Włodzisław Duch, notatki do wykładów wstępnych, według książki Fascynujący świat programów komputerowych


Grafika z komputera

Podstawowe pojęcia i standardy graficzne

Trzy kategorie:

grafika rastrowa (grafika bitmapowa lub malarska),
grafika wektorowa i jej specjalne rodzaje: komputerowy rysunek techniczny, CAD, Computer Aided Design;
grafika prezentacyjna
;

Cechy grafiki rastrowej

Programy malarskie: działają na mapach bitowych, złozonych z pikseli (pixel jest skrótem od angielskiego „picture element"), posiadających atrybuty.

Zdjęcie legitymacyjne 3x4 cm, 300 dpi, ok. 350×470 punktów = 165 K = 0.5 MB w wiernym kolorze.
Pocztówka 10x15 cm, 300 dpi, ok. 1200×1800 pikseli =ok. 2.2 M punktów = 6.6 MB!

Kolor:
1 bit - czarnobiały,
8 bitów - pseudokolor (256 kolorów),
16 bitów - kolor pełny (32768 kolorów)
24 bity - kolor wierny, prawdziwy (16.8 M barw)
32 i 48 bitów - spotyka się w zastosowaniach profesjonalnych.

Mieszanie barw - dithering (metody Bayera, Burkesa, Stuckiego ...), poprawia jakość obrazów dla pseudokoloru.
Parametry koloru: barwa, nasycenie i jasność (Hue, Saturation, Brightness), czyl "model HSB".
Podstawowe barwy RGB (czerwony, zielony, niebieski) dla monitorów lub CMYK dla drukarek (turkusowa czyli cyjan, karmazynowa czyli magenta i żółta oraz czarna),
Standardy Pantone oraz Trumatch.

Podstawowe formaty grafiki rastrowej:
BMP - standard Windows, brak kompresji, używany np. do tła
TIF - Tagged File Image Format, różne warianty, kompresja bez strat LZW, używany przez faksy
GIF - Graphics Interchange Program, popularny, dobra kompresja dla koloru 1, 2, 4, 8-bitowego
JPG - Joint Photographic Experts Group, prawie najlepsza kompresja (nieodwracalna) dla wiernego koloru
PCX - 256 kolorów, kompresja do 3 razy, stracił na popularności

Inne spotykane formaty: PCD (Kodak, wysoka jakość), PNG (do WWW, kombinacja GIF i JPG), DIB (odmiana BMP), IMG, MSP, TGA, WPG, WMF (wektorowo-rastrowy), PNT, MAC ...

Nowe formaty:

Deja-Vu (firmy AT&T), 5-10x większa kompresja niż JPEG , dodatki do przeglądarek + niektórych programów graficznych.

MP4, czyli MPEG-4 do obrazów statycznych, w formacie JPEG2000 (JP2)
5 x mniejsze pliki niż JPG, powiększają się bez utraty jakości i zwiększania objętości, ale nadal (2001) brak narzędzi do łatwego oglądania/tworzenia grafiki w tym formacie.

LWF - Lura Wavelet Format; Djvu, SID - duża kompresja zdjęć (rozkład na falki), dobra jakość.

Zdjęcie w formacie XGA, 1024x768 piksele, ma:
BMP - 2304 kB,
TIF bez kompresji - 2307 kB, z kompresją zip - 1133 kB, LZW - 1515 kB
PCX - 1543 kB,
PNG - 650 kB,
GIF 256 kolorów - 291 kB,
JPG - jakość 80% - 72 kB, jakość 60% - 57 kB (stopień kompresjii zależy od rodzaju zdjęcia).

Cechy grafiki wektorowej

Grafika wektorowa jest zorientowana obiektowo.
Punkty kontrolne określające kształt krzywych, krzywe Beziera; odtworzenie krzywej wymaga rozwiązania układu równań i obliczenia położenia wszystkich jej punktów.
Ścieżka: zbiór punktów wyznaczających linię na rysunku.
Kontur figury - ścieżka zamknięta.
Warstwy - połaczone grupy obiektów
Obiekty zamknięte są w obwiedniach nazywanych kopertami.
Nałożenie koperty na jakiś obiekt może go zdeformować dopasowując do kształtu koperty, np. do gumowej powierzchni nadmuchanego balonu.
Wypełnienia: jednolite, gradientowe czyli tonalne (ciągłe przejście od jednej barwy do drugiej w sposób liniowy, radialnie lub stożkowo), szrafury (wypełnienia kreskowane lub powtarzającym się wzorem) oraz tekstury (podobne do naturalnych lub sztucznych materiałów takich jak włókna tkaniny, powierzchnia cegły czy chmury).
Tryb konturowy (wireframe), bez wypełnień i tekstur.

