Wstęp do grafiki komputerowej
1.Obraz analogowy a cyfrowy.
Obraz analogowy
Cechą charakterystyczną obrazów analogowych jest tonalność, czyli występowanie tego samego koloru w różnych nasyceniach i jasnościach. Tonalność powinna zostać odwzorowana w obrazie cyfrowym bez względu na rodzaj wykorzystywanego urządzenia rejestrującego.
Analogowy obraz wideo
Zapis wideo należy już do technik elektronicznych ale wciąż mamy do czynienia z obrazem analogowym. Obraz na taśmie wideo składa się z określonej ilości poziomych linii (575 linii w europejskim standardzie PAL i 485 linii w standardzie SECAM stosowanym w USA i Japonii).
Informacja o obrazie jest rejestrowana w postaci dwuwymiarowej, ciągłej funkcji (mamy tu ciągłość właściwości obrazu wzdłuż linii poziomych). Zmieniające się wartości funkcji reprezentują zmiany koloru i jasności obrazu. Na poniższym rysunku widać schematycznie przedstawiony fragment taśmy wideo - mamy tutaj określoną ilość linii, wzdłuż których zmieniają się wartości napięcia w czasie, w zależności od intensywności i koloru padającego na taśmę światła.
Obrazy cyfrowe noszą również nazwy obrazów bitmapowych, map bitowych lub po prostu bitmap (chociaż to ostatnie pojęcie przyjęło się bardziej do określania obrazów czarno-białych, poza tym obrazem cyfrowym jest też grafika wektorowa ale w tym artykule ograniczymy się tylko do grafiki rastrowej). Obrazy cyfrowe to zawsze prostokątne obszary, zbudowane z identycznych pod względem wielkości i kształtu - kwadratowych elementów. Wymiary takich obrazów są zawsze wielokrotnościami rozmiarów kwadratu podstawowego. Te elementy tworzące obraz cyfrowy noszą nazwę pikseli. Całkowita liczba pikseli w obrazie cyfrowym jest iloczynem liczby pikseli wzdłuż boku poziomego i pionowego prostokąta tworzącego obraz. Cechą charakterystyczną piksela jest jego monobarwność. W przeciwieństwie do obrazu analogowego, w obszarze zajmowanym przez piksel nie występuje ciągłotonalność. Obraz cyfrowy cechuje zatem skokowa zmiana koloru i jasności przy przechodzeniu z jednego piksela do następnego. Jeśli obraz cyfrowy jest odwzorowaniem ciągłotonalnego oryginału, to sąsiadujące ze sobą piksele wykazują niewielką zmianę barw - daje to złudzenie osiągnięcia ciągłotonalności.
2.Pojęcia
a) Pixel jest to najmniejszy jednolity element obrazu wyświetlanego na ekranie (monitora komputerowego, telewizora itp.), drukowanego lub uzyskiwanego za pomocą urządzeń przetwarzania obrazu (aparat cyfrowy, skaner).
Jeden piksel w odniesieniu do monitorów to bardzo mały kwadrat (często spotykana szerokość boku to 0,28 mm) lub prostokąt widzialny z odległości użytkowej jako wypełniony jednolitym kolorem. Tryb pracy monitora, a konkretnie jego rozdzielczość to właśnie liczba pikseli jakie zawiera on w pionie i poziomie.
b) Raster to jednotonalny obraz składający się z drobnych kropek (lub w szczególnym przypadku z linii), dający podczas oglądania z normalnej odległości wrażenie istnienia półtonów, gdy kropki te są już na tyle małe, że zlewają się z otaczającym je tłem. Jasność osiągniętych w ten sposób półtonów wynika ze stosunku powierzchni zajętej przez elementy rastra (plamki rastra) do powierzchni otaczającego te elementy niezadrukowanego jasnego (najczęściej białego) podłoża drukowego.
Wartość tonalna rastra jest wyznaczana procentowo jako stosunek powierzchni pokrytej rastrem do powierzchni całkowitej.
