Grafika komputerowa

• Wstęp •

Grafiką komputerową zajmuje się lub zajmowała większość użytkowników komputerów osobistych. Jedni przygotowywali bitmapę na pulpit Windows’a, inni tworzyli grafikę umieszczaną na własnych stronach WWW.

Wielkość nieskompresowanych plików graficznych

Chociaż "jeden obraz powie więcej niż tysiąc słów", by go jednak przedstawić w postaci cyfrowej potrzeba tysięcy kilobajtów. Przykładowo mała odbitka o wielkości 9x13 cm, zeskanowana z rozdzielczością 300dpi (punktów na cal) zawiera około 1100x1500 pikseli, czyli w sumie około 1,6 miliona punktów obrazu. Przy 24-bitowej głębi barw otrzymujemy 3 bajty na piksel, czyli 4,7 megabajta danych. Jeżeli podwoimy rozdzielczość skanowania do 600dpi, co jest zalecane przy zaawansowanych obróbkach obrazu, zapotrzebowanie na pamięć zwiększy się czterokrotnie i plik zawierający naszą grafikę będzie zajmował na dysku około 18,7MB. Należy pamiętać, że jest to surowy obraz, który będzie jeszcze poddawany obróbce. Po jej przeprowadzeniu ostateczny rozmiar archiwum może zwiększyć się nawet do 50MB. Ma to ogromne znaczenie przy prędkości wczytywania i zapisywania obrazu na dysk oraz przy jego obróbce, co przy niższej klasie komputera może stawać się denerwujące i uciążliwe.

Ważne: Należy pamiętać, że obrazy w postaci nieskompresowanej wymagają dużych ilości pamięci i szybkich oraz pojemnych dysków twardych...

Ustawienie rozdzielczości

Na początku pracy z grafiką warto pomyśleć o właściwej rozdzielczości wejściowej, adekwatnej do przetwarzania grafiki. I tak jeśli obraz ma być jedynie wyświetlany na ekranie monitora, na przykład w rozdzielczości do 1200x1024 piksele, to do zeskanowania powinna wystarczyć rozdzielczość od 100 do 150dpi. Kiedy jednak urządzeniem docelowym dla naszej grafiki ma być drukarka 300dpi, to do wydruku w formacie A4 wystarczy wybrać taką właśnie rozdzielczość skanowania. Rozdzielczość 600dpi należy wybierać dopiero wówczas, gdy urządzeniem wyjściowym ma być na przykład kolorowa drukarka laserowa lub atramentowa z opcją photo.

Ważne: Przed przystąpieniem do zeskanowania obrazu należy zastanowić się nad tym, do czego będzie on w przyszłości wykorzystywany.

Formaty plików graficznych

Ze względu na ogromną "pamięciożerność" skanowanych obrazów zalecana jest oszczędność na każdym kroku. Dlatego zanim przystąpimy do obróbki grafiki najpierw powinniśmy się dobrze zastanowić, w jakim formacie ją zachować, aby nie stracić zbyt wiele miejsca na dysku, jednocześnie zachować odpowiednio wysoką jakość. Format, na który się zdecydujemy powinien zależeć od tego, do jakich celów chcemy ją wykorzystać.

Ważne: Najistotniejszymi kryteriami wyboru formatu graficznego powinny być następujące kwestie:

  • oszczędność miejsca na dysku,
  • szybkość otwierania i zapisywania obrabianej grafiki,
  • możliwość umieszczania jej na stronach Web,
  • dopasowanie do wymogów stawianych przez różne używane programy.

  • • Rodzaje grafiki •

    W komputerowej grafice wyodrębniły się dwa główne formaty danych graficznych:

      1. grafika bitmapowa (rastrowa)
      2. grafika wektorowa.

    Grafika bitmapowa (rastrowa)

    Ważne: Grafika bitmapowa (rastrowa) składa się ze zbioru pojedyńczych punktów, z których każdy ma określoną barwę.

