SW pro převod mezi rastrovou a vektorovou grafikou

 SW pro převod mezi rastrovou a vektorovou grafikou Autor: Jakub Houžvička Datum odevzdání: 15.11.2009 Studijní obor: Aplikovaná informatika Předmět: Počítačová grafika v IS aplikacích Obsah 1. Úvod .................................................................................................................................................... 2 2. Základní termíny a pojmy .................................................................................................................... 3 Rastrová grafika ................................................................................................................................... 3 Vektorová grafika ................................................................................................................................ 3 Převod mezi rastrovou a vektorovou grafikou .................................................................................... 3 Grafické programy ............................................................................................................................... 4 Postup vektorizace .................................................................................................................................. 5 Ruční .................................................................................................................................................... 5 Automatická ........................................................................................................................................ 5 Poloautomatická ................................................................................................................................. 5 Otestování vektorizačních programů ...................................................................................................... 5 Adobe Illustrator ................................................................................................................................. 5 CorelDRAW .......................................................................................................................................... 6 Magic Tracer ........................................................................................................................................ 6 Srovnání ............................................................................................................................................... 7 Příklady ................................................................................................................................................ 8 Závěr ...................................................................................................................................................... 11 Bibliografie ............................................................................................................................................ 11 Seznam obrázků .................................................................................................................................... 11 1. Úvod Tato práce si klade za cíl popsat problematiku grafických formátů (rastrové i vektorové) a vysvětlit možnost převodu mezi nimi. Právě samotný postup převodu je zde detailně vysvětlen. Obsah této práce je zejména zaměřen na převod z rastrové do vektorové grafiky, který je složitější, nežli proces opačný. U tohoto procesu jsou vybrány programové nástroje a je s nimi provedeno testování a srovnání s následným vyhodnocením. Možností dnešních programových nástrojů jsou ukázání v poslední kapitole na praktických obrazových příkladech. 2 2. Základní termíny a pojmy Rastrová grafika Rastrový neboli bitmapový obraz je takový, kde každý bod (pixel) je reprezentován určitým odstínem (barvou). Souhrn těchto bodů tvoří celkový obraz. V rámci objektu můžeme pracovat s různou barevnou hloubkou (počtem barev) v obrazu. Dále má každý bitmapový obrázek své specifické rozlišení v DPI (počet zobrazených obrazových bodů na úsečce jednoho palce) a velikost (šířka a výška) ve zvoleném měřítku (px, mm, cm, apod.). Bitmapovými obrazy jsou například: vyfocené fotografie a naskenované dokumenty a obrázky. Formáty rastrových grafických souborů jsou: JPG, GIF, PNG,BMP, TIFF a další. Nevýhody rastrové grafiky: 
Ztráta kvality obrazu ‐ obrázek se stává hrubším, při zvětšení velikosti nebo rozlišení z původního objektu. Vektorová grafika Obraz vektorové grafiky je tvořen čárovými segmenty definovanými pomocí přímek a křivek, u kterých se určuje jejich počáteční bod, směr a délka. Z těchto částí lze vytvářet složitější tvary (kvádr, jehlan a další). Formáty grafických souborů jsou: AI (Adobe Illustrator), CDR (CorelDRAW), EPS a další. Nevýhody vektorové grafiky: 

