Arvutigraafika liigid

Arvutigraafikas võib välja tuua kaks põhimõtteliselt erinevat süsteemi: rastergraafika ja vektorgraafika.

Rastergraafika

Rastergraafikas (inglise keeles raster graphics või vahel ka pixel graphics) koosneb pilt üksikutest punktidest ehk pikselitest, milledest igaüks omab oma värvi ja on eraldi töödeldav. Rastergraafikat kasutatakse digitaliseeritud fotode ja realistlike joonistuste puhul, kuna saab kasutada väga sujuvaid värviüleminekuid ning objektidel ei pea olema selgeid piirjooni.

Rastergraafika programmid on näiteks Gimp, Paint, Adobe Photoshop ja Corel Photo-Paint.

Rastergraafikat kasutatakse: skaneerimisel, pilditöötluses, graafika loomiseks jne.

Rastergraafika failid on tavaliselt suuremahulised ja nõuavad seetõttu arvutilt palju resursse (palju operatiivmälu, suur kõvaketas, hea videokaart ja kvaliteetne monitor).

Rastergraafika piltidel on mitu olulist parameetrit:

· resolutsioon ehk punktitihedus (eraldusvõime), mida mõõdetakse pikselite arvuga tolli kohta, tähis dpi (dots per inch), levinumad suurused on 75; 100; 150; 200; 300; 400; 600 ja 1200 dpi;

· suurus pikselite arvuna (pildi suurus ekraanipikselites). Mõõt esitatakse küljepikkuste korrutisena järgmiselt: laius x kõrgus (näiteks 600x800);

· värviresolutsioon ehk värvigamma (värvisügavus) näitab, mitu bitti graafikamälu on vaja ühe piksli värvi kirjeldamiseks.

Mida suurem on pildi värvisügavus, seda kvaliteetsem on pilt, kuid selleks on vaja ka paremat graafikakaarti ja monitori ning loomulikult on seda suurem pildifail. Kasutatakse järgmisi värvisügavuse standardeid:

1 bitine värvigamma	2 värvi (must ja valge)
2 bitine värvigamma	4 värvi (must, valge ja kaks halli)
4 bitine värvigamma	16 värvi või halltooni
8 bitine värvigamma	256 värvi
16 bitine värvigamma	65 536 värvi
24 bitine värvigamma	16 777 216 värvi (true color)

Võrdluseks: inimsilm eristab umbes 10 miljonit värvivarjundit.

Rastergraafika iga kujutise pind, ka täiesti valge leht, on ikkagi kaetud selle kujutise mõõtmele ja eraldusvõimele vastava arvu pikselitega. Mistahes rastergraafika kujutisega tegelemine tähendab tegelikult selle kujutise pinnal asuvate pikselite värvuse muutmist. Seega rastergraafika faili maht ei sõltu sellest, mis on pildil kujutatud ja kas ta on must, valge või värviline vaid sõltub eelpool toodud parameetritest: resolutsioonist, pildipinna mõõtmetest, värvisügavusest ning lisaks pildi salvestamisel kasutatavast formaadist ja rakendatavast kompressiooniastmest st meetodist, kuidas on pilt pakitud

Soovitusi rastergraafika töötlemiseks

Rastergraafika pildid on arvutiekraanil alati pisut sakilised, kuna ekraani resolutsioon pole kuigi suur. Peamised puudused töös rastergraafika piltidega tulevad välja siis, kui tegeletakse skaleerimise (scaling ehk suurendamine/vähendamine) ja pööramisega (rotation). Ideaalne on, kui rastergraafika elemendid on loodud selles suuruses, millega neid kasutada soovitakse.

Kui rastergraafika pilti suurendada näiteks 200%, siis keskmine programm asendab iga pikseli kahe pikseliga, mis muudab pildi palju sakilisemaks. Vastupidisel juhul, kui pilti vähendada 50%, siis tuleb osa pikseleid ära kaotada (kõrvuti olevad pikselid liidetakse üheks).

Järgmisel lehel on keskel näha originaalsuuruses rastergraafika pilt, resolutsiooniga 70 dpi, millest kahel pool on skaleeritud koopiad, paremal 50% ja vasakul 200%.