    Liczba, kolor i umiejscowienie tych punktów wpływa na całokształt obrazu. Jakość tego rodzaju grafiki zależy głównie od rozdzielczości karty graficznej i rozdzielczości monitora. Im jest ona wyższa tym bardziej precyzyjny jest obraz. Przy dużej ziarnistości obrazu linie ukośne upodabniają się do schodów, okręgi dostają kantów i gubią szczegóły.


    Przykład fragmentu okręgu wykonanego w grafice rastrowej w dużym powiększeniu.

    Mniejsza "ziarnistość" (większa rozdzielczość) poprawia sytuację, ale zabiera więcej miejsca zarówno na dysku jak i w pamięci komputera. W związku z tym, w tego rodzaju grafice wykorzystuje się formaty graficzne, które pozwalają na skompresowanie, a tym samym zmniejszenie objętości pliku graficznego.

                 

    Przykład fragmentu obrazka wykonanego w grafice rastrowej w dużym powiększeniu.

    W przypadku grafiki bitmapowej, która zajmuje dużo miejsca zaleca się stosowanie formatów graficznych, które dokonują kompresji danych obrazu. Najpopularniejszymi formatami, należącymi do tej kategorii, są GIF i JPEG. Mniej popularne formaty to: PCX, BMP, TIFF.

    Do najbardziej popularnych programów służących do obróbki i pracy z grafiką bitmapową należą:

  • Adobe Photoshop (w polskiej wersji językowej i w angielskiej, wersja trial)
  • Paint Shop Pro (w wersji angielskiej, wersja trial)
  • Pixia (w polskiej wersji językowej, wersja freeware)

  • Grafika wektorowa

    Ważne: W odróżnieniu od grafiki rastrowej - wektorowa operuje nie na pojedynczych punktach, lecz na matematycznie opisanych obiektach.

    Na przykład linia określona jest przez współrzędne początku i końca, grubość i kolor; a okrąg - przez długość promienia i współrzędne środka. Dlatego nawet przy znacznym powiększeniu linia czy okrąg pozostaje linią czy okręgiem tyle że o zmienionych współrzędnych, a nie zbiorem "rozdętych" punktów (pikseli). Dzięki takiej metodzie powiększenie obrazu nie ma wpływu na jego jakość.

    Ponieważ grafiki wektorowe składają się z formuł matematycznych, obrabiający je program dopiero w trakcie edycji lub wydruku oblicza jak powinien wyglądać ostateczny obraz. Dlatego cechą charakterystyczną tego rodzaju grafiki jest identycznie wyglądający obraz na ekranie monitora jak i na zadrukowanej kartce.

    Przykład fragmentu okręgu wykonanego w grafice wektorowej w dużym powiększeniu.

    Fakt, że grafika wektorowa zajmuje o wiele mniej pamięci dyskowej niż mapa bitowa nie jest jej jedyną zaletą. Jeśli tego typu grafika składa się z kilku obiektów, a zwykle tak właśnie jest, istnieje możliwość zaznaczania i przetwarzania każdego z nich osobno. Powiększenie, nawet znaczne, fragmentów grafiki nie powoduje pogorszenia jakości wyświetlania.

                

    Formatami stosowanymi w grafice wektorowej są formaty przypisane poszczególnym programom, które służą do ich obróbki. Najpopularniejszymi są:


    Kompresja grafiki

    W celu zaoszczędzenia miejsca na dysku często stosowana jest kompresja plików.

    Ogólnie można stwierdzić, że im bardziej plik jest skompresowany, tym wolniejsze są operacje jego zapisu i odczytu. Istnieją dwa rodzaje kompresji plików:

    Kompresja bezstratna

    Kompresja bezstratna nie powoduje utraty żadnych pierwotnych danych podczas procesów kompresji i dekompresji. Jest ona polecana do kompresji danych tekstowych i liczbowych, takich jak arkusze kalkulacyjne, dokumenty tekstowe.