Bit jest elementarną jednostką informacji. Może przyjmować wartość 0 bądź 1. Tak więc za pomocą jednego bitu można zapisać dwie liczby. Fakt ten zapisuje się w postaci 2^x, gdzie x stanowi liczbę bitów. Za pomocą dwóch bitów można zapisać już cztery liczby: 00, 01, 10, 11 (2^2=4). Za pomocą trzech bitów - 8 różnych liczb (2^3=8). W ten sposób zapisuje się też informację o barwie każdego piksela obrazu. Jednostką głębi bitowej obrazu jest bpp - bits per pixels , bity na piksel. Głębia bitowa równa 1 bpp umożliwia zapisanie 2 barw dla każdego piksela, obraz czarno-biały ma zatem głębię bitową 1 bpp. Jeśli dla każdego piksela zapiszemy 256 różnych poziomów jasności to taki obraz (w skali szarości) będzie miał głębię bitową 8 bpp. Natomiast jeśli do każdego piksela przypiszemy 24 bity dla opisania jego jasności, ale w ten sposób, że obraz składa się z trzech kanałów po 8 bitów każdy, wtedy można zbudować obraz z 2(8x3), czyli 224 czyli około 16,7 mln barw. Takim obrazem jest właśnie wspomniany RGB. Jest to obraz o głębi 24 bpp, zwany również True Color. Istnieją jeszcze obrazy kolorowe o głębi bitowej 8 bpp. Jeśli każdej z liczb z przedziału 0-256 (2^8) przypiszemy odrębny kolor to uzyskamy obraz zawierający 256 barw, będących tzw. kolorami indeksowanymi (bo są arbitralnie przypisane do danych liczb) i tworzących tzw. paletę kolorów.
d) Rozdzielczość ekranu – jeden z parametrów trybu wyświetlania, parametr określający liczbę pikseli obrazu wyświetlanych na ekranie w bieżącym trybie pracy monitora komputerowego, telewizora a także każdego innego wyświetlacza, którego obraz budowany jest z pikseli. Rozdzielczość wyraża się w postaci liczby pikseli w poziomie i w pionie. Rozdzielczość w poziomie składa się z pionowych linii, natomiast w pionie z poziomych linii.
Pojęcie rozdzielczości ekranu jest dość mylące, gdyż tak naprawdę nie jest to rozdzielczość wyświetlacza, lecz rozdzielczość obrazu na tym wyświetlaczu. W większości urządzeń bieżący tryb wyświetlania można zmieniać skokowo wewnątrz określonego zakresu, którego granice, jak i poszczególne dostępne rozdzielczości, powiązane są z budową urządzenia wyświetlającego, budową karty graficznej, wielkością pamięci na tej karcie oraz oprogramowaniem (sterownik karty, system operacyjny).
Odczucie zmiany wielkości obrazu w miarę wzrostu rozdzielczości jest wywołane tym, że zazwyczaj stałe elementy interfejsu systemu operacyjnego, takie jak ramki, ikonki itp., mają stałą wielkość w pikselach.
e) Grafika bitmapowa
W grafice bitmapowej obrazy są reprezentowane za pomocą siatki kolorowych kropek, nazywanych pikselami. Na przykład, poniższy obraz liścia powstał poprzez przypisanie do każdego piksela siatki określonego koloru; można powiedzieć, że jest to obraz mozaikowy.
Piksele kompozycji bitmapowej
Edycja grafiki bitmapowej polega na modyfikowaniu poszczególnych pikseli, a nie linii prostych i krzywych. Grafika bitmapowa jest zależna od rozdzielczości, ponieważ w jej wypadku obrazy są definiowane za pomocą siatek o stałej wielkości. W wyniku edycji jakość grafiki bitmapowej może ulec zmianie. Na przykład, zmiana wielkości obrazu bitmapowego może wywołać - wskutek powiększania i przesuwania pikseli - efekt postrzępienia krawędzi. Podobnie jakość grafiki może pogorszyć się, gdy będzie ona wyświetlana na urządzeniu o mniejszej rozdzielczości.
W grafice wektorowej obrazy są reprezentowane za pomocą linii i krzywych, nazywanych wektorami,, a także za pomocą skojarzonych z nimi kolorów i danych o położeniu. Na przykład, obraz liścia jest zdefiniowany za pomocą zbioru punktów, przez które przechodzą linie tworzące kontur liścia. Kolorystyka liścia jest określona przez kolor konturu oraz kolor obszarów wewnątrz konturu.
Linie w kompozycji wektorowej
Edycja grafiki wektorowej polega na zmienianiu właściwości linii prostych i krzywych opisujących dany kształt. Operacje na obiektach wektorowych, takie jak przesuwanie, powiększanie, zmniejszanie i zmiany kolorów, nie mają wpływu na ich jakość i wygląd. Grafika wektorowa jest niezależna od rozdzielczości, to znaczy niezależnie od rozdzielczości generujących ją urządzeń wyjściowych, jej jakość pozostaje stała.
Lukas1396