Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Grafika komputerowa Postrzeganie światła Modele barw Reprezentacje barw i półtonów w urządzeniach komputerowych Mechanizm wyświetlania grafiki w komputerze.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Grafika komputerowa Postrzeganie światła Modele barw Reprezentacje barw i półtonów w urządzeniach komputerowych Mechanizm wyświetlania grafiki w komputerze."— Zapis prezentacji:

1 Grafika komputerowa Postrzeganie światła Modele barw Reprezentacje barw i półtonów w urządzeniach komputerowych Mechanizm wyświetlania grafiki w komputerze PC Podział na grafikę rastrową i wektorową Formaty zapisu grafiki rastrowej Formaty zapisu grafiki wektorowej

2 BarwaBarwa Właściwości światła widzialnego Postrzeganie światła Powstawanie obrazu w oku

3 Barwa Wrażenie zmysłowe, reakcja na odbierane przez oko światło widzialne Aby odbierać barwę konieczne są trzy czynniki (triada optyczna): Źródło światła   Obiekt  Narząd wzroku

4 Barwa Światło charakteryzuje widmowy rozkład energii - funkcja P( ) Światło widzialne - promieniowanie elektromagn. o długości fali od 380 do 780 nm nm - czerwone, nm - żółte, nm - zielone, nm - błękitne, nm - fioletowe Światło białe - zawiera fale o wszystkich możliwych długościach zakresu światła widzialnego. Biel równoenergetyczna - E-P( ) = const

5 Barwa Przenikanie - opisuje współczynnik przenikalności RI (refractive index- stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w materiale) Odbicie - lustrzane dyfuzyjne (powierzchnia matowa) dyfuzyjne i kierunkowe Wzajemne relacje składników triady optycznej

6 Barwa Absorpcja fale o pewnych długościach są pochłaniane Transmitancja optyczna widmo widmo wyjściowewejściowe Atrybuty barwy Odcień - długość fali Nasycenie - udział koloru białego w barwie Jasność - (jaskrawość) wielkość strumienia światła Wzajemne relacje składników triady optycznej

7 Postrzeganie światła Na siatkówce oka rozmieszczone są trzy rodzaje czujników barwnych (czopków) ze szczytową czułością na światło czerwone, zielone i niebieskie. To samo wrażenie wytworzone w oku może powstać w wyniku różnych konfiguracji fal świetlnych.

8 Postrzeganie światła Schemat oka Rozmieszczenie receptorów wzrokowych na siatkówce

9 Postrzeganie światła Względna czułość czopków i pręcików

10 Powstawanie obrazu Bodźce wzrokowe odbierane są poprzez receptory wzrokowe znajdujące się na siatkówce oka i przekazywane są poprzez tzw. nerw wzrokowy, do wzgórza i kory mózgowej. Najważniejsze ośrodki wzrokowe mózgu znajdują się w płacie potylicznym, w tylniej części głowy

11 System Barw Munsella Albert Henry Munsell - „A Color Notation”, 1905 HUE - odcień CHROMA - nasycenie VALUE - jasność 9 dyskretnych poziomów od 1N do 9N określających stopień szarości Przestrzeń barw opisał przy pomocy 100 tablic barwnych

12 Modele barw CIE XYZ (1931) CIE xy CIE Lab (1976) HSV (Hue, Saturation,Value) RGB (Red, Green, Blue) CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, BlacK) Modele telewizyjne YUV i YIQ COMMISSION INTERNATIONALE DE L'ECLAIRAGE INTERNATIONAL COMMISSION ON ILLUMINATION

13 Teoria trój-pobudzenia Za pomocą 3 czystych barw widmowych nie da się uzyskać wszystkich dostępnych odcieni, trzeba stosować wagi ujemne lub wprowadzić inne barwy podstawowe.

