Multimedia i grafika komputerowa Jan Kozłowski IIIF

II Liceum Ogólnokształcąceim. Mieszka I w Szczecinie

1.Grafika rastrowa2.Grafika wektorowa3.Porównanie przykładów grafiki rastrowej i wektorowej4.Reprezentacja obrazu w komputerze5.Kompresja stratna i bezstratna6.Grafika 3D7.Dźwięk8.Wideo

spis treści

Jest to prezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera, drukarce, czy innym urządzeniu wyjściowym.

1.Pojęcia2.Wady grafiki rastrowej

zdjęcieprzykład grafiki rastrowej

SPIS

grafika rastrowa

 

RASTROWASPIS

pojęcia

obrazy rastrowe wymagają większej ilości informacji niż wektorowe – duże pliki degradacja jakości – wykonywanie operacji nad obrazem, takie jak skalowanie, rotacja, powoduje pikselizację.

SPIS RASTROWA

wady grafiki rastrowej

Jest to prezentacja obrazu za pomocą figur geometrycznych (w przypadku grafiki dwuwymiarowej) lub brył geometrycznych (w przypadku grafiki trójwymiarowej), umiejscowionych w matematycznie zdefiniowanym układzie współrzędnych.1.Obiekty2.Przekształcenia3.Zalety i wady

SPIS

grafika wektorowa

Grafika wektorowa nazywana jest również grafiką obiektową. Wynika to z faktu, iż obraz opisany jest za pomocą obiektów, które zbudowane są z podstawowych elementów nazywanych prymitywami, czyli prostych figur geometrycznych takich jak odcinki, krzywe, okręgi, wielokąty. Każdy prymityw opisywany jest za pomocą określonych parametrów.

WEKTOROWASPIS

obiekty

W przeciwieństwie do grafiki rastrowej, grafika wektorowa jest w pełni skalowalna. Obrazy można nieskończenie powiększać nie tracąc na jakości. Wynika to z matematycznego opisu elementów, który pozwala na wyświetlanie obrazu w dowolnej wielkości.

SPIS WEKTOROWA

przekształcenia

ZALETY skalowalność mniejszy rozmiar w przypadku zastosowań niefotorealistycznych opis przestrzeni trójwymiarowych możliwość konwersji do grafiki rastrowej

WADY ogromna złożoność pamięciowa dla obrazów fotorealistycznych przy skomplikowanych obrazach rastrowych nieopłacalność obliczeniowa konwersji do formy wektorowej

SPIS WEKTOROWA

zalety i wady

przykład wektoryzacji

SPIS WEKTOROWA

porównanie przykładów grafiki wektorowej i rastrowej

SPIS WEKTOROWA

1.Kolor i barwa2.Modele barw3.Formaty plików bitmapowych

SPIS

reprezentacja obrazu w komputerze

Barwa – wrażenie wzrokowe Kolor – cecha materii Farba o określonym kolorze po nałożeniu na różne podłoża, oświetlona różnymi źródłami światła, może dać efekt widzenia różnej barwy. Oprócz tego wrażenia barwne zależą od wielu innych czynników, w związku z czym żaden pomiar nie jest w stanie oddać subiektywnego odczucia barwy przez ludzkie oko.

OBRAZSPIS

kolor i barwa

Powstały one z myślą o odwzorowaniu sposobu ludzkiego widzenia. Brak możliwości jednoznacznego opisu barw w taki sposób, aby było to użyteczne we wszystkich praktycznych zastosowaniach, sprawia, że istnieje wiele różnych modeli barw.

1.Niezależne od urządzenia:•CIE XYZ•CIELAB2.Kojarzone ze sprzętem:•RGB•CMYK3.Zorientowane na użytkownika:•HSB•HSL•HSV

SPIS OBRAZ

modele barw

Specjalna paleta barw skonstruowana przede wszystkim pod kątem postrzegania barw przez fotoreceptory ludzkiego oka. Aby umożliwić opis w dwóch wymiarach, wprowadzono przestrzeń barw CIE xyY, która przelicza składowe barw X, Y, Z na współrzędne x, y, Y, gdzie x i y określają barwę, a Y wskazuje jej jasność.

