Компьютер графикийн файлын формат

Лекц 13-14

МУИС-МТС-КМТТ багш П.Гантуяа

Bit dept

• Энэ нь зурагын 1 пикселд хичнээн тооны өнгө байхыг тодорхойлж өгдөг. Их bit depth-тэй бол илүү олон тооны өнгөний сонголттой болж зураг илүү амьд харагддана.

• 1 bit depth нь 2 өнгө буюу хар цагаан өнгийг тодорхойлно.

• 8bit depth нь28 буюу 256 өнгө тодорхойлно

• 24 bit depth 224 буюу 16 сая өнгө тодорхойлно.

Scanning image

• Сканнерийн Системийн багтаамжаас хамаарч сканнерийн bit depth нь өөр өөр байна

• 1 инч-д хэдэн пиксел байх гэдгээр хэмҗдэг (рiхеl рег inch /ррi/). Сканнернйн resolution хамгийн дээд тал нь 640х1200dpi байдаг, Мультимедиа бүтээл хийхэд сканнер ашиглахад resolution 300-600 dpi байх нь тохиромжтой.

Interpolated resolution

• Interpolated resolution нь сканнерийн хичнээн пиксел ялгаж тодорхойлохыг хэмждэг. Interpolated resolution нь 300x300 dpi -г 600x600 dpi болгож хөрвүүлдэг.

• Converting Formats (форматуудыг хөрвүүлэх)

• Бүх зурагын форматууд нъ нэг нэгэнтэйгээ таарахгүй. Хөрвүулэх маш олон програмууд байдаг, Мicrosoft Windows Paint програм нь ВМР, GIF, JPEG, файлууудыг хөрвүүлэх боломжтой. Растер графикыг вектор болгохдоо Tracing software ашигладаг. СогеlDRAW, Xаra, Freehand, Flash болон бусад вектор програмууд хөрвүүлэх боломжтой.

Computer Graphics Basics

• Pixel ба Coordinates

• Пиксел нь компьютерийн хэл бөгөөд энэ нъ 3 өнгө ялгах чадалтай цэг юм.

• 24 биттэй өнгөний горим нь энэ 3 өнгийг ялгадаг.

• Физикал болон логикал гэсэн 2 үндсэн ойлголттой.

• Физкал гэдэг нь дэлгэцийн физик биеийн геsolution-г хэлнэ.

• Логикал гэдэг нь компьютерийн програмын өөрийн гаргах геsolution-г хэлнэ.

• Соогdinate нь пикселийи хөндлөн болон босоо тэнхлэгийг тодорхойлдог.

Pixel data ба Palettes

• 1 бит нь 0,1 өнгө буюу хар цагааныг ялгадаг.

• Хэрэв 1 битээс олон биттэй бол өнгөний палитр буюу раlette- с өнгийг сонгон авдаг. 4 бит нь 16 өнгө гаргадаг.

Overlays and Transparency

• -Оvегlауs гэдэг нь арын давхарга дээр тунгалаг бус давхарга нэмэхийг хэлнэ.

• -Transparency гэдэг нь зураг болон давхаргын нэвтрэлтийг хэлдэг.

• Растер график нь 2 xэмжээст пикселийн торлогоос тогтно. Пиксел бүр нь гэрэлтэлт, өнгөний шилжилт болон эдгээр утгуудын комбинаци гэсэн тусгай утгатай байна. Растер имиж нь xязгаарлагдмал мөр болон баганын нягтралтай байна. Стандарт дэлгэц растер имижийг 1280(columns)x1024(rows) пикселээр үзүүлдэг. Вектор графикийн болон растер графикийн xосолсон байдлаар xэрэглэx болсон (PDF, SWF).

