Δομικά στοιχεία πολυμέσων Εικόνες και γραφικά

Ο άνθρωπος αφομοιώνει τις πληροφορίες κυρίως μέσω του οπτικού ερεθίσματος Η γνώση είναι αποτέλεσμα της γεύσης κατά 1% αφής κατά 1,5% όσφρησης κατά 3,5% ακοής κατά 11% όρασης κατά 83%

Ψηφιακή εικόνα Στατική εικόνα ή γραφικά Κινούμενη εικόνα Σχέδιο, διάγραμμα, πίνακας ζωγραφικής κ.λ.π Κινούμενη εικόνα Προσομοίωση κίνησης (animation) Βίντεο

Μορφές ψηφιακής εικόνας Χαρτογραφικές εικόνες (Bitmap graphics) Διανυσματικές εικόνες Δημιουργείται από μια διάταξη κουκίδων (ψηφίδων), γνωστών ως εικονοστοιχεία (pixels), που αποτελούν το ελάχιστο στοιχείο ανάλυσης στην οθόνη Τα στοιχεία τους απεικονίζονται με γεωμετρικό τρόπο, με τη βοήθεια γραμμών , ορθογωνίων, ελλείψεων ή τόξων

Χαρακτηριστικά χαρτογραφικών εικόνων Ανάλυση Πυκνότητα των εικονοστοιχείων της εικόνας σε κάθε διάσταση Μετριέται σε dpi Μεγαλύτερη ανάλυση  Καλύτερη ποιότητα, Μεγαλύτερο μέγεθος αρχείου Χρωματικό βάθος Σχετίζεται με τον αριθμό των χρωμάτων που είναι διαθέσιμα Είναι ο αριθμός των bit που χρησιμοποιούνται για την χρωματική περιγραφή ενός pixel χρωματικό βάθος 8 bit  28 = 256 χρώματα χρωματικό βάθος 16 bit  216 = 65536 χρώματα χρωματικό βάθος 24 bit  224 = 16,8 εκατομμύρια χρώματα (true colour) Μεγαλύτερο χρωματικό βάθος σημαίνει Καλύτερη ποιότητα Μεγαλύτερο μέγεθος αρχείου Μέγεθος Η εικόνα ανεξάρτητα από το σχήμα της καταλαμβάνει το χώρο ενός ορθογώνιου παραλληλογράμμου που την περιβάλλει

Παραγωγή χαρτογραφικών εικόνων Προγράμματα δημιουργίας και επεξεργασίας εικόνων Ψηφιοποίηση συμβατικών εικόνων μέσω σαρωτή Σύλληψη εικόνων από την οθόνη του υπολογιστή με τη βοήθεια κατάλληλου λογισμικού Με χρήση ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής Με ψηφιοποίηση εικόνας βίντεο ή τηλεόρασης μέσω ειδικής κάρτας σύλληψης εικόνας βίντεο

Χαρτογραφικές VS Διανυσματικές εικόνες Χαρτογραφικές εικόνες (Bitmap graphics) Διανυσματικές εικόνες Μέγεθος αρχείου εξαρτάται από ανάλυση Μέγεθος εικόνας ανεξάρτητο της ανάλυσης (εξαρτάται από την πολυπλοκότητα των σχημάτων που περιγράφουν) Μέγεθος σημαντικά μικρότερο σε σχέση με τα αντίστοιχα χαρτογραφικά αρχεία, επειδή αποθηκεύονται μόνο οι πληροφορίες που είναι απαραίτητες για το σχεδιασμό των σχημάτων Μεγένθυση, σμίκρυνση, περιστροφή προκαλούν αλλοιώσεις Μεγένθυση, σμίκρυνση, περιστροφή δεν προκαλούν αλλοιώσεις Ενσωματώνουν φωτορεαλιστική ποιότητα (μπορούμε να αλλάξουμε το χρώμα σε κάθε pixel) Δεν ενσωματώνουν φωτορεαλιστική ποιότητα (για τη δημιουργία ενός σχήματος επιτρέπεται ο προσδιορισμός ενός μόνο χρώματος)

