GIMP – Grafika rastrowa – Zjazd 1

Prowadzący: mgr Agnieszka Paradzińska 17 listopad 2013

1

Gimp – Grafika rastrowa (konwersatorium)

Przed przystąpieniem do omawiania cyfrowego przetwarzania obrazów niezbędne jest zapoznanie się z

kilkoma pojęciami z nim związanymi. Poniżej znajdują się definicje tych najbardziej podstawowych,

potrzebnych do zrozumienia tematyki zajęć.

Obraz cyfrowy, najprościej rzecz ujmując, jest to komputerowa reprezentacja obrazu analogowego.

Istnieją dwa podstawowe formaty przechowywania obrazu przez komputery: grafika wektorowa

oraz grafika rastrowa.

Grafika wektorowa – polega na opisaniu elementów obrazu przy użyciu wzorów matematycznych i

przechowywaniu ich w takiej formie. Rysunki / obrazy składają się z zestawów punktów,

odpowiednio ze sobą połączonych liniami prostymi i krzywymi. Połączone ze sobą proste i krzywe

tworzą obiekty (figury lub bryły geometryczne), te z kolei odpowiednio rozmieszczone w

przestrzeni, tworzą kompozycję, a więc cały obraz. Każdy z obiektów jest niezależną całością w

stosunku do innych obiektów i posiada właściwe dla siebie cechy, takie jak np. kontur, rozmiar,

atrybuty dotyczące wypełnienia, stopień przejrzystości. Zaletą grafiki wektorowej jest jej bezstratna

skalowalność. Używane w pakiecie biurowym MS Office ClipArty są przykładem grafik wektorowych.

Najbardziej znanymi programami do tworzenia tego typu grafik są np. CorelDraw i Adobe Flash.

Grafika rastrowa - Jest to typ grafiki komputerowej, którą zajmować się będziemy na tym kursie,

dlatego też jej definicji poświęcimy trochę więcej miejsca…

W przypadku grafiki rastrowej każdy obraz to siatka bardzo małych kwadratowych lub

prostokątnych obiektów zwanych pikselami, gdzie każdy z pikseli ma swoją określoną pozycję na

przecięciu danej kolumny i rzędu siatki oraz barwę – odcień szarości lub kolor. Obraz

przechowywany jest w pamięci komputera jako zapis informacji o barwie poszczególnych pikseli

siatki. Obraz utworzony w ten sposób nazywa się mapą bitową (lub bitmapą).

Wymiary a Rozdzielczość

Wymiary siatki, a więc maksymalna ilość pikseli w rzędzie (szerokość) oraz w kolumnie (wysokość),

określają wymiary obrazu np. 1920x1080 pikseli. Związany jest z tym jeden z najważniejszych

parametrów obrazu rastrowego – jego rozdzielczość. Mówi ona o tym ile pikseli przypada na

wykorzystywaną jednostkę powierzchni. Głównie jest ona podawana w pikselach na cal (ppi – pixels

per inch lub Dpi – dots per inch) . Oczywiście, im wyższa jest rozdzielczość tym lepsza jakość obrazu.

Należy pamiętać, że rozdzielczość jest wartością stałą – ilość pikseli przypadająca cal obrazu jest

niezmienna, co sprawia, że powiększając obraz rastrowy, uzyskamy efekt powiększenia pikseli.

GIMP – Grafika rastrowa – Zjazd 1

Prowadzący: mgr Agnieszka Paradzińska 17 listopad 2013

2

Wykonaj następujące ćwiczenie.

Ćwiczenie 1.

Otwórz plik o nazwie gimpga-duza.jpg w Przeglądarce fotografii systemu Windows. Powoli

powiększaj obraz obserwując zmiany w jakości obrazu i wielkość pikseli.

Jak widać wraz ze zmianą wielkości obrazu rastrowego zmienia się też wielkość pikseli, co sprawia,

że nadmierne powiększanie gotowych grafik rastrowych jest niewskazane z punktu widzenia

zachowania jakości obrazu. Dlatego też przed rozpoczęciem prac nad projektem graficznym czy

przed zrobieniem zdjęcia aparatem cyfrowym istotne jest prawidłowe ustalenie rozdzielczości

obrazu, który planujemy uzyskać. Należy jednak pamiętać, że za zwiększeniem rozdzielczości, a tym

samym jakości obrazu, idzie zwiększenie rozmiaru pliku, w którym będzie on zapisany. Powinno się

zatem dostosować ustawienia obrazu do jego przeznaczenia, inaczej możemy narazić się na

komplikacje związane z szybkim wyczerpaniem się miejsca na nośniku (karta pamięci, pendrive) lub

problemem z przesłaniem zdjęć pocztą e-mail, gdy pliki obrazów okazują się zbyt duże, lub też w

drugą stronę, gdzie grafika czy zdjęcie nie mogą zostać użyte w projekcie przez zbyt niską jakość.

O jakości i rozdzielczość zdjęć oraz odpowiednich ustawieniach cyfrowego aparatu fotograficznego

opowiemy sobie bardziej szczegółowo w dalszej części kursu. Teraz jednak wróćmy do tematu

parametrów opisujących obrazy rastrowe.

Głębia kolorów

Charakterystycznym dla obrazów rastrowych jest też sposób przechowywania informacji o kolorze

pikseli.

