Formatos Imagem - Autenticação · Na última aula Ray-Tracing Ferramentas Utilizadas: •POV -Ray...
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Formatos Imagem
Instituto Superior Técnico
Apontamentos CG + Edward Angel, Sec. 8.2
Instituto Superior Técnico Computação Gráfica
2009/2010
1
Na última aula
� Ray-Tracing
Ferramentas Utilizadas:
•POV-Ray 3.6 (modelling, texturing, rendering);
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison WesleyOfficeBy Jaime Vives Piqueres
•POV-Ray 3.6 (modelling, texturing, rendering);
•Megapov 0.7 (cloth mesh generation)
•Wings3D (mesh modeling);
•VIM (text editing);
•GEdit (text editing);
•The gimp (map painting, cropping views, conversion to jpg).
Sumário
� Formatos de Imagem� Generalidades� Formatos
� PBM
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
� PBM� DIB (BMP)� GIF� PNG� JFIF (JPEG)
� Considerações sobre uso
Computação Gráfica
Formatos de ImagemFormatos de ImagemConceitos Genéricos
Representação Directa� Para cada pixel
� Representar valor do canal correspondente� Triplos <R,G,B>
� Máxima Fiabilidade� Depende apenas da profundidade da cor
� Requisitos de memória elevados
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison WesleyRepresentação Imagem
0
147
211 70
0 190
Mapa de Cores� Pixéis representados por índice de cor
� em vez de 3 componentes de cor
� Ficheiros de menor dimensão� Bom até 256 cores� Inviável para mais do que 256 cores
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
1
47
1
0
2
47
48
46
255 0 0
255
255
255
255
0
0
0
0
0
255 255
255 255
0
0
. . .
Representação Imagem Mapa de cores
Compressão de Imagem
� Reduz o tamanho da imagem� Dois tipos
� Com perda
� JPEG: Joint Photographic Experts Group (ISO 10918-1)
� Transformada do co-seno aplicada a grupos de pixéis
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
(8x8 ou 16x16)
� Sem perda
� RLE: Run Length Encoding
� Sequências de pixéis da mesma cor
� LZW (e LZ77) – Lempel-Ziv Welch
� Sequências iguais de pixéis (podem ser de cores diferentes)
Entrelaçamento (1/3)
� Codificação permite visualização mais rápida� Também conhecido como
� Codificação progressiva
� Pode ser usado em diversos formatos� GIF
� Armazena as linhas intercaladas� 0, 8, 16,... / 4,12, .... / 2, 6, 10, 14, ... / 1, 3, 5, 7, 9, .... 1 6 4 6 2 6 4 6
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
� 0, 8, 16,... / 4,12, .... / 2, 6, 10, 14, ... / 1, 3, 5, 7, 9, ....
� PNG� Algoritmo Adam7
� Imagem dividida em 7 sub-imagens� Usa padrão 8x8 para armazenar a imagem
� JPEG� Algoritmo Progressivo
� Usa os coeficientes da Transformada do Co-seno � Complexo, mas eficiente
1 6 4 6 2 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7
3 6 4 6 3 6 4 6
7 7 7 7 7 7 7 7
5 6 5 6 5 6 5 6
7 7 7 7 7 7 7 7
Entrelaçamento (2/3)
GIF
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
AD
AM
7
PNG GIF
1/64
1/32
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley1/
32
1/16
1/8
1/4
1/2
Com
plet
a!