Vähendamisel on parimad skaleerimisvariandid need, mis saadakse 100% jagamisel paarisarvuga, näiteks 50% ja 25%, millede korral "visatakse ära" iga teine või iga neljas piksel. Valides 77% anname me arvutile ülesande, mis toob kindlasti kaasa tehislikkuse probleemi (kujutise loomulikkus kaob).Suurendamisel saab tekkivaid sakilisi ääri ise käsitsi kohendada lisades ja kustutades sobivates kohtades vajalikke pikseleid. On olemas ka programme, mis kasutavad skaleerimisel keerukamat interpolatsioonimeetodit, mis annab juba tunduvalt siledama tulemuse.

Enamus rastergraafikat töötlevaid programme lubavad jooni ja teisi geomeetrilisi kujundeid joonistada ja pöörata mistahes nurga all. Probleem on selles, et kujundite servad, mis on ilusad horisontaal- ning vertikaalsuunas, muutuvad praktiliselt igasuguse nurga all sakiliseks.

Kui Teil on tarvis rastergraafika pildil vähendada nii resolutsiooni kui ka värvigammat, siis sooritage alati enne resolutsiooni muutmine ning alles seejärel värvigamma muutmine. Põhjendus seisneb selles, et resolutsiooni vähendamisega (aga ka pildi väiksemaks skaleerimisel) läheb osa pikseleid kaduma ning sellega tavaliselt kaob ka mingisugune osa värve. Kui alles nüüd värvigammat vähendada, jääb meil lõppkokkuvõttes rohkem erinevaid värve järele ning kujutis loomulikum. Samasugune põhimõte kehtib ka pildist mingi osa väljalõikamisel (crop): enne lõige, siis värvigamma muutus.

Vektorgraafika

Vektorgraafika (vector graphic) ehk objekt-orienteeritud graafika on graafiliste objektide, nagu jooned, kaared, ringid ja ristkülikud, esitlusviis matemaatiliste valemite abil (näiteks ringi loomiseks on vaja teada tema keskpunkti koordinaate, raadiust ja värvi). Objektide selline kirjeldamine võimaldab nendega vabamalt manipuleerida. Näiteks saab objekte üksteise peale asetada ja ikkagi neid eraldi muuta (rastergraafika puhul võib selline ülesanne väga raskeks osutuda). Vektorgraafikaga loodud kujutiste kuvamine või väljatrükk tuleb kvaliteetsem kui rastergraafika korral. Mida suurem on kuvari või printeri lahutusvõime, seda teravam paistab taoline kujutis.

Vektorgraafika programmid on näiteks Adobe Illustrator, Corel Draw, Freehand ja Open Office’i alla kuuluv Draw.

Vektorgraafikat kasutatakse:

• joongraafikast koosnevate plakatite ja muu kõrge kontrastsusega graafika loomiseks;
• arhidektuuriliste plaanide, masinaehitusjooniste, projektide ja jooniste, põhiliselt just joontest koosneva graafika koostamiseks;
• äriinformatsiooni - graafikud, diagrammid, jm andmebaase graafiliselt illustreeriva materjali loomiseks;
• trükiste jm trükitava dokumentatsiooni loomiseks, mis sisaldavad nii teksti kui ka raster- või vektorgraafika kujutisi.

Vektorgraafika eelised:

• vektorgraafika kasutab vähem mälu,
• vektorgraafika trükkimine toimub kiiremini,
• vektorgraafika suuruse muutmisel ja teisaldamisel ei ole piiranguid.

Vektorgraafika puuduseks on see, et suhteliselt raske on luua realistlikku kujutist. Mida realistlikumat kujutist soovitakse luua, seda rohkem objekte selleks vajatakse. Sellepärast ei saa vektorgraafikat kasutada fotode kodeerimiseks. Kui seda aga üritada, on lõppresultaadi maht suurem kui pikselgraafikas sama pildi kodeerimine. 

Levinumad pildifaili formaadid

BMP (Bitmap) failiformaadist on saanud Microsoft Windowsis kasutatav standard failiformaat. Esmakordselt ilmus see koos Windows 3.0-ga ja seda toetavad kõik Windowsi programmid (seejuures mõni programm ainult seda tunnistabki).

Enamus Windowsi BMP faile ei kasuta pakkimist ja seetõttu on saadav fail väga suure mahuga. On oluline rõhutada, et internetti ei tasu kunagi panna üles selles formaadis olevaid faile, sest nende allalaadimiseks kulub liiga palju aega, kuna failid on suured. Eriti annab see end tunda aeglaste modemite kasutamise korral.

BMP failid võivad kasutada 1- 24 bitist värvigammat.

