Grafika komputerowa podstawowe pojęcia i zastosowania

Grafika komputerowa podstawowe pojcia i zastosowania Klasa III 1 Obraz w informatyce Obrazem zajmuj si trzy dziedziny informatyki: Grafika komputerowa Przetwarzanie obrazw Rozpoznawanie obrazw Grafika komputerowa - dzia informatyki zajmujcy si wykorzystaniem komputerw do

generowania obrazw oraz wizualizacj rzeczywistych danych. Grafika komputerowa jest obecnie narzdziem stosowanym powszechnie w nauce, technice, kulturze oraz rozrywce. 2 Grafika komputerowa Grafika komputerowa jest dziedzin zajmujc si generowaniem obrazw metodami cyfrowymi. Dane wejciowe : opis ( w postaci programu lub zbioru danych w szczeglnych przypadkach mog to by inne obrazy np. tekstury, ktre bd podlegay przetwarzaniu). Dane wyjciowe : obraz Typowym przykadem jest generacja efektw specjalnych dla wspczesnej kinematografii.

3 Przetwarzanie obrazw Przetwarzanie obrazw to dziedzina zajmujca si reprezentacj obrazw w postaci cyfrowej oraz algorytmami ich obrbki. Dane wejciowe : obraz Dane wyjciowe : obraz Jako dane wejciowe naleaoby take potraktowa opis sposobu obrbki. Typowym przykadem jest obrbka zdj cyfrowych w celu uzyskania okrelonego efektu, np. wydobycie standardowo niewidocznych szczegw w cieniach. 4 Rozpoznawanie obrazw Rozpoznawanie obrazw to dziedzina zajmujca si metodami zmiany treci obrazu na opis nadajcy si do dalszej obrbki.

Dane wejciowe : obraz; Dane wyjciowe : opis Posta uzyskanego wyjciowego opisu jest bardzo silnie zalena od celu, w jakim dane zadanie byo wykonane. Typowym przykadem jest analiza obrazu tczwki oka w celu przeprowadzenia identyfikacji osoby. 5 Zastosowanie grafiki komputerowej Graficzny interfejs uytkownika(GUI) Zastosowania prezentacyjne, wizualizacja informacji, zastosowania biurowe

Wspomaganie prac inynierskich (CAD/CAM) Symulacja i wirtualna rzeczywisto (lotu, obiektw, gry komputerowe) Poligrafia i skad drukarski (systemy DTP) Kartografia i systemy informacji przestrzennej (GIS) Medycyna Przemys rozrywkowy (kinematografia, efekty specjalne animacja, telewizja, wirtualne studio) 6 Zastosowanie grafiki komputerowej - DTP Okienkowy system interfejsu sta si na tyle powszechny, e dla przecitnego uytkownika komputer bez okienek byby bezuytecznym przedmiotem. Nawet administratorzy systemowi coraz czciej dostaj do dyspozycji narzdzia okienkowe i nie wszystkie

operacje musz wykonywa z linii polece. 7 Zastosowanie grafiki komputerowej - DTP 8 Zastosowanie grafiki komputerowej CAD/CAM Projektowanie wspomagane komputerowo (Computer Aided Design - CAD) Komputerowe wspomaganie krelenia i projektowania (Computer Aided Drafting and Design - CADD) Komputerowe wspomaganie procesu wytwarzania (Computer Aided Manufacturing - CAM) Komputerowo zintegrowana produkcja (Computer Integrates Manufacturing - CIM) Komputerowe wspomaganie dziaalnoci inynierskiej (Computer Aided Engineering - CAE) Komputer uczestniczy w produkcji przedmiotu na kadym etapie jego

powstawania. Poczynajc od pomysu (wizji projektanta), poprzez 9 modelowanie ksztatu, utworzenie dokumentacji i przygotowanie warunkw Zastosowanie grafiki komputerowej MEDYCYNA 10 Bez tomografii komputerowej czy rezonansu magnetycznego wspczesna medycyna nie byaby w stanie postawi czsto waciwej diagnozy. Ale rwnie badania USG a ostatnio nawet RTG w gabinecie stomatologicznym dostarcza wynikw w postaci obrazu na monitorze zamiast tradycyjnej kliszy

fotograficznej. Tych narzdzi nie byoby bez przetwarzania obrazw i grafiki komputerowej. Dlaczego grafika komputerowa? Wikszo informacji dociera do czowieka za porednictwem wzroku atwiej przekaza due iloci informacji w postaci prezentacji graficznej Moliwo kreowania dowolnych scen, nawet zupenie nierzeczywistych

