j;hojn'n

1. © David Buchtela© David Buchtela
David Buchtela
K a t e d r a i n f o r m a č n í h o i n ž e n ý r s t v í
P r o v o z n ě e k o n o m i c k á f a k u l t a ,
Č e s k á z e m ě d ě l s k á u n i v e r z i t a v P r a z e
K a m ý c k á 1 2 9 , P r a h a 6 - S u c h d o l
1
Moderní prostředky informatiky
III.
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

2. © David Buchtela© David Buchtela
2
Grafika a grafická data v počítači
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

3. © David Buchtela
Grafická data
3
 Grafická data (obrázky, digitální fotografie, …) jsou v
počítači uložena, stejně jako ostatní informační data, ve
formě binárních kódových slov
 Podle způsobu reprezentace a kódování grafických dat
rozlišujeme dva hlavní pohledy:
 rastrová (bitmapová) grafika - v bitmapové grafice je celý
obrázek popsán pomocí jednotlivých barevných bodů
 vektorová grafika – ve vektorové grafice se obrázek popisuje
pomocí geometrických objektů - křivek a mnohoúhelníků.
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

4. © David Buchtela© David Buchtela
4
Rastrová grafika
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

5. © David Buchtela
Rastrová (bitmapová) grafika
5
 V rastrové grafice je celý obrázek popsán pomocí
jednotlivých barevných bodů, které jsou uspořádány do
mřížky (rastru) – bitmapy
 jeden barevný bod se označuje jako pixel (picture
element, px)
 počet obrazových bodů je dán jako součin počtu řádků a
sloupců v rastru obrazu
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
pixel

6. © David Buchtela
Rozlišení rastrové grafiky
6
 Rozlišení udává, z kolika bodů (pixelů) se obrázek skládá, uvádí
se jako:
 součin počtu bodů na šířku a počtu bodů na výšku
- např. 1600 × 1200
 obvyklé u rozlišení obrazovky (monitor, televize, …)
 nativní („přirozené“) rozlišení – počet fyzických bodů
 celkový počet bodů - např. 5 Mpx, což znamená pět milionů pixelů
 obvyklé u rozlišení čipu digitálního fotoaparátu
 počet bodů na 1 palec - 1 palec (inch) je cca 2,54 cm
 PPI – body obrazu na palec (Pixels Per Inch) – používá se pro
monitory, fotoaparáty apod.
 DPI – tiskové body na palec (Dots Per Inch) – používá se především
pro tiskárny a skenery
 např. 100 DPI znamená 100 bodů (pixelů) na 1 palec (2,54 cm)
 obvyklé hodnoty – monitor cca 100 PPI, tisk na papír i 1200 DPI
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

7. © David Buchtela
Barevná (bitová) hloubka
7
 Barevná hloubka popisuje počet bitů použitých k popisu určité
barvy nebo barvy pixelu v rastrovém obrázku
 větší barevná hloubka zvětšuje škálu různých barev a přirozeně také
paměťovou náročnost obrázku
 např. ve Windows – 32-bitová hloubka => 24 bitů barva + 8 bitů
průhlednost (256 úrovní)
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

8. © David Buchtela
Výhody rastrové grafiky
8
 Výhody rastrové grafiky:
 pořízení obrázku je velmi snadné například pomocí digitálního
fotoaparátu nebo pomocí skeneru
 umožňuje vytvořit prakticky libovolný obraz
 použito i pro zobrazení na monitoru (televizi)
 obraz je možné upravovat v rámci bodů (nová barva bodu přemaže
stávající)
 možnost vytváření efektů – fotomontáže a úpravy
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

9. © David Buchtela
Nevýhody rastrové grafiky
9
 Nevýhody rastrové grafiky:
 velké nároky na zdroje – soubory s grafikou řádově jednotky až
desítky MB (mega bajtů)
 změna velikosti (zvětšování nebo zmenšování) vede ke zhoršení
obrazové kvality obrázku – ztrátě informací o pixelech
 zvětšování obrázku je možné jen v omezené míře, neboť při větším
zvětšení je na výsledném obrázku patrný rastr
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
rozlišení: 400x400 25x25 400x400

10. © David Buchtela
Vznik rastrové grafiky
10
 Rastrová grafika může vzniknout několika způsoby:
 Ručně - člověk v kreslícím programu vybírá, jakou barvou se mají
pixely obrázku vyplnit
 Není nutné vybarvovat každý pixel zvlášť, kreslící program obvykle
obsahuje funkce, které umožní snadné vybarvení pixelů na přímce
nebo na kružnici, vybarvení obdélníkové plochy apod.
 Zařízením - malé světlocitlivé součástky se umístí do pravidelné
mřížky a v jednom okamžiku se zaznamená, jaká barva světla na
každou součástku dopadá – to pak jsou barvy odpovídajících pixelů
 Takto funguje digitální fotoaparát, digitální kamera i skener
 Tzv. rasterizací – převodem grafiky z vektorové podoby do rastrové
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