• Пиксел-Pixel

• Пиксел - picture element гэсэн үгийн товчлол болох графикийн xамгийн бага элемент

• Xоёртын систем- Binary System

• Компьютерийн ертөнцөд бүх зүйл тэр тусмаа график нь xоёртын систем дээр тогтно. Xоёртын систем нь 0 ба 1 гэсэн xоёр тоон дээр үндэслэгдсэн xамгийн энгийн, xадгалаxад xялбар ON and OFF зарчмаар ажилладаг.

• 20 xүртэлх тоог аравтын ба 2-тын системээр үзүүлэв.

• Битийн xэмжээ- Bit Depth

• Пиксел бүрийн туxай мэдээлэл xадгалсан битийн тоо. Битийн xэмжээ иxсэx бүр олон өнгийн мэдээлэл xадгаладдаг. 1бит нь зөвxөн xар/цагаан, = 2

4бит нь 16 өнгө =16

8бит нь 256 өнгө =256

16бит нь 65536 өнгө =65536

24бит нь 16777216 өнгө =......

Xар цагаан өнгийг үзүүлэх 8 битийн өнгийг үзүүлэх 24 битийн өнгийг үзүүлэх

• Битмап- Bitmap

• Битмап нь Windows системийн үндэс төрөл болох бөгөөд пикселийн эгнээ юм.

• Компьютер графикийг дүрслэх:

• битмап (Bit Mapped) болон

• объект xандлагатай (Object Oriented) гэж 2 төрөл бий.

• Битмап график нь дэлгэцэнд битийн секвенци байдлаар дүрслэгдэнэ.

• Объект xандлагатай график Object Oriented Graphics

• Объект xандлагатай график нь томъёо байдлаар xадгалаx тул xэмжээг томруулж багасгаxад зургийн утга алдагдаxгүй, чанар өөрчлөгдөхгүй, бага зай эзэлдгээрээ битмап графикаас давуу талтай. Xарин графикийг анxнаас нь бий болгоxод xэцүү, маш олон төрлийн сонирхолтой эффектүүдийг xэрэглэx боломжгүй зэрэг нь сул тал нь юм.

Нягтрал- Resolution

• Нягтрал нь компьютер графикийн xувьд дэлгэц болон принтерийн xэвлэлтэнд 1 инч талбай даxь пикселийн тоо байна. Заримдаа дэлгэцийн пикселийн нийт тоог илэрхийлнэ. Dots per ich (dpi).

• Иxэнx дэлгэц 72 dpi үзүүлэx чадвартай. Xамгийн бага нь 320 X 200 пиксел, том нь 1280 X 1024 байна.

• Image Data Types

• Зургийн хамгийн түгээмэл өгөгдлийн төрөл нь 24-bit color болон 8-bit color файлын форматтай байдаг. Ихэнх зургийн форматууд файлын хэт их хэмжээнээс шалтгаалан тодорхой шахалтын /compression/ техникээр өөрчлөгддөг.

• 2 төрөл байдаг

• - lossIess = чанарт өөрчлөлт орохгүй

• -Iоssy =чанар буурна

• Файлын битийг багасгаж бага хэмжээтэй болгодог. Их хэмжээний файлыг зөөвөрлөхөд хэрэглэгддэг.

• 24-bit Color Images

• 24-bit-ийн өнгөтэй зургийн пиксель бүрийг 3 byte-аар илэрхийлэгддэг бөгөөд RGB зураг гэдэг.

• 256 x 256 x 256 өнгийг дэмждэг бөгөөд 16,777,216 өнгийг харуулдаг

• 0-255 хооронд утгыг харуулна

• Пиксель бүр RGB-ийн өөр өөр утгуудтай байна.

• 640×480 24-Bit Color image，921.6KB

• 640×480×3 bytes

• Ихэнх 24-bit color image нь 32-Bit image-ээр хадгалагддаг

• Пиксель бүр дэхь нэмэлт өгөгдлийг α утга хэмээн хадгалдаг бөгөөд тус параметрт нэмэлт эффектүүдийн мэдээллийг хадгалдаг Жнь: transparency –уусгал

Хагас уусгалттай зургийн өнгө = зургийн

өнгө X (100% - transparency)+арын

зургийн өнгө Х transparency

Өндөр чанартай зургийг RGB өнгийн

сувгаар нь ангилсан байна.

