1. diel - Úvod do počítačovej grafiky - Raster vs. vektor

Seriál Úvod do počítačovej grafiky vás prevedie pokročilými metódami tvorby a úpravy rastrovej i vektorovej grafiky a fotografie. S počítačovou grafikou sa stretnete všade okolo seba. Stačí sa pozrieť na etiketu na vašej PET fľaši, pozrieť sa z okna na sýty billboard, prečítať si noviny, pozerať sa na televíziu alebo zastaviť na značke STOP. Práve tento seriál vám ukáže princíp fungovania tejto technológie, uvedie vás do jej tvorby a úpravy a pripraví vás na jej reálnu produkciu.

Počítačová grafika

Než vôbec začneme, je dobré vedieť, že definícia "počítačová grafika" je veľmi relatívny pojem a môžeme sa stretnúť s jeho rôznym vymedzením. Všeobecne sa ale jedná o oblasť výpočtovej techniky, ktorá sa zaoberá tvorbou a úpravou grafických informácií.

Jej užívanie sa, v čase rastúceho výkonu procesorov a celkového nárastu výkonu počítačov, rapídne zvyšuje, najmä na osobných počítačoch. Počítačová grafika bola totiž vždy odborom s potrebou vysokého výkonov počítačov.

Kde ju nájdeme?

S počítačovou grafikou sa stretol každý z nás. Pre bežného človeka je nemožné sa v priebehu dňa nestretnúť so žiadnym výsledkom počítačovej grafiky. Prejsť retušami a úpravami v PC museli pred publikácií všetky tlačoviny, noviny, časopisy i billboardy.

Neexistuje ale iba grafika statická, s počítačovou grafikou sa môžete tiež stretnúť v televízii alebo v kine. Tej sa hovorí grafika postprodukčné alebo tiež (menej častejšie) televízne.

Čo je typické pre bežných užívateľov?

Najčastejšie sa s počítačovou grafikou stretávame pri maľovaní rastrovej grafiky. Mimochodom, v rastrovej grafike sa stretnete s pojmom maľovať (paint), zatiaľ čo vo vektorovej kresliť (draw). O tom si však povieme inokedy. Občas uvidíme naše príbuzné ukazovať koláže z ich dovolenky. To sa tiež počíta ako počítačová grafika. A samozrejme v každej kancelárii nájdeme aj nejaký textový procesor (nepliesť s textovým editorom!). Pretože sa nejedná o obyčajný text, ide tiež o výsledok počítačovej grafiky.

Pre profesionálne sadzbu sa využívajú programy DTP, ale o tom za chvíľu.

Použitia počítačovej grafiky v profesiách

V marketingu je dôležitá retuš obrázkov. Asi každý vie, aká kúzla dokáže Photoshop s modelkami na obálkach populárnych časopisov. Webdesignéri pracujú so súbormi CSS (kaskádové štýly), aby oživili obyčajný text na webových stránkach.

Ďalšou oblasťou je tvorba 3D, poprípade 4D (animácie) grafiky. A keď už hovoríme o animáciu, musíme spomenúť nielen animované GIF súbory alebo flash animácie, ale aj animované filmy a seriály. Pre navrhovanie, projektovanie a modelovanie sa užívajú takzvané CAD a CAM. Ak si spomenieme v rýchlosti na ďalšie oblasti, môžeme spomenúť napríklad simulačné grafiku, GIS systémy, herný priemysel, oblasť virtuálnej reality, vizualizácie dát, atp.

Záverom (časť prvá)

Dovolím si na záver rozdeliť počítačovú grafiku do troch oblastí. Prvá by bola "Fotografovanie digitálnymi aparáty", "Maľovanie / kreslenie a úprava obrázkov" a "Tvorba dokumentov a tabuliek". Ako som už naznačil vyššie, posledná oblasť do počítačovej grafiky patrí tiež, aj keď sa možno na prvý pohľad zdá podivné.

Spracovanie obrázkov v PC

Taký bežný spôsob, akým užívateľ spracováva svoje obrázky, je prostý. Najprv ich dostane do svojho PC. K tomu užije napríklad digitálny fotoaparát alebo skener. Z neho sa odošlú digitálne informácie (dáta) o obrázku a uloží sa do pamäte PC.

Väčšinou sa obrázok v PC ešte upraví v grafickom editore. Čo s výsledkom užívateľ nakoniec urobí je len a len na ňom. Ako príklad si môžeme uviesť vypálenie na CD, vytlačenie fotolabom alebo tlačiarňou, zdieľanie na internete, atp.

Raster verzus vektor

Dnešné počítače vie ukladať grafické informácie pomerne dobre. Užívajú k tomu dvoch spôsobov. Prvý sa nazýva rastrové grafika, druhý grafika vektorová. Nedá sa povedať, že by jedna z nich bola lepšia ako druhá. Rozdiel v nich totiž spočíva v tom, že každá sa užíva na iné účely. Ako už som naznačil skôr, pre rastrovú grafiku sa používa výraz maľba (paint), pre vektorovú kresba (draw).

Obrázok: Phrood, pôvodný autor: Anton (rp) 2004 CC-BY-SA-3.0

Ako vidíte na obrázku, rastrové grafika pri priblížení stráca kvalitu, zatiaľ čo vektorová si ju uchováva pri akejkoľvek veľkosti. Dôvod si vysvetlíme obratom.

Rastrová grafika

Rastrová grafika je zložená z obrazových bodov. Oproti vektorovej grafike je to jednoduchšie, ale dátovo náročnejšie spôsob. Užíva sa k reprezentácii diskrétneho (digitálneho, nespojitého) obrazu. Obraz je teda zložený z mnohých malých bodov. Každý z týchto bodov má vlastné pozíciu (súradnice). Odtiaľ sa odvodil názov pre "bitmapu".