MODELESPIS OBRAZ

CIE XYZ

Trójchromatyczne składowe widmowe

Wykres chromatyczności, tzw. trójkąt barw

SPIS OBRAZ MODELE

Zawiera najszerszą zdefiniowaną matematycznie przestrzeń barw. Jest to najważniejszy model barw grafiki komputerowej, który rozwiązuje problem różnic w odtwarzaniu kolorów wynikających z użycia różnych monitorów i urządzeń drukujących. Został zaprojektowany tak, aby nie zależał od urządzenia, czyli odtwarzał takie same kolory niezależnie od urządzenia wyjściowego. Przestrzeń barw jest reprezentowana przez kulę, w której trzy osie to: jasność, a i b. -b kolor niebieski -a kolor zielony+b kolor żółty +a kolor czerwony

SPIS OBRAZ MODELE

CIELAB

L=75% L=25%

SPIS OBRAZ MODELE

Skala kolorów CIELAB

SPIS OBRAZ MODELE

Jest to najczęściej używany model barw. W modelu RGB barwa jest przedstawiana jako trzy liczby (R, G, B). Każda z nich reprezentuje jasność barw składowych emitowanego światła, którymi są: czerwona (Red), zielona (Green), niebieska (Blue). Dowolna barwa złożona powstaje na wskutek addytywnego mieszania barw prostych. Czarny ekran to wynik braku emisji światła (R=0, G=0, B=0), a biały to wynik zsumowania R+G+B z maksymalną wartością, czyli 255. Model ten jest jednak modelem teoretycznym, a jego odwzorowanie zależy od urządzenia.

SPIS OBRAZ MODELE

RGB

SPIS OBRAZ MODELE

Addytywne mieszanie barw Skala RGB w stosunku do CIE XYZ

SPIS OBRAZ MODELE

Drugim popularnym modelem reprezentacji barw jest model CMY, w którym podstawowymi są kolory:żółtoniebieski – Cyanbliski purpury fiolotoworóżowy – Magentażółty – Yellow Ponieważ poprzez zmieszanie tych barw trudno uzyskać prawdziwie czarny kolor, dodaje się również kolor czarny – blacK. W tym modelu zachodzi mieszanie subtraktywne kolorów światła odbitego, a efekt widzenia barw powstaje wskutek pochłaniania niektórych długości fal przez powierzchnię, od której odbija się światło.

SPIS OBRAZ MODELE

CMYK

SPIS OBRAZ MODELE

Subtraktywne mieszanie barw SWOP CMYK

SPIS OBRAZ MODELE

Są to modele oparte na sposobie postrzegania koloru przez człowieka. Konstruują barwę na podstawie trzech składowych:Odcień – HueNasycenie – SaturationJasność – BrightnessWartość – ValueOświetlenie - Lightning

SPIS OBRAZ MODELE

hsb, hsl i hsv

SPIS OBRAZ MODELE

BMP – plik z grafiką bitmapową GIF – format umożliwiający tworzenie w pliku prostych animacji JPG/JPEG – standard kompresji statycznych obrazów bitmapowych, przeznaczony głównie do przetwarzania obrazów naturalnych JFIF – standard zapisu plików wykorzystujący algorytmy ISO JPEG. Jego zalety to mały rozmiar pliku i duża paleta barw. TIFF – standardowy format zapisu mapy bitowej, często stosowany w aparatach fotograficznych PNG – format plików graficznych oraz system bestratnej kompresji danych graficznych

