milionów pikseli (5-20 Mp). Jeśli kolor każdego piksela kodowano 24 bi-

tami, lub 3 bajtami, to rozmiar plika takiej fotografii z 15 000 000 pikseli będzie 45 000 000 bajt, lub w przybliżeniu 42,9 MB. Toż większość urządzeń według ustawień domyślnych wykonuje kompresję danych i pliku obrazu, na przykład formatu jpg, ma rozmiar w przybliżeniu 5 MB.

KODOWANIE DANYCH GRAFICZNYCH W GRAFICE WEKTOROWEJ

Kodowanie w wektorowej grafice jest bardzo podobnie z kodowaniem graficznych prymitywów językiem programowania, z którym zapoznaliście się w 8. klasie. Dla każdego graficznego prymitywa wyznacza się matematyczny model jego opisu. Czyli wyznacza się, które dane musi nadać użytkownik dla budowy tej czy innej figury geometrycznej. Dla budowy koła dość wskazać współrzędne środka w prostokątnym systemie współrzędnych ekranu, promień koła, grubość, styl oraz kolor linii koła, kolor zalewania. W wyniku rozmiar plika z wektorowym obrazem będzie mniejszym, aniżeli w rastrowej grafice. Przy czym rozmiar plika wektorowego obrazu nie zależy od rozmiarów obrazu. Zwiększenie rozmiarów obrazu prowadzi tylko do zmiany znaczeń niektórych jego właściwości, nie zwiększając ogólnej ilości danych.

W odróżnieniu od programowania, w wektorowych graficznych redaktorach zestaw prymitywów jest poprzednio określony i użytkownik stosuje zasoby redaktora dla tworzenia i rozmieszczenia prymitywa nadaniem znaczeń jego właściwości.

Rysunek wektorowy nie można stworzyć jak rastrowy z użyciem rozmaitych urządzeń, takich jak kamery fotograficzne lub skanery. Wektorowe obrazy tworzą się w środowiskach redaktorów graficznych.

POJĘCIE MODELU KOLORÓW

Otaczający nas świat jest różnokolorowy. Stwarzając komputerowy obraz graficzny, autorzy starają się najbardziej dokładniej odtworzyć kolory przedmiotów w przyrodzie. Malarz dla tworzenia cieni kolorów miesza farby różnych kolorów na palecie, a w kolorowej strumieniowej drukarce miesza się atramenty różnych kolorów. W większości monitorów obrazu każdego piksela ekranu stwarza się przez zmieszanie potoków świetlnych od trzech źródeł odpowiednich kolorów.

W komputerowej grafice dla zabezpieczenia odtworzenia na rysunkach, i zwłaszcza na fotografiach, kolorów naturalnych wykorzystuje się modele kodowania kolorów — modele kolorów.

Modele kolorów - modele kolorów to techniki uzyskiwania barw. Inaczej powstaje kolorowy rysunek na papierze, np. druk zdjęcia, a inaczej uzyskuje się go na monitorze komputera.

Do tworzenia barw opracowano dwa podstawowe modele kolorów - CMYK i RGB, które wzajemnie powiązane w sposobie modelowania dla otrzymania pewnego koloru na ekranie monitora lub podczas drukowania na drukarce.

Model kolorów RGB składa się z trzech kolorów podstawowych - czerwony (ang. Red), zielony (ang. Green) oraz niebieski (ang. Blue). Ich nazywa się głównymi kolorami (rys. 8.5).

Znaczenie intensywności każdej składowej zadaje się liczbą od 0 do 255 (rys. 8.6). Ten model wykorzystuje się przy demonstracji obrazu na ekranach monitorów, telewizorów.

Dla tych komputerowych obrazów, które później planuje się drukować na drukarce lub przeglądać na projekcyjnym ekranie przy dziennym świetle, wykorzystuje się model kolorów CMYK. Jest oparty na czterech podstawowych kolorach: błękitny (ang. Cyan), purpurowy (ang. Magenta), żółty (ang. Yellow) oraz czarny (ang. blacK) (rys. 8.7). Błękitny, purpurowy i żółty kolory - to dodatkowe kolory. One uzupełniają główne kolory w stosunku do białego: błękitny uzupełnia czerwony, purpurowy - zielony, żółty - błękitniej. Część każdego z podstawowych części w modelu CMYK zadaje się w odsetkach (całą liczbą od 0 do 100) (rys. 8.8 ).

Chcesz wiedzieć więcej?

