Počítačová grafika

Created by Dagmar Vítková

AntiALISING

ANTIALISING = Jedná se o potlačení vjemu zubatosti šikmých a oblých hran rastrové grafiky.

DPI

Hustota mřížky je dána veličinou ROZLIŠENÍ (resolution)= kolik pixelů se vejde do délkové jednotky.

1 palec = 2,54 cm = 25,4 mm.

free zdroje HUDBA

Beziérovy křivky

free zdroje FOTKY

používá se na obrázky, fotky, hudbu

rastr

Plocha je rozdělená na mřížku (rastr) která je nejčastěji čtvercová.  Objekt je pak složený z jednotlivých bodů. Tento bod se nazývá pixel = (picture element) a je to nejmenší jednotka rastrové grafiky. U pixelu známe jeho souřadnice a barvu.

Víc pixelů = větší rozlišení = větší velikost dat

Výhody:

• víc to odpovídá vnímání obrazu z reálného světa,
• snadné pořízení (fotografie, scan),
• jednoduchá manipulace s barvou (filtry, efekty, ...),
• objem dat nezáleží na složitosti obrazu (pokud nepoužijeme kompresi).

Nevýhody:

• při zvětšování klesá kvalita, pixely se roztahují a obraz "kostičkuje" = pixely se stávají zřetelnými / rozmazanými,
• složitější práce s tvary.

vektor

Objekt je složen z matematicky definovaných křivek a výplní určité barvy. Křivky mají počátek, konec, velikost, směr, barvu a matematický předpis.

Výhody:

• jednodušší práce s tvary,
• pro jednoduché objekty (málo křivek) menší objem dat,
• při zvětšování objektů kvalita zůstává (obraz se přepočítává z objektů)

Nevýhody:

• složitější převod objektů z reálného světa,
• složitější práce s barvami, 
• u složitých kreseb velký objem dat,
• menší realističnost.

Kresba Jindřich Zdráhal licence CC0

trasování

blbost ?

když obrázek přebarvím - můžu ho použít

když uvedu autora, můžu to zkopírovat a použít

kopie a úprava je legální - pokud to mám pro osobní potřebu

EULA - End User License Agreement

 Takovou smlouvou autor poskytuje nabyvateli oprávnění k výkonu práva dílo užít (licenci) k jednotlivým způsobům nebo ke všem způsobům užití, v rozsahu omezeném nebo neomezeném. 

autorský zákon

Veškerá díla (i grafická) podléhají autorskému zákonu (zákon č. 121/2000 Sb.)

V podstatě říká (není to ani konečný výčet, ani přesný):

• Veškerá díla tomuto zákonu podléhají (nemusím si tam dávat © platí automaticky).
• Vlastníkem je ten, kdo dílo vytvořil.
• Nemůžu použít cizí dílo bez svolení!
  • Tady jsou výjimky
    • citace,
    • vědecké / vzdělávací účely,
    • zpravodajství,
    • užití pro osobní potřebu
      • bacha, neplatí pro SW a hry. 
      • zveřejnění (např na soc. síti) není užití pro osobní potřebu
• Licence - pravidla, co s dílem (ne)můžu dělat.
  • (částečně) volné licence:
    • Public domain
    • Creative commons - cc
    • Copyleft
    • GNU

2D

Grafika v ploše tvořené 2 osami.

Příklad: klasická fotografie, obrazy.

podle účelu užití

Podle účelu můžeme SW rozlišit v zásadě na:

• zobrazovací - v tomto grafiku zobrazujeme
• editační - zde grafiku tvoříme / editujeme

definice

Počítačová grafika je z technického hlediska obor Výpočetní techniky, který používá počítače k tvorbě umělých grafických objektů a dále také na úpravu zobrazitelných a prostorových informací, nasnímaných z reálného světa (například digitální fotografie a jejich úprava, filmové triky). Z hlediska umění jde o samostatnou kategorii grafiky.

Zdroj: Wikipedia - počítačová grafika

3D

Grafika v "prostoru", který tvoří 3 osy. 

Příklad: 3D modely, počítačové hry, filmy...

