ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 7 η ΔΙΑΛΕΞΗ Γραφικά με Υπολογιστή

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ - ΤΜΗΜΑ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ ΤΟΥΡΙΣΤΙΚΩΝ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΧΕΙΡΗΣΕΩΝ ΦΙΛΟΞΕΝΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I 7 η ΔΙΑΛΕΞΗ Γραφικά με Υπολογιστή ΧΑΣΑΝΗΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΔΙΑΛΕΞΗΣ 1. Βασικές προσεγγίσεις γραφικών 2. Το χρώμα στους υπολογιστές 3. Δημιουργία γραφικών στον Η/Υ 4. Αρχεία γραφικών 2

ΣΤΟΧΟΙ 1. Έννοια των γραφικών στον υπολογιστή 2. Διαχωρισμός τους σε γραφικά ψηφιδοπλέγματος (bitmap/raster) και διανυσματικά (vector) 3. Ανάλυση (resolution) και βάθος χρώματος (color depth) 4. Μοντέλα αναπαράστασης των χρωμάτων (RGB, YUV/YCbCr και CMYK) 3

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΤΟΝ Η/Υ Τεχνολογίες απεικόνισης γραφικών Σχεδίαση με υπολογιστή Παιχνίδια Επεξεργασία ακίνητης και κινούμενης εικόνας Εκτυπώσεις κάθε είδους δεδομένων 4

ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΕΙΣ ΓΡΑΦΙΚΩΝ ΣΤΟΝ Η/Υ Δημιουργία και επεξεργασία γραφικών τα γραφικά ψηφιδοπλέγματος ή δυφιοαπεικόνησης (raster ή bitmap graphics) τα διανυσματικά γραφικά (vector graphics) 5

RASTER - BITMAP GRAPHICS Παρόμοια προσέγγιση με τα ψηφιδωτά Η εικόνα σχηματίζεται σαν πίνακας από διακριτά στοιχεία Κάθε στοιχείο προσδιορίζεται από συγκεκριμένες συντεταγμένες (x, y) και συγκεκριμένο χρώμα Τα στοιχεία αυτά είναι γνωστά ως εικονοψηφίδες ή εικονοστοιχεία (pixels - picture elements) Ο πίνακας ονομάζεται δυφιοχάρτης (bitmap) ή ψηφιδοπλέγμα (raster) 6

RASTER - BITMAP GRAPHICS Τα γραφικά bitmap στον υπολογιστή μπορούν είτε να δημιουργηθούν: Με χρήση αντίστοιχης εφαρμογής Με εισαγωγή μέσω σαρωτή, ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής, εγγραφή βίντεο 7

VECTOR GRAPHICS Τα διάφορα σχήματα σχεδιάζονται: Με χρήση αντίστοιχων εφαρμογών Με συνδυασμό απλών γεωμετρικών στοιχείων όπως, ευθείες και καμπύλες γραμμές Τα βασικά αυτά στοιχεία ορίζονται και καταγράφονται εσωτερικά με μαθηματικές σχέσεις 8

VECTOR GRAPHICS Οι γραμμές μπορεί στη συνέχεια να αλλάξουν χαρακτηριστικά: Χρώμα Πάχος Τα αντικείμενα που σχεδιάζονται μπορούν να γεμίσουν με χρώμα, ή κάποιο μοτίβο. 9

VECTOR GRAPHICS Τα προγράμματα αποθηκεύουν τα διανυσματικά γραφικά με μορφή εντολών που υπαγορεύουν τον τρόπο σχεδίασής τους Τα bitmap αποθηκεύουν το ίδιο το σχέδιο Ο υπολογιστής έχει μια ακριβή περιγραφή σχετικά με το πως θα πρέπει να σχεδιαστεί το σχήμα Μπορεί να το σχεδιάσει σε οποιοδήποτε μέγεθος και σε οποιαδήποτε θέση χωρίς καμία απώλεια σε ποιότητα 10

VECTOR GRAPHICS Με χρήση vector graphics, επιτυγχάνει κανείς τη μέγιστη δυνατή ποιότητα στην οποία μπορεί να αποδοθεί ένα σχήμα σε μια μονάδα απεικόνισης (εκτυπωτής laser ή οθόνη) 11

VECTOR GRAPHICS - ΧΡΗΣΗ Προγράμματα CAD (Computer - Aided Design) Χρησιμοποιούν κυρίως διανυσματικά γραφικά για την ακριβή δημιουργία και επεξεργασία πολύπλοκων γεωμετρικών σχημάτων Γραφίστες Γραφικά για χρήση σε έντυπα μέσα όπως: Γραμμικό σχέδιο Τεχνική εικονογράφηση Προγράμματα επεξεργασίας τρισδιάστατων γραφικών 12

