Téma č.2Datové formáty grafiky, jejich

specifika a možnost využití

Jiří Kučera Jakub Hora

LegendaRastrová grafika

◦Formáty◦Srovnání, použití◦Výhody / nevýhody

Vektorová grafika◦Formáty◦Srovnání, použití◦Výhody / nevýhody

3D grafika

ÚvodExistují 2 přístupy k 2D grafice:

◦Bitmapová (rastrová) grafika◦Vektorová grafika

Bitmapová grafikaZpůsob, jakým počítače ukládají a

zpracovávají obrazové informaceObrázek je popsán pomocí jednotlivých

barevných bodůBody jsou organizovány jako pravidelná

dvourozměrná síť do mřížkykaždý pixel má specifikovanou svou

přesnou polohu a barvu (např. RGB), jas, průhlednost…

Bitmapová grafikakaždý pixel má specifikovanou svou

přesnou polohu a barvu (např. RGB), jas, průhlednost…

Tento způsob popisu obrázků používá např. televize nebo digitální fotoaparát

Kvalitu záznamu obrázku ovlivňuje především rozlišení a barevná hloubka

RozlišeníRozlišení (resolution) je počet pixelů,

které může být zobrazeno na obrazovce. Udává se v DPI (dots per inch) nebo také

jako počet sloupců x počet řádků.Pokud se obrázek zobrazuje na

monitoru, stačí rozlišení 72 DPI, pro tisk na tiskárně 300 DPI.

Barevná hloubka= Počet bitů použitých k popisu určité

barvy nebo pixelu v bitmapovém obrázku/videa.

= Počet bitů na pixel, zejména je-li uvedeno spolu s počtem použitých pixelů.

Větší barevná hloubka zvětšuje škálu různých barev a přirozeně také paměťovou náročnost obrázku či videa.

Barevná hloubka - přehled◦1bitová barva (21 = 2 barvy) = Mono Color◦4bitová barva (24 = 16 barev)◦8bitová barva (28 = 256 barev)◦15bitová barva (215 = 32 768 barev) = Low Color◦16bitová barva (216 = 65 536 barev) = High Color◦24bitová barva (224 = 16 777 216 barev) = True Color◦32bitová barva (232 = 4 294 967 296 barev)

= Super True Color (někdy také jako True Color)◦48bitová barva (248 = 281 474 976 710 656

= 281,5 biliónů barev) = Deep Color

Formáty bitmapové grafikyPoužívané formáty rozlišujeme jako:1. Nekomprimované2. Komprimované

s bezeztrátovou kompresíse ztrátovou kompresí

Nejběžnější formáty rastrové gr..JPEG (Joint Photographic Experts Group)

◦ standardní metoda ztrátové komprese (po komprimaci horší kvalita)

◦ nejrozšířenějšími přípony tohoto formátu je nejen .jpeg, ale i .jpg, .jfif nebo .jpe

◦ skutečným názvem typu souboru je JFIF, což znamená JPEG File Interchange Format.

◦ nejčastější formát používaný pro přenášení a ukládání fotografií na webu

◦ je nevhodný pro perokresbu, zobrazení textu nebo ikonky◦ používá barvy ve True Color (16 milionů barevných odstínů)◦ nepodporuje průhlednost (neobsahuje Alfa kanál)

Nejběžnější formáty rastrové gr..JPEG – pokračování

◦ Komprese vs. kvalita a velikost◦ při většině používaných kompresních poměrů je ztráta kvality tak

nepatrná, že si ji při běžném rozlišení monitoru ani neuvědomíte◦ Velké zmenšení objemu dat (někdy je možné obrázek při

zachování slušné kvality zmenšit až na čtvrtinu velikosti, jakou by měl ve formátu .GIF)

◦ obecné doporučení pro optimální kompresní poměr neexistuje. Záleží na konkrétním motivu a povaze fotografie

◦ je často srovnáván s GIF - tato srovnaní jsou velmi problematická, protože GIF nikdy nebyl určen pro fotografické obrazy, je limitován na 256 barev, a konečně byl překonán formátem PNG, který je také vhodný pro fotografické obrazy, je bezeztrátový (ale za cenu větších souborů)

JPEG – pokračování Komprese vs. kvalita a velikost při většině používaných kompresních poměrů je ztráta kvality

tak nepatrná, že si ji při běžném rozlišení monitoru ani neuvědomíte

Velké zmenšení objemu dat (někdy je možné obrázek při zachování slušné kvality zmenšit až na čtvrtinu velikosti, jakou by měl ve formátu .GIF)

obecné doporučení pro optimální kompresní poměr neexistuje. Záleží na konkrétním motivu a povaze fotografie

je často srovnáván s GIF - tato srovnaní jsou velmi problematická, protože GIF nikdy nebyl určen pro fotografické obrazy, je limitován na 256 barev, a konečně byl překonán formátem PNG, který je také vhodný pro fotografické obrazy, je bezeztrátový (ale za cenu větších souborů)

.GIF (Graphics Interchange Format)◦ Používá metodu bezeztrátové komprese LZW84◦ Umožňuje jednoduché .GIF animace (pomocí série

obrázků zobrazovány jeden po druhém)◦ Informace o tom, jak rychle se mají jednotlivé obrázky

střídat (rychlost animace), jsou uloženy společně s daty obrázku

◦ Max. počet barev v obrázku je omezen na (8 bitů)◦ V případě animace pak umožňuje využít odlišné palety

