Reprezentacje danych multimedialnych - grafika

1. Terminologia2. Obrazy czarno-białe3. Obrazy kolorowe4. Paleta5. Formaty graficzne

Grafika - terminologia

� Wy�wietlanie – monitor rastrowy� Piksel – najmniejszy element obrazu cyfrowego� Rozdzielczo�� obrazu – ilo�� pikseli� Aspect ratio – parametr okre�laj�cy geometri� monitora –

stosunek ilo�ci kolumn i wierszy. Zwykle równy 4:3. Nowe systemy TV wprowadzaj� aspect ratio 16:9

� Bitmapa – reprezentacja obrazu w sposób odpowiadaj�cy jego reprezentacji w pami�ci video

� Bity/piksel – parametr okre�laj�cy jako�� obrazu (determinuje ilo�� mo�liwych kolorów/odcieni szaro�ci).

Obrazy czarno-białe

Monochromatyczny:� Ka�dy piksel jest opisany

przez 1 bit (0 lub 1)� Obraz 640x480 zajmuje

37.5 kB

W odcieniach szaro�ci:� Ka�dy piksel jest opisany

przez 1 bajt (0 .. 255)� Obraz 640x480 zajmuje

300 kB

Półtonowanie (mikrowzory)

Obrazy kolorowe

8-bitowe:� Ka�dy piksel opisany

przez jeden bajt� Konieczno�� u�ywania

LUT (paleta)� Mo�liwe 256 kolory� Obraz 640x480 zajmuje

300 kB ( + rozmiar LUT)� Mo�liwe półtonowanie –

wra�enie zwi�kszenia ilo�ci kolorów

24-bitowe:� Ka�dy piksel opisany

przez 3 bajty (np. RGB)� Pozwala na u�ycie

256*256*256=16,777,216 kolorów

� Obraz 640x480 zajmuje 900 kB

8-bitowy

60 kB gif

24-bitowy

30 kB jpeg

Paleta kolorów (LUT)

� 8-bitowe kodowanie koloru – dla ka�dego piksela podajemy tylko indeks koloru w palecie

� W nagłówku pliku – definicja palety (składowe RGB ka�dego koloru w palecie)

� Jak okre�li� palet�?� Podział przestrzeni koloru na równe „kostki” – zwykle

alokujemy do R i G po 3 bity, do B – 2 bity

Paleta kolorów (LUT)

� Algorytm medianowy – uwzgl�dnia faktyczny rozkład pikseli kolorowych w przestrzeni koloru.

� Przebieg:• Sortujemy warto�ci R, wyznaczamy median� m1. Warto�ci < m1 –

pierwszy bit = 0, > m1 – pierwszy bit = 1• Powtarzamy proces dla G – ustalenie drugiego bitu itd.

Równe kostki, bez półton. Alg. medianowy, bez półton.

Równe kostki, półton. Oryginał

Formaty graficzne

� GIF (GIF87a, GIF89a)� Rozwini�ty przez CompuServe i UNISYS � Pozwala na prezentacj� 8-bitowego koloru� U�ywa kompresji bezstratnej (LZW) � Pozwala na wy�wietlanie z przeplotem� GIF89a pozwala na zapis animacji

� JPEG� Rozwini�ty przez Joint Photografic Expert Group� Wykorzystuje ograniczenia wzroku ludzkiego dla uzyskania

lepszej kompresji; kompresja stratna� Pozwala na odwzorowanie koloru 24-bitowego� Bardzo dobrze nadaje si� do zapisu zdj�� i naturalnych obrazów� U�ytkownik okre�la jako��/stopie� kompresji

� TIFF (Tagged Image File Format)� Opracowany przez Aldus Corp. (1986) pó�niej wspierany przez

Microsoft, pomy�lany jako mechanizm wymiany danych rastrowych w sposób niezale�ny od platformy

� Pozwala na zapis wielu ró�nych typów obrazów� Bez kompresji lub kompresja bezstratna

� Postscript/PDF� Produkt Adobe, specjalny j�zyk opisu strony � Pozwala na wł�czanie tekstu, grafiki wektorowej, bitmap� Nie ma wbudowanej kompresji, cz�sto bardzo du�e pliki

Formaty graficzne – c.d.

Formaty graficzne – c.d.