14 X, Z - chrominancja, Y- luminancja X = 0, 490R + 0, 310G + 0, 200B, Y = 0, 177R + 0, 812G + 0, 011B, Z = 0, 000R + 0, 010G + 0, 990B X=k  P( )  x( ) d Y=k  P( )  y( ) d Z=k  P( )  z( ) d System współrzędnych barwnych XY Z, w którym światło o dowolnej barwie daje się przedstawić za pomocą trzech nieujemnych strumieni X, Y, Z Składowa trójchromatyczna widmowa y dokładnie zgadza się z funkcją czułości oka na światło o stałej luminacji Model CIE XYZ

15 Model CIE xy Wykres chromatyczności Rzut powierzchni X+Y+Z=1 na płaszczyznę XY

16 Model CIE xy Punkty na łuku oznaczają czyste odcienie widmowe, punkty wewnętrzne mają mniejsze nasycenie barwy.

17 Model CIE xy Wyznaczanie barwy wyznaczanie barwy dominującej uzupełniającej sumowanie barw Punkt bieli C( x=0.333, y=0.333) - barwa biała

18 Gamy barw Urządzenia wyświetlające lub drukujące są w stanie pokryć tylko część dostępnej przestrzeni barw, dodatkowo ich gamy (palety) zwykle się nie pokrywają. Stwarza to duże trudności w dopasowaniu rezultatów ich działania.

19 Model CIE Lab Model ten oferuje bardziej liniowe odwzorowanie w przestrzeni barw w stosunku do modelu CIE xy. L – reprezentuje jaskrawość (luminosity) a – stosunek czerwień/zieleń b – stosunek błękit/żółć Model ten pozostaje nie zależny od urządzenia.

20 Model HLS Model HSV HSV - Model intuicyjny oparty o pojęcia: odcienia (hue) - barwy widmowej, nasycenia (saturation) - udziału bieli oraz wartości (value) - udziału czerni dodanej do barwy.

21 Model RGB Model barw addytywnych oparty o teorię trój-stymulacji, stosowany w monitorach ekranowych CRT. Trzy barwy podstawowe: czerwona (Red), zielona (Green) i niebieska (Blue) dają w sumie barwę białą Pozostałe odcienie otrzymywane są poprzez dodawanie udziałów barw podstawowych (np. żółty = czerwony + zielony)

22 Przestrzeń barw w modelu RGB W modelu RGB gama barw reprezentowana jest poprzez sześcian jednostkowy w układzie współrzędnych. Barwa czarna – pkt. (0,0,0), Barwa biała - pkt. (1,1,1). Poziomy szarości - przekątna sześcianu (0,0,0) - (1,1,1).

23 Model CMYK Model barw subtraktywnych (pochłaniających), stosowany w drukarkach, ploterach, poligrafii. Trzy barwy podstawowe: seledynowa (Cyan), purpurowa (Magenta) i żółta (Yellow) pochłaniają selektywnie światło białe. Pozostałe odcienie otrzymywane są poprzez odejmowanie udziałów barw podstawowych od światła białego zielony = światło białe – żółty – seledyn Barwnik czarny (blacK) poprawia efekt czerni.

24 Modele telewizyjne YUV i YIQ Barwnik czarny (blacK) poprawia efekt czerni. Oparte na modelu CIE XYZ. Parametr Y pełni taką samą funkcję, jak w modelu XYZ, tj. niesie informację o luminancji (jasności), informacja chromatywna (Widmo Hue oraz nasycenie Purity) zawiera się odpowiednio w parametrach (IQ) i (UV).