• Autorské právo na fotografii vzniká automaticky ihned při jejím vzniku a zaznamenání na kartu nebo kinofilm.
• Autorské práva na fotografie jsou navždy - nikdo vám je nemůže vzít, stejně tak vy nemůžete prodat své autorství.
• Pokud jste stydliví? Pak používejte pseudonym
• Spoluautorství nevzniká poskytnutím rady nebo pronájmem vybavení. Spoluautorství vzniká až tehdy, podílí-li se osoba svou tvůrčí činností na vzniku fotografie.
• Autorská práva obsahují dvě složky - právo autorské osobnostní a autorské majetkové.
• Právo majetkové je to, se kterým lze obchodovat.

podle typu grafiky

SW pro grafiku můžeme rozdělit podle typu grafiky např na tyto:

• rastrový
  • malování,
  • photoshop
  • zoner photostudio
  • ...
• vektorový
  • CorelDraw
  • Inkscape
  • Zoner Calisto
  • AutoCAD
  • ...
• video
  • editor videí
  • Pinacle
  • ...

smíšené

Kombinace obou přístupů. Snaha o zkombinování výhod a odstranění nevýhod.

Například třeba když do vektorové grafiky (inkscape, sketchup) vložíme rastrový obraz. Nebo vkládání vektorových prvků do rastrových obrazů.

AUTORSKÝ ZÁKON

Kdo nemá svolení autora, nemůže kopírovat nic, co je dílem ve smyslu autorského práva

Autorem je fyzická osoba, která dílo vytvořila.

Objevíme-li tedy na internetu fotografii či www stránku s copyrightem (ale i bez něj) a chceme s ní nějakým způsobem dále nakládat (mimo jejího prohlédnutí či uložení), musíme se obrátit buď přímo na autora nebo na provozovatel serveru a získat licenci.

použití

PG se využívá téměř kdekoliv:

tiskoviny, reklama, televize, media, film, internet, 3D modeling, virtuální realita, průmysl (CAD/CAM), hry, DTP, simulace reálných dějů, 

SW

podle počtu rozměrů

PG jako obor informatiky

rozdělení

Počítačovou grafiku můžeme rozdělit podle různých hledisek.

podle typu

6. Počítačová grafika - základní pojmy

Počítačová grafika (PG) jako obor informatiky – definice, použití. 

Základní rozdělení PG grafiky – hlediska (dle rozměru – 2D, 3D a dle formátu dat – rastrová a vektorová. 

Formáty, komprese, průhlednost, animace

Barvy na počítači. Barevné modely – definice (význam), základní rozdělení (aditivní, subtraktivní), nejznámější barevné modely: RGB, CMY(K), HSV a další – charakteristika.

Barevná hloubka.  Rozlišení. 

Kalibrace monitoru a tiskárny.

SW počítačové grafiky.

Autorský zákon.

Zdroje:

• Počítačová grafika. Wikipedie [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A1_grafika
• Aditivní míchání barev. Wikipedie [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Aditivn%C3%AD_m%C3%ADch%C3%A1n%C3%AD_barev
• Subtraktivní míchání barev. Wikipedie [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Subtraktivn%C3%AD_m%C3%ADch%C3%A1n%C3%AD_barevRGB. Wikipedie [online]. 2021 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/RGB
• CMYK. Wikipedie [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/CMYK
• Barevná hloubka. Wikipedie [online]. 2019 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Barevn%C3%A1_hloubka
• Rozlišení. Wikipedie [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Rozli%C5%A1en%C3%AD
• Rozlišení displeje. Alza [online]. 2020 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://www.alza.cz/slovnik/rozliseni-displeje-art12961.htm
• Lekce 3 - Úvod do počítačové grafiky - Termíny, rozlišení. ITnetwork.cz [online]. 2015 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://www.itnetwork.cz/grafika/uvod/uvod-do-pocitacove-grafiky-terminy-rozliseni
• HSV. Wikipedie [online]. 2019 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/HSV
• Autorské právo. Wikipedie [online]. 2021 [cit. 2021-02-07]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Autorsk%C3%A9_pr%C3%A1vo

základní rozdělení

Barevné modely můžeme rozdělit na dvě velké skupiny podle toho, co se stane, když budeme barvy míchat.

aditivní

Česky bychom mohli říct "součtový model". Výchozí barva je černá. Čím víc barev přidáváme, tím víc se to přibližuje bílé barvě.

Tento model je jednodušší pro fyzikální pochopení barev a pro zařízení, které "svítí". Nesvítí = černá, čím víc svítí tím víc bílá.

