2. Bitmapová grafika

Verze z 20. 5. 2010, 16:48

Princip bitmapové grafiky:

Bitmapová grafika - někdy také označovaná jako rastrová grafika. Už podle názvu je patrné, že grafika je složena z rastru (tedy jakési pomyslné sítě bodů, tzv. bitmapy), kde každý bod má definovánu svou barvu a jas. Při určitém množství a jemnosti rastru začnou body opticky splývat a vytvoří obraz. Na rozdíl od vektorové grafiky je u bitmapové grafiky obraz definován pomocí zpravidla čtvercového rastru pixelů nebo bodů, z nichž každý nese svou vlastní informaci o vzhledu. U obrázků v obrazovém prostoru RGB má každý pixel alespoň tři bajty – pro každou z barev (R – red, G – green, B – blue) je definována její intenzita. Čím hlubší barevný prostor (čím více možných barevných tónů), tím datově objemnější informace o každém bodu. Nejmenší barevnou hloubku má černobílá grafika, kde pro vyjádření stavu bílá a černá stačí každému pixelu pouze jeden bit. Každá bitmapa musí mít definovánu svou výšku (počet pixelů vertikálně), šířku (počet pixelů horizontálně) a barevnou hloubku (počet bitů na pixel). Výhodou bitmapové grafiky je její široká podpora. Základní formáty jako BMP, GIF, TIF či JPEG lze v současnosti bez problémů otevřít téměř na každém počítači. Další výhodou je nezávislost na obsahu obrázků, jakákoliv dvojrozměrná data lze zaznamenat jako rastrovou grafiku – existují i rastrové fonty, ovšem s nevýhodami uvedenými níže. Na rastrovou grafiku rovněž existuje daleko více obrazových filtrů pro nejrůznější efekty, než na vektorovou grafiku. U fotografií lze například odstraňovat deformaci objektivu známou jako "rybí oko", přidávat odrazy a odlesky, simulovat starý vzhled snímků včetně zrna a artefaktů, rozostřovat části či celou fotografii a mnoho dalšího. Hlavní nevýhodou bitmapové grafiky je její datová náročnost. Kvůli skutečnosti, že každý bod obrazu musí nést informaci o svém jasu (v případě černobílých bitmap), své barvě (v případě barevných bitmap), případně ještě další informaci o průhlednosti, zabírají rozměrné bitmapy na disku velký úložný prostor. Druhou nevýhodou bitmapové grafiky je, že ji nelze bez bez snížení kvality zvětšovat. Při zvětšování dochází k interpolaci, kdy se pixely v podstatě roztahují a vyhlazují. V případě kvalitního zvětšovacího algoritmu u specializovaných programů lze dosáhnout zvětšení kvalitních rastrových podkladů (např. fotografií) až o 30 % bez výrazné degradace obrazu, ale spolu s klesající kvalitou zdrojových dat výrazně klesá i možnost dalšího zvětšení.

Bitmapová grafika vyniká tam, kde by byla vektorová grafika příliš komplexní (fotografie, složité ilustrace plné stínů a rozmanitých barev atp.) nebo když je třeba zdigitalizovat data, u nichž nelze provést jejich jednoduchou vektorizaci.

Ukázka rastrové grafiky se souřadnicemi bodů a jejich RGB a HEX barevnými kódy

Rastrová grafika má své využití napříč všemi počítačovými obory. Její využití sahá od drobných grafických prvků na internetových stránkách, přes bitmapové textury aplikované na 3D objekty, až po fotografie připravené pro DTP.

Nejpoužívanějším programem, používaným pro tvorbu a úpravy rastrové grafiky pro internet a pro tisk, je v současné době Adobe Photoshop. Jeho nativní formát PSD podporuje ukládání rastrové grafiky ve vrstvách spolu s vektorovými objekty a editovatelným textem. Pro kvalitní přenos fotografií se nejčastěji používá rastrový formát TIF (příp. TIFF), který je však, stejně jako většina bezztrátových rastrových formátů, pro svou datovou náročnost nevhodný pro použití na webu či v digitálních fotoaparátech. Na webu je nejrozšířenějším rastrovým formátem GIF a JPEG. Za pozornost stojí i formát PNG.

Bitová mapa / bitmapa / BMP

Jeden ze způsobů reprezentace obrazu v paměti počítače. Každý bod obrazu je v dané mřížce vyjádřen určitým počtem bitů (pro černobílé obrázky postačuje jeden bit, pro obrázky s šestnácti odstíny čtyři bity apod.).

Masky / Masking

Slouží k „zamaskování“ skrytí části obrazu. Masky vrstev – slouží k schování části vrstev nebo efektivního zprůhlednění.

Vrstvy

Vrstvy fungují pro představu jako stohy objektů, přičemž vrchní vrstvy zakrývají ty spodní. Přetahováním vrstev nahoru a o dolů se určí, které budou nejvíce viditelné. Vrstvy mohou mít průhledné oblasti, být spolu spojeny, dány do skupin nebo se pomocí nich mohou aplikovat speciální efekty.

Cesty

Cesty jsou neviditelné čáry, které se používají k označování a rozdělování části obrazu. Jsou to vektorové objekty, takže zůstanou vždy ostré. Cesty jsou běžnou metodou, jak izolovat objekt od pozadí.

