My Opera20) Vektorová a rastrová grafika
By Jana VondrákováJanisCW. Wednesday, May 13, 2009 11:24:07 AM
20) RASTROVÁ A VEKTOROVÁ GRAFIKA
Rozdíly ( výhody, nevýhody )
Použití
GRAFICKÁ INFORMACE
První monitory dokázaly zobrazit jen několik standardních znaků a obrázky se skládaly pomocí hvězdiček, bodíků a čárek. Postupně se však potřeba grafické informace zvyšovala a první "skutečné" obráziky se objevily spolu s prvním PC. S rozvojem grafických prostředí, rozšířením řad uživatelů a počítačových systémů i do oblasti oddechu a zábavy se grafické zobrazení údajů stalo standardem. Pro uchovávání grafických informací se používají dva základní typy souborů - rastrové ( bitmapové ) a vektorové. Podle toho potom na zpracovávání využíváme rastrové nebo vektorové grafické editory.
RASTROVÉ GRAFICKÉ EDITORY
V rastrových grafických editorech kreslíme stejně jako na papír. Máme k dispozici nástroje jako tužka, guma, štětec atd. Kreslíme tak hrubou čarou, jakou nastavíme a když chceme část obrázku zrušit, jednoduše ji opatrně vygumujeme tak, abychom nepoškodili okolí. Informace o obrázku jsou uložené v "mapě" ( rastru ), kde je pro každý bod uvedena barva - odtud název bitmapový/ rastrový.
S rastrovými obrázky je možno dělat množství operací:
zesvětlit, zvýšit kontrast, přidat nebo ubrat některou z barev spektra, deformovat, zjemnit přechody mezi barvami atd.
Jedním z hlavních parametrů rastrového obrázku je počet barev, které dokáže zobrazit a způsob jakým je uchovává. Nejjednodušší obrázky se skládájí ze dvou barev - černé a bíle.
Jejich uchovávání je velmi jednoduché:
Pro obrázek se na základě jeho rozměrů vytvoří bitová mřížka, přičemž každý bit reprezentuje jeden bod obrázku - když je barva černá, nastaví se mu hodnota 0, v opačném případě 1. Takovéto obrázky se však vyskytují zřídka.
Počet barev obrázku se někdy uvádí číslem. Častěji se však používá pojem barevná hloubka, který hovoří o tom, kolik bitů je použitých na jejich zakódování, 8-bitová hloubka vyhrazuje na zakódování barvy pro každý bod 8 bitů, tj. umožňuje pro něj definovat 28 = 256 barev, 16- bitová hloubka umožňuje uchovávat 216 = 65 536 barev, 24- bitoví 224 a další 32 -bitová 232 = asi 4 miliardy barev.
Barva bodu se na obrazovce nejčastěji vytváří prostřednictvím modelu RGB ( Red - červená, Green - zelená, Blue - modrá ), který výslednou barvu světelného bodu na obrazovce skládá uvedené trojice vzájemným kombinováním jejich vlnových délek - intenzita každé složky je obvykle uložena v jedné třetině vyhrazeného prostoru ( např. při 24-bitovém kódovaní má každá barva k dispozici 8 bitů = 1 bajt ). Modernější alternativou je model RGBA, který má nejvýše 8 bitů určených na kódování průhlednosti ( Alpha ).
Grafickou informaci kromě zobrazování na monitoru často potřebujeme i vytisknout. Model kombinace vlnových délek světla v tomto případě není použitelný, protože nemísíme světlo, ale barviva. Při mísení světla je barva tím světlejším, čím vyšší je intenzita světla. Při mísení barviv je to naopak - čím více barvy přidáme, tím je tmavší. Nejpoužívanějším modelem přimísení barev na tisk je CMYK ( cyan - azurová, Magenta - purpurová, Yellow - žlutá, Key - černá, označovaná jako klíčová ), který pracuje na prinicipu mísení uvedených barviv. O převod barev modelu RGB do barev CMYK se stará ovladač tiskárny a na kvalitě tiskárny a použitém inkoustu závisí, na kolik výsup z tiskárny odpovídá výstupu na monitoru. V případě černobílé tiskárny se barevné plochy tisknou jako odstíny šedé barvy.