11. © David Buchtela
Použití rastrové grafiky
11
 Velkou předností rastrové grafiky je, že se snadno získává
přístroji (fotoaparát, skener)
 Ruční vytváření je poměrně pracné, takže se vyplatí hlavně u malých
obrázků
 Mezi typická použití rastrové grafiky tedy patří například:
 Digitální fotografie (popř. naskenovaná předloha)
 Menší grafické prvky, u kterých se neočekává zvětšování,
například ikonky programů, tlačítka na panelech nástrojů, ikonky na
webových stránkách apod.
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

12. © David Buchtela
Programy pro úpravu rastrové grafiky
12
 Programů na prohlížení nebo úpravu rastrové grafiky je
mnoho
 součástí operačního systému Windows jsou programy
Prohlížeč obrázků a faxů a Malování
 na prohlížení obrázků lze použít například programy
IrfanView, XnView, …
 na úpravu Adobe Photoshop (placený) nebo GIMP
 organizaci a úpravu fotek usnadní programy jako Picasa nebo
Zoner Photo Studio i řada dalších
 Soubory s rastrovou grafikou jsou například
 JPEG (*.jpg, *.jpeg), PNG (*.png), GIF (*.gif), TIFF (*.tif) nebo
bitmapa (*.bmp)
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

13. © David Buchtela
Formáty souborů s rastrovou grafikou
13
 Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou:
 BMP (Windows Bitmap)
 výhodou tohoto formátu je jeho extrémní jednoduchost
 dokáže jej snadno číst i zapisovat drtivá většina grafických editorů,
např. Malování
 obrázky BMP jsou ukládány po jednotlivých pixelech a většinou
nepoužívají žádnou kompresi
 BMP soubory jsou mnohem větší než obrázky stejného rozměru
uložené ve formátech, které kompresi používají
 velikost nekomprimovaného obrázku v bajtech lze přibližně
vypočítat podle vzorce:
(šířka v pixelech) * (výška v pixelech) * (bitů na pixel / 8) [B]
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

14. © David Buchtela
Formáty souborů s rastrovou grafikou
14
 Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou:
 GIF (Graphics Interchange Format)
 používá bezeztrátovou kompresi (zmenšení objemu grafických dat
bez ztráty kvality obrázku)
 GIF je vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga)
a použití na webových stránkách
 GIF umožňuje také jednoduché animace
 GIF má jedno velké omezení — maximální počet současně
použitých barev barevné palety je 256 (8 bitů), v případě animace
pak umožňuje využít odlišné palety 256 barev pro každý snímek
 PNG (Portable Network Graphics – výslovnost je „ping“)
 používá bezeztrátovou kompresi rastrové grafiky
 zdokonalení a náhrada formátu GIF - nabízí podporu 24 bitové
barevné hloubky
 obsahuje osmibitovou průhlednost (tzv. alfa kanál), to znamená, že
obrázek může být v různých částech různě průhledný
 praktická nedostupnost jednoduché animace
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

15. © David Buchtela
Formáty souborů s rastrovou grafikou
15
 Obvyklé formáty souborů s rastrovou grafikou:
 JPEG (Joint Photographic Experts Group - vyslovováno originálně
džeipeg)
 standardní metoda ztrátové komprese (při snížení objemu grafických
dat dochází ke snížení kvality obrázku)
 používané pro ukládání počítačových obrázků ve fotorealistické
kvalitě
 JPEG je nejčastější formát používaný pro přenášení a ukládání
fotografií na internetu
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
ztráty kvality
obrázku se
zvyšujícím se
kompresním
poměrem

16. © David Buchtela© David Buchtela
16
Vektorová grafika
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

17. © David Buchtela
Vektorová grafika
17
 Vektorový obrázek je složen ze základních geometrických útvarů
 body, přímky, křivky a mnohoúhelníky
 Obrázek je složen z křivek – vektorů
 čára definovaná v kartézském souřadném systému svým počátečním a
koncovým bodem
 Křivky spojují jednotlivé kotevní body a mohou mít definovanou výplň
(barevná plocha nebo barevný přechod)
 tyto čáry se nazývají Bézierovy křivky
 křivka je popsána pomocí dvou krajních bodů (tzv. kotevní body) a dvou bodů,
které určují tvar křivky (tzv. kontrolní body).
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

18. © David Buchtela
Příklady vektorové grafiky
18
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