Formaty graficzne:
EPS (Encapsulated Postscript, najczęstszy format, ale niezbyt dobrze realizowany przez wiekszość programów, EPS dopuszcza nagłówki przechowujące obraz w formie rastrowej (zwykle w formacie TIF) przy niskiej rozdzielczości),
WMF (Windows MetaFile), tworzony przez narzędzia do rysowania np. w MS-Office
CDR (Corel Draw),
CGM (Computer Graphics Metafile, czyli metaplik grafiki komputerowej),
DRW (Micrografx Designer), PIC, PICT,
DXF (głownie do CAD, rysunków technicznych),
HPGL - do ploterów

Cechy grafiki prezentacyjnej

Uproszczona grafika wektorowa.
Rodzaje wykresów:

słupkowe (bar graph), warianty;

wykresy liniowe

wykresy tortowe;

reprezentacja „radarowa";


i bardziej złożone reprezentacje funkcji 2D i 3D.

Uwaga: skalowanie grafiki w MS-PowerPoint powoduje znaczne powiększenie plików!


Programy grafiki rastrowej

PC-Paintbrush; Fractal Designs Painter

Obróbka kolorowych zdjęć: Photoshop, Picture Publisher i Photostyler.
Retuszowanie, separacja barw i korekcja koloru;
Kai's Power Tools (KPT) - program do efektów specjalnych.
Płynne przekształcanie (morphing i warping): AVS, apE, VDE, Iris Explorer, Khoros.

Ciekawe: PhotoGenetics - wybieramy transformacje składane za pomocą algorytmu genetycznego.
Genuine Fractals - pozwala na powiększanie zdjęć do drukowania bez utraty jakości!

Corel, część WordPerfect Corporation, potężny pakiet dla grafików ale dla amatorów za duży.


Przetwarzanie obrazu i wizualizacja danych

Wizualizacji dużej ilości danych numerycznych: zamiana wartości liczbowych na położenia przestrzenne i mapy barw, tworzenie izopowierzchni.
Mapy pogody pokazujące rozkład ciśnień (izobary).
Dodawanie obiektów graficznych (wielościany, sfery, krzywe i powierzchnie) do obrazu.
Praca interakcyjna lub zaprogramowanie sekwencji czynności w postaci makropoleceń.

Computer Graphics ma listę laboratoriów zajmujących się wizualizacją danych
Computer Graphics World - pismo, informacje o grafice 3D, prowadzi listę programów i sprzętu dla potrzeb grafiki

AVS ( Application Visualization System firmy Advanced Visual Systems) - wizualny język programowania.
apE ( animation production Environment, środowisko do tworzenia animacji firmy TaraVisuals Corporation)
DADiSP, analiza i wizualizacja danych, sygnałów i obrazów, przyjmuje dane z Excella , na PC i stacje robocze
Envision - interakcyjny system dla geofizyków
IDL - potężny pakiet do analizy i wizualizacji wielowymiarowych danych
Image Magic (Unix)
Iris Explorer (dołączany do stacji Silicon Graphics)
Khoros, Uniwersytet Nowego Meksyku, Naval Research Lab
SigmaPlot (Jandel Scientific), współpracuje z aplikacjami Microsoft Office, ale jak na swoje możliwości drogi.
Macsyma, Maple, MathCAD i Mathematica, mają duże możliwości wizualizacji danych
Noesys dla Windows 95/NT i Power Macintosh
VDE - Visualization Data Explorer, na stacje robocze IBM RS/6000
Xgobi i XGvis - wizualizacja wielowymiarowych danych, darmowe, dla systemu Unix
xv- manipulacja obrazami pod X-windows

Grapher (wykresy płaskie) lub Surfer (wykresy przestrzenne).
MapViewer (Golden Software, Inc.) - mapy cyfrowe
TexCAD, PSTricks - rysowanie (raczej programowanie rysunków) w LaTeXu
sharewarowy program GLE; Krak-Graph.


Programy do grafiki wektorowej

Adobe Illustrator, Aldus Freehand , Canvas for Windows

CorelDraw!, Corel Photo-Paint, refleksy świetlne (ray tracing), efekty fotorealistyczne - CorelDream 3D i CorelMotion 3D; Corel WebDesigner; Corel Trace - wektoryzacja grafiki rastrowej.

Corel Xara - prostszy, łatwiejszy, darmowy, doskonałe możliwości, zoomowanie.

