Lekce 4 - Úvod do počítačové grafiky - Grafické formáty

V minulém dílu seriálu o počítačové grafice jsme se zabývali hloubkou, věrností, kalibrací a grafickými formáty. Výsledný obraz bychom si chtěli uložit na svůj osobní počítač. K tomu existuje několik metod (respektive formátů) uložení. Každá z nich má své výhody a o tom bude dnešní kapitola.

Grafický formát

Jsme na sociální síti pro ajťáky, proto určitě všichni víte, co je to formát. Obvykle je udáván příponou souboru, která popisuje způsob ukládání dat. Jedná se o standard jak ukládat grafické informace (a související data) do jednoho souboru.

Otevřeme-li si tento grafický formát, viděli bychom nejprve hlavičku souboru. Ta obsahuje informace nutné k interpretaci dat. Může to být velikost obrázku, počet bitů, verze grafického formátu, paleta barev, informace o kompresi, atp.

Následují grafická data, která uvidíte samozřejmě zakódovaná (rastrová, vektorová nebo i obojí). Soubor končí patičkou, obsahující barevnou paletu. Ta ovšem vyjadřuje barvy jen nepřímo. Informace zakódované v hlavičce souboru si můžete prohlédnout například v programu InfranView.

Dělení

Těchto grafických formátů je samozřejmě několik, proto existuje několik metod k jejich dělení do skupin.

• Podle způsobu uložení grafických dat – dělíme na rastrové, vektorové a metaformáty.
• Podle přenositelnosti mezi programy – využití jen v daném programu (nativní formát), v daném prostřední (například Windows), v různém prostředí i programech (distribuční formát).
• Podle vnitřní komprese – nekomprimované a komprimované.

Komprese

Komprese je jakýsi způsob „zhušťování dat“. Jde o odstraňování nadbytečných informací. Její výhodou je menší datová velikost při zachování určité kvality, což souvisí s menšími nároky na hardware a samozřejmě efektivnějším načítáním a ukládáním dat.

Asi nejznámějším grafickým formátem je JPEG (JPG). Rozdíl je v tom, že JPEG je právě název kompresní metody a JPG je označení podle přípony.

I komprese se dělí na dva druhy. Jedna je tzv. bezztrátová komprese, která díky různým matematickým algoritmům vypouští informace, které jsou nadbytečné (a je možné je dopočítat). Tento způsob nemá vliv na kvalitu obrázku, nicméně s ním nelze dosáhnout větší efektivity.

Obrázek: Phalaenopsis_(a­ka).jpg, foto: André Karwath, komprese: Ilmari Karonen, CC SA 2.5

Alternativou může být ztrátová komprese. Jak název napovídá, jedná se o metodu, při níž se ztrácí kvalita obrazu. Vypouští se méně důležitá data a nenávratně snižuje kvalitu obrazu, přestože se snaží „napáchat“ co nejmenší škody.

Tento způsob je vysoce účinný, lze s ním dosáhnout i na zlomek původní velikosti!

Obrázek ukazuje ztrátu kvality oproti původnímu obrazu.

Průhlednost

Průhlednost je další vlastností obrázku. Umožňuje nám zobrazit pozadí pod daným obrázkem. A to díky informaci, uložené v dalších 8 bitech (alfa-kanál, viz. Barevná hloubka). Tato vlastnost se užívá například u webové grafiky.

Foto: Jean-Jacques MILAN, CC SA 3.0

Rastrové formáty

Jeden z nativních formátů systému Windows se nazývá BMP (Bit Mapped Picture). Typicky nekomprimovaný.

Formát GIF (Graphics Interchange Format) je bezztrátově komprimovaný formát určený převážně pro webovou grafiku. Jeho barevná paleta obsahuje 256 barev, má ale možnost průhlednosti a dokonce animace.