19. © David Buchtela
Výhody a nevýhody vektorové grafiky
19
 Výhody vektorové grafiky:
 Je možné libovolné zmenšování nebo zvětšování obrázku bez
ztráty kvality
 Je možné pracovat s každým objektem v obrázku odděleně
 Výsledná paměťová náročnost obrázku je obvykle mnohem
menší než u rastrové grafiky
 Nevýhody vektorové grafiky:
 Oproti rastrové grafice zpravidla složitější pořízení obrázku
 Překročí-li složitost grafického objektu určitou mez, začne být
vektorová grafika náročnější na operační paměť a procesor
než grafika bitmapová
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

20. © David Buchtela
Vznik vektorové grafiky
20
 Vektorový popis obrazu vzniká
 především ručně - člověk v kreslícím programu vytváří
požadované geometrické tvary a nastavuje jim odpovídající
vlastnosti
 V případě např. grafů nebo diagramů může příslušné tvary vytvořit
i sám program, stačí mu zadat typ grafu či diagramu a potřebná
data (hodnoty pro graf či vztahy pro diagram)
 tzv. vektorizací rastrového obrázku – proces převodu
rastrového obrázku na vektorový
 Vektorizace bývá úspěšná, pokud jsou na obrázku jednoduché
objekty s jasným ohraničením, v opačném případě jsou výsledky
často neuspokojivé
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

21. © David Buchtela
Použití vektorové grafiky
21
 Vektorová grafika je vhodná především pro jednodušší obrázky
(méně objektů), které se snadno popisují geometrickými tvary
(jednoduché tvary objektů)
 Mezi typická použití vektorové grafiky patří například:
 Diagramy a grafy
 Loga firem a písmo
 GPS navigace
 Oblast počítačového návrhu (CAD = Computer Aided Design)
 např. oblast strojírenství, stavebnictví a architektury, návrhu
elektrotechnicky, geografie apod.
 často se provádí ve třech rozměrech (3D = 3 dimensions), tj. ne jen
na ploše, ale v prostoru
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

22. © David Buchtela
Programy pro úpravu vektorové grafiky
22
 Programy pro vektorovou grafiku často patří mezi složitější (a dražší)
 Jednoduché diagramy a grafy lze vytvářet i v Microsoft Office (Word, Excel,
popř. specializovaný Visio) nebo OpenOffice.org (Writer, Calc, popř.
specializovaný Draw)
 Pro složitější obrázky lze použít např. programy Adobe InDesign, CorelDRAW
nebo zdarma dostupný Inkscape
 Mezi programy zvládající práci s prostorovou (3D) grafikou patří např. programy
AutoCAD nebo Autodesk 3ds Max.
 Soubory s vektorovou grafikou nejsou příliš rozšířené, protože jejich
zobrazení nebo úprava často vyžaduje programy, které nejsou zdarma
 Program Adobe InDesign ukládá do souborů *.ai
 program CorelDRAW do *.cdr
 Kliparty mívají podobu souborů *.wmf (Windows Metafile)
 Diagramy uložené v programu Visio jsou soubory *.vsd, kresby programu
OpenOffice.org Draw zase *.odg (OpenDocument Graphics)
 Mezi vektorovou grafiku lze zařadit i technologii Flash (*.swf) a dokumenty PDF
(*.pdf)
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

23. © David Buchtela© David Buchtela
23
Grafika a text
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

24. © David Buchtela
Grafika a text
24
 Každý text má svou grafickou podobu – jednotlivé znaky
textu nějak vypadají
 Popis tvaru znaků se označuje jako písmo nebo také font,
například:
 ABCabc (písmo Times New Roman)
 ABCabc (písmo Arial)
 ABCabc (písmo Courier New)
 Většina písem má dnes vektorovou podobu (tvary znaků
jsou popsány geometrickými křivkami), proto není problém
používat různé velikosti písma – na obrazovce i při tisku
budou znaky vykresleny vždy v nejvyšší možné kvalitě
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

25. © David Buchtela
Digitalizace textu - OCR
25
 Digitalizací tištěného textu rozumíme převod textu z tištěné
předlohy (obrázku textu, noviny, knihy, …) na posloupnost znaků
a jejich uložení v počítači – OCR (Optical Character Recognition)
 Typicky se k digitalizaci textu používá skeneru, postup je zhruba
následující:
 Tištěný text (předlohu) vložíme do skeneru a skenujeme
 Vznikne obrázek – datový soubor v rastrové grafice
 Obrázek se načte do OCR programu, kde probíhá rozpoznávání
jednotlivých znaků (písmen) - z rastrové předlohy se rozpoznávají
samostatné objekty, které se srovnávají s předlohami písmen, a
pokud vyhovují, prohlásí se spojitá rastrová oblast za jeden znak
 Eventuálně je provedena korektura – některá písmena nemusí být
rozpoznána správně
 Nakonec uložíme data do zvoleného typu souboru
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