    W niektórych formatach graficznych jak nie skompresowany TIFF czy BMP, punkty obrazu zapisywane są w stosunku 1:1 - dlatego na dysku pliki te zajmują dokładnie tyle samo miejsca ile dany obraz zajmuje w pamięci operacyjnej komputera.

    W kompresji bezstratnej wykorzystywany jest algorytm LZW - Lempel-Ziv & Welch, którego zadaniem jest maksymalne zmniejszenie rozmiarów plików zawierających grafikę. Współczynnik kompresji (w stosunku do rozmiarów obrazu zajmującego miejsce w pamięci operacyjnej) wynosi od 20 do 50%, bez powodowania utraty jakichkolwiek informacji.

    Ważne: Metoda kompresji bezstratnej polega na łączeniu w mniejsze grupy wszystkich powierzchni obrazu, których piksele mają tę samą wartość (ten sam kolor). Stąd największy współczynnik kompresji uzyskiwany jest w przypadku obrazów o dużych powierzchniach w tym samym kolorze.

     

    Kompresja stratna

    Przy użyciu kompresji stratnej można skompresować plik w jeszcze większym stopniu niż za pomocą kompresji bezstratnej. Stąd metoda ta jest stosowana w sytuacji, gdy ważne jest by plik zajmował mało miejsca na dysku. W kompresji tego rodzaju jest możliwe określenie w zależności od potrzeb możliwą do zaakceptowania ilość traconych informacji.

    Ważne: Schemat tego rodzaju kompresji opiera się na algorytmie łączenia w mniejsze grupy najbardziej zbliżonych do siebie punktów pod względem odcieni kolorów. Strata zostaje uwidoczniona w momencie dekompresji gdyż nie wszystkie punkty z dużej palety kolorów zostają prawidłowo rozpoznane.

    Kompresja stratna JPEG

    Kompresja stratna GIF

     Oczywiście są stosowane różnego rodzaju algorytmy porównujące odcienie kolorów lecz nie zawsze zdają one egzamin i w konsekwencji grafika traci na jakości. Kompresja stratna najczęściej stosowana jest w przypadku zdjęć o dużej (24-bitowej) palecie kolorów i filmów.


    • Najpopularniejsze formaty graficzne

    Czasy, kiedy każda ilustracja, każda grafika musiała być mozolnie cyzelowana na monitorze za pomocą myszy lub pióra świetlnego, odeszły już w zapomnienie. W dniu dzisiejszym prawie każdy program graficzny oferuje dodatek w postaci bogatego asortymentu symboli, obrazków i grafik. Te tak zwane cliparty można dołączyć do własnych dokumentów lub z łatwością modyfikować. Nawet pobieżny przegląd takich clipartów pokazuje, że prawie każdy program graficzny ma swój własny format. Różnorodność formatów graficznych ma, co prawda, pewne zalety np. kompresja danych, ale również wiele poważnych wad. Jedną z nich jest straszące w branży komputerowej widmo niekompatybilności. Jednak każdy z liczących się programów pozwala na przekonwertowanie grafiki z jednego formatu na inny.

     

    Formaty graficzne

    Format

    Opis formatu

    BMP (Bitmapa)

    Może być używany jedynie w systemach MS-DOS i Windows oraz OS/2 pracujących na komputerach zgodnych ze standardem IBM PC. Jest formatem, który nie kompresuje danych. Rozmiar pliku jest rozmiarem, który obrazek zajmuje w pamięci komputera.

    TIFF (Tagged image File Format)

    Format stał się standardem jeśli chodzi o cyfrowe przetwarzanie obrazu. Opracowany z myślą o programach służących do składu publikacji i obsługiwany przez wszystkie aplikacje do edycji grafiki. Obraz zapisany w tym formacie może być modyfikowany i drukowany niemal ze wszystkich programach służących do obróbki grafiki. Jest on niezależny od platformy sprzętowej i może być używany w systemach MS-DOS, MAC, Windows, Unix.