S rastrovou grafikou sa stretneme predovšetkým na fotografiách alebo na digitálne namaľovaných obrázkoch (napríklad v programe Skicár). Hodí sa teda pre záznam realistického obrazu (naskenovaných fotografií, fotografií z digitálneho aparátu, portrétov a iných obrazov, atp.), Účelom je presne zachovať zachytenú scénu v digitálnej podobe.

Výhody

• verné zachovanie pôvodnej scény
• prirodzené obstaranie, zobrazenie
• možno ovládať každý bod na obrazu

Nevýhody

• veľké priestorové nároky
• zníženia kvality po zväčšení (transformácii)
• závislosť na počet bodov, z ktorých je obraz zložený

Obrázok: A Stream of Stars over Paranal, ESO / G. Lombardi, CC BY 4.0

Čo je to pixel?

Zmienil som sa už o akýchsi "obrazových bodoch". Lepšie sa im hovorí pixely a sú základnou jednotkou digitálne rastrovej grafiky. Názov sa odvodil od anglického výrazu picture element. Určite ste sa tiež stretli s pojmom "rozlíšenie". Jedná sa vlastne o hustotu pixelov na jednotku dĺžky (obyčajne na palec, tj. Asi 2,54 cm).

Každý pixel má taky svoje vlastnosti, atribúty. Hlavne teda pozíciu (súradnice) a farbu (prípadne alfa-kanál, tj. Priehľadnosť).

Vektorová grafika

Vektorová grafika je pre človeka (na rozdiel od počítača) trochu zložitejšie na pochopenie. S obrazovú informácií totiž pracuje ako s matematicky definovanými krivkami (vektory). Programy (napr. Inkscape) ukladania informáciu pomocou matematického zápisu spolu s niektorými atribúty: tvarom, farbou, hrúbkou, výplní, atp.

Napríklad krivka je definovaná kotevným bodmi A a B a vektory, ktoré medzi týmito bodmi dopočítajú presný tvar čiary.

Obrázok: Darth Stabro, CC-BY-SA-3.0

Tvorca vektorovej grafiky zvyčajne pracuje s väčším množstvom vektorových objektov, ktoré môžu byť rôzne usporiadané. Z takých objektov sa finálne zloží celkový obraz. Pri tvorbe sa užíva nástrojov ako úsečka, krivka, text, obdĺžnik, elipsa, výplň alebo obrys.

Objekty sa môžu prekrývať (vo vrstvách) v ľubovoľnom poradí a keď je už raz nakreslíte, neskôr ich môžete upravovať bez ovplyvnenia okolité objekty.

Výhody

• neobmedzená možnosť zväčšenia obrázku
• následná možnosť úpravy jednotlivých objektov
• možnosť pracovať s každým objektom zvlášť
• relatívne malá veľkosť súboru po uložení

Nevýhody

• neschopnosť stvárniť realistický obraz
• horšie možnosti práce s farbou

Použitie

• DPT oblasť pri výrobe tlačovín
• "Fonty" sú vytvorené vektorovo
• konštrukcia a modelovanie
• tvorba diagramov, schém, animácií
• marketing, billboardy, logá, atp.

Programy pre prácu s počítačovou grafikou

Pre základnú prácu s rastrovou grafikou pre bežného užívateľa je v systéme Windows dodávaný program Skicár (Paint). Ako si ale iste uvedomujete, zďaleka nestačí ani na trochu pokročilejšie úpravy / tvorbu.

V takom prípade môžete siahnuť po programe Adobe Photoshop. Je síce komerčný, ale je to profesionálny program s naozaj vysokými možnosťami. Ako náhradu možno využiť Gimp, ktorý je freeware. Ako ďalšie príklady uvediem Zoner Photostudio a Corel PHOTO-PAINT.

Pokiaľ sa jedná o vektorovú grafiku, existuje zas komerčné verzie Adobe Illustrator a freeware náhrada Inkscape. Ďalšie Zoner Callisto alebo Corel DRAW. S vektorovými objekty môžete pracovať aj v niektorých rastrových editoroch (Photoshop, Gimp). Ako príklad možno samozrejme vymenovat editory pre technické kreslenie: AutoCAD, Inventor, atp.

Princíp 3D grafiky

Princípom 3D grafika vychádza práve z vektorovej grafiky. Iba má pridaný ďalší rozmer, priestorovú osu Z. V modelovacím programe sa zo základných tvarov tvorí zložitejšie, potom sa potiahnu textúrou. Užíva sa v hernom priemysle, virtuálnej realite, u vizuálnych efektov vo filmovej oblasti, v reklame, umení, atp.

• Cinema4D (komerčný)
• Blender (freeware)

Záverom (časť druhá)

Oba typy ukladanie grafických informácií majú svoje muchy, čím v dôsledku vzniká situácia, kedy sa oba spôsoby kombinujú. Existuje aj postup zmeny typu, teda rasterizácia (z vektorové na rastrovou) a vektorizácia (z rastrové na vektorovú). Problém je v kvalite výsledného obrazu po použití týchto metód.

Nabudúce sa budeme venovať optike a farebným modelom, používaných v digitálnej grafike.

Viac informácií a zdroje

• Počítačová grafika a multimédiá, Pavol Navrátil, ISBN 80-86686-77-9
• Počítačová grafika pre úplných začiatočníkov, Pavel Roubal, ISBN 80-7226-896-1
• Učebné materiály SPSS Pelhřimov
• Wikipédia, http://wikipedia.org/