Twrcy reklam i filmw dostaj narzdzia dajce praktycznie nieograniczone moliwoci W wielu dziedzinach mona obejrze wreszcie to, co dotychczas byo niemoliwe do zobaczenia 11 Historia grafiki komputerowej

Lata 1950 powstaway pierwsze monitory graficzne. Grafika komputerowa w zastosowaniach militarnych 1962- Sketchpad Ivana Sutherlanda 1964- pierwszy zesp naukowy zajmujcy si algorytmami dla potrzeb grafiki komputerowej . Uniwersytet w Utah. 1969 Evans & Sutherland 1969- w ramach ACM powstaa grupa SIGGRAPH 1974-1977 laboratorium graficzne w New York Institute of Technology 1980 metoda ledzenia promieni (ray tracing) 1982- filmy: TRON, Star Teek 1883- fraktale 1984- metoda energetyczna (radiosity) 1995 film Toy Story 2001 mapowanie fotonowe 12 Sprzt dla potrzeb grafiki komputerowej

Urzdzenia wyjciowe: Monitory CRT I TFT/LCD, urzdzenia stereoskopowe (Stereoskopia technika obrazowania, oddajca wraenie normalnego widzenia przestrzennego, tzn. reprezentujcego nie tylko ksztat i kolor obiektw, ale take ich wzajemne zalenoci przestrzenne, odlego od obserwatora i gbi sceny.) Urzdzenia do tworzenia trwaych kopii obrazw: drukarki i plotery, a take urzdzenia nagrywajce (VHS,CD,DVD) Procesory graficzne Urzdzenia wejciowe Klawiatura Wskazujce: mysz, tablet, ekran dotykowy, manipulatory 13 Wprowadzajce obraz: skaner 2D i 3D, cyfrowy Podzia grafiki komputerowej a) pod wzgldem techniki tworzenia obrazw:

Grafik rastrow Grafik wektorow b) pod wzgldem charakteru przetwarzanych danych: Grafik dwuwymiarow (2D) Grafik trjwymiarow (3D) c) pod wzgldem cyklu, sposobu generacji obrazu: 14 Nieinterakcyjn Interakcyjn Grafik czasu rzeczywistego

Grafika komputerowa podzia Technika tworzenia obrazw Grafika rastrowa Grafika rastrowa - obraz jest budowany z prostoktnej siatki lecych blisko siebie punktw (tzw. pikseli). Gwnym parametrem w przypadku grafiki rastrowej jest wielko bitmapy, czyli liczba pikseli, podawana na og jako wymiary prostokta 15 Grafika wektorowa Grafika wektorowa obraz jest rysowany

za pomoc kresek lub ukw Rnica grafik wektorowa a rastrowa 16 Rnica grafik wektorowa a rastrowa 17 Rnica grafik wektorowa a rastrowa 18 Przewaga grafiki wektorowej nad rastrow:

obraz wektorowy wymaga bardzo maej iloci informacji, co przekada si na mae pliki. Rozmiar obrazu nie wpywa na rozmiar pliku. robic przyblienie na krawd np. okrgu zawsze bdzie to krawd gadka. przyblianie krzywych nie zwiksza proporcjonalnie ich gruboci jako linii. Zwykle ta grubo nie jest zwikszana albo nastpuje utrata proporcji. parametry obiektw s pamitane i mog by modyfikowane. To oznacza, e transformacje graficzne, takie jak translacja, skalowanie, rotacja, wypenianie, itp. nie degraduj jakoci rysunku. Ponadto wymiary zwykle podaje si w jednostkach niezalenych od urzdzenia, co przekada si pniej na optymaln rasteryzacj w module rasteryzujcym, gdy zmuszeni jestemy przez urzdzenie wywietlajce do przejcia na posta rastrow, z perspektywy grafiki 3D, renderowanie cienia w grafice wektorowej jest znacznie bardziej realistyczne, poniewa cienie mog by abstrahowane do promieni wiata, z ktrych wynikaj. To umoliwia renderowanie z realizmem bliskim klasycznej fotografii.