� PNG� Powstał jako reakcja na wprowadzenie opłat za u�ywanie GIF� Mo�e prezentowa� wszystkie typy grafiki rastrowej� Troch� lepsza kompresja ni� GIF (kompresja bezstratna)� 2-wymiarowy przeplot� Brak mo�liwo�ci animacji

� Formaty zale�ne od platformy:� BMP Windows/OS� PAINT, PICT Mac� XBM X-Windows

Format GIF87a� Ogólna posta� formatu pliku:

• Sygnatura: napis ”GIF87a”• Opis ekranu: 7-bytowy zespół flag opisuj�cych ekran jako cało��• Paleta globalna (je�eli potrzebna)• Jeden lub wi�cej zestawów opisuj�cych obraz (trzy cz��ci: opis

obrazu, paleta lokalna, dane rastrowe obrazu)• Znacznik ko�ca pliku: znak ‘;’

Opis ekranu – zestaw atrybutów wa�nych dla wszystkich obrazów ekranu

Paleta globalna

Rozmiar palety = 2(pixel+1)

Ka�dy kolor – 3 bajty (R, G, B)

Opis pojedynczego obrazu

GIF87a ignoruje dane pomi�dzy ko�cem jednego obrazu a pocz�tkiemdrugiego (czyli znakiem ‘,’) – mo�liwo�� rozszerzenia standardu

Dane rastrowe

� Obraz – seria pikseli (od lewej do prawej) składowanych liniami

� Dane kompresowane metod� LZW

� Mo�liwo�� wy�wietlenia sekwencyjnego lub z przeplotem

Format BMP

� Ogólna struktura pliku

� Nagłówek pliku (header)

ZnaczenieNazwaRO

Offset od pocz�tku pliku do danych bitmapy

bfOffdata411

Nie u�ywane, 0bfRes229

Nie u�ywane, 0bfRes127

Rozmiar pliku w bajtachbfSize43

Napis ”BM”bfType21

� Nagłówek bitmapy (info header)

Liczba bitów na piksel (dopuszczalne 1, 4, 8, 24)biBitCount229

Okre�la kompresj� (zwykle 0, brak kompresji)biCompress431

Rozmiar bimapy w bajtach (bez kompresji mo�e by� = 0)biSizeImage435

Ilo�� pikseli/metr w poziomie (zwykle = 0)biXPlsPM439

Ilo�� pikseli/metr w pionie (zwykle = 0)biYPlsPM443

Ilo�� u�ytych kolorów; gdy 0 – obliczone z biBitCountbiClrUsed447

Ilo�� „”wa�nych” kolorów; gdy 0 wszystkie kolory wa�nebiClrImprt451

Ilo�� warst, musi by� = 1biPlanes227

Wysoko�� bitmapy w pikselachbiHeigth423

Szeroko�� bitmapy w pikselachbiWidth419

Rozmiar nagłówka bitmapy w bajtach (standard = 40)biSize415

ZnaczenieNazwaRO

� Paleta• Jest, gdy biBitCount < 24• Rozmiar palety = 1 << biBitCount• Struktura specyfikacji palety: dla ka�dego koloru podajemy 4

bajty:

� Dane rastrowe– gdy biBitCount=1 – poszczególne bity (0 – pierwszy element

palety, 1 – drugi)– gdy BiBitCount = 4 – jeden bajt danych rastrowych okre�la

indeksy kolorowe 2 pikseli (4 starsze i 4 młodsze bity)– gdy BiBitCount = 8 – jeden bajt danych rastrowych okre�la indeks

kolorowy jednego piksela– gdy BiBitCount = 24 – dane okre�laj� wprost kolor: 3 bajty na

piksel, w kolejno�ci B G R

Reserved (=0)RedGreenBlue

� Uwagi• Porz�dek bajtów w słowie odwrotny (little endian)• Liczba bajtów reprezentuj�cych 1 wiersz musi by� woelokrotno�ci

4 – gdy tak nie jest, dane s� uzupełniane odpowiedni� ilo�ci� bajtów zerowych

• Wiersze s� składowane w kolejno�ci przeciwnej do wyst�powaniu w rzeczywisto�ci na rysunku

Porz�dek wy�wietlania na ekranie Porz�dek składowania w pliku