BITMAP GRAPHICS Μέσω ψηφιοποίησης μιας εικόνας που εμφανίζεται στο φυσικό κόσμο Σάρωση μιας τυπωμένης φωτογραφίας Χρήση φωτογραφικής μηχανής Μια εικόνα συνεχών χρωματικών τόνων, ανάγεται σε έναν πίνακα n-γραμμών και m- στηλών γνωστό ως ψηφιδοπλέγμα (raster). 13

BITMAP GRAPHICS 14

BITMAP GRAPHICS Η τομή μίας στήλης και μίας στήλης ορίζει ένα εικονοστοιχείο (pixel). Σε κάθε εικονοστοιχείο, έχει αποδοθεί από τη διαδικασία δειγματοληψίας μια τιμή φωτεινότητας (μονόχρωμες εικόνες) ή χρώματος (έγχρωμες εικόνες), από ένα πεπερασμένο σύνολο ακέραιων τιμών. 15

BITMAP GRAPHICS Από κάποιο πρόγραμμα ζωγραφικής ή επεξεργασίας εικόνας: Ζωγραφική των Windows Photoshop 16

BITMAP GRAPHICS Από τη σύλληψη της εικόνας που εμφανίζεται σε δεδομένη στιγμή στην οθόνη του υπολογιστή Πίεση του πλήκτρου PrtScn και επικόλλησή της σε κάποια εφαρμογή ζωγραφικής ή επεξεργασίας εικόνας για επεξεργασία και αποθήκευση σε αρχείο. Στις δύο τελευταίες περιπτώσεις, το ψηφιδοπλέγμα δημιουργείται εξ' αρχής ψηφιακά, οπότε δεν χρειάζεται η μετατροπή όπως στην πρώτη περίπτωση. 17

ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΕΙΚΟΝΑΣ - BITMAP Χαρακτηρίζεται από δύο παραμέτρους: Ανάλυση (resolution): Ποσότητα των εικονοστοιχείων που περιέχει Π.χ. 1024x720 Βάθος χρώματος (color depth): Πλήθος των χρωμάτων ή διαβαθμίσεων του γκρι που μπορεί να απεικονίσει ανά εικονοστοιχείο 18

ΒΑΘΟΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ Αποτελεί και τη χρωματική ανάλυση μιας εικόνας Εκφράζεται σε bits Μια τυπική τιμή είναι τα 8 bits, με βάση τα οποία μπορούν να παρασταθούν 2 8 = 256 τόνοι του γκρι ή κάποιου από τα βασικά χρώματα, κόκκινο, πράσινο και μπλε (μοντέλο RGB). 19

ΒΑΘΟΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ Στις οθόνες των σύγχρονων υπολογιστών χρησιμοποιείται το λεγόμενο χρώμα 24 bits ή πραγματικό χρώμα (true color) 8 bits για κάθε χρώμα (RGB). Συνολικά 16.777.216 χρώματα. 20

ΒΑΘΟΣ ΧΡΩΜΑΤΟΣ 2 1 = 2: Ασπρόμαυρη εικόνα (χωρίς διαβαθμίσεις γκρίζου). 2 8 : = 256 χρώματα (ή αποχρώσεις του γκρίζου). 2 16 = 65536 χρώματα. Η εικόνα με αυτό το βάθος χρώματος αναφέρεται και ως Highcolor. 2 24 = 16.777.216 χρώματα. Η εικόνα με αυτό το βάθος χρώματος αναφέρεται και ως Truecolor. 2 48 = Αυτό το βάθος χρώματος υπερβαίνει την διακριτική ικανότητα του ανθρώπινου οφθαλμού. Χρησιμοποιείται, ωστόσο, για πρακτικούς λόγους, από πολλούς σαρωτές. 21

ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΗ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ Η υποβάθμιση της ποιότητας μία εικόνας μπορεί να γίνει κυρίως με δύο τρόπους: Μείωση της ανάλυσης Μείωση του βάθους χρώματος 22

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ ΥΠΟΒΑΘΜΙΣΗΣ ΠΟΙΟΤΗΤΑΣ 23

BITMAP GRAPHICS Μια εικόνα η οποία έχει καταγραφεί ψηφιακά με βάση τα εικονοστοιχεία που την απαρτίζουν, στην καθαρή ψηφιακή της μορφή δεν έχει φυσικό μέγεθος. Μέγεθος αποκτά, όταν της δοθεί κάποια ορατή φυσική έκφραση (οθόνη ή εκτύπωση). 24

BITMAP GRAPHICS Η καταγεγραμμένη σε εικονοστοιχεία πληροφορία, συνδέεται με διαστάσεις ανάλογα με τη μονάδα και τον τρόπο απεικόνισης και κατά βάση εκφράζεται σε εικονοστοιχεία ανά μονάδα μήκους: εικονοστοιχεία ανά εκατοστόμετρο (ppcm - pixels per cm) εικονοστοιχεία ανά ίντσα (ppi - pixels per inch) 25