Kvalita výstupu závisí nejen na parametrech tiskárny, ale v první řadě na kvalitě předlohy - kromě barevné hloubky je velmi důležitým parametrem grafických údajů rozlišení. Měří se v dpi ( dots per inch - bodech na palec ) a určuje, kolik bodů po šířce a kolik po výšce bude obsahovat obraz na jednom palci ( asi 2,54 cm ). Čím vyšší je hodnota, tím jemnější a kvalitnější výstup máme k dispozici, ale obrázek, který zůstává stále ze stejného počtu bodů ( jen se více " nahustí" ) se zvětšením rozlišení na výstupu zmenší. Na obrazovce nám postačí 96 dpi, pro tisk jsou však vhodnější hodnoty 300, 600 a 1 200 dpi.
Velikost souboru s grafickou informací je tedy závislá na rozměrech obrázku ( daného rozměrem v bodech a rozlišením ) a barevné hloubce.
Vzhledem k tomu, že takovéto plýtvání prostorem je neúnostné, snaží se grafické editory ukládát informace v komprimovaném tvaru. Kromě vlastních formátů vázaných vždy na konkrétní grafický editor, existuje i několik univerzálních rastrových formátů.
Bezztrátovou kompresi používají formáty:
- BMP ( bitmap někdy i DIB - device - independent bitmap ) je nejjednodušší formát, který v základní verzi nepoužívá žádnou kompresi, v rozšířenýchse snaží komprimovat obrázek, prostřednictvím RLE ( run lenght encoding ), která zapisuje barvu a počet bodů této barvy, které následují v obrázku za sebou.
- TIFF ( tag Image File Format ) je poměrně složitým formátem využívající vícero kompresních algoritmů. Původně byl vytvořen jako standart pro obrázky určené k tisku.
- GIF ( Graphics Interchange Format ) používá kompresi LZW, avšak umožňuje uchovávat jen 8-bitovou barebnou hloubku. V důsledku toho je paměťová náročnost frafiky uložené v tomto formátu nízká a využitelná v prostředí www. Formát gif umožňuje ukládání většího počtu bitmap, které dokáže střídat a vytváří tak animaci.
- PNG ( Portable Network Graphics ) je zdokonalením formátu gif, dokáže ukládát 32- bitovou grafiku, tzn. dokáže ukládat i průhlednost, zároveň umožňuje i animaci.
Ztrátovou kompresi využívají formáty:
- JPG, JPEG ( Joint Photographics Exprets Group ) má svůj název odvozen od skupiny expertů, která byla vytvořena za účelem vytvoření kompresního formátu pro statické obrazy. Nese v sobě soubor komprimačních technik, které obraz komprimují prostřednictvím ztrátové komprese ve více fázích. Výsledkem je zejména v tomto důsledku zjemnění přechodů a mírně roztřesený obraz, z čehož vyplývá, že komprese JPEG není vhodná pro obrázky s ostrými hranami obsahující např.text. Uživatel zpravidla dokáže nastavit poměr kvalita/velikost obrazu. Formát je populární a rozšířený zejména v prostředí Internetu.