BMP faile on võimalik salvestada 16 ja 256 värvitooni kasutava graafika puhul ka pakitud kujule. Selleks on olemas Windowsi RLE (Run-Length Encoded) formaat. RLE formaadi peamisteks kasutusaladeks on pakitud taustade või Windowsi käivitamisel kuvatava logo tegemine. Samas ei ole kõik programmid võimelised pakitud BMP faile avama (näiteks Windowsi Paintbrush).

BMP formaadis oleva faili laiendiks on .bmp, mõnikord ka .dib.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) formaadi näol on tegemist nn. pildi kadudega pakkimisega, mis tähendab seda, et mingi osa andmetest läheb töötluse käigus kaduma.

JPEG pakkimise idee seisneb selles, et teatud maalt ei ole inimsilm enam võimeline eristama värvitoonide vahesid. Nii on võimalik vähendada kasutatava värvipaleti suurust (st vähendada erinevaid kasutatavaid värvitoone), kattes omavahel küllalt sarnased toonid ühesuguse tooniga. Tulemuseks saame palju väiksema faili.

Võib arvestada, et parema pakkimistulemuse saadakse piltide puhul, millel on vähe elemente ja vähe erinevaid värve. Kui pilt on väga kirju, sisaldades väga palju väikseid elemente, ei ole pakkimistulemus nii hea ning võib märgata mõningat pildikvaliteedi langust.

JPEG faili loomisel on tavaliselt võimalik valida, kui hea kvaliteediga pilti Te soovite tulemuseks saada (mida kõrgem kvaliteet, sada mahukam fail ja seda pikem allalaadimisaeg ning vastupidi). Kvaliteeti saab kasutaja määrata skaalal, mis kuvatakse tavaliselt salvestusdialoogis.

Pakkimise parameetriteks on skaalad 7:1 kuni 50:1 ning see on sümmeetriline, mis tähendab, et pakkimiseks ja lahti pakkimiseks kulub sama arv operatsioone ja selletõttu ka sama palju aega.

JPEG-formaati võiks teatud mõttes nimetada lõppformaadiks, kuna selles formaadis olevaid pilte töödelda ei tasu, sest igal salvestusel toimub kadudega pakkimine. Kui Te soovite pilti töödelda, tehke seda mingis muus formaadis ning kui kõik on valmis, alles siis salvestage töö JPEG formaati.

JPEG formaadis pilte saab salvestada nii, et neid kuvatakse järk-järgult, järjest paraneva kvaliteediga (udune eelvaate pilt saabub kasutajale peaaegu koheselt).

JPEG faili laiendiks on .jpg.

GIF (Graphics Interchange Format) on patenteeritud pakkimisformaat (omanikeks CompuServe ja Unisys).

GIF kasutab nn kadudeta pakkimist, mis tähendab, et pildi salvestamisel ei kaotata mingeid andmeid. GIF pakkimise idee seisneb selles, et pakkimisel kasutatakse sama tooni alade kirjeldamiseks spetsiaalset kompaktset koodi, mistõttu faili suurus väheneb tunduvalt.

Teine oluline asi GIF formaadi juures on, et kasutatakse kuni 256st värvist koosnevat värvipaletti (värvipalett kajastab kõiki pildil kasutatud värvitoone). Ülejäänud toonid kaotatakse ära.

Osad pilditöötlusprogrammid võimaldavad kasutada pilditöötlusel sellist abivahendit nagu ‘dithering’, mis lubab kasutajal määrata, millist värvitooni tuleb hoida suurima visuaalse kvaliteediga. Samas teeb see faili suuremaks (mida vähem on värve paletis, seda väiksema pildifaili me saame).

Faili salvestamisel GIF formaati on võimalik valida omadus ‘Interlace’, mis tähendab, et pilt laetakse brauseriaknasse kohe, aga algul udusena ning sedamööda kuidas info kohale jõuab, see järjest selgineb.

GIF formaadis pildil võib olla läbipaistvaid piirkordi (omadus ‘Transparent’) (näiteks pildi taust) ning mitmeid erinevaid kihte, mida käsitletakse kaadritena ning mis paistavad läbi läbipaistvatest aladest.

Kui soovite luua animatsioone, tuleb samuti otsustada selle formaadi kasuks.

GIF formaadis faili laiendiks on .gif.

PNG (Portable Network Graphics) on GIF formaadi edasiarendus ja kuna ta on tasuta (patendivaba), siis oodatakse selle formaadi tulevikult palju.