25 Reprezentacja półtonów Aby umożliwić wyświetlanie i drukowanie na urządzeniach o małej palecie barw lub stopni szarości stosuje się metodę rozpraszania (tzw. dithering) Efekt tonalny uzyskuje się poprzez umieszczanie blisko siebie punktów o barwach uzupełniających się do pożądanego odcienia

26 Reprezentacja półtonów 4 kwadraty 256 kwadratów zielone czerwone żółte?256 kwadratów

27 Wady odwzorowania Aliasing – kontrastowe linie ukośne podkreślają granulację rastra, eliminuje się przez wprowa- dzenie pośrednich odcieni barw pikseli wzdłuż krawędzi (tzw. Antyaliasing) Gamma – zależność między napięciem działa elektronowego a jasnością obrazu jest nie liniowa, odpowiednią korektę należy wykonać programowo, inaczej obrazy będą prześwietlone lub odwrotnie (niektóre formaty nie zawierają informacji o tzw. korekcji Gamma)

28 Antialiasing Aliasing– ostre konturyAntialiasing– rozmyte kontury

29 Gamma Sygnał wejściowy na monitor L  V Sygnał wyjściowy z monitora L  L’ 2.5  V Sygnał wejściowy L  V Sygnał skorygowany L’  L 1/2.5 Sygnał wyjściowy z monitora L  V 2.5

30 Gamma Dla komputerów PC/Sun korekcja gamma powinna wynosić 2.5 Dla komputerów Macintosh korekcja gamma powinna wynosić 1.8 Dla komputerów SGI korekcja gamma powinna wynosić 1.5 Kompromisowa wartość dla grafik WWW to około 2. Nowe formaty np. PNG mogą zawierać informację o niezbędnej korekcji (ale przeglądarki muszą umieć to wykorzystać) Test Który z pasków ma równomierną jasność?

31 Gamma Gamma Correction = 1.0 Gamma Correction = 2.5 Źródło Wynik Źródło Wynik R 80% R 57% R 80% R 80% G 20% G ~0% G 20% G 20% B 20% B ~0% B 20% B 20% R:G:B = 8:2:2 R:G:B = 32:1:1

32 Grafika a komputery Mechanizm wyświetlania grafiki w komputerze PC Podział na grafikę rastrową i wektorową Formaty zapisu grafiki rastrowej Formaty zapisu grafiki wektorowej Reprezentacje barw i półtonów w urządzeniach komputerowych

33 Mechanizm wyświetlania obrazu w komputerach PC Monitory monochromatyczne schemat lampy CRT Monitory kolorowe maska (delta-delta) - trzy wyrzutnie i plamki luminoforu są uporządkowane w trójkątny wzór (  )

34 Mechanizm wyświetlania obrazu – c.d. Wyświetlacz ciekłokrystaliczny LCD 19-calowy monitor LCD Acer L1931 (1280x1024)

35 Karta graficzna odpowiada w komputerze za obraz wyświetlany przez monitor składa się z: –płytki drukowanej, –procesora - wspomaganie funkcji graficznych, –pamięci wideo - własna pamięć RAM przechowująca informacje o obrazie, –układu RAMDAC - pobiera dane o obrazie wygenerowanym przez procesor karty graficznej, zamienia je na sygnały analogowe i wysyła do monitora (często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie) karty różnią się: –szybkością pracy, wielkością pamięci, wyświetlaną rozdzielczością obrazu, liczbą dostępnych kolorów oraz częstotliwością odświeżania obrazu.

36 Karty graficzne : VGA , monitory 14" SVGA monitor 15" XGA monitor 17" SXGA monitor 19" SXGA notebooki UXGA monitor 21" SUXGA monitor 21" WMV HD monitor 21" Palety barw:  1 bit - monochromatyczne  4 bity - 16 kolorów  8 bitów kolorów z palety 16.7 milionów, pseudokolor  16 bitów - kolor pełny, 65 tysięcy barw (high color)  24 bity - kolor wierny, 16.7 milionów barw (true color)  32 bity - w profesjonalnych zastosowaniach graficznych, 16.7 mln bw + przezroczystość