VÝHODY
- ukládá plnou barevnou infromaci (24 -bitová hloubka )
- je vhodný na ukládání fotografií se spojitým přechodem barev
- velký kompresní poměr ( větší než při GIF, PNG )
- nastavitelná kvalita a kompresní poměr
- mezinárodně uznávaný standart
NEVÝHODY
- není vhodným pracovním formátem, protože ke ztrátě grafické informace ( resp. Změně ) dochází při každém uložení obrázku
- nevhodný pro kompresi grafiky, která obsahuje ostré hrany
- neumožňuje používání průhlednosti
VEKTOROVÝ GRAFICKÝ EDITOR
Ve vektorových grafických editorech se nepracuje s body, ale s objekty - čarou, kružnicí, křivkou, obdelníkem, mnohoúhelníkem, atd. Např. čára je definovaná polohou svých koncových bodů, nebo oblouk je popsaný svým středem a poloměrem. Díky možnosti nepopisovat všechny body obrázku je tento formát velmi vhodný na úsporné ukládání čárové grafiky, tj. všech náčrtů, schémat, grafů.
Jakmile chceme objekt vymazat, nepotřebujeme gumovat, stačí ho označit myší a zrušit. Když mu chceme nastavit barvu, výplň nebo šířku, opět ho aktivujeme a výběrem z menu mu vlastnost změníme. Ze změn velikosti si nemusíme dělat těžkou hlavu - uchopením za zvýrazněný bod ( uzel, okraj či hranu) a taháním je možno nastavit libovolnou velikost.
Vůči rastrové grafice má vektorový formát následující výhody:
- V případě změny velikosti se nezhoršuje kvalita obrázku. Objekt po zvětšení nebude " zoubkovat" a nezmění se mu ani šířka čar.
- Menší nároky na paměť, protože popis objektu zabere podstatně méně místa než zapamatování si barvy pro každý bod obrázku.
- S každým objektem je možno pracovat tak, že to neovlivňuje ostatní. Vektorový obrázek je obvykle množství jednoduchcých geomatrických objektů poskládaných a překrývaných ve složitém celku, který působí dojmem uhlazeného obrázku.
Kódování barev vychází z RGB rovněž jako při rastrových obrázcích, mezi vektorvé formáty patří:
- EPS ( Encapsulated PostScript ) byl navržen na reprezentaci a přenos mezi zařízeními, často se používá na předtiskovou přípravu. Využívá jazyk PostScript, který obsahují nebo emulují mnohé tiskárny. Díky tomu nedochází ke zkreslení mezi údaji na obrazovce a na tiskárně
- PDF ( Portable Document Format ) byl uveden jako řešení již u textových formátů. Díky svojí definici umožňuje i ukládání vektorové grafiky a její přenositelnost mezi zařízeními a platformami.
- WMF ( Windows meta File ) představuje vestavěný vektorový formát systému MS Windows.
- SVG ( Scalable Vector Graphics ) je formát obsahující značkovací jazyk, který popisuje dvojrozměrnou vektorovu grafiku prostřednicvím XML. Jako základní typy grafických objektů používá vektorové tvary ( úsečka, obdelník, lomená čára, mnohoúhelník, kružnice, elipsa, křivka), rastrové a textové objekty. Ty můžou být různě sekupené a formátované prostřednictvím stylů.
- DXF ( Drawing Exchange format ) je formát využívaný na výměnu údaje mezi aplikacemi typu CAD. Jeho autorem je firma AutoDesk, tvůrce softwarů na projektování a konstruování.
Vektorové formáty mohou obsahovat rastrovou grafiku, naopak to není možno - jakýkoli vektrovoý objekt je po vložení do rastrového obrázku transformovaný do rastrové podoby.
Proces změny vektorového obrázku na rastrový říkáme rasterizace, opačnému ( z rastrového na vektrový ) vektorizace. Vektorizace rastrového obrázku nedokáže úplně uspokojivě transformovat rastrové údaje do vektorové grafiky, ale v některých případech je lepší nedokonalý vektorový než dokonalý rastrový obrázek.
V praxi je použití obou druhů editoru asi v rovnováze. Výhody jednoho chybí druhému a naopak. V rastrových editorech se zpracovávají např. fotografie, vektorové jsou určeny na vytváření objektů, které můžeme popsat prostřednictvím geometrických objektů. Mezi nejznámější rastrové grafické editory paří Corel Photopaint a Adobe Photoshop, mezi vektorové Corel Draw a Adobe Illustrator.