PNG salvestamisel kasutatakse kadudeta pakkimismeetodit.

Sarnaselt GIF formaadile võib ka PNG formaadis pilt olla läbipaistvate osadega. Kuid erinevalt GIFist, kus värv saab olla kas 100% läbipaistev või 100% läbipaistmatu, ilma vahepealsete võimalusteta, pakub PNG võimalust iga värvitooni puhul eraldi määrata läbipaistvuse astme (0-255). See võimaldab luua rohkem ja vähem läbipaistvate aladega pilte. PNG formaat toetab kuni 48 bitist värvisügavust.

PNG ei võimalda luua animatsioone (animeeritud pilte). Soovijad saavad selleks otstarbeks kasutada MNG (Multiple-imageNetworkGraphics) formaati.

TIFF (Tagged Image File Format) formaat töötati välja Microsofti ja Aldus Corporationi poolt kui sobiv meetod bitmap failide hoidmiseks. Formaati toetavad enamus graafikaprogramme.

TIFF formaadis failid võivad olla nii pakitud (kadudeta pakkimine) kui pakkimata kujul. Pakitud formaat annab päris hea tulemuse faili mahu väiksemaks muutmisel, samas ei pruugi kõik, eriti vanemad, graafikaprogrammid suuta pakitud TIFFidega tööd teha (kasutavad TIFF formaadi vanemaid versioone).

TIFF formaadis olevate failide laiendiks on .tif .

TIFF failid võivad olla monokroomses, 16 värvi, 256 värvi, 16 hallskaala tooni, 256 hallskaala tooni või 24-bitises true color süsteemis.

Universaalsed formaadid lubavad salvestada nii raster kui vektorgraafikat. Tuntumateks on PS, EPS, ja PDF. Universaalsetes formaatides salvestatud faile on võimalik avada enamikes graafikaprogrammides.

Värvisüsteem

Värvisüsteem (värvimudel) on süsteem, mille abil saab väikesest arvust algvärvidest luua ülejäänud värvid. On kaks tuntumat värvisüsteemi:

RGB on aditiivne värvisüsteem. Kujutis tekib punase, rohelise ja sinise valguse segamisel (liitmisel).

Põhivärvused on:

· R – Red (punane)

· G – Green (roheline)

· B – Blue (sinine)

Näited kasutusaladest: televiisori ekraan, arvuti monitor; ka skännerid kasutavad RGB värvimudelit.

Kui liita kokku põhivärvid punane, roheline ja sinine, on tulemuseks valge värv. Kui valgust üldse ei ole, on tulemuseks must värv.

CMY(K) on subtraktiivne värvisüsteem. Sobiv värvus tekib erinevate värvikoguste segamisega valgel paberil. Need värvid peegeldavad teatud värvusi ja absorbeerivad teisi. CMY(K) värvimudelit kasutatakse trükitööstuses ja värviprinterites.

Põhivärvused on:

• C – Cyan (sinine, tsüaan)
• M – Magenta (teatavat tooni punane - magenta, fuksia)
• Y -Yellow (kollane)

Selle värvisüsteemi korral peaks teoreetiliselt saama põhivärvide koostoimel musta värv. Praktikas sõltub saadava musta värvi kvaliteet kasutavatest trükivärvidest ja trükkimise protsessist ning tegelikult annavad need kolm värvi tulemuseks tooni, mida inglise keeles nimetatakse muddy brown ehk siis mudane pruun. Seega värvisüsteemi täiustamiseks lisatakse neljandaks värviks must (black), mida nimetatakse antud süsteemi võtmevärviks (key). Selle sõna esitähest tuleneb ka lisatud täht K. Must värv aitab kergemini luua neutraalseid halle ja tumedaid toone.

Värviring

Seoseid kolme erineva põhivalguse (RGB) ja kolme põhivärvi (CMY) vahel saab piltlikult kujutada allpool toodud värviringi abil. Näiteks magenta saab tekitada tema kahe naabervärvuse red ja blue segunemisel. Yellow ja cyan annavad segunedes rohelise (green).Kahte värvust, mille liitudes tekib valge värvus, nimetatakse teineteise suhtes täiendvärvusteks. Värviringil asuvad täiendvärvused vastakuti ja on ühendatud mustade nooltega.

Kui näiteks foto printimisel selgub, et see on liiga roheline, aitab magenta lisamine. Punase saab eredamaks cyan värvust vähendades jne.