37 Obecnie dostępne karty graficzne (przykład): Pamięć 128 MB DDR Szerokość szyny pamięci 128 bitów Zegar (rdzeń/pamięć) 500 MHz / 600 MHz (DDR) Złącza AGP 8x, 1x VGA, 1x DVI, 1x we/wy TV Composite i S-VHS Pamięć 256 MB DDR Szerokość szyny pamięci 256 bitów Zegary(układ/pamięć) 475 MHz / 950 MHz (DDR) Złącza AGP 8x, 1x VGA, 1x DVI, 1x we/wy TV (Composite i S-VHS)

38 Najważniejsze parametry monitorów Rozmiary ekranu (przekątna w calach)- diagonala efektywna. Wielkość pikseli ekranu: od mm. Pionowa częstotliwość odchylania: obrazów/sek. Pozioma częstotliwość odchylania: liczba linii kreślonych przez strumień elektronów w ciągu sekundy, 15-64kHz. Przeplot (interlacing): pozornie wyświetla się dwa razy więcej obrazów pomimo niskiej poziomej częstości odchylania,. Wygląda źle! Tryby graficzne (kombinacje powyższych). Normy dotyczące emisji: Szwedzkie normy MPR II. Normy dotyczące energooszczędności.

39 wyświetlacze FED (Field Emission Displays) - Kolorowy wyświetlacz tzw. ThinCRT 13,2" (SVGA, 800x600) Monitor z plastiku, świecące polimery LEP (Light Emitting Polymers) lub OLED (Organic LED - 2,5-calowy kolorowy wyświetlacz o rozdzielczości 200x150 pikseli Okulary projekcyjne Trzy wymiary - specjalne okulary lub HMD, Head Mounted Display, czyli hełmy. nowośc i

40 Graficzny tryb pracy komputera Dominujący sposób realizacji interfejsu użytkownika we współczesnych systemach operacyjnych Komputer buduje w pamięci mapę reprezentującą wszystkie punkty obrazu (piksele), które mają być wyświetlone na ekranie

41 Tryb graficzny Rozmiar pamięci potrzebnej do opisania wyglądu ekranu jest zależny od: –rozdzielczości obrazu – determinuje ona ilość pikseli tworzących obraz, –palety barw – determinuje ona ilość informacji potrzebnej do opisania wyglądu pojedynczego piksela, –opcjonalnego buforowania obrazu – możliwe jest budowanie następnego kadru w czasie wyświetlania poprzedniego, komponowanie kilku obrazów np. wzajemnie przesłaniających się (bufor Z).

42 Rodzaje grafiki komputerowej Grafika rastrowa (bitmapowa) –obraz jest reprezentowany poprzez zbiór punktów (pikseli) o indywidualnie określonych parametrach barwnych Grafika wektorowa –Poszczególne elementy obrazu są reprezento- wane za pomocą wyrażeń matematycznych, opisujących położenie punktów te elementy tworzących Grafika proceduralna –opis obrazu jest rezultatem wykonania listy czynności

43 Cechy grafiki rastrowej Umożliwia zachowanie dużego realizmu kolorystycznego poprzez indywidualne określanie barwy każdego elementu obrazu Nie pozwala na dokonywanie transformacji geometrycznych na elementach składowych (a nie fragmentach) obrazu Wielkość plików szybko rośnie wraz z rozdzielczością (ilością pikseli) obrazu

44 Cechy grafiki wektorowej Doskonale nadaje się do reprezentacji obrazów zawierających elementy strukturalne Umożliwia dokonywanie płynnych transformacji elementów obrazu jak i jego całości bez utraty jakości prezentacji Wielkość plików słabo zależy od rozdzielczości obrazu, jest tylko funkcją ilości i złożoności opisu jego elementów składowych

45 Skalowanie grafiki – rastrowej – wektorowej

46 Przykładowe zastosowania grafiki rastrowej Grafika fotorealistyczna Cyfrowa obróbka obrazu Fotografia cyfrowa Cyfrowe wideo i telewizja World Wide Web