Rozdíly ( výhody, nevýhody )
Použití
GRAFICKÁ INFORMACE
První monitory dokázaly zobrazit jen několik standardních znaků a obrázky se skládaly pomocí hvězdiček, bodíků a čárek. Postupně se však potřeba grafické informace zvyšovala a první "skutečné" obráziky se objevily spolu s prvním PC. S rozvojem grafických prostředí, rozšířením řad uživatelů a počítačových systémů i do oblasti oddechu a zábavy se grafické zobrazení údajů stalo standardem. Pro uchovávání grafických informací se používají dva základní typy souborů - rastrové ( bitmapové ) a vektorové. Podle toho potom na zpracovávání využíváme rastrové nebo vektorové grafické editory.
RASTROVÉ GRAFICKÉ EDITORY
V rastrových grafických editorech kreslíme stejně jako na papír. Máme k dispozici nástroje jako tužka, guma, štětec atd. Kreslíme tak hrubou čarou, jakou nastavíme a když chceme část obrázku zrušit, jednoduše ji opatrně vygumujeme tak, abychom nepoškodili okolí. Informace o obrázku jsou uložené v "mapě" ( rastru ), kde je pro každý bod uvedena barva - odtud název bitmapový/ rastrový.
S rastrovými obrázky je možno dělat množství operací:
zesvětlit, zvýšit kontrast, přidat nebo ubrat některou z barev spektra, deformovat, zjemnit přechody mezi barvami atd.
Jedním z hlavních parametrů rastrového obrázku je počet barev, které dokáže zobrazit a způsob jakým je uchovává. Nejjednodušší obrázky se skládájí ze dvou barev - černé a bíle.
Jejich uchovávání je velmi jednoduché:
Pro obrázek se na základě jeho rozměrů vytvoří bitová mřížka, přičemž každý bit reprezentuje jeden bod obrázku - když je barva černá, nastaví se mu hodnota 0, v opačném případě 1. Takovéto obrázky se však vyskytují zřídka.
Počet barev obrázku se někdy uvádí číslem. Častěji se však používá pojem barevná hloubka, který hovoří o tom, kolik bitů je použitých na jejich zakódování, 8-bitová hloubka vyhrazuje na zakódování barvy pro každý bod 8 bitů, tj. umožňuje pro něj definovat 28 = 256 barev, 16- bitová hloubka umožňuje uchovávat 216 = 65 536 barev, 24- bitoví 224 a další 32 -bitová 232 = asi 4 miliardy barev.
Barva bodu se na obrazovce nejčastěji vytváří prostřednictvím modelu RGB ( Red - červená, Green - zelená, Blue - modrá ), který výslednou barvu světelného bodu na obrazovce skládá uvedené trojice vzájemným kombinováním jejich vlnových délek - intenzita každé složky je obvykle uložena v jedné třetině vyhrazeného prostoru ( např. při 24-bitovém kódovaní má každá barva k dispozici 8 bitů = 1 bajt ). Modernější alternativou je model RGBA, který má nejvýše 8 bitů určených na kódování průhlednosti ( Alpha ).
Grafickou informaci kromě zobrazování na monitoru často potřebujeme i vytisknout. Model kombinace vlnových délek světla v tomto případě není použitelný, protože nemísíme světlo, ale barviva. Při mísení světla je barva tím světlejším, čím vyšší je intenzita světla. Při mísení barviv je to naopak - čím více barvy přidáme, tím je tmavší. Nejpoužívanějším modelem přimísení barev na tisk je CMYK ( cyan - azurová, Magenta - purpurová, Yellow - žlutá, Key - černá, označovaná jako klíčová ), který pracuje na prinicipu mísení uvedených barviv. O převod barev modelu RGB do barev CMYK se stará ovladač tiskárny a na kvalitě tiskárny a použitém inkoustu závisí, na kolik výsup z tiskárny odpovídá výstupu na monitoru. V případě černobílé tiskárny se barevné plochy tisknou jako odstíny šedé barvy.
