Računarska grafika je oblast računarstva koja se bavi kreiranjem, obradom, prilagođavanjem slika i animacija pomoću računara.
Postoje dva standardna modela boja: Aditivni model RGB Suptraktivni model CMYK 2
Aditivni model boja RGB Zasniva se na fizičkoj osobini svetlosti da se bilo koja boja može dobiti kombinovanjem svetlosti tri osnovne boje: Crvene (red-r) Zelene (green-g) Plave (blue-b) Pošto se svetlosti kombinuju tj. sabiraju ovaj model se naziva aditivni Odsustvo svetlosti daje mrak (crnu) dok sve tri svetlosne komponente daju belu. Dalje se kombinovanjem crvene i zelene dobija žuta... 3
Aditivni model boja koristi se kod svih uređaja koji prikazuju sliku emitovanjem svetlosti (monitori, projektori...) Nivo svake svetlosne komponente beleži se zasebnim brojem. Broj bitova kojima se binarno zapisuju ovi brojevi naziva se dubina boja i on određuje ukupan broj različitih nijasi boje koje se mogu predstaviti. Danas se najčešće koristi dubina TrueColor koja podrazumeva po 1 bajt za svaku od tri RGB komponenti (ukupno 24 bita) 4
24-bitne slike u boji TrueColor slike Vrednost jednog piksela se predstavlja sa 3 bajta (slika dole desno) i to po jedan bajt za svaku od boja (RGB) Pošto je 1 bajt = 8 bitova sledi 3 x 8 bitova = 24 bita Jednim bajtom moguće je predstaviti 256 različitih boja, pa je: 256 3 = 16.777.216 boja po svakom pikselu Zauzeće memorije za sliku dimenzija 640 x 480 piksela je: 640x480x3 bajta = 900 kb 1 bajt= 8 bitova 1 bajt= 8 bitova RGB 1 bajt= 8 bitova 5
24-bitne slike u boji Primer RGB R G B 6
1-bitne slike Koriste se i termini monohromatske slike ili binarne slike Vrednost svakog piksela se čuva u jednom bitu (0 ili 1) Moguće je predstaviti samo dve boje ili dva nivoa svetlosti (crna i bela) Zauzeće memorije je širina puta visina bitova, npr. slika 640x480 piksela zahteva: 640 x 480 = 307200 bita = 38400 bajtova = 37,5 kb Pogodne su za čuvanje jednostavne grafike i teksta. 7
8-bitne sive slike Sadrže samo informaciju o svetlosti piksela Vrednost piksela se predstavlja 8- bitnim brojem (1 bajt) Moguće je predstaviti 2 8 = 256 nivoa svetlosti Obično 0 odgovara crnom pikselu, a 255 belom pikselu U fotografskoj terminologiji ovo je crno-bela slika Zauzeće memorije = = širina x visina x 8 bitova = širina x visina bajtova Slika 640 x 480 piksela zahtjeva 640 x 480 = 307200 bajtova = 300 kb 8
Suptraktivni model boja CMYK Princip pravljenja slika u štampi se razlikuje od prikaza na ekranu. Pigment boje premazan na papir ne emituje svetlost, već suprotno, upija svetlost određene boje, a oko vidi samo svetlost koja se odbila. Aditivni princip više ne radi. Zato se koristi suprotan CMYK model. Osnovni pigmenti koji se koriste su: Cijan-C, koji upija crvenu svetlost Magenta-M, koja upija zelenu Yellow-Y, koja upija plavu Na primer, mešanjem cijan i magente dobijamo plavu (jer su crvena i zelena upijene) 9
Teorijski, mešanjem sve tri komponente trebala bi se dobiti crna, ali je teško hemijski dobiti takve komponente koje imaju takvu moć upijanja. Zato se u ovom modelu boja koristi i četvrta komponenta, a to je čista crna (black, key-k) Zato štampači u boji koriste 4 kertridža u kojima se nalaze 4 pigmenta CMYK 10
Slike se u računarima predstavljaju brojevima. Postoje dva osnovna načina za prestavljanje slika: Vektorski Rasterski U mnogim slučajevima vrši se i kombinovanje ova dva pristupa, pa se neke slike čuvaju delom u rasterskom, a delom u vektorskom obliku. 11
Rasterski (bitmapiran) opis slike podrazumeva da je slika opisana u vidu matrice piksela. Površina slike je podeljena mrežom horizontalnih i vertikalnih linija u pravilan mozaik kvadrata koji se nazivaju pikseli. Za predstavljanje fotografija uvek se koristi rasterski zapis Mnogi programi omogućavaju obradu rasterskih slika: Adobe Photo Shop, Corel Photo Paint, Windows Paint i slobodno dostupan program Gimp. 12
13
Rezolucija Što su pikseli manji ljudsko oko ih teže primećuje i stiče se utisak ujednačenosti slike. Parametar kojim se određuje broj a ponekad i veličina piksela na slici naziva se rezolucija. Ako se kaže da je slika rezolucije 800x600, to znači da ona ukupno ima 480 000 piksela raspoređenih u 800 vrsta i 600 kolona 14