19 Typowe zastosowania Grafika rastrowa Znakomicie sprawdza si w przypadku zapisywania zdj i realistycznych obrazw (tu kady punkt moe mie inn barw i nasycenie) Jest w tym przypadku bardziej uyteczna od wektorowej, gdy trudno jest przeoy na krzywe obraz rzeczywisty jaki widzimy w danym momencie. 20

Grafika wektorowa Wszelkiego rodzaju wykresy i rysunki techniczne, prezentacja danych i modelowanie, prezentacja tekstu. Zapis wektorowy jest odpowiedni take do gotowych dokumentw nie przeznaczonych do dalszej edycji, a do rozpowszechnienia w formie elektronicznej w zamknitej postaci. Zastosowanie grafiki w Internecie Rastrowej

Przy tworzeniu obrazw o skomplikowanych kolorach, przejciach tonalnych, cieniach itp. Przy skadaniu ilustracji Obrbce zdj Tworzenie grafiki ekranowej dla aplikacji multimedialnych Do przygotowania statycznych efektw specjalnych w filmie Kreowanie prostych animacji GIF 21 Wektorowej

Wizytwki, emblematy, znaki firmowe W reklamie W tworzeniu wykresw 2D i 3Dfunkcji matematycznych, fizycznych i ekonomicznych, histogramw, wykresw; Krelenie i projektowanie wspomagane komputerowo Symulacja i animacja dla wizualizacji naukowej i rozrywki

Programy do obrbki grafiki Rastrowej Paint Photoshop Affinity Photo GIMP IrfanView PaintShopPro PhotoFiltre Wektorowej

22 Adobe Illustrator CorelDRAW Adobe Flash Inkscape AutoCAD Affinity Designer Star Office Draw TechCAD Standardy graficzne Formaty plikw graficznych mona podzieli na formaty: przechowujce grafik wektorow oraz formaty przechowujce grafik

rastrow. Z kolei formaty przechowujce grafik rastrow mona podzieli na stosujce: 23 kompresj bezstratn, stosujce kompresj stratn oraz niestosujce kompresji. Formaty grafiki rastrowej

Uywajce kompresji stratnej: JPEG (Joint Photographic Experts Group) niewtpliwie najpopularniejszy format plikw graficznych z kompresj stratn; uywany zarwno w sieci internet (obsugiwany przez prawie wszystkie przegldarki), jak i w aparatach cyfrowych JPS (JPG Stereo) najpopularniejszy format prezentacji obrazw stereoskopowych, obrazy dla prawego i lewego oka zapisane s obok siebie JPEG 2000 nowsza wersja formatu JPEG, oferujca lepsz kompresj, DjVu format stworzony do przechowywania zeskanowanych dokumentw w formie elektronicznej, TIFF (Tagged Image File Format) popularny format plikw graficznych udostpniajcy wiele rodzajw kompresji (zarwno stratnej, jak i bezstratnej) oraz umoliwiajcy przechowywanie kanau alfa. 24

Formaty grafiki rastrowej Uywajce kompresji bezstratnej: TIFF - patrz wyej, PNG (Portable Network Graphics) popularny format grafiki (szczeglnie internetowej); obsugiwany przez wikszo przegldarek WWW; obsuguje kana alfa, GIF (Graphics Interchange Format) popularny format grafiki (szczeglnie internetowej); obsugiwany przez prawie wszystkie przegldarki WWW; moe przechowywa wiele obrazkw w jednym pliku tworzc z nich animacj; obsuguje przeroczysto monochromatyczn (pena przeroczysto lub wcale),