Animace: Marvel, na základě obrázků NASA, CC SA 3.0

Bezztrátově komprimovaný formát PNG (Portable Network Graphics) má lepší vlastnosti než GIF, podporuje až 24-bitovou barevnou hloubku. Používá se na webu (například loga), oproti GIF mu ale chybí podpora animací (to dnes nahrazuje JavaScript, případně starší Flash atp.).

Pokračujme trochu „profesionálněj­šími“ formáty. Následuje TIFF, který je nekomprimovaný. To sice znamená, že má větší datovou velikost, na druhou stranu ale obsahuje všechny potřebné informace. Používá se pro kvalitnější výstup z digitálních fotoaparátů/ske­nerů.

„Surový formát“ RAW je taktéž nekomprimovaný. Je to formát kvalitních digitálních fotoaparátů. Obsahuje všechny informace, díky nimž můžeme upravit již vyfocenou fotografii. Maximum informací přímo ze snímače. Je nutný „rawový konvertor“.

A pak samozřejmě nativní formáty PSD (Photoshop), CPT (Corel PHOTO-PAINT), XCF (Gimp), ... Formát JPEG je ztrátově komprimovaný formát. Při ukládání je možné nastavit kvalitu (kompresní poměr). Obvykle se nastavuje na 1:10 (pouhým okem nepoznáte změnu), je ale možné ho nastavit až na 1:50. Využívá se u fotografií, kdy nastavíte nejvyšší kompresní poměr, nebo u webové grafiky, kdy nastavíte nejmenší (stačí velikost 100kB). Je důležité vědět, že ke kompresi dochází po každém uložení, proto změny aplikujte raději na kopie.

Vektorové formáty

Vektorové formáty jsou méně užívané obyčejnými uživateli, proto jsou tyto formáty daleko více specializované na konkrétní software (většinou nativní).

• AI (Adobe Illustrator)
• ZMF (Zoner Callisto)
• CDR (Corel DRAW)
• DWG (CAD/CAM aplikace, AutoCAD, ...)

Existuje ale také distribuční vektorový formát. Jmenuje se SVG (Scalable Vector Graphics). Je to nový otevřený výměnný formát pro vektorovou grafiku. Popisuje se pomocí jazyka XML. Inkscape jej má nastavený jako implicitní formát.

Závěr

Jak už jsem dříve naznačil, existují také formáty, které do sebe dokáží uložit jak rastrovou, tak vektorovou (především) grafiku. Označují se jako metaformáty. Jako příklad si můžeme uvést běžně užívaný PDF (Portable Document Format), EPS (Encapsulated PostScript), který se užívá v profesionální grafice nebo WMF (Windows Meta File) – pro menší soubory (cliparty).

Více informací a zdroje

• Učební materiály SPŠSOU Pelhřimov
• Počítačová grafika a multimédia, Pavel Navrátil, ISBN 80-86686-77-9
• Počítačová grafika pro úplné začátečníky, Pavel Roubal, ISBN 80-7226-896-1
• Wikipedie, otevřená encyklopedie, http://wikipedia.org/

Cvičení

Jsme na konci seriálu, takže nám už zbývá čas jen na procvičení informací, které jsme se naučili. Nejlépe to určitě půjde formou cvičení.

V uvedeném seznamu výhod vektorové grafiky se omylem nachází jedna výhoda grafiky rastrové. Která?

1. Možná následná úprava křivek v obrázku
2. Neomezené možnosti transformace obrázku
3. Lze ovládat každý bod na obrazu
4. Možnost pracovat s každým objektem odděleně

Uveďte číslem kolik bitů zabírá jeden bod obrázku v režimu RGB?

1. 8 bitů
2. 16 bitů
3. 24 bitů
4. 32 bitů

Co znamená zkratka DPI, používaná pro jednotku rozlišení?

1. Dots Per Inch
2. Dots Pixel Inch
3. Duration Pixel Inch
4. Duration Pixel Implement

Jak velká je jednotka 1 pixel v centimetrech?

1. 2,54 cm
2. 0, 1 cm
3. 0, 001 cm
4. Ani jedna možnost není správně

Všechny odpovědi lze dohledat v seriálu.:-)