26. © David Buchtela
Skener
26
 Skener je zařízení, které převádí
tištěnou předlohu na obrázek v
rastrové grafice
 Obrazová předloha je po řádcích
osvětlována, tmavé oblasti
odrážejí méně světla než plochy
světlé
 Odražené světlo dopadá
soustavou zrcadel na světlocitlivý
snímač CCD (Charge Coupled
Device), světelné senzory
obsažené v tomto snímači
převedou obrazovou informaci na
digitální signál (jeho intenzita
odpovídá množství odraženého
světla)
 Intenzita odraženého světla je
pak chápána jako barva
jednotlivých bodů předlohy
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

27. © David Buchtela© David Buchtela
27
Barva a barevné modely
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

28. © David Buchtela
Barva
28
 Barva – směs záření o různých vlnových délkách
 Část spektra viditelného záření, odraženého předmětem,
jehož barvu posuzujeme okem pozorovatele
 Barva je závislá na mnoha okolních podmínkách:
 spektrální složení dopadajícího světla a směr jeho dopadu
 směr pohledu pozorovatele
 vlastnosti povrchu
 vlastnosti pozorovatele (kvalita zraku, přizpůsobení okolnímu
světlu, apod.)
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

29. © David Buchtela
Barevný model RGB
29
 Barevný model RGB neboli červená-zelená-modrá
(Red Green Blue)
 aditivní způsob míchání barev používaný ve všech monitorech a
projektorech (jde o míchání vyzařovaného světla), tudíž nepotřebuje
vnější světlo (monitor zobrazuje i v naprosté tmě)
 RGB je barevný model, ve kterém je smícháno společně červené,
zelené a modré světlo různými cestami k reprodukci obsáhlého pole
barev
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
 Všechny tři základní
barvy:
 nejnižší intenzita
=> černá
 nejvyšší intenzita
=> bílá
 stejná intezita
=> šedá

30. © David Buchtela
Barevný model RGB
30
 Každá barva je udána mohutností tří základních barev,
mohutnost se udává
 v procentech (dekadický způsob), např. (80%, 80%, 20%)
 podle použité barevné hloubky jako určitý počet bitů
vyhrazených pro barevnou komponentu
 pro 8 bitů na komponentu je rozsah hodnot 0 – 255, pro 16 bitů na
komponentu je rozsah hodnot 0 – 65535
 řetězcem šestnáctkových (hexadecimálních) cifer, kde
každé základní barvě odpovídá vždy dvojice cifer v
šestnáctkové soustavě
 Např. řetězec "FFFF00„ znamená intenzitu červené FF (tj. 255),
zelené FF (tj. 255) a modré 00 (tj. 0) -> výsledná barva je žlutá
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

31. © David Buchtela
Barevný model RGB
31
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

32. © David Buchtela
Použití modelu RGB
32
 Model RGB se používá u zařízení založených na
vyzařování světla, např. u obrazovek, monitorů, projektorů,
…
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
detail
obrazovky
(LCD monitor)

33. © David Buchtela
Barevný model CMYK
33
 CMYK je barevný model založený na subtraktivním míchání
barev (mícháním od sebe barvy odčítáme, tedy omezujeme
barevné spektrum, které se odráží od povrchu)
 CMYK se používá především u reprodukčních zařízení, která
barvy tvoří mícháním pigmentů (např. inkoustová tiskárna)
 Model obsahuje čtyři základní barvy:
 azurovou (Cyan)
 purpurovou (Magenta)
 žlutou (Yellow)
 černou (blacK), označovanou také jako klíčovou (Key)
 v ideálním případě by složením C-M-Y měla vzniknout černá barva,
ve skutečnosti však vzniká barva tmavě šedivá
 černá je na rozdíl od ostatních barev černá výrazně levnější, proto
většina tiskových technik používá ještě čtvrtou černou barvu
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

34. © David Buchtela
Barevný model CMYK
34
 Skládání barev
 nejnižší
intenzita
=> bílá
 nejvyšší
intenzita
=> černá
27.2.2013Moderní prostředky informatiky

35. © David Buchtela
Použití modelu CMYK
35
 Model CMYK se používá u zařízení založených na
barevném pigmentu, např. u inkoustových nebo laserových
tiskáren
27.2.2013Moderní prostředky informatiky
detail
inkoustového
tisku

36. © David Buchtela© David Buchtela
… d o t a z y ?
36
Děkuji za pozornost !
27.2.2013Moderní prostředky informatiky