Autor: Quark67(Modified color by Monami) – Image:Synthese+.svg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4798169

nejznámější

RGB / RGBa

Barvy se skládají ze tří základních složek červené (Red), zelené (Green) a modré (Blue). Jedná se o aditivní skládání barev, takže určujeme kolik dané barvy se bude vyzařovat.

Používá se pro zobrazování na motitoru.

Někdy se k RGB přidává i informace o alfa kanálu (průhlednost) a pak je z toho RGBa

Graficky tak vzniká 3D barevný prostor reprezentovaný jednotkovou krychlí.

barvy

Z fyzikálního hlediska se jedná o vlnění určitých vlnových délek. Každá barva odpovídá jiné vlnové délce/frekvenci.

Lidské oko vnímá barvy od červené po fialovou. 

Bílá barva vlastně (fyzikálně) neexistuje, je to součet všech vlnových délek všech barev. Stejně jako černá, to je jen nedostatek světla.

•Každá barva je definována číslem.

modely

Barevné modely jsou způsoby jak přesně definovat jednotlivé barvy tak, abychom byli schopni namíchat všechny možné odstíny a odpovídalo to co nejvíc realitě.

FORMÁTY Multimediální

Video soubory

Zvukové soubory

zobrazování

komprese

Vzrůstající kvalita počítačové grafiky a videa a z toho vyplívající objemy dat vedou k potřebě šetřit místo při ukládání / posílání / streamování a tady přichází ke slovu komprese.

Komprese = zmenšení objemu dat

Kompresní poměr je poměr původního objemu dat : komprimovanému objemu dat. Tzn.: čím vyšší tím vyšší úspora dat.

subtraktivní

Česky bychom řekli "odebírací model". Základní barvou je bílá. A od ní "odčítáme" nebo "odebíráme" další barvy a tím nám vznikne nakonec až černá.

Přirozenější model pro umělce. Čím víc barev přidávám, tím je to černější :)

Tento princip používají tiskárny - základní je bílá (barva papíru) a čím víc tam dám barvy/toneru tím je to tmavší.

Autor: Quark67 – SubtractiveColorMixing.png, CC BY-SA 2.5, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=818910

rozlišení

věrnost

Je snaha o to, aby barvy počítačové grafiky odpovídaly barvám v reálném světě. 

Jinak zobrazuje barvy monitor (RGB) a jinak tiskárna (CMYK) a tak dochází k různému barevnému zkreslení, které se snažíme odstraňovat.

barevná hloubka

Udává kolik bitů je použito k popisu barvy. 

Větší hloubka = víc barev = větší barevná kvalita = větší objem dat

Např.:

• 1 b = 2 barvy (černá / bílá)
• 8 b = 256 odstínů barev
• 16 b = 65 536 odstínů barev
  • High color
• 24 b = 16 777 216 odstínů barev
  • True color
• 32 b = 4 294 967 296 odstínů nebo 16,7 mil. barev + alfa kanál

HSV/HSL

Nejvíc odpovídá lidskému vnímání barev.

Skládá se ze 3 složek:

• Hue - odstín, měří se jako poloha na barevném kole
  • 0° - 360°
• Saturation - sytost barvy
  • 0 % ... šedá, 100 % plná barva
• Value - hodnota jasu
  • 0  - 100

Autor: SharkD – Vlastní dílo. Source-code available at the POV-Ray Object Collection., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=8421538

Někdy se jako poslední hodnota používá:

Lightness - světlost pak model vypadá takto

Autor: SharkD – Vlastní dílo. Source-code available at the POV-Ray Object Collection., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3369941 

CMY (K)

Subtraktivní míchání barev. Používá se především u reprodukčních zařízení (tiskárny).

Jedná se o skládání 4 barevných složek:

• Cyan - azurová
• Magenta - purpurová
• Yellow - žlutá
• Key / blacK - černá

PDF (Portable Document Format)

• nezávisle na softwaru i hardwaru,
•  může obsahovat i aktivní typy obsahu ( interaktivní formuláře, 3D grafika, videa, zvuk) 

FORMÁTY Vektorové

Základem jsou čáry (s danou tloušťkou, barvou a dalšími atributy), které lze matematicky popsat. 

bezztrátová

Komprese která nevede ke snížení kvality obrázku, případně komprese která umí původní obrázek obnovit = nedochází ke ztrátě dat.