Draw Perfect, Harvard Graphics, Fractal Design Painter (Fractal Design Corp.)

Micrografx ABC Graphics Suite: Picture Publisher, Micrografx Designer, ABC Flowcharter, ABC Media Manager.

Van Gogh for Windows, polska firma Vadim

Biblioteka przestrzennych obiektów graficznych OpenGL

ChemWindows,edytor wzorów chemicznych


Liternictwo komputerowe

Deformacja czcionek, wypełnianie obrysów znaków i tworzenie swoich własnych krojów.
Znaki można zamieniać na normalne figury geometryczne, poddawać obróbce i zamieniać na znaki tworząc nowe fonty.

Bitstream opracowała nową technologię fontów o nazwie TrueDoc, system obsługi dowolnych znaków graficznych, łącznie z ideogramami języka chińskiego i japońskiego.
Fonty zapisywane są w plikach PFS (Portable Font Structure) korzystając z kompresji, dla TrueType 3:1 a Postscript 2:1. Szybsze niż inne rasteryzery.

Symbole graficzne - specjalny typ fontów.

CorelDraw! - najczęściej stosowany przez literników program, większość programów do grafiki ilustracyjnej dobrze sobie z liternictwem radzi.

Animacja

Studia filmowe, takie jak Lucas Studios, używają superkomputerów lub setek szybkich stacji roboczych, korzystając z własnego, strzeżonego przed konkurencją oprogramowania.
Coraz wiecej programów dla amatorów.

Autodesk 3D Studio (Autodesk)

Flash firmy Macromedia - najbardziej popularna forma mutimedialnych animacji: flashzone.pl

Kinamagi: obrazki, które można obracać, np. struktur biochemicznych, łańcuchów DNA.

Demka: nowa forma sztuki, łącząca animowaną grafikę z muzyką.


Programy do grafiki prezentacyjnej

Freelance Graphics for Windows (Lotus), pełna wersja 97 dostępna jest darmowo na CD dołączanych do PC World Komputer
PowerPoint z Microsoft Office
Visual Tools for Presenters

MS-Graph Microsoft Harvard Graphics for Windows (SPC)


Rysunek techniczny i komputerowo wspomagane projektowanie (CAD)

CAD i rysunek techniczny

Autodesk, producent AutoCAD 14 i 2000
Graf2000,
ArchiDraw to krajowy program przeznaczony głównie dla architektów
ArchiCAD firmy Graphsoft.
Pismo CAD Forum poświęcone sprzętowi do prac graficznych i zagadnieniom CAD

Komputerowo wspomagane projektowanie

CAE, Computer Aided Engineering,
CAM, Computer Aided Machinery
CIM, Computer Integrated Manufacturing

Wyspecjalizowane programy do wspomagania projektowania w różnych dziedzinach:
SPICE, program do projektowania programowalnych układów logicznych;
PADS, symulator analogowych układów elektronicznych;
SUSIE, symulator działania złożonych układów logicznych;
EAGLE, program do projektowania obwodów drukowanych, ma polską instrukcję i pracuje nawet na PC-XT.

Diagramy i schematy

Schematy blokowe, schematy organizacyjne

Visio for Windows (Shapeware Corp.); ADS Diagrammer (Atlantic Design); Metadesign for Windows (MetaSoftware Corp.); Aldus Intellidraw (Aldus Corp.); SnapGrafx (Micrografx) ; Chartist-2 (Novagraph); ABC Flowcharter (Micrografx), Rfflow (RFF Electronics); Org Plus for Windows (Banner Blue Software); Windows Orgchart (Micrografx); Easyflow (HavenTree Software); Flow Charting (Patton & Patton Software); Turboflow (Daytron Electronics); allClear (Clear Software)


Sharewarowe i darmowe oprogramowanie graficzne

Malarski: PaintShop Pro.
Rysunki: PageDraw, TopDraw (Top Software)

Przerabianie formatów: Graphics Workshop i różne przeglądarki, np. i-view (Irfanview) czy Faststone.

DTP: Envision Publisher
NeoSoft,Inc.

GFX, pismo poświęcone grafice komputerowej

Ikony: archiwa w Internecie i oprogramowanie do wyciągania ikon z programów.


Tendencje rozwojowe grafiki komputerowej

Programy do tworzenia graficznych stron WWW, np. Corel WebMaster

Wyszukiwarki grafiki, np. Image Finder

Realizacja wirtualnej rzeczywistości: grafika 3D.


Włodzisław Duch, notatki do wykładów wstępnych, według książki Fascynujący świat programów komputerowych