BMP oferuje zapis z kompresj RLE lub bez kompresji (powszechniejszy), wykorzystywany m.in. przez program MS Paint FLIF - format zapisu grafiki rastrowej oferujcy kompresj bezstratn, pliki w tym formacie s znacznie mniejsze w porwnaniu z plikami w formatach PNG, JPEG, BPG, czy WebP, prace nad formatem nie zostay jeszcze ukoczone. 25 Formaty grafiki rastrowej Bez kompresji: XCF (eXperimental Computing Facility) mapa bitowa programu GIMP; moe przechowywa wiele warstw, XPM format zapisu plikw przy pomocy znakw ASCII,

PSD mapa bitowa programu Adobe Photoshop; moe przechowywa wiele warstw. 26 Formaty grafiki wektorowej SVG (Scalable Vector Graphics) format oparty na jzyku XML; promowany jako standard grafiki wektorowej; umoliwia tworzenie animacji, CDR (Corel Draw) format opatentowany przez firm Corel Corporation SWF (Adobe Flash) format grafiki wektorowej

popularny w internecie; umoliwia tworzenie animacji, a nawet caych aplikacji, EPS (Encapsulated PostScript) format PostScript z ograniczeniami 27 Pojcia: Rasteryzacja jest to czynno polegajca na konwersji obrazu opisanego w formie wektorowej na obraz rastrowy (piksele lub kropki) w celu wywietlenia na urzdzeniu wizyjnym,

wydrukowania lub w celu zapamitania w pliku w formacie bitmapowym. Piksel najmniejszy, niepodzielny element obrazu o staej barwie. Kompresja danych -polega na zmianie sposobu zapisu informacji tak, aby zmniejszy redundancj i tym samym objto zbioru. Wiele formatw graficznych opierajcych si na grafice rastrowej (gif, jpeg), stosuje techniki pozwalajace przechowywa informacje w postaci skompresowanej. Niektre techniki zmieniaj/ usuwaj pewne informacje kompresja stratna. Z zapisu stratnego nie mona wiernie odtworzy pierwowzoru informacji. Zmiany czsto s niezauwaalne, a istotne dla zmniejszenia rozmiaru pliku. 28 Pojcia: Mapa bitowa sposb zapamitania obrazu rastrowego to bitmapa- dwuwymiarowa tablica pikseli. Charakteryzuje

j nastpujce waciwoci: Wysoko i szeroko bitmapy liczona jako liczba pikseli w pionie i w poziomie (rozdzielczo) Liczba bitw na piksel opisujca liczb moliwych do uzyskania kolorw (gbia kolorw) Im dany obrazek ma wysz rozdzielczo, tym wikszy jest jego rozmiar. Na wielko obrazka wpyw ma rwnie ilo moliwych do

zapamitania kolorw. Im wicej kolorw tym wiksza objto. 29 Grafika dwuwymiarowa (2D) Grafika dwuwymiarowa (2D) jest wykorzystywana gwnie w tych zastosowaniach, w ktrych pierwotnie uywano tradycyjnych technologii drukowania oraz rysowania - m.in. typografii, kartografii, krelarstwie, reklamie, filmie animowanym rysunkowym, grafice prezentacyjnej itp. Obrazy grafiki 2D s cakowicie paskie tzn. pozbawione jakichkolwiek warstw, analogicznie do rysunkw jakie tworzymy w programie graficznym Paint systemu Windows. 30

Grafika 3D Grafika 3D - grafika trjwymiarowa, nazwa jednej z dziedzin grafiki komputerowej, zajmujcej si gwnie wizualizacj obiektw trjwymiarowych. W tym typie grafiki obiekty s umieszczone w przestrzeni trjwymiarowej i celem programu komputerowego jest przede wszystkim przedstawienie trjwymiarowego wiata na dwuwymiarowym obrazie. Geometria obiektw trjwymiarowych moe by reprezentowana na kilka sposobw: Siatka wieloktw obiekt jest budowany z paskich wieloktw (najczciej trjktw lub czworoktw), ktre maj wsplne wierzchoki i krawdzie. W ten sposb mona tworzy

proste bryy, albo jeli siatka jest dostatecznie gsta dobrze przyblia skomplikowane obiekty. 31 Grafika 3D Voxele (woksele) obiekt jest budowany z elementarnych szecianw (trjwymiarowych pikseli). Tego rodzaju reprezentacja jest rozpowszechniona szczeglnie w diagnostyce medycznej, gdzie uzyskuje si szereg przekrojw (obrazw bitmapowych) ciaa pacjenta i na ich podstawie tworzy trjwymiarowe modele. 32 Grafika 3D