BITMAP GRAPHICS Στην εκτύπωση έχει επικρατήσει ο όρος: dpi (dots per inch, κουκίδες ανά ίντσα) Εκφράζει την φυσική ανάλυση εκτυπωτών Ο ίδιος όρος χρησιμοποιείται και στην ανάλυση σάρωσης, για την οποία μπορεί να συναντήσει κανείς και τον όρο spi (samples per inch, δείγματα ανά ίντσα). 26

BITMAP GRAPHICS Το συνολικό πλήθος των εικονοστοιχείων που περιλαμβάνει μία εικόνα καθορίζονται από: Την ανάλυση της εικόνας Το μέγεθος της (πλάτος, ύψος) Μία εικόνα 2x3 ίντσες η οποία έχει σαρωθεί σε έναν σαρωτή με ανάλυση 300 dpi στο φυσικό της μέγεθος, περιέχει: (2x300)x(3x300) = 600x900 = 540.000 pixels Mια εικόνα από ψηφιακή φωτογραφική μηχανή με ανάλυση 3648x2736 εικονοστοιχεία περιέχει 9.980.928 εικονοστοιχεία 27

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΗΝ ΟΘΟΝΗ Η απεικόνιση στην οθόνη γίνεται με βάση τη σχέση ένα προς ένα: Κάθε αποθηκευμένο στη μνήμη του υπολογιστή εικονοστοιχείο της εικόνας, απεικονίζεται σε ένα εικονοστοιχείο της οθόνης 28

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΗΝ ΟΘΟΝΗ Μονάδα απεικόνισης (οθόνη), μια φωτογραφία 15x10cm (περίπου 6x4 ίντσες) η οποία έχει σαρωθεί στα 150 dpi «Πιάνει» χώρο 900x600 (6x150, 4x150) pixels «Πιάνει» το μεγαλύτερο μέρος μιας οθόνης που έχει ρυθμιστεί σε ανάλυση 1024x768 Δεν θα χωρέσει πλήρως στην οριζόντια διάστασή της, σε μια οθόνη ρυθμισμένη σε ανάλυση 800x600 29

ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ Καθορίζεται από τη δημιουργία της 30

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΗΝ ΟΘΟΝΗ Το μέγεθος που εμφανίζει μία εικόνα στην οθόνη εξαρτάται από: Την ανάλυση που περιέχει η ψηφιακή της παράσταση Τη φυσική ανάλυση που είναι ρυθμισμένη η οθόνη Το μέγεθος της οθόνης 31

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΟΝ ΕΚΤΥΠΩΤΗ Εικόνα με 72 pixels και ανάλυση 72 ppi Εικόνα πλάτους μίας ίντσας Εκτύπωση στο μισό μέγεθος 144 ppi Ανάλυση 36 ppi Διπλάσιο μέγεθος Ίδιο πλήθος pixels αλλά κάθε ένα με διπλάσιο μέγεθος 32

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΟΝ ΕΚΤΥΠΩΤΗ Γενικά οι εφαρμογές εκτυπώνουν τις εικόνες στο πραγματικό τους μέγεθος δηλ. υπό κλίμακα 1 προς 1 Τα δύο χαρακτηριστικά που παίζουν τον κύριο ρόλο στις εκτυπώσεις, είναι το μέγεθος και η ανάλυση με βάση τα οποία θα γίνει η εκτύπωση Για να αυξηθεί η ποιότητα πρέπει να μειωθεί το μέγεθος και αντίστροφα 33

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΟΝ ΕΚΤΥΠΩΤΗ 34

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΣΤΟΝ ΕΚΤΥΠΩΤΗ 35

ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Η αντίληψη του χρώματος είναι γενικά μια υποκειμενική υπόθεση Αναζητήθηκαν τρόποι ακριβούς καθορισμού και οργάνωσης των χρωμάτων Αναπτύχθηκε η ιδέα των χρωματικών μοντέλων ή χρωματικών χώρων Ταίριασμα κάθε δείγματος χρώματος σε κάποιο σημείο του χρωματικού μοντέλου Η έκφραση ενός χρώματος μέσω μιας τριάδας του τύπου ( x, y, z), είναι παρόμοια με τον ορισμό ενός σημείου στον τρισδιάστατο χώρο, χρωματικός χώρος (color space). 36

ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Τα μοντέλα χρώματος διακρίνονται σε προσθετικά και αφαιρετικά. Τα χρώματα που γίνονται αντιληπτά στα προσθετικά μοντέλα είναι αποτέλεσμα εκπεμπόμενου φωτός, ενώ αυτά των αφαιρετικών μοντέλων ανακλώμενου φωτός. 37

ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Τα προσθετικά μοντέλα χρησιμοποιούν προσθήκη φωτός σε σκοτεινό υπόβαθρο για την απεικόνιση χρωμάτων Πλήρης έλλειψη χρωμάτων παριστάνει το μαύρο. Τα αφαιρετικά χρησιμοποιούν μελάνια εκτύπωσης για το επιλεκτικό μπλοκάρισμα φωτός Πλήρης έλλειψη χρωμάτων να παριστάνει το λευκό 38

ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Το προσθετικό μοντέλο RGB (α) και το αφαιρετικό μοντέλο CΜΥΚ (β) Τα κόκκινο, πράσινο, μπλε συνιστούν τα κύρια χρώματα η μίξη των οποίων παράγει λευκό Τα κυανό, ματζέντα, κίτρινο συνιστούν τα κύρια χρώματα η μίξη των οποίων θεωρητικά παράγει μαύρο 39

ΤΟ ΧΡΩΜΑ ΣΤΟΥΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Στα γραφικά με υπολογιστή RGB (Red, Green, Blue - κόκκινο, πράσινο, μπλε) Στην ψηφιακή εκτυπωτική βιομηχανία CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, κυανό, ματζέντα, κίτρινο, Κ = μαύρο) αντίστοιχα Ψηφιακή επεξεργασία εικόνας και στο βίντεο Κωδικοποίηση του RGB YUV/YCbCr (Υ, φωτεινότητα, U/Cb, V/Cr συνιστώσες χρώματος) 40

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ RGB Χρησιμοποιείται για την επίκτηση, παράσταση και εμφάνιση εικόνων σε ηλεκτρονικά συστήματα όπως ο υπολογιστής και η τηλεόραση. Χρειάζονται 256 αποχρώσεις για κάθε ένα εκ των βασικών χρωμάτων και κατά συνέπεια 8 bits ανά χρώμα. Κόκκινο (255, 0, 0), Πράσινο (0, 255, 0), Μπλε (0, 0, 255) Κίτρινο (255, 255, 0), Κυανό (0, 255, 255), Ματζέντα (255, 0, 255) Μαύρο (0, 0, 0), Άσπρο (255, 255, 255) 41

RGB vs YUV 42

ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ YUV/YCbCr Βασίζονται στην παράσταση πληροφορίας σε όρους αντίληψης της φωτεινότητας και του χρώματος από το ανθρώπινο οπτικό σύστημα. Το ανθρώπινο μάτι είναι εξαιρετικά ευαίσθητο ακόμα και σε μικρές μεταβολές φωτεινότητας. Η τιμή φωτεινότητας Υ, λαμβάνεται με βάση τις τιμές RGB ως: Y = 0.299R + 0.587G + 0.114B U = Β-Υ (διαφορά μπλε) V = R-Υ (διαφορά κόκκινου 43

ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ YUV/YCbCr Μηδέν για τη συνιστώσα φωτεινότητας (Υ), σημαίνει μαύρο, ενώ υψηλές τιμές λευκό Θετικές τιμές V τείνουν στο κόκκινο και αρνητικές στο πράσινο Θετικές τιμές U τείνουν στο μπλε και αρνητικές στο κίτρινο U=V=0 πρόκειται για μονόχρωμη εικόνα Το σύστημα YUV, αποτελεί τον τρόπο με τον οποίο κωδικοποιείται πληροφορία χρώματος RGB στο αναλογικό τηλεοπτικό σήμα PAL Το σύστημα YCbCr χρησιμοποιείται συνήθως σε ψηφιακές εφαρμογές όπως στις συμπιέσεις JPEG και MPEG 44

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ CMYK Αποτελεί τη βάση για τις έγχρωμες εκτυπώσεις H ανάμιξη κυανού, ματζέντα, κίτρινου που δίνει θεωρητικά το μαύρο, στην πραγματικότητα λόγω ατελειών αποδίδει ένα μουντό καφέ και αυτός είναι ο λόγος που χρησιμοποιείται στο μοντέλο CMYK και το μαύρο (Κ) Τα χρώματα στο μοντέλο CMYK, εκφράζονται συνήθως με μορφή ποσοστού Για να σχηματιστούν έγχρωμες εκτυπώσεις εκτυπώνονται αρχικά οι λεγόμενοι χρωματικοί διαχωρισμοί 45

ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ CMYK Αναλύεται η έγχρωμη εικόνα στα τέσσερα βασικά χρώματα εκτύπωσης Με ανάμιξη ποσοστών των χρωμάτων αυτών καθίσταται δυνατή η παραγωγή μιας μεγάλης γκάμας χρωμάτων. 46