GIMP – Grafika rastrowa – Zjazd 1

Prowadzący: mgr Agnieszka Paradzińska 17 listopad 2013

3

Dla każdego z nich informacja ta zapisywana jest w określonej liczbie bitów (najmniejszych jednostek

informacji używanych przez komputer, przyjmuje wartości 0 lub 1). O tym ile bitów używanych jest

do przechowania informacji o kolorze jednego piksela mówi nam kolejny parametr obrazu

rastrowego – głębia bitowa (zwana też głębią koloru lub piksela, rozdzielczością bitową,

dokładnością bitową). Dla głębi bitowej w praktyce stosuje się zakres od 1 do 39 bitów na jeden

piksel. Im wyższa głębia bitowa tym więcej odcieni kolorów piksel może przyjąć. Na ogół mówi się o

mapach 1- , 8- , 16-, 24- i 32-bitowych.

Głębia 1-bitowa oznacza, że kolor każdego piksela może być opisany przez tylko jedną cyfrę – 0 lub 1

– gdzie 0 oznacza piksel maksymalnie zaciemniony (czerń), a 1 maksymalnie rozjaśniony (biel). Tak

więc obraz jako mapa 1-bitowa będzie zawierał tylko czarne i białe obiekty.

Głębia 8-bitowa to 256 możliwych odcieni obsługiwanego koloru.

Natomiast głębia 24-bitowa to aż 16 777 216 odcieni barwnych powstających z pomieszania

dowolnych odcieni trzech podstawowych kolorów: czerwonego, zielonego i niebieskiego (RGB).

Każdy z nich może przyjąć 256 odcieni (256x256x256 = 16 777 216).

Warto wspomnieć, że ludzkie oko postrzega rzeczywistość właśnie z głębią 24-bitową – jest to tzw.

True Color. W związku z tym głębie kolorystyczne większe niż 24-bitowe nie wnoszą już żadnej

poprawy co do ilości odcieni, umożliwiają natomiast dodawanie do obsługiwanych barw

1 0

GIMP – Grafika rastrowa – Zjazd 1

Prowadzący: mgr Agnieszka Paradzińska 17 listopad 2013

4

dodatkowych efektów – np. 36-bitowa głębie pozwala na obsługę barw True Color oraz dodatkowego

kanału przezroczystości alfa.

Histogram

Mówiąc o kolorach pikseli należy od razu wspomnieć narzędzie informacyjne, niezwykle przydatne

przy wszelkich przekształceniach związanych z barwami, a mianowicie histogram. Można by go, w

najprostszych słowach, opisać, jako wykres częstości występowania poszczególnych wartości

określających jasności pikseli lub ich całych zakresów w obrębie obrazu. Jeżeli popatrzymy na niego

jak na tradycyjny wykres to na osi poziomej znajdują się wartości jasności punktów, od całkowicie

czarnych - po lewej stronie, do intensywnie białych - po prawej. Każdej wartości jasności przypisany

jest słupek o wysokości proporcjonalnej do liczby punktów o tej jasności. Poniższy obraz prezentuje

zdjęcie Nebuli Carina zrobionego przez teleskop Hubble’a oraz histogram tego zdjęcia.

Fot. 1 Carina Nebula i histogram kanałów RGB zdjęcia

[źródło fotografii : http://apod.nasa.gov/apod/ap070425.html]

Dzięki histogramowi wiemy, jakie odcienie danej barwy przeważają na obrazie i możemy podjąć

decyzję o modyfikacji poszczególnych kanałów barw.

Programy

Programy komputerowe umożliwiające pracę z grafiką rastrową to m.in. GIMP, Adobe Photoshop,

Corel Paint Shop Pro, Corel PHOTO-PAINT, a także dobrze znany użytkownikom systemu Microsoft

Windows MS Paint.

GIMP – Grafika rastrowa – Zjazd 1

Prowadzący: mgr Agnieszka Paradzińska 17 listopad 2013

5

Wiemy już jak obrazy, z którymi będziemy pracować są postrzegane i przechowywane przez

komputer. Teraz dowiedzmy się, co to jest i na czym polega cyfrowe przetwarzanie obrazów…

Cyfrowe przetwarzanie obrazów1 (ang. Digital Image Processing, DIP ) jest to dziedzina cyfrowego

przetwarzania sygnałów. Zajmuje się reprezentacją obrazu w postaci cyfrowej oraz

komputerowymi algorytmami przetwarzania i akwizycji obrazów cyfrowych. Przykładem operacji na

obrazie cyfrowym jest segmentacja.

Segmentacja obrazu (ang. image segmentation) to proces podziału obrazu na części określane

jako obszary (regiony), które są jednorodne (homogeniczne) pod względem pewnych wybranych

własności. Obszarami są zbiory pikseli (punktów). Własnościami, które są często wybierane jako

kryteria jednorodności obszarów są: poziom szarości, barwa, tekstura.

Przetwarzanie cyfrowe obrazów obejmuje m.in. operacje:

filtrowania

binaryzacji

transformacji geometrycznej

transformacje pomiędzy przestrzeniami barw (RGB, grayscale, binary, indexed), lub (RGB,

CMYK itd.)

operacje morfologiczne

kodowanie

kompresja

Wszystkie operacje związane z przetwarzaniem obrazów będziemy poznawać w trakcie trwania

naszego kursu.

1 Źródło definicji: http://pl.wikipedia.org/wiki/Cyfrowe_przetwarzanie_obraz%C3%B3w