SPIS OBRAZ

formaty plików bitmapowych

Kompresja bezstratna – ogólna nazwa metod takiego kodowania informacji do postaci zawierającej zmniejszoną liczbę bitów, aby całą informację dało się z tej postaci odtworzyć, czyli jest to zmniejszenie rozmiaru pliku bez utraty żadnych informacji. Stosowane algorytmy kompresji: kodowanie Huffmana, RLE, LZW i inne. Formaty plików bitmapowych: BMP, GIF, PNG, TIFF Kompresja stratna – znacznie zmniejsza rozmiar pliku kosztem utraty części informacji, nie dając gwarancji, że odtworzona informacja będzie identyczna z oryginałem. Odbywa się kosztem pogorszenia jakości obrazu. Formaty plików bitmapowych: JPG/JPEG, TIFF, JFIFSPIS

kompresja stratna i bezstratna

bezstratna

stratna

SPIS

przykład kompresji stratnej i bezstratnej

grafika 3D

1. Techniki tworzenia grafiki 3D2. Zastosowania3. Geometria trójwymiarowa4. Scena5. Renderowanie

SPIS

techniki tworzenia grafiki 3D

Istnieje wiele metod tworzenia grafiki trójwymiarowej – od najprostszych grafik wektorowych typu szkieletowego, przez obrazy składające się z wypełnionych jednolitym kolorem ścian, aż po bardziej zaawansowane techniki, dzięki którym powstają obrazy dające wrażenie bardziej realnych niż fotografie.

1. Modeler2. Radiosity3. Ray tracing

SPIS 3D

modelerProgram umożliwiający tworzenie I modyfikanie obiektów 3D za pomocą zestawu narzędzi, a także zbioru podstawowych figur, które można wykorzystać do budowania sceny. Obiekty 3D budowane są przeważnie z siatek wielokątów lub definiowane za pomocą krzywych parametrycznych. Dzięki siatce można obiekt dowolnie deformować, natomiast krzywe w naturalny sposób tworzą gładkie powierzchnie.

Przykłady:● Blender● wings3d

SPIS 3D TECHNIKI

SPIS 3D TECHNIKI

SPIS 3D TECHNIKI

radiosity

Metoda wywodząca się z badań nad promieniowaniem cieplnym, niezależna od położenia obserwatora. Wyznacza globalny rozkład natężenia światła, uwzględniając pochłonięcia i odbicia światła, jakie mają miejsce na wszystkich powierzchniach znajdujących się na scenie. Nie uwzględnia natomiast efektów świetlnych zależnych od położenia obserwatora, takich jak rozbłyski na powierzchniach czy załamanie światła.

SPIS 3D TECHNIKI

SPIS 3D TECHNIKI

ray tracingŚledzenie promieni – technika tworzenia fotorealistycznych scen 3D. Rysunki stworzone tą techniką są efektowne i dość łatwe do odróżnienia. Promień światła tworzy obraz. Dzięki programom do ray tracingu powstają również bardzo ładne animacje.

SPIS 3D TECHNIKI

zastosowaniamedycyna – modelowanie obrazów trudnych lub

niemożliwych do zobaczenia (na przykład trójwymiarowy obraz z aparatury medycznej)

projektowanie – programy do modelowania pozwalają architektom itp. na wydajniejszą pracę

kino – film z efektami 3D pozwolił na stworzenie zjawisk, efektów i obiektów niespotykanych w rzeczywistości – biegające stworki, świetlne miecze, zwierzęta i postaci

SPIS 3D

geometria trójwymiarowaDowolny punkt w grafice 3D można opisać za pomocą trójwymiarowego układu współrzędnych składającego się z poziomej x, pionowej y i prostopadłej do nich osi głębokości z.Środek układu znajduje się na przecięciu wszystkich trzech osi i ma współrzędne (0,0,0).

SPIS 3D

scenaNieograniczona przestrzeń, w której można umieszczać

obiekty.Podstawowymi elementami sceny są:● źródło światła● kamera● obiekty – opisane odpowiednimi modelami

matematycznymi elementy, np. kula, walec● Kamera określana jest przez 2 parametry: położenie i

kąt widzenia.

SPIS 3D

renderowanie

Proces przeliczania danej sceny w celu utworzenia pliku wyjściowego w formie obrazu statycznego lub animacji.