256 barev pro každý snímek, toto omezení nemá formát PNG, který se hodí ke stejným účelům jako GIF a nabízí pro většinu obrazů výrazně lepší kompresi. Formát PNG však neumožňuje animace (ty umožňuje až APNG a MNG)

.GIF - pokračování◦ 2 verze formátu GIF: 87a / 89a kde v novější verzi

z roku 1989 přibyla podpora více obrázků (jednoduché animace), prokládání a možnost uložení dalších metadat

◦ používá se také pro WWW grafiku na Internetu◦ toto využití formátu je bezeztrátová komprimace, která

udržuje velmi ostré okraje (na rozdíl od JPEG).◦ vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga),

čárovou grafiku (loga), kde je malá náročnost na barvy◦ GIF je využitelný také na malé animace a filmové klipy

v minimálním rozlišení◦ menší datová náročnost

.PNG (Portable Network Graphics)◦původní název zněl PBF (Portable Bitmap Format),

ale posléze byl změněn na PNG (Portable Network Graphics).

◦není omezen 256 barvami jako .GIF a nabízí lepší kompresi

◦bezeztrátová komprese◦24 bitová barevná hloubka◦obsahuje 8 bitovou průhlednost (alfa kanál-obrázek

může být v různých částech různě průhledný)◦byl vyvinut jako zdokonalení a náhrada formátu GIF

.PNG - pokračování◦nevýhoda: praktická nedostupnost jednoduché animace◦PNG je stejně jako GIF a JPEG používán především na

webu◦nepodporuje systém kladení barev CMYK◦soubory uložené ve formátu PNG jsou ve stejné kvalitě

jako JPEG 5 až 10x větší!◦PNG je naopak lepší než JPEG pro obrázky obsahující

text, čárovou grafiku, čisté barevné plochy a ostré rozhraní barev

◦PNG postupně vytlačuje formát GIF, protože má volnou licenci, umožňuje 24bit barvu a 8bit průsvitnost (GIF jen 8b a bez průhlednosti)

.TIFF (Tag Image File Format)◦formát vytvořila v roce 1986 společnost Aldus◦jeden ze souborových formátů pro ukládání

rastrové počítačové grafiky◦TIFF byl původně vytvořen na zkoušku, za účelem

získání jednotného formátu pro stolní skenery v polovině 80. Let, TIFF se rozrůstal jako formát černobílých, a po té i barevných obrazů

◦tvoří neoficiální standard pro ukládání snímků určených pro tisk. Je složitější oproti jiným formátům pro ukládání rastrové grafiky

◦umožňuje vícestránkové soubory, a proto se často používá pro ukládání přijatých faxů

.TIFF - pokračování

.TIFF - pokračování◦velká pružnost reprezentace údajů◦založen na 32bit CMYK či 24bit RGB

nekomprimovaném obraze◦bezeztrátová komprese◦ vhodný pro archivaci obrázků, tisk◦umožňuje uložit více obrazových bitmap do

jednoho souboru◦vysoká náročnost na paměť (TIFF má ale

možnost využívat LZW kompresi =bezeztrátovou datovou kompresní techniku pro redukci velikosti souboru)

.BMP (Microsoft Windows Bitmap)◦ Zahrnut firmou Microsoft ho do tehdy nejprodávanějšího

16bitového grafického operačního prostředí Microsoft Windows 3.0 (1988)

◦ Soubory .BMP obsahují hlavičku a informační hlavičku, tabulku barev a pole bitů, které určují údaje bitmapy

◦ Extrémní jednoduchost a dobrá dokumentovanost ◦ Bez patentové ochrany, díky tomu jej dokáže snadno číst i

zapisovat drtivá většina grafických editorů v mnoha různých operačních systémech

◦ obrázky v .BMP ukládány po jednotlivých pixelech, podle toho, kolik bitů je použito pro reprezentaci každého pixelu je možno rozlišit různé množství barev ((tzv. barevná hloubka) 2 barvy (1 bit na pixel), 16 (4 bity), 256 (8 bitů), 65 536 (16 bitů), nebo 16,7 miliónů barev (24 bitů). Osmibitové obrázky mohou místo barev používat šedou škálu (256 odstínů šedi)).

.BMP - pokračování◦ soubory .BMP nepoužívají žádnou kompresi. Z toho

důvodu jsou obvykle BMP soubory mnohem větší než obrázky stejného rozměru uložené ve formátech, které kompresi používají

◦ tento formát je zcela nevhodný pro použití na Internetu (kvůli jeho velikosti)

◦ Velikost nekomprimovaného obrázku v bajtech lze přibližně vypočítat podle vzorce:

◦ (šířka v pixelech) * (výška v pixelech) * (bitů na pixel / 8)◦ K velikosti obrázku je třeba ještě připočítat velikost

hlavičky souboru, která se liší dle jeho verze i dle použité barevné hloubky

Další formáty rastrové grafiky:MNGPCXJPEG 2000XPMWBMPHDPAPNG

Výhody rastrové grafikysnadné pořízení obrázku (pomocí

fotografie, scaneru)lze je velmi snadno

zobrazit/tisknoutmohou popisovat velmi složité

předlohy (fotografie,…)převod mezi formáty bitmap je

velmi snadný

Nevýhody rastrové grafikyvelký objem datztráta kvality při transformacích typu otáčení,

zešikmení,...velké nároky na zdroje (při vysokém rozlišení a

barevné hloubce)změna velikosti (zoomování) vede ke zhoršení

obrázkové kvality obrázkuzvětšení obrázku je možné jen v omezené míře,

neboť při větším zvětšení je na výsledném obrázku patrný rastr