    Format ten to także standard jeśli chodzi o skanowanie.

    JPEG (Joint Photographic Experts Group)

    Służy do zapisywania grafiki z kompresją o niemal dowolnym współczynniku (nawet 150%). Naturalnie płaci się za to utratą pewnej ilości danych. Oprócz GIF-a, JPEG jest zdecydowanie najbardziej rozpowszechnionym formatem graficznym WWW. Ze względu na wysoką głębię barw (24bity) nadaje się przede wszystkim do zachowywania grafiki o delikatnych przejściach tonalnych oraz zdjęć cyfrowych..

    GIF (Graphics Interchange Format)

    Format ten został opracowany dla wymiany danych między różnymi platformami roboczymi

    Pliki graficzne tworzone w tym formacie mogą być importowane na komputery IBM-PC nawet z takich komputerów jak Amiga czy Atari.

    W formacie tym możemy zachować tylko pliki z grafiką 8 bitową (256 kolorów). Poprzez takie ograniczenie grafiki zapisane w tym formacie zajmują odpowiednio mniej miejsca niż pliki zapisane w formacie TIFF.

    Obok JPEG-a jest to jedyny format graficzny rozpoznawany przez wszystkie standardowe przeglądarki WWW. Dlatego jest on najczęściej używany przez projektantów stron internetowych. Cechą charakterystyczną jest możliwość stopniowego odtwarzania skompresowanej ilustracji. Już na samym początku procesu dekompresji na ekranie pojawia się zarys obrazu, którego jakość stanowi 1/8 ostatecznej rozdzielczości. Następnie wyświetlana kompozycja staje się stopniowo coraz bardziej dokładna, aż wreszcie na monitorze ujrzeć można ostateczną postać wczytywanego obrazu.

    Hitem ostatniego czasu jest możliwość tworzenia tzw. animowanych GIF-ów, które przy bardzo dobrej animacji zajmują mało miejsca na dysku, a co za tym idzie nadają się idealnie do wykorzystania na stronach WWW.

     

    Jeśli chodzi o strony WWW należy także wspomnieć o tzw. przezroczystych gifach (GIF-80), które nadają się doskonale do wykonywania różnego rodzaju ozdobnych napisów, strzałek, rysunków...

    PCX

    Początkowo ten format był przeznaczony dla programu PC Paintbrush. PCX to jednak również format bitmapowy używany przez program Corel Draw i Corel PhotoPaint. Jeśli więc zdarzy się sytuacja, w której nie będziemy mogli zaimportować do CorelDraw`a dużej grafiki zapisanej w skompresowanym formacie TIFF - najlepszym wyjściem będzie konwersja takiego obrazu do formatu PCX.

    Poza tym jednak format ten nie wyróżnia się specjalnie spośród innych i powoli wychodzi z użycia.

                Możliwości zapisu pliku w edytorze grafiki bitmapowej PAINT:


    Zadania

    1. Wybierz rozdzielczość obrazka i oblicz ile miejsca będzie zajmował po zapisaniu go w formacie BMP jako czarno-biały, w 65535 odcieniach oraz TrueColor. Wyniki zapisz w dokumencie tekstowym o nazwie "grafika".
    2. Na czym polega kompresja bezstratna i kompresja stratna?
    3. W jaki sposób zachowuje się grafika bitmapowa, a w jaki wektorowa po dużym powiększeniu? Dlaczego?
    4. Jakie formaty najczęściej wykorzystywane są do tworzenia grafiki na stronach WWW? Dlaczego?
    5. Przekształć grafikę zapisaną w formacie BMP na inne formaty. Porównaj wielkości plików i wyniki zapisz w dokumencie tekstowym o nazwie "grafika".

     Prawa autorskie zastrzeżone © M&J 2003-2007