Multimedijski tipovi objekta boja i slika 1 Boje
Multimedijski tipovi objekta: boja i slika 1
Boje Postoje dva osnovna modela predstavljanja boja dodavanjem – aditivni oduzimanjem - subtraktivni 2
Propuštanje svetlosti Između izvora bele svetlosti i belog papira postavljamo obojena stakla žuto staklo propušta žutu svetlost crveno propušta crvenu ako žutu svetlost propustimo kroz crveno staklo, prolazi crvena svetlost ako crvenu svetlost propustimo kroz žuto staklo, prolazi crvena svetlost zaključujemo da je crvena svetlost komponenta žute svetlosti 3
Aditivni model boja Uočavaju se tri osnovne obojene komponente bele svetlosti: crvena zelena plava Sve ostale obojene svetlosti mogu se dobiti kombinacijom prethodnih u različitim intenzitetima Model se obično naziva RGB 4
Primene aditivnog modela Aditivni model se prirodno primenjuje kada se boje grade dodavanjem komponenti svetlosti monitori projektori Nije idealan u slučajevima kada se boja dobija na drugi način 5
Oduzimanje boja U eksperimentu staklo neke komponente svetlosti propušta, a ostale zadržava Ako za osnovne boje uzimamo one koje prolaze kada se zadržavaju osnovne komponente svetlosti, dobijaju se: žuta (zadržana je plava) plavozelena (zadržana je crvena) ružičasta (zadržana je zelena) crna (zadržana je bela) Model se obično naziva CMYK 6
Primene subtraktivnog modela Subtraktivni model se prirodno primenjuje kada se boje grade odbijanjem svetlosti, tj. zadržavanjem komponenti slikanje štampanje uopšte, nanošenje bojenih materija na posmatranu površinu 7
Primer modela RGB 8
Drugi modeli boja Često se primenjuje model HSB H (hue) – ton S (saturation) – zasićenost B (brightness) – osvetljenost 9
Model boja HSB Ton se opisuje na krugu od 360 o: Zasićenost se opisuje sa 0 -100% 0 – crvena, 60 – žuta, 120 – zelena, 180 – plavozelena, 240 – plava, 300 - ružičasta 0% – siva boja, 100% - čista boja Osvetljenost se opisuje sa 0 -100% 0% - crna, 100% - čista svetla boja 10
Primer modela HSB (1) 11
Primer modela HSB (2) 12
Primer modela HSB (3) 13
HSB i RGB Ton određuje odnos dve najizraženije RGB komponente: otklon = H 0 = 60 * (B 2 -B 3) / (B 1 -B 3) H = vrednost za kom. 1 + otklon prema vrednosti kom. 2 Zasićenost određuju najintenzivnija i najslabija RGB komponenta: S = B 3 / B 1 Osvetljenost određuje najintenzivnija komponenta RGB: B = B 1 / raspon 14
Primer RGB – HSB RGB = (200, 175) -> B 1 = 200, B 2 = 175, B 3 = 100 H 0 = 60 * 75 / 100 = 45 H(R) = 360, H(B) = 240 H = H(R) – H 0 = 315 S = 100 / 200 = 50% B = 200 / 256 = 78. 125% 15
Predstavljanje slike Slika se u digitalnim sistemima predstavlja matricom tačaka - piksela Parametri predstavljanja su rezolucija dinamički raspon 16
Rezolucija je mera preciznosti predstavljanja relativna rezolucija je broj piksela po jedinici dužine (obično po inču) apsolutna rezolucija je veličina matrice mereno brojem piksela 17
Dinamički raspon određuje preciznost predstavljanja pojedinačnih piksela Izražava se brojem različitih podržanih nijansi svake hromatske komponente svetlosti dinamički raspon monohromatskog piksela meri se brojem nijansi sive dinamički raspon piksela u boji meri se brojem nijansi svake od komponenti 18
Osetljivost ljudskog oka Ljudsko oko je u stanju da raspozna oko 350000 boja nešto je osetljivije prema nijansama zelene boje Mrežnjača (retina) se sastoji od štapića (receptori crno/belog za noćni vid) i čepića (receptori za boje) Postoje tri vrste čepića, različite osetljivosti na određene delove vidljivog spektra, pojednostavljeno na crveni, zeleni i plavi (RGB model vida) Žuta mrlja (fovea) je centralni deo mrežnjače, koji omogućava vid visoke rezolucije (razlikovanje do 2 mm na rastojanju od 10 m) 19
Dinamički raspon – RGB Uobičajeni modeli prikazivanju su 12 bita (4096 nijansi) – po 4 bita (16 nijansi) za svaku osnovnu komponentu 15 bita (32768) – po 5 bita (32) 16 bita (65536) – po 5 bita (32) za crvenu i plavu i 6 bita (64) za zelenu 24 bita (16777216) – po 8 bita (256) 20