Kvalita výstupu závisí nejen na parametrech tiskárny, ale v první řadě na kvalitě předlohy - kromě barevné hloubky je velmi důležitým parametrem grafických údajů rozlišení. Měří se v dpi ( dots per inch - bodech na palec ) a určuje, kolik bodů po šířce a kolik po výšce bude obsahovat obraz na jednom palci ( asi 2,54 cm ). Čím vyšší je hodnota, tím jemnější a kvalitnější výstup máme k dispozici, ale obrázek, který zůstává stále ze stejného počtu bodů ( jen se více " nahustí" ) se zvětšením rozlišení na výstupu zmenší. Na obrazovce nám postačí 96 dpi, pro tisk jsou však vhodnější hodnoty 300, 600 a 1 200 dpi.
Velikost souboru s grafickou informací je tedy závislá na rozměrech obrázku ( daného rozměrem v bodech a rozlišením ) a barevné hloubce.
Vzhledem k tomu, že takovéto plýtvání prostorem je neúnostné, snaží se grafické editory ukládát informace v komprimovaném tvaru. Kromě vlastních formátů vázaných vždy na konkrétní grafický editor, existuje i několik univerzálních rastrových formátů.
Bezztrátovou kompresi používají formáty:
- BMP ( bitmap někdy i DIB - device - independent bitmap ) je nejjednodušší formát, který v základní verzi nepoužívá žádnou kompresi, v rozšířenýchse snaží komprimovat obrázek, prostřednictvím RLE ( run lenght encoding ), která zapisuje barvu a počet bodů této barvy, které následují v obrázku za sebou.
- TIFF ( tag Image File Format ) je poměrně složitým formátem využívající vícero kompresních algoritmů. Původně byl vytvořen jako standart pro obrázky určené k tisku.
- GIF ( Graphics Interchange Format ) používá kompresi LZW, avšak umožňuje uchovávat jen 8-bitovou barebnou hloubku. V důsledku toho je paměťová náročnost frafiky uložené v tomto formátu nízká a využitelná v prostředí www. Formát gif umožňuje ukládání většího počtu bitmap, které dokáže střídat a vytváří tak animaci.
- PNG ( Portable Network Graphics ) je zdokonalením formátu gif, dokáže ukládát 32- bitovou grafiku, tzn. dokáže ukládat i průhlednost, zároveň umožňuje i animaci.
Ztrátovou kompresi využívají formáty:
- JPG, JPEG ( Joint Photographics Exprets Group ) má svůj název odvozen od skupiny expertů, která byla vytvořena za účelem vytvoření kompresního formátu pro statické obrazy. Nese v sobě soubor komprimačních technik, které obraz komprimují prostřednictvím ztrátové komprese ve více fázích. Výsledkem je zejména v tomto důsledku zjemnění přechodů a mírně roztřesený obraz, z čehož vyplývá, že komprese JPEG není vhodná pro obrázky s ostrými hranami obsahující např.text. Uživatel zpravidla dokáže nastavit poměr kvalita/velikost obrazu. Formát je populární a rozšířený zejména v prostředí Internetu.
VÝHODY
- ukládá plnou barevnou infromaci (24 -bitová hloubka )
- je vhodný na ukládání fotografií se spojitým přechodem barev
- velký kompresní poměr ( větší než při GIF, PNG )
- nastavitelná kvalita a kompresní poměr
- mezinárodně uznávaný standart
NEVÝHODY
- není vhodným pracovním formátem, protože ke ztrátě grafické informace ( resp. Změně ) dochází při každém uložení obrázku
- nevhodný pro kompresi grafiky, která obsahuje ostré hrany
- neumožňuje používání průhlednosti
VEKTOROVÝ GRAFICKÝ EDITOR
Ve vektorových grafických editorech se nepracuje s body, ale s objekty - čarou, kružnicí, křivkou, obdelníkem, mnohoúhelníkem, atd. Např. čára je definovaná polohou svých koncových bodů, nebo oblouk je popsaný svým středem a poloměrem. Díky možnosti nepopisovat všechny body obrázku je tento formát velmi vhodný na úsporné ukládání čárové grafiky, tj. všech náčrtů, schémat, grafů.