W komputerowej grafice wykorzystują różne modele kolorów. Na przykład:

• HSB - każdy kolor charakteryzuje się trzema podstawowymi składnikami: odcień (ang. Hue), nasycenie (ang. Saturation), jaskrawość (ang. Brightness)',

• Lab - ma trzy składniki: siła światła (ang. Lightness), a - wskazuje na stosunek zielonej i czerwonej barwy koloru, b - współzależność niebieskiej oraz żółtej barwy.

WŁAŚCIWOŚCI OBRAZÓW RASTROWYCH I WEKTOROWYCH

Dowolny rastrowy obraz graficzny jak jedyny graficzny obiekt ma pewne właściwości. Rozpatrzymy niektóre z nich:

• rozmiar — szerokość i wysokość rysunku; znaczenia właściwości zadają w jednostkach długości (centymetrach, calach) lub w pikselach;

• rozdzielczość (ang. resolution - rozkład na składowe) — ilość pikseli na jednostkę długości obrazu; mierzy się w dpi (ang. dots per inch - punktów na cal) lub piksel/cm. Czym większe znaczenie tej właściwości, to wyraźniejszym i jakościowym wygląda obraz oraz większy jest rozmiar jego plika;

• głębia koloru — ilość bitów, co wykorzystuje się dla kodowania koloru jednego piksela; mierzy się w bpp (ang. bits per pixel - bitów na piksel). Czym większa długość dwójkowego kodu koloru piksela tym więcej kolorów można wykorzystać w rysunku. Wyznacza ilość kolorów, co wykorzystuje się w kodowaniu obrazu.

Wektorowe obrazy, w odróżnieniu od rastrowych, mają inne właściwości, określone innymi zasadami kodowania danych. Tak, w wektorowych obrazach nieobecna jest właściwość, jak rozdzielczość. Nie mają ważnego znaczenie dla wektorowego obrazu i szerokość i długość obrazu, ponieważ później obraz może być powiększono lub zdrobniono bez straty jakości. Głównymi właściwościami wektorowych obrazów są rodzaje oraz ilość graficznych prymitywów, z których buduje się obraz oraz ilość kolorów, które wykorzystuje się przy stworzeniu obrazu.

FORMATY PLIKÓW RASTROWYCH I WEKTOROWYCH

Istnieją dziesiątki graficznych plików formatów rastrowych i wektorowych. Niektóre z ich już poznaliście. Każdy z nich ma swoje wady i zalety, które i wyznaczają celowość ich użycia podczas pracy z tym czy innym obrazem.

Formaty plików rastrowych obrazów:

• BMP (ang. BitMap image - karta bitowa) - w plikach chronią się kody każdego piksela bez kompresji, otóż rozmiary tych plików dosyć duże. Standardowe rozszerzenie imienia plików tego typu — bmp.

• JPEG (ang. Joint Photographic Expert Group - jest zjednoczona grupa ekspertów w fotografii) — podczas kodowania wykorzystuje się efektywne algorytmy kompresji danych, co daje możliwość zmniejszyć rozmiar graficznych plików kosztem straty części danych oraz pogorszenia jakości obrazu. Standardowe rozszerzenia imion plików - jpg lub jpeg.

• GIF (ang. Graphics Interchange Format - graficzny format dla wymiany) - podczas kodowania wykorzystuje się efektywne algorytmy kompresji bez straty danych. Przeznaczony dla przechowywania obrazów, które mają do 256 kolorów (na przykład, rysowane ilustracje), a także animowanych obrazów. Standardowe rozszerzenie imion plików - gif.

• PNG (ang. Portable Network Graphic - przenośna sieciowa grafika) — uniwersalny format graficznych plików. Pliki mają wysoki stopień kompresji danych bez ich utraty. Podczas kodowania wykorzystują znacznie więcej kolorów, aniżeli w formacie GIF. Standardowe rozszerzenie imion plików tego typu - png.

• TIFF (ang. Tagged Image File Format - tegowy format plików obrazów) — archiwizacja danych bez strat, wykorzystuje się do przechowywania obrazów o wysokiej jakości w poligrafii, podczas skanowania obrazów. Jak i pliki formatu BMP, mają duże rozmiary. Standardowe rozszerzenie imion plików tego formatu — tif lub tiff.

Istnieją oraz inne formaty rastrowych graficznych plików, takie jak: PCX, IFF, LBM, IMG, MAC, MSP, PGL.

Dla dokumentów, które przesyłane przez Internet, bardzo ważnym jest niewielki rozmiar plików, ponieważ od tego zależy czas przekazywania danych. Podczas przygotowania stron internetowych wykorzystuje się graficzne formaty, które mają wysoki współczynnik kompresji danych: JPEG, GIF, PNG.

