Počítačová grafika a vizualizace I

Počítačová grafika a vizualizace I
ROZDĚLENÍ, MOŽNOSTI ZOBRAZENÍ
Mgr. David Frýbert
[email protected]
OBECNÉ ROZDĚLENÍ
DIMENZE – ROZMĚRU
 2D, 3D, volume (~4D, 5D… ostatní vjemy)
 Časové rozlišení – animace 2D nebo 3D
 Obecná dimenze – meteorologická data, metadata, …
STÁLOSTI ZOBRAZENÍ
 STATICKÉ
 DYNAMICKÉ – ANIMACE, VIDEO, FILM
 INTERAKTIVNÍ – SIMULACE, VR, HRY,…
OBECNÉ ROZDĚLENÍ
ZPŮSOBU REPREZENTACE - ZOBRAZENÍ
 VEKTOROVÉ
 Matematický popis
 Spojité
 Nezávislé na rozlišení
 RASTEROVÉ – bitmapové
 Adresa jednotlivých bodů mřížky – pixely, subpixely
 Zobrazení závislé na rozlišení
 Diskrétní - nespojitý
TAXONOMIE – KLASIFIKACE GRAFICKÝCH DAT
REPREZENTACE RASTERU - PIXELU
PŘÍKLAD - CVIČENÍ
Vypočtěte velikost obrázku o rozměrech 800x600p a bitovou hloubkou 8bitů
• obrázek není nikterak komprimován – př. formát BMP
• výsledek převeďte na MB
POSTUP – ŘEŠENÍ
• Velikost plochy = 800 x 600 = 480 000pixelů (bodů)
• Maximální zobrazení BAREV na jeden pixel = 8bit (256barev)
480 000 x 8bit = 3 840 000bitů => 3,84 Mb / 8 = 0,48 MB
DISKREDITACE OBRAZU - vzorkování
DISKREDITACE – nespojitost (naopak od analogového signálu)
 Shannonův teorém (Nyquist, Shannon)
Přesná rekonstrukce spojitého, frekvenčně omezeného, signálu z jeho vzorků
je možná tehdy, pokud byl vzorkován frekvencí alespoň dvakrát vyšší, než je
maximální frekvence rekonstruovaného signálu.
vzorkovací frekvence
zdrojová frekvence
DISKREDITACE OBRAZU – ERROR !!
PŘI NEDODRŽENÍ VÝŠE ZMÍNĚNÉHO DOCHÁZÍ K CHYBÁM - VADÁM VÝSLEDNÉHO SIGNÁLU - OBRAZU
 ALIASING

http://cs.wikipedia.org/wiki/Aliasing
„PODVZORKOVÁNÍ“ SIGNÁLU
 MOARÉ

OBRAZOVÁ ANOMÁLIE

počet bodů kamerového snímače na délkovou jednotku musí být minimálně
dvojnásobkem maximálního počtu čar, které budou na tutéž délkovou jednotku
promítnuty optikou kamery
DISKREDITACE OBRAZU – ERROR !!
DISKREDITACE OBRAZU – ROZLIŠENÍ
SDTV
• PAL (768x576)
Evropa
• NTSC (768x480) USA
Mapa - wiki
HDTV
• 1280 x 720
• 1920 x 1080 …
• (7680×4320)
FILM
• 2K (2048 x Y)
• 4K (4096 x Y)
• 8K (8196 x Y)
VGA, PAL, SVGA, HD 720, HD 1080, 2K
DISKREDITACE OBRAZU – ROZLIŠENÍ
ROZLIŠENÍ
 POMĚR ZOBRAZENÍ – ASPECT RATION
 Poměr mezi šířkou a výškou pixelů
 Čtvercový == 1 neboli 1:1
 Obdélníkový <> 1, například TV nebo DVD, BLU-REY,…
 4:3
 (5:4)
 16:9
 16:10
ROZLIŠENÍ – POMĚR STRAN
ROZLIŠENÍ – anamorfní obraz
anamorfní obraz
• Využívá plné výšky originálu x stlačí obraz ze stran
• Filmové políčko velikosti 35mm (formát IMAX – 70mm)
JEDNOTKY pro určení rozlišení
ROZLIŠENÍ – POMĚR STRAN - PŘÍKLAD
Vypočítejte velikost úhlopříčky obrazovky pro nativní rozlišení v normě PAL
a 96 DPI
POSTUP – ŘEŠENÍ
• 1 palec = 2,54cm
• rozlišení PAL – 768 x 576bodů ; 768/96 a 576/96; 8inch a 6inch
8*2,54 a 6*2,54 = 20,32cm a 15,24cm
• Výpočet úhlopříčky – Pythagorova věta
• Výsledek c= sqr (412,9 + 232,3) = 25,4cm
c = a +b
2
2
JEDNOTKY pro zadání TISKU
Viz. wiki
JEDNOTKY pro zadání TISKU - fotografie
Viz. fotoškoda
ZMĚNA ROZLIŠENÍ
INTERPOLACE
 Získání nové hodnoty v místě mezi známými uzlovými body funkce.
 Interpolační funkce:
konstantní, lineární polynomiální, ostatní bázové – NURBS
viz. wiki
ZMĚNA ROZLIŠENÍ
Změna rozlišení – resize – volba filtru
Změna rozlišení – resize – volba filtru
Změna rozlišení – resize – artefakty
viz. DE-wiki
Změna rozlišení – resize – artefakty
RINGING
http://en.wikipedia.org/wiki/Ringing_artifacts
VÍCE INFORMACÍ – blurring, blocking:
http://www.stat.columbia.edu/~jakulin/jpeg/artifacts.htm
PŘEVOD FOREM REPREZENTACE
RASTERIZACE
 PŘEVOD VEKTOROVÝCH DAT NA RAST – BITMAPU
 VOLBA VHODNÝCH ALGORITMŮ PRO PŘEVOD
PŘEVOD FOREM REPREZENTACE
VEKTORIZACE
 PŘEVOD BITMAPOVÝCH DAT NA VEKTORY
 VOLBA VHODNÝCH ALGORITMŮ PRO PŘEVOD
Barevná informace
Barevné rozlišení
 Počet barevných kanálů
 Počet bitů na jednu barvu (8, 16, 24, 32, …)
Barevné prostory
 RGB, YUV, CMYK, YCbCr, Lab, Luv, …
Barevná hloubka
 HDR vs. LDR