Jakmile chceme objekt vymazat, nepotřebujeme gumovat, stačí ho označit myší a zrušit. Když mu chceme nastavit barvu, výplň nebo šířku, opět ho aktivujeme a výběrem z menu mu vlastnost změníme. Ze změn velikosti si nemusíme dělat těžkou hlavu - uchopením za zvýrazněný bod ( uzel, okraj či hranu) a taháním je možno nastavit libovolnou velikost.
Vůči rastrové grafice má vektorový formát následující výhody:
- V případě změny velikosti se nezhoršuje kvalita obrázku. Objekt po zvětšení nebude " zoubkovat" a nezmění se mu ani šířka čar.
- Menší nároky na paměť, protože popis objektu zabere podstatně méně místa než zapamatování si barvy pro každý bod obrázku.
- S každým objektem je možno pracovat tak, že to neovlivňuje ostatní. Vektorový obrázek je obvykle množství jednoduchcých geomatrických objektů poskládaných a překrývaných ve složitém celku, který působí dojmem uhlazeného obrázku.
Kódování barev vychází z RGB rovněž jako při rastrových obrázcích, mezi vektorvé formáty patří:
- EPS ( Encapsulated PostScript ) byl navržen na reprezentaci a přenos mezi zařízeními, často se používá na předtiskovou přípravu. Využívá jazyk PostScript, který obsahují nebo emulují mnohé tiskárny. Díky tomu nedochází ke zkreslení mezi údaji na obrazovce a na tiskárně
- PDF ( Portable Document Format ) byl uveden jako řešení již u textových formátů. Díky svojí definici umožňuje i ukládání vektorové grafiky a její přenositelnost mezi zařízeními a platformami.
- WMF ( Windows meta File ) představuje vestavěný vektorový formát systému MS Windows.
- SVG ( Scalable Vector Graphics ) je formát obsahující značkovací jazyk, který popisuje dvojrozměrnou vektorovu grafiku prostřednicvím XML. Jako základní typy grafických objektů používá vektorové tvary ( úsečka, obdelník, lomená čára, mnohoúhelník, kružnice, elipsa, křivka), rastrové a textové objekty. Ty můžou být různě sekupené a formátované prostřednictvím stylů.
- DXF ( Drawing Exchange format ) je formát využívaný na výměnu údaje mezi aplikacemi typu CAD. Jeho autorem je firma AutoDesk, tvůrce softwarů na projektování a konstruování.
Vektorové formáty mohou obsahovat rastrovou grafiku, naopak to není možno - jakýkoli vektrovoý objekt je po vložení do rastrového obrázku transformovaný do rastrové podoby.
Proces změny vektorového obrázku na rastrový říkáme rasterizace, opačnému ( z rastrového na vektrový ) vektorizace. Vektorizace rastrového obrázku nedokáže úplně uspokojivě transformovat rastrové údaje do vektorové grafiky, ale v některých případech je lepší nedokonalý vektorový než dokonalý rastrový obrázek.
V praxi je použití obou druhů editoru asi v rovnováze. Výhody jednoho chybí druhému a naopak. V rastrových editorech se zpracovávají např. fotografie, vektorové jsou určeny na vytváření objektů, které můžeme popsat prostřednictvím geometrických objektů. Mezi nejznámější rastrové grafické editory paří Corel Photopaint a Adobe Photoshop, mezi vektorové Corel Draw a Adobe Illustrator.