Szerokiej popularności wśród użytkowników zdobyły kilka formatów plików wektorowej grafiki:

• Al (ang. Adobe Illustrator) - standardowy format plików redaktora wektorowej grafiki Adobe Illustrator. Może zawierać nie tylko wektorową grafikę oraz tekst i rastrowe obrazy. Pliki mają rozszerzenie ai.

• CDR (ang. CorelDRaw) — standardowy format plików wektorowego graficznego redaktora CorelDraw. Może zawierać nie tylko wektorową grafikę oraz tekst i rastrowe obrazy. Pliki danego formatu mogą mieć rozszerzenia cdr lub cdt.

• SVG (ang. Scalable Vector Graphics — wektorowa grafika ze skalowaniem) — uniwersalny format, który daje możliwość z wysoką jakością zachowywać w pliku tekst, graficzny obraz oraz animację. Szerokie stosowanie otrzymał w grafice inżynieryjnej i podczas opracowania witryn. Standardowe rozszerzenie plików - svg.

• WMF (ang. Windows MetaFile - metaplik Windows) - uniwersalny format dla programów, do opracowania w OS Windows. Wykorzystują do przechowywania kolekcji obrazów graficznych Microsoft Clip Gallery. Możliwe rozszerzenia plików - wmf, emf, wmz, emz.

Wśród różnorodności formatów nie ma idealnego, który zadowolił by wszystkie możliwe wymogi użytkowników. Szeroki wybór redaktorów grafiki nadaje użytkownikowi możliwość samodzielnie obierać format plika, w którym będzie przechowano obraz, zależnie od celu pracy z nim i późniejszego użycia.

Chcesz wiedzieć więcej?

Zdecydowana większość redaktorów rastrowej grafiki może przetwarzać wektorową grafikę do rastrowej. Ten proces nie trwa wiele czasu.

O wiele skomplikowano zrealizować przekształcenie rastrowej grafiki w wektorową. Ten proces może być dosyć trwały i potrzebuje oddzielnego programu. Przykładem takiego programu może być CorelTRACE. Proces przekształcenia rastrowej grafiki w wektorową nazywa się trasowaniem.

PRZEWAGI, WADY I USTERKI RÓŻNYCH RODZAJÓW GRAFIKI

Użycie tych czy innych rodzajów obrazów graficznych zależy od potrzeb użytkownika z uwzględnieniem na ich przewagi, wady i usterki (tab. 8.1).

Tabela 8.1

Przewagi, wady i usterki rastrowych oraz wektorowych obrazów

Uwaga! Podczas pracy z komputerem, dostrzegajcie zasad bezpieczeństwa i higieny pracy.

Porównaj rozmiary oraz jakość obrazu, przechowanego w różnych formatach rastrowych graficznych plików.

W tym celu:

1. Uruchom na wykonanie program Paint.

2. Otwórz rastrowy graficzny obraz z plika Rozdział 8\Punkt 8.1\ćwicze-nie 8.1.1.bmp.

3. Przechowaj kolejnie dany obraz w swoim folderze w plikach w następujących formatach:

• monochromatyczny rysunek — z imieniem ćwiczenie 8.l.l_0.bmp;

• 16-barwny rysunek - z imieniem ćwiczenie 8.l.l_l.bmp;

• JPEG - z imieniem ćwiczenie 8.l.l_2.jpg;

• PNG — z imieniem ćwiczenie 8.1.1_3.png;

• TIFF - z imieniem ćwiczenie 8.l.l_4.tif.

W tym celu:

1. Wykonaj Plik =^> Przechować jak.

2. Wybierz potrzebny format zachowania plika.

3. Zredaguj imię plika.

4. Wskaż miejsce przechowywania plika.

5. Wybierz przycisk Przechować.

4. Powtórz wyżej wymieniony algorytm przechowywania w każdym z zaznaczonych formatów plików, otwierając każdorazowo początkowy plik Rozdział 8\Punkt 8.1\ćwiczenie 8.1.1.bmp.

5. Zamknij okno programu Paint.

6. Wyznacz właściwości przechowanych plików i wypełnij tabelę.

7. Wyciągnij własny wniosek dotyczący związku głębi koloru oraz formatu plików z jakością obrazów.

Grafika komputerowa - rozdział informatyki, który studiuje technologie opracowywania obrazów graficznych z użyciem techniki komputerowej.

Głównym obiektem grafiki komputerowej jest graficzny obraz. Zależnie od sposobu budowy i kodowania graficznego obrazu, rozróżniają rastrowe oraz wektorowe graficzne obrazy.

Rastrowy graficzny obraz składa się z oddzielnych maleńkich prostokątów — pikseli. Wektorowy obraz buduje się z oddzielnych podstawowych obiektów - graficznych prymitywów: odcinków, wielokątnych, krzywych, owali i tym podobne.