Dinamički raspon – RGB (2) Uobičajeni modeli pri obradi su 30 bita – po 10 bita (1024) 36 bita – po 12 bita (4096) 48 bita – po 16 bita (65536) 21
Zapisivanje slike Zapis slike se obično sastoji od zaglavlja – podataka koji opisuju širinu visinu dinamički raspon detalje zapisa sadržaja slike 22
Veličina zapisa slike Bez kompresije za sliku je potrebno S*V*B bitova, gde je S – širina slike u pikselima V – visina slike u pikselima B – broj bitova kojima se opisuje svaki piksel Na primer 1024 x 768 x 16 = 1. 5 MB 1600 x 1200 x 24 = 5. 5 MB 23
Veličina zapisa slike (2) Pri pripremi za štampu, veličina slike se procenjuje kao: S*V*R*R*B S – širina slike u cm (inch) V – visina slike u cm (inch) B – broj bitova kojima se opisuje svaki piksel R – rezolucija slike u broju piksela/cm (inch) Uobičajene rezolucije slika za prikaz na ekranu: 75 – 150 ppi (piksela po inču), oko 30 – 60 ppcm za štampu 100 – 600 ppi, oko 40 – 240 ppcm 24
Veličina zapisa slike (3) Na primer 13 cm * 10 cm * 30 ppcm * 24 b = 343 KB 28 cm * 20 cm * 120 ppcm *24 b = 23 MB 25
Kompresija slike Kompresiji slika se pristupa iz više razloga, a pre svega zbog smanjenja zauzeća prostora olakšavanja komunikacije smanjenja opterećenja komunikacionih linija skraćenja trajanja prenosa podataka 26
Metodi kompresije se dele na dve osnovne kategorije metodi kompresije bez gubitka informacija metodi kompresije sa gubitkom informacija 27
Kompresija bez gubitka Obično počivaju na opštim algoritmima za kompresiju podataka najbolje rezultate daju ako slike imaju veće površine koje su jednobojne ili popunjene nekim jednostavnim uzorcima linijski crteži, ilustracije, stripovi, uzorci ekrana, . . . nisu efikasni u slučaju slika sa puno prelaza tonova: fotografije, intenzivno šarene slike 28
Kompresija bez gubitka (2) Neki od formata za zapisivanje slika: BMP GIF TIF PNG Primeri. . . 29
Kompresija sa gubitkom Počivaju na specifičnim algoritmima koji su projektovani upravo za rad sa slikama Opisuju delove slike nekim matematičkim modelom sa izabranom preciznošću aproksimacije Preciznost aproksimacije se obično može konfigurisati veća preciznost – manja kompresija manja preciznost – veća kompresija 30
Model kompresije sa gubitkom Koristi se činjenica da oko raspoznaje oko 128 tonova 16 (žuta) do 23 (crvena) zasićenosti oko 128 nivoa osvetljenosti Pri kompresiji je važnije očuvati ton i osvetljenost nego zasićenost Zato se često primenjuje model boja čije komponente kvalitativno opisuju svetlost: HSB, YUV, HLS, . . . 31
Slika ravan objekat čija boja (osvetljenje) varira od tačke do tačke Formalno c/b slika f(x, y, t), 0 f(x, y) M (sjaj, osvetljenje) kolor slika: intenzitet osvetljenja, talasna dužina svetlosti, … Digitalna slika 32
Osvetljenost i kolor slika objekat, izvor osvetljenja, senzori(oko) c/b slika predstavlja distribuciju energije izvora osvetljenja C(x, y, t, ). Osvetljenje f zavisi i od osetljivosti senzora kolor (multispektralna) slika, zavisi od komponenti 33
Vidljiva svetlost Elektromagnetni spektar 34
http: //www. webvision. med. utah. edu Teorije o percepciji boje Teorija komponenti (component color theory, Young-Helmholtz) - posebni receptori za tri osnovne boje (crvena, zelena, plava) Teorija suprotnih boja (opponent color theory, Ewald Hering) - postoje tri tipa diskriminatora boje (plava/žuta , crvena/zelena, crna/bela) Teorija suprotnih procesa (opponent-process theory) objedinjava uvodeći dve faze: čepići koji odgovaraju različitim trećinama vidljivog spektra, šalju signale ka tri suprotna diskriminatora diskriminatori menjaju frekvenciju signala koji šalju mozgu 35
Modeli predstavljanja boje RGB (red, green, blue) Poklapa se sa hardverom (katodne cevi sa tri topa - red, green, blue) Ne odgovara uvek umetnicima HSB (hue, saturation, brightness) Odgovara percepciji boje u ljudskom mozgu, sa osvetljenošću (brightness) kao intenzitetom svetla, obojenošću (hue) kao spektralnom bojom i zasićenjem (saturation) kao količinom obojenosti koji se dodaje osvetljenosti Drugi naziv je HLS (hue, lightness, saturation) HSV (hue, saturation, value) Kao HSB, ali pomoću uglova i procentualno - “blue” je 0 i 360 stepeni CMYK (cyan, magenta, yellow, black) koristi se u štampi (subtractive) 36