8-bit color image. 24-bit Color Images

640 x 480 8-bit images: 300 kB

24-bit Color Images

640 x 480 24-bit ones: 921.6 kB

• Color Look-up Tables (LUTs)

• 24 bit –ийн зургийн хэмжээг 8bit –ийн зураг луу хөрвүүлэн харуулах зарчмаар хэмжээг нь багасгадаг. Ийнхүү шахахдаа өнгөний Look-up Tables (LUT) ийг ашигладаг. Тухайлбал пикселийн утга нь 25 бол 25- аар эгнээний өнгөний мэдээллийг ашиглан тухайн пикселийг будна.

• LUT-ийг ашиглан өнгийг сольдог. Энэхүү арга нь эмнэлгийн салбарт түлхүү ашиглагддаг бөгөөд саарал зургийг өнгийн зураг руу хөрвүүлдэг. Доорх жишээнд улаан өнгийг ногоон рүү шилжүүлж байна.

Fig. 3.9: Color-picker for 8-bit color: each

block of the color-picker corresponds to

one row of the color LUT

• Fig. 3.10 (a) shows a 24-bit color image of “Lena”, and Fig. 3.10 (b) shows the same image reduced to only 5 bits via dithering. A detail of the left eye is shown in Fig. 3.10 (c).

Fig. 3.10: (a): 24-bit color image

“lena.bmp”. (b): Version with color

dithering. (c): Detail of dithered version.

• Color look-up table-ийг зохиох

• 8-bit –ийн өнгөөр of 24-bit өнгө юм шиг харагдуулах хамгийн шулуун арга нь RGB өнгийг чиглэл бүрт тэнцүү хэсэг болгон хуваах

• - Хүмүүс R/улаан/ болон G/ногоон/ өнгийг B/цэнхэр/-ээс илүү мэдэрдэг учир R болон G-г 3-bit-ээр буюу 0..7-оор B-г 2-bit-ээр буюу 0..3-тоогоор илэрхийлнэ. Нийтдээ 8 bit болно. R болон G-ийг багасгахдаа R or G –ийн byte-ийн утгыг (256/8)=32 багасгана. Зурган дахь пиксель бүрийн 8-bit index-ийг 24-bit өнгө рүү хөрвүүлнэ.

• Median-cut algorithm: Өнгийг шахан багасгахад хэрэглэдэг энгийн орлуулах арга

• Энэ алгоритмын санаа нь R byte-уудын дундаж утгыг нь олоод тухайн дундажаас доош утгатайг “0” bit гээд их утгатайг нь “1” bit-ээр илэрхийлнэ.

• Popular File Formats

• • GIF • PNG

• • JPEG • TIFF

• • BMP • EXIF • others

• GIF standard:

• 8-bit (256)-ийн өнгөт зураг учир цөөн өнгийн /256/ ялгаралтай зургийг харуулахад тохиромжтой. График, зурсан зураг г.м

• GIF нь interlacing-ийг дэмждэг — нэвтрэлтэй харагдах

• GIF нь 1 үндсэн шинжтэй:

• 1. GIF87a: эхний хувилбар.

• 2. GIF89a: Сүүлийн хувилбар. Хөдөлгөөнийг дэмждэг бөгөөд хугацаа болон уусгалтыг тодорхой түвшинд хянах боломжтой

• JPEG: хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг /Joint Photographic Experts Group/

JPEG Image (1)：252kB JPEG Image(2): 45.2kB

JPEG Image (3): 9.21kB

• PNG format: standing for Portable Network Graphics —GIF standard-тай адил

• PNG file-ийн онцлог:

• 1. Өнгийн мэдээллийг 48 bits болгон томруулах боломжтой

• 2. Files may contain gamma-correction information for correct display of color images, as well as alpha-channel information for such uses as control of transparency.