Hardverska realizacija Niz vrednosti piksela se čuva u delu memorije koji se naziva frame buffer Za ovo se koristi grafička karta Poželjno je da memorija grafičke karte podržava željenu rezoluciju slike U suprotnom prilikom prikazivanja slike potrebna je manipulacija podacima što može dovesti do sporijeg rada računara 15
Rezolucija uređaja Rezolucija različitih uređaja se izražava gustinom piksela (tačaka) Koristi se horizontalna ili vertikalna gustina (iste za kvadratne piksele) Gustina piksela se izražava brojem piksela po inču (pixels per inch PPI) Gustina tačaka se izražava brojem tačaka po inču (dots per inch DPI) 16
Crteži i ilustracije sastavljene od pravilnih geometrijskih oblika mnogo se bolje predstavljaju kada se zapišu svi oblici koji ih sačinjavaju (obično u vidu matematičkih formula i koordinata). Osnovni oblici koji se koriste u vektorskim crtežima su linija, tačke, oblici, slova... Na primer drvo: razlikujemo zeleni krug i braon pravougaonik. Potrebne su nam koordinate centra kruga i koordinate jednog temena pravougaonika (obično gornjeg levog ugla) i dimenzije. Krug (100,100,80, 08B304) Pravougraonik (80,180,40,150, 8E6607) Centar kruga je 100, 100, poluprečnik je 80, a boja zelene (heksadekadni kod je 08B304). Gornje levo teme pravougaonika je 80,180, dimenzije su 40,150 a boja braon (8E6607) 17
Koristi se za izradu logotipa, brošura, plakata, raznih crteža... Najpoznatiji programi: Adobe Illustrator, Corel Draw, Inkscape... Od programa za tehnčko crtanje najpoznatiji je AutoCad 18
Prednosti i nedostaci rasterske grafike Ovo je praktično jedini način za predstavljanje fotografija. Takođe, pošto su uređaji za prikaz ili štampu rasterski realizovani, svaka slika se pre prikaza ili štampe mora prevesti u rasterski oblik. Zapisi velike rezolucije nose puno piksela i potrebno je mnogo memorije da bi se ove slike opisale. Zbog toga je neophodno primeniti kompresije i dekompresije zapisa što komplikuje baratanje slikom. Slike manje rezolucije zauzimaju manje prostora ali su po pravilu lošijeg kvaliteta Promena rezolucije slike zahteva umetanje ili izbacivanje piksela (prilikom umetanja piksela dodeljuje mu se srednji oblik vrednosti okolnih piksela) Praktično ne postoji način da se od slike male rezolucije dobije kvalitetna slika veće rezolucije 19
Prednosti i nedostaci vektorske grafike Osnovni nedostatak je što nije pogodna za predstavljanje fotografija Prednost je da s obzirom na to da se umesto mnoštva piksela pamte samo matematički opisi objekata (a oni se svode na samo nekoliko podataka), ako nema mnogo objekata, vektorski opisane slike zauzimaju mnogo manje prostora. 20
S obzirom da direktni zapis podataka o boji svakog piksela zauzima previše memorije, većina formata podrazumeva neki oblik kompresije izmene podataka koji se zapisuje u cilju smanjenja prostora koji slika zauzima. To se može učiniti Bez gubitka informacija (lossless) što znači da se dekompresijom može rekonstruisati prvobitna slika Sa gubitkom podataka (lossy) što znači da se informacije o slici trajno gube ali tako da ih ljudsko oko ne primeti 21
Formati zapisa rasterskih slika PNG i GIF Srodni formati, bez gubitaka informacija. Popularni na vebu. GIF (Graphics Interchange Format) podržava i zapis animacije tako što se u jednoj datoteci zapiše više slika. Ograničen na 8-bitne slike u boji (256 boja). PNG (Portable Network Graphics) je noviji format napravljen da potisne GIF i on podržava dublje palete boja i providne elemente. JPEG (Joint Photographics Experts Group)- najčešći za zapis digitalnih fotografija. Vrši kompresiju sa gubitkom informacija. TIFF (Tagged Image File Format)- kompleksan format namenjen pre svega profesionalnoj upotrebi. Poržava razne metode kompresije i razne modele boja BMP (MS Windows Bitmap)-stariji format, čuva slike bez kompresije Grafički programi imaju svoje specifične formate npr PSD (Photo Document), CPT (Corel PhotoPaintFormat),... 22
Primeri 250 200 150 100 JPEG: 15,9 kb GIF: 33,4 kb 50 PNG: 288 kb 23
Još primera JPEG: 4,32 kb GIF: 1,84 kb PNG: 1,35 kb 24
Formati vektorskih zapisa SVG (Scalable Vector Graphics) koristi se sve više na vebu PS (PostScript) i PDF (Portable Document Format) se koriste za zapis dokumenata namenjenih za čitanje na ekranu i štampanje. 25