Boja: RGB model blue cyan white black green magenta red yellow colour cube 37
Boja: ostali modeli CMY: Cyan - Magenta - Yellow (subtractive), CMYK = CMY + Black (print oriented) HSB: (painting oriented, s. colour wheel) Hue (degree) Saturation(%) Brightness (%) 38
Histogram osvetljenosti Veoma bitan podatak za svaku sliku je raspodela broja piksela te slike po nivoima osvetljenosti 39
DIGITALNI ZAPIS SLIKE 40
Digitalna slika bit-mapa, nalik fotografiji, dobija se postupkom digitalizacije kontinualne slike: vektorski crtana slika: sintetizovana (rendering): 3 D kreacija 41
Bit-mapirane (rasterske) slike bit-mapa je matrica koja opisuje individualne tačke – najmanje elemente digitalne slike (point ili picture element/pixel/pel) za prikaz crno-belih slika je dovoljan samo jedan bit po pixel-u (crno/belo) n bita može da posluži za predstavljanje 2 n različitih boja pixela, na primer 8 bita za 256 boja, 16 bita za 32 K i 24 bita za milione različitih boja (16. 777. 216) Popularni raster formati Pict (Mac), BMP (Win) TIFF (several flavors), JPEG GIF (most popular on Internet), PNG (Portable Network Graphics) 42
Formati zapisa rasterske slike Više boja daje realističniju sliku, ali traži više memorije i vremena (procesorske snage) za obradu. Formati GIF i PNG koriste 8 -bitnu tabelu boja (color table) kojom se definiše paleta od 256 različitih boja Format JPG ima preciznost prikaza boje (color depth) od 16 bita po pixel-u Format PSD (Photoshop Document) čuva 24 ili više bita po jednom pixel-u Softver može izvšiti konverziju zapisa bit-mapirane slike (npr. iz 24 -bitnog u 8 -bitni zapis) 43
Rezolucija rasterske slike Prostorna frekvencija sampliranja je dobar pokazatelj rezolucije: dots-per -inch (dpi) ili pixels-per-inch (ppi). 44
VIZUELNA PERCEPCIJA Iluzija senke na šahovskoj tabli: kvadrati A i B su iste nijanse (nivoa sivila) 45
Osvetljenost i kontrast apsolutni prag osvetljenosti adaptacija oka - percepcija osvetljenosti se menja u vremenu t lokalna pozadina - percepcija osvetljenosti tačke zavisi od osvetljenosti njene okoline 46
Oštrina i konture oštrina vida zavisi od osvetljaja pozadine i mesta u vidnom polju (brzo opada ka periferiji) postoji adaptacija u percepciji kontura i drugih jednostavnih uzoraka, koja prouzrokuje neke iluzije 47
Boja talasna dužina svetlosti boja – od crvene do ljubičaste 780 nm 380 nm neke boje se ne mogu predstaviti jednostavno talasnom dužinom - purpur – obojenost (hue) HSB – hue, saturation, brightness purpur je nezasićena crvena boja RGB – red, green, blue 48
Uzorci i teksture površina slike nije jednolična ni kontinualna grupisanje - svojstvo ljudskog vida - teksture ponavljanja sličnih regiona – uzorci 49
Oblik i prostor u obradi slika posmatramo samo 2 D 50
Trajanje i pokret tromost oka omogućava stvaranje utiska kretanja izmenom sličnih slika određenog trajanja primer animacije: 51
KOMPRESIJA 50 0 1 31 0 a 0 e 13 1 d 1 0 c 18 1 b 52
Kompresija bit-mapa Kompresija je postupak sažimanja dužine zapisa digitalne slike Postoje metode kompresije bez gubitaka (lossless) i sa gubicima (lossy). Kompresija bez gubitaka se zasniva na uklanjanju redundancije u podacima, bez ikakve njihove izmene Kompresija sa gubicima se koristi prevashodno za slike i video zapis, a zasniva se na uklanjanju redundancije i manje bitnih podataka, koji nisu važni za vizualnu percepciju 53
Primeri metoda kompresije bit-mapa Program za kompresiju (compressor/decompressor) se često naziva codec GIF codec uklanja ponavljanja sukcesivnih bajtova. JPG standard koristi složeniji pristup: pošto mnogi susedni pixel-i imaju sličnu boju, prvo grupiše pixel-e u grupe od 4 do 16 pixel-a, zatim određuje srednju vrednost za boju bloka. Zatim se vrši kvantizacija blokova, računanjem srednje vrednosti grupe susednih blokova. Standardni format GIF koristi algoritam bez gubitaka, a format JPG dopušta gubitak dela informacije zbog usrednjavanja boje blokova. GIF bolje komprimuje velike jednobojne površine i umereno sitne detalje, a JPG fotografije u punom koloru 54