47 Przykładowe zastosowania grafiki wektorowej Rysunek techniczny Komputerowe wspomaganie projektowania (Computer Aided Design – CAD) Systemy informacji geodezyjnej (Geographical Information System – GIS) Animacje Macromedia Flash (WWW) Nowe standardy WWW: Scalable Vector Graphics – SVG

48 Formaty plików grafiki rastrowej BMP, DIB – Device Independent Bitmap –mapa bitowa o różnej palecie barw: 1 (mono),4, 8 (256 odcieni), 24 (full color) bity na piksel RLE – mapa bitowa skompresowana metodą Run Length Encoding (powtarzające się w wierszu piksele są zastępowane liczbą wyrażającą ich ilość) TIFF – Tagged Image File Format – standardowy format stosowany w poligrafii, bardzo wiele odmian pod względem palety kolorów (1,4,8,24 bit/piksel) i metod kompresji (Huffmana, LZW, Fax Group 3, Fax Group 4)

49 Formaty plików grafiki rastrowej GIF – Graphics Image Format – zapis z przeplotem linii (umożliwia wstępne uproszczone wyświetlanie), paleta barw ograniczona do 256 pozycji (tzw. barwa indekso- wana), kompresja bezstratna LZW (Lempel-Ziv-Welch) jak w plikach ZIP (w oparciu o słownik wzorców), może zawierać więcej niż jeden obraz (np. Animated GIF) JPG, JIF – JPEG File Interchange File Format opraco- wany przez Joint Photographics Expert Group, pełna paleta barw RGB, zwykle stosuje się stratną (tj. nie odwracalną) ale bardzo wydajną kompresję DCT (dyskretna transformata kosinusowa dla każdej z barw podstawowych), zbyt wyskoki poziom powoduje utratę jakości obrazu

50 Formaty plików grafiki rastrowej TGA – (Targa), dość szeroko stosowany format o palecie 8, 16, 24, 32 bit/piksel, może obsługiwać tzw. kanał Alfa (tj. zawierać informację o przezroczystości), opcjonalna kompresja algorytmem RLE PNG – Portable Network Graphics – unowocześniony format w stosunku do GIF, z ulepszonym mechanizmem kompresji, pełna paleta barw, kanał Alfa, brak ograniczeń licencyjnych – zastosowanie w sieci WWW PCX – format programu Paintbrush/Paint, kilka wersji o różnej palecie barw 1, 4, 8, 24 bit/piksel

51 Formaty plików grafiki wektorowej WMF – Windows Meta File – uniwersalny format zapisu wektorowego stosowany w MS Windows CDR – format stosowany przez aplikacje firmy Autodesk: AutoCAD i in., standard przemysłowy EPS, PS – (Encapsulated) PostScript – właściwie język opisu (wyglądu) stron, opracowany przez firmę Adobe, stosowany w zapisie dla celów poligraficznych, obsługiwany sprzętowo przez wiele rodzajów drukarek i profesjonalnych systemów drukowania

52 Formaty plików grafiki wektorowej HPGL – format sterowania ploterami HP, DXF – Drawing eXchange Format popularny format plikowy służący do wymiany danych wektorowych między różnymi programami WPG – format stosowany przez WordPerfect CGM – Computer Graphics Metafile – standard ISO opracowany dla dokumentów elektronicz- nych, posiada liczne zastosowania przemysłowe

53 Formaty plików grafiki wektorowej SVG – Scalable Vector Graphics – standard opracowany na potrzeby WWW, oparty na języku XML, bogate możliwości animacji oraz interakcyjne, czytniki dostępne jako wtyczki (plug-in) do przeglądarek

54 Koniec


Pobierz ppt "Grafika komputerowa Postrzeganie światła Modele barw Reprezentacje barw i półtonów w urządzeniach komputerowych Mechanizm wyświetlania grafiki w komputerze."

Podobne prezentacje


Reklamy Google