Λογισμικό δημιουργίας ψηφιακών εικόνων Εργαλεία ζωγραφικής (paint tools) Ζωγραφική των windows Εργαλεία σχεδίασης (drawing tools) Χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία διανυσματικών εικόνων (Adobe Illustrator, CorelDraw, προγράμματα CAD) Εργαλεία επεξεργασίας εικόνας (Image Editing Tools) Adobe Photoshop Χρήση Photo CD Χρήση Clip Art Χρήση του Διαδικτύου Χρήση γραφημάτων MS_Excel Χρήση διαγραμμάτων Διαγράμματα ροής Διαγράμματα οργάνωσης

Συμπίεση αρχείων εικόνας Η επεξεργασία εικόνων απαιτεί Μεγάλη υπολογιστική ισχύ Μεγάλη χωρητικότητα για την αποθήκευσή τους Μεγάλο χρόνο μεταφοράς μέσω δικτύων Απαραίτητος ο περιορισμός του μεγέθους των αρχείων εικόνας ώστε να είναι εύκολα διαχειρίσιμα Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως συμπίεση (compression) Υλοποιείται από ειδικό λογισμικό Για την επεξεργασία ή εκτύπωση των συμπιεσμένων αρχείων είναι απαραίτητη η επαναφορά τους στο αρχικό μέγεθος Η αντίστροφη διαδικασία λέγεται αποσυμπίεση (decompression)

Παράμετροι συμπίεσης Λόγος συμπίεσης Ποιότητα εικόνας Λόγος του όγκου των αρχικών δεδομένων προς τον όγκο τους μετά τη συμπίεση Λόγος 20:1 σημαίνει ότι αρχείο μεγέθους 20ΜΒ συμπιέζεται σε μέγεθος 0,1ΜΒ Ποιότητα εικόνας Πιθανή αλλοίωση της ποιότητας της εικόνας

Τύποι αλγορίθμων συμπίεσης Αλγόριθμοι μη απώλειας δεδομένων (lossless) Καμία μείωση στη λεπτομέρεια της αρχικής εικόνας Μετά την αποσυμπίεση προκύπτει αρχείο ίδιο με το αρχικό πρωτότυπο Εφαρμόζεται σε αρχεία κειμένου εντοπίζει τις λέξεις που επαναλαμβάνονται Δημιουργεί μια δομή για το καθένα Αποθηκεύει την κάθε δομή μόνο μια φορά περιορίζοντας τον όγκο του αρχείου Αλγόριθμοι απώλειας δεδομένων (lossy) Επιτυγχάνουν υψηλή συμπίεση αγνοώντας κάποια δεδομένα Βασίζονται σε πολύπλοκους μαθηματικούς υπολογισμούς Παράδειγμα Σε μια εικόνα μπορεί να υπάρχουν μεγάλες περιοχές που περιέχουν την ίδια πληροφορία (π.χ υπόβαθρο) Ο αλγόριθμος εντοπίζει τις περιοχές και τις αποθηκεύει ως συμπαγείς δομές όμοιων εικονοστοιχείων Περιορισμός του όγκου δεδομένων αφού καταγράφεται μόνο η θέση, το χρώμα και το μέγεθος κάθε δομής και δεν απαιτείται η αποθήκευση όλων των εικονοστοιχείων Μεγάλος αριθμός δομών σημαίνει μικρό λόγο συμπίεσης και υψηλότερη ποιότητα εικόνας Λόγος συμπίεσης 20:1 εξασφαλίζει ικανοποιητική ποιότητα εικόνας

Τύποι αλγορίθμων συμπίεσης

Διαδεδομένα πρότυπα συμπίεσης JPEG (Joint Photographic Experts Group) Απωλεστικός αλγόριθμος συμπίεσης Χρησιμοποιείται σε Macintosh και Windows Υποστηρίζει λόγο συμπίεσης 20:1 χωρίς ορατές αλλοιώσεις Μπορεί να υποστηρίξει λόγο συμπίεσης 75:1 με απώλειες δεδομένων Μπορούν να περιέχουν αληθινό χρώμα (24 bit) Η αποσυμπίεση γίνεται αυτόματα GIF (Graphic Interchange Format) Δημιουργήθηκε για την διακίνηση εικόνων στον παγκόσμιο ιστό Υποστηρίζεται από όλους τους τύπους υπολογιστών Περιορίζονται σε χρωματικό βάθος 8 bit (256 χρώματα) Χαρακτηρίζονται από μικρό λόγο συμπίεσης