Založená na různých postupech, které zahrnuji např.: náhradu opakujících se sekvencí, paletě barev nebo matematických výpočtech.

Např.:

RLE - místo toho, aby se zaznamenala barva každého pixelu zvlášť, tak se zaznamenává barva a počet po sobě jdoucích pixelů, který tuto barvu má. Úspora tam, kde jsou velké barevné plochy.

Barevná paleta - vyberou se jen barvy, které jsou v obrázku použity, pro ty se připraví paleta a pak se neodkazuje na barvu podle barevného modelu, ale podle palety. Tím se může snížit barevná hloubka.

LZW - slovníkové kódování

obrazové (v zařízení)

Rozlišení obrázku/fotografie se udává jako množství pixelů, kterými je reprezentován na šířku a na výšku. Ale může být třeba i jako počet pixelů (např.: digitální fotoaparát - 12 Mpx)

Vyšší rozlišení = větší kvalita/velikost = větší objem dat.

U zobrazovacích zařízení (monitor) se v současné době používají převážně tato rozlišení (nicméně se může i lišit, např. notebooky, mobily atd.):

• 1280 × 720 - HD
• 1920 × 1080 - Full HD
• 4096 × 2160 - 4K

Dřív bylo standardem:

• 800 ×  600
• 1024 ×  768

K tomuto pojmu se taky váže pojem poměr stran nejčastější bývá:

• 4:3
• 16:10
• 16:9

GAMUT množství barev, které model zobrazí

PSD

•Formát PSD (PhotoShop Document) je interní formát firmy Adobe používaný programem Photoshop.

ztrátová

Obecně mívá větší kompresní poměr než bezztrátová (víc to zmenší objem), ale dochází ke ztrátě dat (detailů, kvality). 

Snažíme se vymazat taková data, jejichž ztráta nepovede k (velké) ztrátě kvality. Nebo ji používáme tam, kde je pro nás důležitější zmenšení objemu dat než kvality.

FORMÁTY Rastrové

RAW

kalibrace

U monitoru i tiskárny dochází k barevnému zkreslení. Pokud potřebujeme barevnou věrnost, tak je musíme správně nakalibrovat.

Provádí se jednak z důvodu stárnutí zařízení (změna jasu, zobrazování) a z důvodů změny papíru / inkoustu. 

Uživatelská kalibrace se provádí za pomocí kalibračních listů - list s přesnými barvami se porovnává s tím, co máme a upravují se parametry.

K profesionální kalibraci se používají kalibrační sondy. Sonda se umístí na monitor a podle toho, co sonda "vidí" upravuje přes SW nastavení. 

GIF(F) – Graphics Interchange File Format

• Používá se pro web a ukládání grafiky.
• Pro fotografie se vůbec nehodí.
• Používá tzv. indexované barvy –pomocí tabulky definuje 256 libovolných barev (tzv. paleta).
• Paleta barev je velmi výhodná pro grafiku s omezenou barevností, ale nevhodná pro fotografie.
• Využívá bezeztrátovou kompresi.
• Umí zobrazit průhlednost i animace.

TIFF (Tagged Image File Format)

•Standard pro vysoce kvalitní ukládání obrázků v tiskovém průmyslu.

JPEG – Joint Photographic Expert Group

• Formát vhodný pro fotografie, obrázky s mnoha barevnými přechody.
• JPEG používá ztrátovou kompresi.
• Hodí se pro náročné aplikace, kde záleží na kvalitě obrazu, i pro aplikace, kde je prioritní velikost souboru (mail, web).
• Finální úspora velikosti souboru záleží nejen na nastaveném stupni komprese, ale i na obsahu fotografie. Ostré fotografie plné jemných detailů (např. pole nebo tráva) lze zkomprimovat mnohem méně než např. jemný portrét s rozostřeným pozadím.
• Formát je nevhodný pro obrázky s výraznými hranami (text apod.).
• Nepodporuje barevnou hloubku 12 ani 16 bitů na kanál.
• Nepodporuje průhlednost
• Nepodporuje animace
• Riziko ztráty kvality hrozí při opakovaném ukládání do JPEG

PNG (Portable Network Graphics)

•Formát PNG měl nahradit formát GIF.