Složitost převodu ‐ většinou se pracuje s obrázky z fotoaparátů a skenerů, které jsou rastrové a je obtížné je převést do vektorové grafiky. Velký objem dat – soubory vektorové grafiky s větším počtem přímek mají velkou velikost a pomaleji se s nimi pracuje, nežli s objekty rastrové grafiky. Převod mezi rastrovou a vektorovou grafikou Jak rastrové, tak vektorové objekty mají své výhody a nevýhody, a někdy původní objekt nemusí vyhovovat konkrétnímu účelu použití. V případě kdy máme obrázek rastrový a je na něm nutné provést operace, které není možné uskutečnit v rámci bitmapové grafiky (například zvětšení obrázku bez ztráty kvality), tak se daný grafický objekt převádí z rastrové do vektorové grafiky, tomuto procesu se říká vektorizace. Používá se i opačný proces a to když máme nakreslený obrázek a chceme ho exportovat a použít tam, kde je výhodnější omezit datovou velikost souboru, změnit jeho velikost nebo zkrátka v použití, kde je výhodnější mít daný objekt v bitmapovém formátu. Procesu převodu z vektorového obrázku na rastrový říkáme rasterizace. Vektorizace Základem dobře vypracovaného vektorového objektu je potřebné mít kvalitní a vhodný: programový nástroj a grafickou předlohu. Vektorizace je prováděna několika způsoby: 
Ruční – Označení lomových bodů (přímek a křivek) pomocí ukazovacích vstupních zařízení (myši, tabletu). Nutno podotknout, že tento proces je u obrázku s velkou velikostí a množstvím barev časově dosti náročný, ovšem je nejkvalitnější. 3 

Automatická – Programový nástroj automaticky vygeneruje veškeré přímky a křivky reprezentující daný objekt. V tomto procesu u fotografií nebo u obrázků s velkým množstvím barev se mohou vyskytnout nedostatky, kde převedený obrázek nemusí vhodně odpovídat s původním obrázkem, případně se tento problém může promítnout až po změně velikosti výsledného objektu. Při automatickém převodu velmi záleží na kvalitě použitého nástroje a vhodném nastavení proměnných při převodu. Poloautomatická – Kombinace obou předchozích možností. Tedy cesty jsou automaticky vygenerovány, ale dochází ještě k jejich ruční korekci. Tento převod se velmi často používá například v geografických systémech (GIS), kde dochází ke konverzi objektů (budov, silnic apod.). Obrázek 1 ‐ Postup vektorizace Rasterizace Tento proces je plně automatický bez nutnosti zásahu uživatele. Rozdílnost je v rastračních algoritmech, kdy je kladen důraz na rychlost zpracování u velkých vektorových obrázků. V rámci rasterizace se může měnit rozlišení, pozadí a případně zvolit výstupní efekty na vyhlazení obrázku. Tento převod se velmi často používá například v návrhových CAD systémech, kde dochází k exportu objektů (návrhů strojních dílů, architektonických návrhů, apod.), pro zobrazení výsledného snadno použitelného zobrazení. Grafické programy Tyto programy slouží na zpracování a úpravu fotografií a kreslení pomocí počítače. Na převod mezi jednotlivými grafickými typy se používají programy pro práci s vektorovou a rastrovou grafikou. Dále se vyskytují specializované programy určené pouze pro tyto převody například poslední testovaný program Magic Tracer. Vektorově orientované Tyto nástroje jsou určeny pro volnou grafickou tvorbu, kreslení, efekty vektorové grafiky a další. Jedná se například o nástroje: CorelDRAW, Adobe Illustrator, Art & Letters, Artline, Aldus Freehand, AutoCAD a další. Každý rozsáhlejší program na vektorovou grafiku by v sobě měl obsahovat možnost vektorizace, ovšem liší se ve kvalitě zpracování. Rasterově orientované 4 Rastrově zaměřené grafické programy umí zpracovávat, vytvářet a upravovat (montáž, retuš, filtrace, apod.) obrázky. Jedná se například o nástroje: CorelPhoto‐Paint, Adobe Photoshop, Aldus PhotoStyler, Fractal Design Painter. Postup vektorizace V této části je popsaný obecný postup vedoucí k vytvoření kvalitního vektorového objektu. Postup vektorizace se u každého jeho typu liší. Ruční Tento proces bývá nejčastěji prováděn pomocí nástroje Pero, případně je možné využít již předvolených symbolů (obdélník, elipsa, apod.). Nejdůležitější je stanovit si systematický postup. To znamená, zdali začít od nejmenších částí k největším a na konci vybarvovat, nebo od největších k nejmenším. Důležité je si také rozvrhnout množství použitých barev v novém vektorovém objektu, protože u obrázku s větším počtem barev, nežli 32 by bylo dosti komplikované zachytit všechny barvy ve vektorovém objektu, tzn. rozvrhnout si, co bude patřit do jaké barvy, jaké barvy vypustit a jaké obkreslovat. Výhodou ruční vektorizace je použití přechodů, kde je možné v jedné oblasti použít velké množství barev. V případě ruční vektorizace je vhodné na obrázek nejdříve aplikovat filtr Cutout (od dělení počtu barev) pro zvýraznění a lepší od dělení barev mezi sebou. Automatická V automatické volbě se vybírá počet barev, tuto volbu je potřeba nastavit na optimálním množství, protože příliš velký by omezoval možnost následné správy a přebarvení obrázku a příliš nízký by se negativně poznamenal na výsledném objektu. Dále je důležitá funkce ignorovat bílé nebo ignorovat pozadí, což zapříčiní, že vybraná výplň (pozadí) se nebude vektorizovat. Programy pro automatickou vektorizaci disponují funkcí vyhlazení, tuto funkci je dobré použít u porušených obrázků. Poloautomatická V případě, že výsledný obrázek není kvalitní je možné nástrojem pero jednotlivé křivky upravit. Tento postup povede ke zlepšení výsledného obrázku. Do poloautomatické volby se dá začlenit to, když v daném obrázku vybere pouze křivky a nenecháme si je automaticky vybarvit, ale učiníme tak ručně. Na toto se používá funkce vybarvení (plechovka s barvou), kde dané oblasti postupně