Opis matematyczny obiekty s okrelone rwnaniami. Mog to byd np. kule, paszczyzny, oraz szczeglnie uyteczne i powszechnie stosowane powierzchnie parametryczne, np. powierzchnie Bziera czy NURBS. 33 Ad c) pod wzgldem cyklu, sposobu generacji obrazu: Grafika nieinterakcyjna - program wczytuje uprzednio przygotowane dane i na ich podstawie tworzy wynikowy obraz. Tak dziaa program, ktry wczytuje z pliku definicj sceny trjwymiarowej i na jej podstawie generuje obraz sceny. Grafika interakcyjna - program na bieco uaktualnia obraz w zalenoci od dziaa uytkownika,

dziki temu uytkownik moe od razu oceni skutki. Bardzo wane w tym przypadku jest, e czas odwieenia obrazu nie moe byt zbyt dugi. Dlatego w przypadku grafiki interakcyjnej akceptuje si i stosuje uproszczone metody rysowania obiektw, aby zminimalizowa czas oczekiwania na wizualizacj dziaa uytkownika. 34 Ad c) pod wzgldem cyklu, sposobu generacji obrazu: Grafika czasu rzeczywistego - program musi bardzo szybko (kilkadziesit razy na sekund) generowa obraz, aby wszelkie zmiany byy natychmiast uwidocznione. Grafika czasu rzeczywistego ma szczeglnie due znaczenie w rnego rodzaju symulatorach oraz jest powszechna w grach komputerowych. 35

Recently Viewed Presentations

  • Principles of the Constitution - AP GOVERNMENT & POLITICS

    Principles of the Constitution - AP GOVERNMENT & POLITICS

    AP Gov—9/18/2015. Grab FRQ Tips handout from the back. TGIF! FRQ Process and helpful hints. FRQ examples/responses. Power Grab game. Intro & Constitution (Ch. 1-2) Test Monday. Make sure you know the structure of the Constitution! 30 M/C, 1 FRQ....
  • Vascular shunt Anatomy of the arteries veins and capillaries.

    Vascular shunt Anatomy of the arteries veins and capillaries.

    Capillary beds surround organs. These capillaries are supplied with blood by arterioles and drained by venules. Capillary walls are only one cell thick which permits exchanges of material between the contents of the capillary and the surrounding tissue. Supply gases...
  • Sales presentation - CIPS

    Sales presentation - CIPS

    The Big Picture - The World is Changing. From Forces for Change report from BITC. Significant population growth in emerging markets will continue to shift the current world order, with China and India likely to be the first and third...
  • The Moon

    The Moon

    The reason we don't see any light on the moon during a new moon is because the far side of the moon is getting all the light, while the side we see is cast completely in shadow. When we have...
  • The Second Law of Thermodynamics

    The Second Law of Thermodynamics

    The Second Law of Thermodynamics Chapter 7 The first law of thermodynamics states that during any cycle that a system undergoes, the cyclic integral of the heat is equal to the cyclic integral of the work. However, we know from...
  • Family Breakdown - Netspace

    Family Breakdown - Netspace

    Marshalls & Dent Melbourne 03 96705000 [email protected] Forced Estate Planning Assets must be apportioned between the parties, often with unwanted taxation consequences. Emotional issues a "wild card" By destroying an asset of one party, the total pool of available assets...
  • What does our land mean to us? - St Leonard's College

    What does our land mean to us? - St Leonard's College

    It is the responsibility of each community to look after their country as it looked after them. The environment holds rich meaning for Indigenous Australian peoples, whose Dreaming Stories (for Aboriginal peoples) and Legends (for Torres Strait Islander peoples) are...
  • MPR GHG Adder

    MPR GHG Adder

    Greenhouse Gas Adder for Use in Determining the 2008 MPR Rulemaking 06-02-012 March 27, 2008 Presented by David Schlissel Current Synapse CO2 Price Forecast Developed in the Winter and Spring of 2006. Based on several factors including analyses of four...