Kodowanie obrazu w rastrowej grafice polega na kodowaniu koloru każdego piksela obrazu. Kodowanie w wektorowej grafice bardzo podobne do kodowania graficznych prymitywów językiem programowania, dla każdego graficznego prymitywa wyznacza się matematyczny model jego opisu.

Modele kolorów — modele kolorów to techniki uzyskiwania barw. Inaczej powstaje kolorowy rysunek na papierze, np. druk zdjęcia, a inaczej uzyskuje się go na monitorze komputera.

Do tworzenia barw opracowano dwa podstawowe modele kolorów - CMYK i RGB, które wzajemnie powiązane w sposobie modelowania dla otrzymania pewnego koloru na ekranie monitora lub podczas drukowania na drukarce.

W modelu CMYK wykorzystuje się cztery bazowe kolory: błękitny (ang. Cyan), purpurowy (ang. Magenta), żółty (ang. Yellow) oraz czarny (ang. blacK). Błękitne, purpurowe i żółte kolory - należą do dodatkowych kolorów.

Rastrowy graficzny obraz ma następujące właściwości: rozmiar, rozdzielczość, głębia koloru itp. Wektorowe obrazy w odróżnieniu od rastrowych nie posiadają takiej właściwości, jak rozdzielczość. Główne właściwości wektorowych obrazów są rodzaje i ilość graficznych prymitywów, z których buduje się obraz oraz ilość kolorów.

Istnieje dziesiątki graficznych plików rastrowych oraz wektorowych formatów. W każdym z nich są swoje przewagi, wady i usterki, które i wyznaczają celowość ich użycia podczas pracy z tym czy innym obrazem.

Rastrowe obrazy realistycznie odzwierciedlają rzeczywistość, zabezpieczają naturalność kolorów, ich można otrzymać z użyciem urządzeń technicznych (kamera fotograficzna, skanery).

Wektorowe obrazy przechowuje się w niewielkich według rozmiarów plikach, dobrze skalują się, zabezpieczają proste oraz wygodne redagowanie oddzielnych elementów obrazów.

Odpowiedz na pytania

1°. Co to jest grafika komputerowa? Podaj jej rodzaje.

2*. Co jest elementarnym obiektem rastrowego obrazu? Opisz jego właściwości.

3*. Jakie urządzenia wykorzystuje się dla wprowadzenia danych w postaci graficznej?

4*. Z jakich obiektów składa się obraz wektorowy ? Podaj ich charakterystykę?

5*. Co to jest modele kolorowe? Jakie modele kolorowe częściej są zastosowane?

6°. Jakie formaty graficznych plików znacie? W których zastosowuje się kompresja danych?

7*. Na jakie znaczenie właściwości plika wpływa format? Na podstawie czego spełnia się wybór formatu graficznego plika?

8*. Jakie właściwości rastrowych obrazów graficznych znacie?

9*. Czym różnią się właściwości obrazów wektorowych od rastrowych?

10*. Porównaj wektorowe oraz rastrowe sposoby budowy obrazów graficznych. Na czym polega przewaga, wady i usterki każdego z nich?

Wykonaj zadanie

1°. Oblicz długość dwójkowego kodu rastrowego obrazu, który składa się z 1024 na 768 pikseli, jeżeli na kodowanie jednego piksela odprowadza się: a) 1 bit; b) 3 bajty. Jaki nosiciel danych można wykorzystać dla przechowywania takich obrazów?

2*. Wyznacz głębię koloru dla różnych formatów rastrowych plików, które opracowuje program Paint, oraz wypełnij tabelę.

3*. Przeglądnij znaczenie właściwości plików obrazów graficznych (na przykład, z folderu Rozdział 8\Punkt 8.1\zadanie 8.1.3), wykorzystując

polecenie Właściwości menu kontekstowego tych obiektów oraz wypełnij tabelę. Wywnioskuj, jak zależy rozmiar plika od rodzaju grafiki.

4*. Przygotuj zawiadomienie o metodach kompresji danych, zastosowanych dla rastrowych formatów graficznych plików.

5*. Otwórz w programie Paint, wskazany przez nauczyciela, graficzny plik (na przykład, Rozdział 8\Punkt 8.1\zadanie 8.1.5.bmp) oraz:

a) Zmień rozmiary arkusza obrazu. Przechowaj rysunek w swoim folderze;

b) Zmień paletę obrazu na czarno-białą. Przechowaj rysunek w swoim folderze;

c) Porównaj rozmiary trzech plików. Podaj oraz objaśnij wynik.

Źródło: Informatyka podręcznik dla klasy 9 Rivkind