Χρωματικά μοντέλα HSB-HSL RGB CMYK (Hue, Saturation, Brightness)-(Hue, Saturation, Lightness) Καθορίζουμε την απόχρωση (Hue) με γωνιακούς όρους (0-360 βαθμούς) Καθορίζουμε τις παραμέτρους κορεσμού (saturation) και φωτεινότητας (brightness) ή σκίασης (lightness) ως ποσοστά % Κορεσμό 100% σημαίνει καθαρό χρώμα Φωτεινότητα 100% (ή σκίαση 0%) δίνει λευκό Φωτεινότητα 0% (ή σκίαση 100%) δίνει μαύρο Φωτεινότητα 50% (ή σκίαση 50%) δίνει καθαρό χρώμα RGB (Red, Green, Blue) Το ποσοστό συνεισφοράς κάθε βασικού χρώματος ορίζεται στο διάστημα Από 0 (μαύρο) Έως 255 (λευκό) CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK) Χρησιμοποιείται κυρίως στις εκτυπώσεις

Επεκτάσεις αρχείων και περιγραφή Επέκταση αρχείου Περιγραφή BMP Πρότυπο χαρτογραφικών εικόνων, που αναπτύχθηκε για το Paintbrush των Windows 3.0. Περιέχουν έγχρωμες ή ασπρόμαυρες εικόνες σε διαβαθμίσεις του γκρι. GIF Αφορά χαρτογραφικές εικόνες. Δημιουργήθηκε για την διακίνηση εικόνων σε συστήματα on-line. Υποστηρίζουν 256 χρώματα και χαρακτηρίζονται από μικρό όγκο. JPG Αφορά χαρτογραφικές εικόνες. Επιτυγχάνουν υψηλή συμπίεση σε βάρος όμως της ποιότητας PCT Αφορά χαρτογραφικές και διανυσματικές εικόνες. Αποτελεί πρότυπο για το περιβάλλον Macintosh. Δημιουργήθηκε για το πρώτο σχεδιαστικό πακέτο σε Macintosh, το MacPaint. CDR Αφορά διανυσματικές εικόνες του σχεδιαστικού πακέτου CorelDraw. DXF Αφορά διανυσματικές εικόνες. Χρησιμοποιείται από σχεδιαστικά προγράμματα CAD/CAM (π.χ AutoCad)

Εικόνες από το φυσικό κόσμο Ψηφιοποίηση είναι η μετατροπή των αναλογικών εικόνων σε ψηφιακές Γίνεται με Σάρωση Χαρακτηριστικά : ανάλυση , χρωματική απόδοση Φωτογράφιση με ψηφιακή φωτογραφική μηχανή Χαρακτηριστικά όπως αυτά του σαρωτή (ανάλυση , χρωματική απόδοση) Σύλληψη εικόνας Με πλήκτρο «PrintScreen» δημιουργείται ένα αντίγραφο της οθόνης τύπου bitmap στο «ClipBoard» Στη συνέχεια μπορούμε να αντιγράψουμε το περιεχόμενο του ClipBoard από ένα πρόγραμμα επεξεργασίας εικόνας Σύλληψη εικόνας βίντεο Μέσω ψηφιοποιητή (video grabber) που είναι ειδική κάρτα ψηφιοποίησης εικόνας

Σάρωση «Σπάει» την τυπωμένη εικόνα σε εικονοστοιχεία, τα οποία μετατρέπει σε κατάλληλους αριθμούς ώστε να αποτελέσουν το αντίστοιχο αρχείο Δημιουργεί χαρτογραφικές εικόνες (raster images) Χαρακτηριστικά Ανάλυση Αριθμός των εικονοστοιχείων ανά μονάδα μήκους (ppi) Σαρωτής με 300 φωτοκύτταρα ανά ίντσα που σαρώνει με 300 βήματα ανά ίντσα, κάνει 300Χ300 δειγματοληψίες ανά τετραγωνική ίντσα Χρωματική απόδοση Αριθμός των χρωμάτων που μπορεί να αποδώσει ο σαρωτής Καθορίζεται από τον αριθμό των bit που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή ενός εικονοστοιχείου Interpolation Παρεμβολή αυθαίρετων Pixel κατά την αναπαραγωγή εκεί που δεν υπήρχαν Το χρώμα των νέων pixel προκύπτει από τη μέση τιμή των γειτονικών τους