Εικόνες και γραφικά. Τεχνολογία Πολυµέσων 05-1

Transcript

1 Εικόνες και γραφικά Περιγραφή στατικών εικόνων Αναπαράσταση γραφικών Υλικό γραφικών Dithering και anti-aliasing Σύνθεση εικόνας Ανάλυση εικόνας Μετάδοση εικόνας Τεχνολογία Πολυµέσων 05-1

2 Περιγραφή στατικών εικόνων Αναπαράσταση στο χώρο µίας σκηνής Προβολή σε έναν χώρο δύο διαστάσεων Συνεχής συνάρτηση σε ορθογώνια περιοχή Σύλληψη φυσικής εικόνας Παραγωγή συνθετικής εικόνας Ψηφιοποίηση εικόνας ειγµατοληψία σε ορθογώνιο πλέγµα: ανάλυση εικόνας Κβαντοποίηση σε διακριτές τιµές: βάθος χρώµατος Αποθήκευση σε πίνακα: εικονοστοιχεία (pixels) Παράδειγµα: εικόνα VGA 640x480 pixels (γραµµέςxστήλες) 8 bits per pixel (256 χρώµατα) Απαιτεί bytes για αποθήκευση Τεχνολογία Πολυµέσων 05-2

3 Αναπαράσταση εικόνων Μορφότυπα σύλληψης Απλή αναπαράσταση Γρήγορη σύλληψη και παρουσίαση Μορφότυπα αποθήκευσης Αποδοτική αποθήκευση Ευελιξία στη διαχείριση Αποθήκευση έγχρωµων εικονοστοιχείων Τριάδα εντάσεων RGB Τριάδα δεικτών σε εντάσεις RGB είκτες σε έτοιµη τριάδα εντάσεων RGB Περιγραφικές πληροφορίες (metadata) Ύψος, πλάτος, βάθος εικόνας Συνήθως περιλαµβάνονται στα µορφότυπα αποθήκευσης Τεχνολογία Πολυµέσων 05-3

4 Αναπαράσταση γραφικών Στοιχειώδεις λειτουργίες γραφικών Περιγραφή σχηµάτων (π.χ. κύκλος) Ιδιότητες σχηµάτων (π.χ. διάµετρος, πάχος γραµµής) Πακέτο γραφικών Βιβλιοθήκη στοιχειωδών λειτουργιών γραφικών Συµβολική αναπαράσταση εικόνων Μείωση αποθηκευτικών απαιτήσεων Ευκολότερη διαχείριση (π.χ. µεγέθυνση κύκλου) Ανάγκη µετατροπής για εµφάνιση Επιτρέπει την προσαρµογή στις συσκευές εξόδου Εξειδικευµένο υλικό γραφικών Σχεδίαση γραµµών, γέµισµα πολυγώνων Τεχνολογία Πολυµέσων 05-4

5 Υλικό γραφικών Επεξεργαστής Εντολές απεικόνισης εδοµένα Αλληλεπίδρασης Ελεγκτής Απεικόνισης Πληκτρολόγιο Ενταµιευτής Ανανέωσης Ποντίκι Ελεγκτής Βίντεο Συστήµατα απεικόνισης σε οθόνη Ελεγκτής απεικόνισης Ενταµιευτής ανανέωσης Ελεγκτής βίντεο Οθόνη Τεχνολογία Πολυµέσων 05-5

6 Υλικό γραφικών Σειρά απεικόνισης εικονοστοιχείων Απεικόνιση των εικονοστοιχείων ανά γραµµή Χρησιµοποιείται στις συσκευές ψηφιδοπλέγµατος (raster) Ανανέωση οθόνης Χρησιµοποιείται στις οθόνες καθοδικού σωλήνα (CRT) Ανανέωση της εικόνας που αδυνατίζει εν έχει σχέση µε την τροποποίηση της εικόνας Περιττή στις ενεργές οθόνες (π.χ. TFT) Περιοδικός ανασχεδιασµός της οθόνης (refresh) Ρυθµός ανανέωσης σε Hz Οριζόντια και κατακόρυφη ανίχνευση (retrace) Χρόνος επαναφοράς της ακτίνας στην αρχή Μπορεί να αξιοποιείται για µεταφορά metadata Τεχνολογία Πολυµέσων 05-6

7 Υλικό γραφικών Άρχισε σάρωση του Raster Γραµµή Raster Κατακόρυφη Ανίχνευση Οριζόντια Ανίχνευση Pixel Τεχνολογία Πολυµέσων 05-7

8 ΕΝΤΑΜΙΕΥΤΗΣ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ Η τιµή στον ενταµιευτή απεικόνισης για το pixel (3,2) είναι ( ) στο δυαδικό ή 9 στο δεκαδικό σύστηµα Υλικό γραφικών ΠΙΝΑΚΑΣ ΑΝΑΖΗΤΗΣΗΣ ΧΡΩΜΑΤΩΝ Κόκκινο Πράσινο Μπλε Μετάφραση τιµών σε χρώµατα Λίγα ταυτόχρονα χρώµατα Πολλά διαθέσιµα χρώµατα είκτες σε πίνακα µετάφρασης ΟΘΟΝΗ Τεχνολογία Πολυµέσων Κ Π Μ Η τιµή 9 στον πίνακα αναζήτησης χρωµάτων δηλώνει ότι το pixel (3,2) είναι πολύ κόκκινο και πράσινο και καθόλου µπλε