Barevné Modely

Barevný model popisuje základní barvy a model mísení těchto základních barev do výsledné barvy. Barva je v přírodě dána směsí světla různých vlnových délek a různé barevné modely se snaží napodobit barvu co nejvěrněji. V praxi se používají modely, u kterých je zvolen vhodný kompromis mezi přesností podání barevného dojmu a složitostí konkrétního modelu. Základní rozdělení barevných modelů: Aditivní míchání barev – barevný model pracující se světelnými zdroji barev (např. monitor nebo projektor) Subtraktivní míchání barev – barevný model pracující s odrazem světla – bílého (např. různé druhy tiskových technik, viz tiskárna) Přehled barevných modelů:

RGB – Red, Green, Blue

CMY(K) - Cyan, Magenta, Yellow, blacK,

HSV / HSB – Hue, Saturation, Value – grafické aplikace, nejlbíže vnímání lidského mozku

HLS – Hue, Lightness, Saturation

YUV

Převody barevných modelů

Před tiskem RGB obrázku je moudré ho převést do barevného prostoru (režimu) CMYK. O tento proces se stará buď ovladač tiskárny, grafického nástroje, v profesionálním tisku pak tzv. RIP. Ovšem jako není dokonalý model RGB, ani CMYK nepokrývá celou část barevného spektra, určitou část barevného spektra tedy zařízení pracující ve CMYKu není schopno zobrazit.

Formáty digitalizovaného obrazu:

EPS 

(Encapsulated PostScript) Formát souboru často používaný pro obrázky generované v kreslících aplikací, jako např. Illustrator či Freehand, nebo také pro skenování. Obsahuje postscript soubor, který popisuje obrázek, a náhledový obrázek pro zobrazení na displeji počítače.

GIF 

(Graphic Interchange Format) GIF je grafický formát určený pro rastrovou grafiku, který používá bezeztrátovou kompresi na rozdíl například od formátu JPEG. GIF je tedy vhodný pro uložení tzv. pérovek (nápisy, plánky, loga). GIF také umožňuje jednoduché animace.

GIF má jedno velké omezení — maximální počet současně použitých barev barevné palety je 256 (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). Formát GIF se stejně jako formáty PNG a JPEG používá pro WWW grafiku na Internetu.

JPEG 

(Joint Photographic Experts Group) Jedna z několika metod pro kompresi rastrových obrázků při jejich ukládání. V některých aplikacích může být kvalita nastavena na velmi vysokou (určeno pro tisk) nebo na nízkou (pro web nebo pro poziční účely v layoutu). Znovu ukládání JPG uskuteční další kompresi, a dojde tak ke ztrátě dalších dat.

Kodak Photo CD 

Photo CD je systém (od Kodaku) pro digitalizaci a ukládání fotografií na CD. V roce 1992 byl představen na trh a byl navržen tak, aby udržel na 1 disku téměř 100 vysoce kvalitních obrazů, grafiky a naskenovaných snímků. To vše pomocí speciálního proprietárního kódování. Photo CD se stal poměrně oblíbený mezi profesionálními fotografy, kteří uvítali jeho nízké náklady na vysoce kvalitní skenování filmu. Program byl nahrazen produktem Picture CD (taky od Kodaku).

PICT 

PICT je grafický formát, představený na původním Apple počítači – Macintosh, jako standardní Metafile Format. PICT umožňuje výměnu grafiky (jak bitmapové a vektorové), s omezenou textovou podporou, mezi aplikacemi Mac. PICT byl „rodák“ grafického formátu QuickDraw. S vývojem operačního systému Macku (Mac OS X) byl PICT nahrazen formátem PDF.

PDF 

(Portable Document Format)Technologie od Adobe Systems, která umožňuje, aby např. layouty mohly být prohlíženy na obrazovce a vytištěny mimo původní program, který je vytvořil, a zároveň k tomu není potřeba mít originální soubor a fonty.

RAW 

RAW (z anglického raw, což je surový, nezpracovaný) je soubor obsahující minimálně zpracovaná data ze snímače digitálního fotoaparátu. RAW není přímo souborový formát, ale spíše třída (či klasifikace) souborových formátů, protože každý výrobce implementuje jiný formát RAW souborů. Každý z RAW formátů má svoji příponu v názvu souborů, podle které je lze identifikovat. Canon označuje svoje RAW soubory příponami .crw a .cr2, Nikon .nef, Olympus .orf, Minolta .mrw, Panasonic .raw atd. RAW soubory jsou digitální obdobou negativů, tzn. RAW soubor není přímo použitelný jako obrázek, ale obsahuje všechny potřebné informace k jeho vytvoření.

RAW formát je preferován především profesionálními fotografy a nadšenci, protože umožňuje větší možnosti bezeztrátových úprav než formáty JPEG nebo TIFF. Mezi tyto úpravy patří především korekce expozice, vyvážení bílé, úprava tonality apod.

TIFF 

(Tagged Image File Format) Kvalitní formát rastrových souborů pro obrázky, zvláště fotografie, které jsou určené pro tisk.