vybarvujeme. Otestování vektorizačních programů V této části je otestováno několik softwarových komerčních nástrojů, které umožňují převod rastrového objektu na vektorový. Testování je věnováno automatické vektorizaci, protože možnosti nástrojů na ruční vektorizaci jsou téměř identické. Adobe Illustrator Program Illustrator od společnosti Adobe je dnes velmi využívaný a jedná se o jeden z nejkvalitnějších nástrojů dostupných na trhu pro práci s vektorovou grafikou. Tento program je komplexní vektorový nástroj, umí: kreslit a malovat, filtrovat, pracovat s textem, vektorizovat a mnoho dalšího, za zmínění ještě stojí pohodlný převod do rastrových nebo jiných vektorových programů. Testovaný program Adobe Illustrator je ve verzi CS4. Tento nástroj umožňuje všechny tři typy vektorizace (ruční až automatické). 5 Automatické zvektorizování obrazu pomocí tohoto programu je velmi snadné, nevyžaduje žádné čtení nápovědy, stačí se pouze vyplnit průvodce vyzkoušet si na pár příkladech s náhledy, jaké nastavení je vhodné pro daný konkrétní obrázek a poté tento proces vygeneruje kvalitní vektorový objekt. Tento program obsahuje velké množství předvolených nastavení, v některých případech stačí pouze vybrat vhodné ze seznamu a výstupem je perfektní vektorový objekt. Dobrá je zde i možnost korekce zhotoveného obrazu. Standardně se po vektorizaci zobrazí výsledek v podobě vektorového objektu, ovšem je možné si ho zobrazit v obrysech, u kterých se dá snadno změnit barvy nebo jejich tvar a velikost. Obrázek 2 ‐ Volby automatické vektorizace Adobe Illustrator CS4 CorelDRAW Nástroj od společnosti COREL byl testovaná verze CorelDRAW X4. Svoji funkcionalitou a konceptem je velmi podobný předchozímu testovaného programu. Na vektorizaci tento program používá nástroj Power TRACE jeho velkou výhodou je zobrazování původního a výsledného obrazu přehledně v jednom okně. Na vektorizaci má také několik přednastavených funkcí, které po správném výběru zabezpečují velmi dobrou kvalitu výsledného objektu. Magic Tracer Tento program od společnosti Elgorithms je specializovaný na převod z bitmapových objektů do grafických předloh vektorové podoby. Testována je verze 2.0. Magic Tracer je vybaven základní funkcionalitou pro práci s grafikou, ovšem v porovnání s oběma předchozíma je jeho funkcionalita výrazně nižší. 6 Velkou odlišností oproti předchozím programům je, že barevné obrázky nevybarvuje, tento nástroj pouze označí a vybere dané křivky. Na druhou stranu disponuje širokou škálou možnosti nastavení vektorizace a ovlivnění kvality výběru a výsledku. Tento nástroj neumožňuje obrázek vektorizovat ručně. Srovnání V této části jsou srovnány a následně vyhodnoceny veškeré testované programy. Nejlépe dopadl program Adobe Illustrator, který výrazně předčil ostatní dva nástroje. I když je třeba vzít fakt ceny nástroje, která je u tohoto nástroje nejvyšší. Nejhůře se umístil program Magic Tracer, i přes fakt, že měl stejně kvalitní výsledky jako program Adobe Illustrator. Nevýhodou tohoto nástroje je, že není plnohodnotným grafickým programem, ovšem pokud někdo chce pouze vektorizovat, tak je tento nástroj přístupnější díky své nižší ceně. Srovnávaná kritéria Adobe Illustrator CS4 Snadnost používání Možnosti vektorizace Možnosti práce s vektorovou grafikou
Kvalita vektorizovaného výsledku Hodnocení Cena za 1 licence 1 2 2 2 1,75 17 259 Kč1 CorelDRAW X4 Magic Tracer 2.0
3 3 2 2 2,5 12 300 Kč1 3 2 4 2 2,75 $59.952 1
2
Cena bez DPH z internetového obchodu www.devshop.cz Údaj z oficiálních stránek www.magictracer.com 7 Příklady Veškeré příklady jsou zpracované (zvektorizované) v programu Adobe Illustrator CS4. Obrázek 3 ‐ Vektorizace logo 8 Obrázek 4 ‐ Kresba tuší Obrázek 5 ‐ Kresba barevná 9 Obrázek 6 ‐ Fotografie 10 Závěr Dnes dostupné nástroje na trhu umožňují kvalitní, pohodlné a hlavně velmi rychlé převedení mezi jednotlivými grafickými typy. Ovšem ještě pořád jsou případy, kdy počítač pracuje poněkud těžkopádně a neumí kvalitně zpracovat daný obrázek, kde v tomto případě je nezbytný lidský zákrok, právě tento fakt je vidět na posledním obrázku z příkladů. Bibliografie Adobe. Nápověda Adobe Illustrator CS4. http://help.adobe.com/cs_CZ/Illustrator/14.0/. [Online] [Citace: 14. 11 2009.] Horný, Stanislav. 2008. Počítačová grafika. Vysoká škola ekonomická v Praze : Oeconomica, 2008. 978‐80‐245‐1104‐7. Seznam obrázků Obrázek 1 ‐ Postup vektorizace ............................................................................................................... 4 Obrázek 2 ‐ Volby automatické vektorizace Adobe Illustrator CS4 ......................................................... 6 Obrázek 4 ‐ Vektorizace logo ................................................................................................................... 8 Obrázek 5 ‐ Kresba tuší ............................................................................................................................ 9 Obrázek 6 ‐ Kresba barevná .................................................................................................................... 9 Obrázek 7 ‐ Fotografie ........................................................................................................................... 10 11