Grafická informácia

 

Digitalizácia obrazu je vo všeobecnosti prevedenie grafickej (analógovej) informácie do digitálneho tvaru (do zápisu pomocou čísel). Podľa spôsobu vzniku a záznamu grafickej informácie, t.j. obrázka, kresby, fotografie a pod. v digitálnom tvare, poznáme rastrovú a vektorovú grafiku.

 

 

Digitalizácia prebieha v dvoch fázach:

fáza – rozdelenie obrázka na body, preloženie mriežky (rastra) cez obrázok

fáza očíslovanie štvorčekov – pixelov. V prípade čiernobieleho obrázka stačia hodnoty 0 a 1 – čo zodpovedá hodnote 1 bitu:

 

Napríklad, ak chceme digitalizovať jednoduchý obrázok (písmeno T) na rastri vytvorenom z desiatich stĺpcov a desiatich riadkov: 

 

 

Ak bielym pixelom priradíme hodnotu 0 a čiernym hodnotu 1 potom tento obrázok bude vyjadrený digitálnym zápisom:

000000000001111111100111111110011111111001111111100000110000000011000000001

100000000110000000011000000001100000000000000000000000000000000000000000000

0000000000

Informácia obsahuje 100 bitov (pretože sme uvažovali raster 10 x 10.

 

Ak obraz má oválny tvar, napr. kruh, potom obraz by bol kostrbatý, prípadne by sa od obrazu kruhu riadne odlišoval:

 

 

Preto, aby bol obraz čo najpresnejší je potrebná mriežka – raster s veľkým počtom riadkov a stĺpcov. Napríklad 800 x 600 bodov (pixelov).To ale grafická informácia by mala 480 000 bitov.

Digitalizácia farebného obrazu

 

Zatiaľ sme uvažovali len o čiernobielom obrázku. Iná situácia vzniká, ak chceme digitalizovať farebný obraz. Farba je optická vlastnosť. Farby vnímame vďaka svetlu, ktoré vstupuje do nášho oka a dopadá na bunky - čapíky, ktoré sú citlivé na farbu.

Svetlo je vlastne elektromagnetické vlnenie s rôznou vlnovou dĺžkou. Ľudské oko dokáže vnímať iba určitý rozsah vlnových dĺžok svetla. Svetlo s najväčšou vlnovou dĺžkou, ktoré ľudské oko vníma, je červenej farby (780 nm) a svetlo s najnižšou vlnovou dĺžkou je svetlo fialovej farby (380nm). V tomto spektre farieb je ľudské oko schopné bez problémov rozlíšiť vyše 1,5 milióna rôznych farieb.

Nie však každej farbe, ktorú rozlíšime pripadá iná vlnová dĺžka, pretože podľa intenzity dopadajúceho svetla, ľudské oko rozlišuje sýtosť a jas daného odtieňa farby. Takže iná vlnová dĺžka prislúcha iba rôznym odtieňom farieb.

Farebný model RGB

 

Pokusmi sa zistilo, že takmer všetky farby sa dajú vytvoriť ľubovoľným zmiešaním troch nezávislých farieb. Najvýhodnejšie pre výrobu svetelných lúčov (aditívny farebný systém) bolo použitie farieb červená (Red), zelená (Green), modrá (Blue).

 

 

Aby sme vedeli vytvoriť 1,5 milióna farieb stačí, ak každú z týchto farieb rozdelíme na 115 odtieňov, ktorých zmiešaním v rôznych pomeroch vzniknú všetky farby.

Kvôli uchovaniu v pamäti počítača, je však výhodnejšie použiť až 256 odtieňov každej farby (čo zodpovedá 8 bitom, teda jednému bajtu). To nám umožní vytvoriť až 16 777 216 rôznych farieb.

To znamená, že každý farebný bod možno zakódovať (digitalizovať ) 3 bajtmi:

Prvý bajt udáva odtieň červenej farby, druhý zelenej a tretí modrej. Hovoríme o modeli RGB. 

Napríklad :

255 0 0             je sýta červená

0 255 0             je sýta zelená farba

0 0 255             je sýta modrá farba

0 0 0                 je čierna farba

255 255 255      je biela farba

 

Teda každý farebný bod je digitalizovaný troma bajtmi – 3B (24 bitov).

To znamená, že pri rozlíšení 800 x 600 bodov – pixelov, bude mať farebný obrázok

480 000 x 24 bitov = 11 520 000 bitov, čiže 1 440 000 B (bajtov) informácií, čo je 1406,25 kB, teda 1 373 291 016 MB.

To sme uvažovali pri rozlíšení na 800 x 600 pixelov. Súčasné monitory (resp. grafické karty) dovoľujú bežné rozlíšenie 1280 x 800 pixelov:

Takže farebný obrázok pri tomto rozlíšení bude mať:

(1280 x 800) x 24 = 24576000 bitov = 3072000 B = 3000 kB = 29296875 MB.

 

Takýto spôsob digitalizácie má obrovskú nevýhodu. Jednou z nich je veľký objem dát, ktoré obsahuje digitálny súbor. Preto okrem rastrovej grafiky sa používa aj vektorová grafika.

 

 

Tento spôsob digitalizácie obrazu nerozkladá obraz na sieť bodov – raster, ale obraz sa rozloží na definované geometrické tvary: kruh, ovál, štvorec, obdĺžnik a pod.

Pri tomto spôsobe digitalizácie sa geometrický tvar definuje počiatočným bodom, rozmermi a farbou.

 

Veľmi zjednodušene:

 

Zelený kruh je definovaný počiatočným bodom – stred, kde stačí zadefinovať súradnice (podľa osi x a podľa osi y), veľkosť kruhu (danú polomerom) a farbu kruhu. Hodnoty súradnice x, súradnice y a polomeru r stačí zaznamenať v digitálnej forme, na to stačia 3 B (jeden pre polomer, druhý pre súradnicu podľa osi X a tretí pre súradnicu podľa osi Y). Ďalšie tri bajty potrebujeme na digitalizáciu farby. Teda spolu 6 B. Ak by sa kruh digitalizoval pomocou rastrovej grafiky, každý bod by mal veľkosť 3 bajty a pokiaľ kruh by mal, povedzme 1000 pixelov na digitalizáciu by sme potrebovali 3000 bajtov. Pritom samozrejme sme vypustili okolie kruhu, ktoré má tiež nejakú farbu.