Standard GIF Ograničenje na ukupno 256 boja (indeksiranih) Kompresija bez gubitaka Patentirani algoritam LZW (Lempel/Ziv/Welch): prilikom čitanja se formira rečnik sekvenci simbola kodira se prvo najduža sekvenca simbola iz rečnika Pogodan za veštački formirane slike koje imaju veće površine iste boje Mnogo se koristi na Internetu 55
Standard GIF 89 a Prošireni standard GIF 89 a omogućava upravljanje providnišću slike, preplitanjem i animacijom. - providnost boja se definiše pomoću providnosti, kroz koji se vidi pozadina - preplitanje ubrzava prikaz u niskoj rezoluciji, uz povećanje zapisa 10% Neki indeksa stariji programi ne podržavaju ovaj standard, već samo GIF 87 a (npr. Power. Point 97). 56
Standard JPEG Joint Picture Experts Group - skup standardnih tehnika za kompresiju slike (i formata za skladištenje takođe) Veoma složen standard kompresije sa više različitih režima rada: osnovni: sa gubicima, sekvencijalan, koristi DCT (Discrete Cosine Transformation) Veoma složen skup koraka koji koristi: Discrete Cosine Transform Kvantizaciju Run-length kodiranje Huffman-ov kod Informacije o osvetljenosti su podeljene na 8 x 8 blokove piksela prošireni režim sa gubicima bez gubitaka (lossless mode) hijerarhijski (hierarchical mode) 57
Standard JPEG Daje prihvatljive performanse sa odnosom 25: 1 Pogodan je za slike složenije strukture i digitalizovane fotografije Daje loše rezultate za crtane filmove i crteže Važan standard koji je iskoristljiv u hardveru (digitalna obrada signala) 58
Standard JPEG ilustracija režima rada 59
Primeri 100% kvalitet na 52 KB Then, 50% quality at 8 KB, with little visible degradation 10% quality takes just 4 KB, but a distinct distortion pattern is visible (due to the 8 8 DCT used by JPEG) 60
Vektorski crtana slika se kreira pomoću geometrijskih objekata, kao što su linije, pravougaonici, poligoni, korišćenjem matematičkih formula u virtuelnom koordinatnom sistemu Sadržaj koji se prikazuje mora da se ponovo izračuna nakon svake promene (zahteva intenzivna izračunavanja za veći broj objekata) Primer: RECT 0, 0, 300, 200, RED, BLUE (koordinate na površini ekrana) CAD - Bezierove krive Zauzima manje memorije nego bit-mape Najpopularniji formati su: DXF (Auto. CAD) – standardan za inženjersko korišćenje CDR (Corel) 61 PS/EPS (Post. Script)
Konverzija u bit-mapirane slike Editori rasterskih slika konvertuju vektorske crteže u bitmape postupkom rasterizacije (Photoshop automatski) Editori vektorskih slika konvertuju bit-mape u vektorske slike (formule) postupkom vektorizacije (npr. “praćenja oblika” ili autotracing -Trace Bit. Map ) Rezultati konverzije se mogu sačuvati u fajlovima odgovarajućeg tipa. 62
Dithering: (applies to saving. gif files) Dithering is the most common method of reducing the color range of images down to the 256 (or fewer) colors seen in 8 -bit GIF images 63
Image Optimization – reduce Download time When should I use. JPG and. GIF? ? ? . GIF . JPG • line art, logos, or illustrations (preserves sharp detail) -significantly better on images with only a few distinct colors, such as line drawings and simple cartoons) • photos, computer game screenshots, stills from a movie (realistic shots – JPG is superior to GIF for storing full-color or gray-scale images of "realistic" scenes) • 8 bit color resolution max • 24 bit color resolution (higher compression that. gif) • Lossless compression • “Lossy” format • Supports Dithering • Does not support dithering • Allows for transparency • Does not support transparency • Interlace process • Progressive jpeg • Animation • Not for animation 64
Interlacing Technique Downloading Fast 65
- Slides: 65