9 Υλικό γραφικών Πίνακας αναζήτησης χρωµάτων (CLUT) Αποθήκευση δεικτών σε πίνακα µετάφρασης χρωµάτων Επινοήθηκε λόγω των περιορισµών αποθήκευσης Χρήση κατά την απεικόνιση Επανεµφανίστηκε ως τεχνική συµπίεσης Χρήση κατά την αποθήκευση ιπλή ενταµίευση (double buffering) Χρησιµοποιούµε δύο ενταµιευτές ανανέωσης Ο ένας χρησιµοποιείται για απεικόνιση Ο άλλος χρησιµοποιείται για σχεδίαση Όταν τελειώσει η σχεδίαση, αλλάζουν ρόλο Αποφυγή εµφάνισης ηµιτελών εικόνων Επιτρέπει την αύξηση του ρυθµού ανανέωσης Τεχνολογία Πολυµέσων 05-9

10 Dithering και anti-aliasing Αξιοποιεί την ενοποίηση χώρου του µατιού Παραλλαγή half toning Κουκίδες µεταβλητού πάχους στην εκτύπωση Ανεπαρκές βάθος χρώµατος Αύξηση βάθους µε µείωση ανάλυσης Χρήση µοτίβων αντί εντάσεων Παράδειγµα: µοτίβο 2x2 Απώλεια της µισής ανάλυσης 5 αντί για 2 διαβαθµίσεις Γενικά: κ εικονοστοιχεία για κ+1 διαβαθµίσεις Τεχνολογία Πολυµέσων 05-10

11 Dithering και anti-aliasing Ατέλειες πλέγµατος εικονοστοιχείων Καµπύλες ιαγώνιες γραµµές Χαρακτήρες σε µικρά µεγέθη Aliasing Αδυναµία µερικής κάλυψης εικονοστοιχείων Εµφάνιση τεθλασµένων γραµµών Εµφάνιση γραµµών άνισου πάχους Ανεπαρκής ανάλυση Αύξηση ανάλυσης µε µείωση βάθους Ένταση ανάλογα µε κάλυψη εικονοστοιχείου Τα ακραία εικονοστοιχεία χρησιµοποιούν ενδιάµεσα χρώµατα Τεχνολογία Πολυµέσων 05-11

12 Σύνθεση εικόνας ηµιουργία εικόνων από συµβολικές αναπαραστάσεις ιεπαφή µε το χρήστη και παραθυρικά συστήµατα Αυτοµατισµός γραφείου και ηλεκτρονικά έγγραφα Επιστηµονική και ψυχαγωγική προσοµοίωση ύο κατηγορίες δυναµικής αλλαγής Πιθανόν να ελέγχονται από το χρήστη υναµική κίνησης Κίνηση αντικειµένου Κίνηση παρατηρητή υναµική ενηµέρωσης Μεταβολή χρώµατος Μεταβολή σχήµατος Τεχνολογία Πολυµέσων 05-12

13 Σύνθεση εικόνας Μοντέλο εφαρµογής Αναπαράσταση και αποθήκευση αντικειµένων Στοιχειώδεις λειτουργίες γραφικών Ανεξάρτητο από το σύστηµα γραφικών Πρόγραµµα εφαρµογής Χειρίζεται την είσοδο του χρήστη Στέλνει εντολές στο σύστηµα γραφικών Σύστηµα γραφικών Απλούστερες στοιχειώδεις λειτουργίες Τυποποιηµένη βιβλιοθήκη Υλικό γραφικών Απλές λειτουργίες σχεδίασης εικονοστοιχείων Ειδικά κυκλώµατα επιτάχυνσης Τεχνολογία Πολυµέσων 05-13

14 Ανάλυση εικόνας Εξαγωγή περιγραφών από εικόνες Ανάλυση φωτεινότητας Ανάλυση χρωµάτων Ταίριασµα µε πρότυπα Βελτίωση εικόνας Αποµάκρυνση θορύβου Ενίσχυση αντίθεσης Αναγνώριση σχηµάτων Εντοπισµός τυποποιηµένων προτύπων Εντοπισµός αποκλίσεων από πρότυπα Ανάλυση σκηνών Ανακατασκευή σκηνών από πολλαπλές εικόνες Τεχνολογία Πολυµέσων 05-14

15 Ανάλυση εικόνας Μορφοποίηση Σύλληψη και ψηφιοποίηση Προετοιµασία Αποµάκρυνση θορύβου Κατονοµασία Αναγνώριση των συστατικών στοιχείων Οµαδοποίηση Συνένωση των συστατικών σε οµάδες Εξαγωγή Υπολογισµός ιδιοτήτων των οµάδων Ταίριασµα Απόδοση νοήµατος στις οµάδες Τεχνολογία Πολυµέσων 05-15

16 Μετάδοση εικόνας Απαιτήσεις µετάδοσης Μέγεθος ανάλογα µε το µορφότυπο Αξιοπιστία ανάλογη µε το µορφότυπο Γενικά όχι σε πραγµατικό χρόνο Μετάδοση ανεπεξέργαστης εικόνας Μορφότυπο σύλληψης Μετάδοση συµπιεσµένης εικόνας Μορφότυπο αποθήκευσης Μετάδοση συµβολικής εικόνας Μορφότυπο γραφικών Αξιοπιστία µετάδοσης Μεγαλύτερες απαιτήσεις για συµπιεσµένες και συµβολικές Τεχνολογία Πολυµέσων 05-16