SPIS 3D

dźwięk

1. Dźwięk jako fala2. Zapis dźwięku3. Sygnał analogowy > sygnał cyfrowy4. Standardy zapisu5. Formaty plików dźwiękowych

SPIS

dźwięk jako falaDźwięk to fala akustyczna rozchodząca się w danym

ośrodku sprężystym. Aby można było słyszeć dźwięki, muszą być spełnione określone warunki: musi istnieć źródło dźwięku, które wytwarza falę dźwiękową, a fala dźwiękowa musi mieć możliwość rozchodzenia się.

tony:niskie – 16 – 300 Hzśrednie – 300 – 3000 Hzwysokie: 3000 – 20000 Hz

infradźwięki < 20 Hzultradźwięki > 20000 Hz

SPIS DŹWIĘK

SPIS DŹWIĘK

SPIS DŹWIĘK

zapis dźwiękuPrzykłady zapisu i odczytu:płyta gramofonowa – zapis i odczyt mechanicznytaśma i kaseta magnetofonowa – zapis i odczyt

magnetycznytaśma filmowa 24 mm – zapis i odczyt optyczny

Zapis cyfrowy:na początku dźwięk był kodowany cyfrowo systemem PCM, a później nagrywany na CD. Dźwięk zapisywany jest za pomocą lasera, który wypala w płycie ścieżkę dźwiękową.

SPIS DŹWIĘK

sygnał analogowy > sygnał cyfrowy Proces przetwarzania sygnału analogowego na

cyfrowy nazywamy konwersją AC. Polega na pomierze wartości chwilowej sygnału w równych odstępach czasu. Proces ten to próbkowanie. Następnie chwilowa wartość sygnału jest zaokrąglana do najbliższej wartości poziomu kwantyzacji.

SPIS DŹWIĘK

standardy zapisu

SPIS DŹWIĘK

Zastosowanie Częstotliwość próbkowania

Telekomunikacja 8,0 kHz (mono)Cyfrowe radio i telewizja 32,0 kHz lub więcej

CD 44,1 kHz/16 bitów (stereo)Telewizja HD 48,0 kHz, dźwięk

przestrzenny 7+1DVD audio 44,1/48/88,2/96/176,4/192

kHz w zależności od formy zapisu dźwięku (mono,

stereo, prz. 5+1)Blu-ray jak w przypadku HD

formaty plików dźwiękowych

● WAVE – .wav; stworzony przez Microsoft i IBM, odpowiednikiem Apple jest AIFF

● MP3 - .mp3;● AAC – zaprojektowany jako następca MP3● FLAC

więcej formatów

SPIS DŹWIĘK

wideo

1. Jak powstaje ruchomy obraz?2. Kontener multimedialny3. Kodeki

SPIS

jak powstaje ruchomy obraz?

Ruchomy obraz powstaje w wyniku szybkiego wyświetlenia obrazów (kolejnych klatek). Ludzki mózg dalej przechowuje obraz poprzednich zdjęć, co tworzy wrażenie oglądania płynnego, ruchomego obrazu.

SPIS WIDEO

SPIS WIDEO

kontener multimedialny

Pojemnik dla ścieżki wideo i ścieżek audio. Dodatkowo w kontenerze można umieścić napisy, informacje o rozdziałach i tzw. metadanych pozwalającychna ich poprawne jednoczesne odtworzenie. Kontener przechowuje kompletny materiał multimedialny w jednym pliku.

Przykłady kontenerów:AVI, MOV, RealMedia, MPEG-2 i MPEG-4

SPIS WIDEO

kodeki

Programy zdolne do przekształcania strumienia danych lub sygnału. Mogą zmienić strumień danych w formę zakodowaną lub odkodować strumień danych z formy zakodowanej, by umożliwić ich odtwarzanie bądź obróbkę.Przykłady:ac3, oGG, DV, DivX

SPIS WIDEO

zadania1. B2. C3. A4. D5. B6. B7. B8. D9. C10. D11. B12. D

1. PF2. F3. F4. F5. P6. F7. F8. P9. P10.P11.P12.F

13. F14. P15. P16. F17. P18. F19. P20. P21. F22. F 23. F24. F

wikipedia.org roznice.com Informatyka Europejczyka – Helion, Danuta Korman crossroads-signs.com amywaggs.com quickleft.com commons-wikimedia.org optimus.keycdn.com bangtanb775.blogspot.com

SPISSPIS

źródła

źródłaevermotion.orgblender.orgwings3d.comromek.netrom.plprimogif.com

SPIS