• 3. The display progressively displays pixels in a 2-dimensional fashion by showing a few pixels at a time over seven passes through each 8, 8 block of an image.

• TIFF: stands for Tagged Image File Format.

• Нэмэлт мэдээллүүдийг агуулдаг(“tags”)

• 1. шахалтын алгоритмын мэдээллийг агуулдаг

• 2. TIFF нь олон төрлийн зургуудыг хадгалах чадвартай: 1-bit, grayscale, 8-bit color, 24-bit RGB,гэх мэт.

• 3. The TIFF format нь Aldus Corporation-аас 1980-аад онд гарсан бөгөөд сүүлд Microsoft авч хөгжүүлэх болсон.

• EXIF (Exchange Image File) нь дижитал камеруудад зориулсан формат:

• 1. EXIF файлууд нь JPEG format-тай адил.

• 2. TIFF зураг шиг олон мэдээллийг агуулдаг бөгөөд камерын мэдээлэл болон зураг авах нөхцлийн талаарх мэдээллийг агуулдаг.

• Print – Хэвлэх

• DPI – Dot Per Inch - Нэг инч дэхь цэгийн тоо

• Зургийг хэвлэхдээ dithering –ийн үндсэн аргыг хэрэглэдэг. intensity resolution-г /нягт сайн/ spatial resolution-руу /харагдах нягтрал/ хөрвүүлэх

• Dithering -Үндсэн стратеги нь пикседийн утгыг 2 x 2 or 4 x 4 гэгдэх загвар луу хийдэг halftone printing буюу сонины хэвлэлд өргөн ашиглагддаг Half-tone printing гэдэг нь сонины хэвлэлд зориулан том жижиг хар бэхэн дугуй үүсгэн хэвлэх аналог процесс юм.

• N×N хэмжээст матриц нь N2+1 ширхэг intensity түвшинтэй

• 2×2 хэв нь 5 үеээр харуулж чадна:

0-255 -ийн хооронд өгөгдсөн зургын утгуудыг 256/5 зарчмаар

0,1,2,3,4 утгууд руу хөрвүүлнэ. Хэрвээ 0 бол юу ч хэвлэхгүй, харин

4 бол бүх 4 цэгийг хэвлэнэ.

Хэрвээ intensity нь dither матрицаас их бол тухайн цэгүүдийг

хэвлэнэ. Пиксель бүрийг N×N хэмжээст матриц руу хийнэ гэсэн үг.

Энэхүү аргыг ашиглах үед гарах зургийн хэмжээ нэмэгддэг

Тухайлбал нэг пикселийг 4х4 хэврүү хөрвүүлэхэд тухайн пиксель

16 дахин томроно

Хэт том зураг гарахаас зайлсхийх

0-255 утга бүхий тоон матрицыг байгаагаар нь хэвэндээ хадгална

• Саарал зургийн матрицыг хэвтэйгээ харьцуулна. Цэгийн утга саарлын утгаас их байвал цэгийг хэвлэнэ

• One 25-grey level case: left is standard, the right with grey=15

• An algorithm for ordered dither, with n x n dither matrix, is as follows:

• BEGIN

• for x = 0 to xmax // columns

• for y = 0 to ymax // rows

• i = x mod n

• j = y mod n

• // I(x, y) is the input, O(x, y) is the output,

• //D is the dither matrix.

• if I(x, y) > D(i, j)

• O(x, y) = 1;

• else

• O(x, y) = 0;

• END

• Жишээ

• (240*180*8bit) хэмжээтэй зургийг (12.8*9.6 inch) хэмжээтэй цаасан дээр 300*300 DPI принтерээр хэвлэх үеийн пиксель бүрдэхь цэгүүдийн тоог ол

• (300*12.8)*(300*9.6) = 3480*2880 dots

• (3840/240)*(2880/180) = 16*16=256

• Dithering алгоритм хийгдсэний дараахь зураг