Computação Gráfica
Formatos de ImagemFormatos de ImagemFormatos
Siglas
� PBM: Portable Bitmap
� PPM: Portable Pixmap� PGM: Portable Graymap
� DIB: Device Independent Bitmap
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� “windows” BMP: Windows Bitmap
� GIF: Graphics Interchange Format
� PNG: Portable Network Graphics
� JFIF: JPEG File Interchange Format
Número Mágico(Magic Number)
� Usado para identificar formatos de ficheiros� Apareceu pela 1ª vez na versão 7 do UNIX (1979)
� Para identificar executáveis
� Um conjunto de bits no início do ficheiro
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� Um conjunto de bits no início do ficheiro
� Exemplos:� PDF: 25 50 44 46 (%PDF)� MS-OFFICE DOC: D0 CF 11 E0 (“docfile0”)� Classes JAVA compiladas: CA FE BA BE (“cafe babe”)
13
Número Mágico(Magic Number)
� No caso dos ficheiros de imagem� PBM: P4 [em ASCII]� BPM: 42 4D (BM)� GIF: 47 49 46 38 (GIF8)
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� GIF: 47 49 46 38 (GIF8)� PNG: 89 50 4E 47 (♦PNG) � JPEG/JFIF: FF D8 FF E0
� TIFF� Big endian (motorola): 4D 4D 00 2A (MM♦*)� Little endian (intel): 49 49 2A 00 (II*♦)
14
Formatos PBM (1/2)
� Cores:� 2 (PPM), � 256 cinzentos (PGM)� 16.777.216 (PBM)
� Modelo de cor:� RGB
� Compressão:� não suporta
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� não suporta
� Mapa de cores:� não suporta
� Entrelaçamento:� não suporta
� Transparência:� não suporta
Formatos PBM (2/2)
� Vantagens� Fácil de gerar� Três subtipos para diferentes tipos de imagem
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� Desvantagens� Ficheiros de grande tamanho� Não permite compressão
Formato DIB (BMP) (1/2)
� Cores:� 2, 16, 256 e 16.777.216
� Modelo de cor:� RGB
� Compressão:� RLE 4 e RLE 8
800×600, 81232 cores, 1,37 Mb
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� Mapa de cores:� só com 2, 16 e 256 cores
� Entrelaçamento:� não suporta
� Transparência:� não suporta
800×600, 81232 cores, 1,37 Mb
RLE - 800×600, 251 cores, 530 kb
Formato DIB (BMP) (2/2)
� Vantagens� Cores reais� Múltiplos subtipos
� para diferentes tipos de imagem
Desvantagens
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� Desvantagens� Ficheiros de grande tamanho� Compressão limitada a subtipos� Compressão inadequada
� Para imagens de qualidade fotográfica
Porquê?
Formato GIF (1/3)
� Cores:� 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 e 256
� Modelo de cor:� RGB
� Compressão:� LZW sem perda (sempre)
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� Mapa de cores:� Obrigatório
� Entrelaçamento:� Opcional, por linhas
� Transparência:� uma cor
638×422, 144 cores, 94 kb
320×200, 255 cores, 57 kb
Formato GIF (2/3)
� Vantagens� Canal de dados
� GIFs animados� Ficheiros de pequeno tamanho
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� Ficheiros de pequeno tamanho
� Desvantagens� Limite de 256 cores� Formato e algoritmo de compressão proprietários� Impróprio para imagens de qualidade fotográfica� Transparência de uma única cor
Formato GIF (3/3)
� Limite de 256 cores
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Formato PNG (1/2)
� Cores:� 2, 4, 16, 256, 16.777.216 e 248
� Modelo de cor:� RGB
� Compressão:� LZ77 sem perda
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
� LZ77 sem perda
� Mapa de cores:� só com 2, 4, 16 e 256 cores
� Entrelaçamento:� opcional, por pixéis
� Transparência:� por canal alfa
Formato PNG (2/2)
� Vantagens
� Suporta todos os tipos de imagem
� Algoritmo de compressão do domínio público
� Transparência por canal alfa
� Permite sequências de imagens
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� Guarda a correcção gama (opcional)
� Desvantagens
� Algoritmo de compressão impróprio para imagens com qualidade
fotográfica
Formato JFIF (JPEG) (1/2)
� Cores:� 16.777.216
� Modelo de cor� YCbCr
� Compressão:� JPEG (com perda)
800×600, 59847 cores, 68,9 kb
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� Mapa de cores:� não suporta
� Entrelaçamento:� não suporta
� Transparência:� não suporta
800×600, 59847 cores, 68,9 kb
800×600, 81232 cores, 60,9 kb
Formato JFIF (JPEG) (2/2)
� Vantagens� Recomendado para imagens de qualidade fotográfica� Algoritmos de compressão normalizados
� Desvantagens� Há sempre perda (mas a visão não detecta)� Impróprio para imagens com variações súbitas de cor
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
� Impróprio para imagens com variações súbitas de cor
Orig
inal
JPE
G
Artefactos JFIF (JPEG)
Orig
inal
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
JPE
G
Degradação Progressiva em JFIF
90 80
Escala de qualidade 1 (mín.) – 100 (máx.)
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50
70
40
60
20 10
Computação Gráfica
Formatos de ImagemFormatos de ImagemConsiderações sobre o uso
Imagem de Qualidade Fotográfica
� Exemplo de Imagem� 512 x 512 pixéis � 230.426 cores
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
Imagem Fotográfica
Dimensão de ImagemMS Photo Editor Paint Shop Pro Adobe Photoshop
DIB/BMP 786.486
GIF normalentrelaçado
169.369 (136) 261.332 (256)266.523 (256)
248.878 (256)254.103 (256)
PNG normal entrelaçado
755.065 636.923667.648
781.799788.863
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
JFIF máx.méd.mín.
342.808 (159.067)50.717 (149.903)31.768 (111.645)
313.125 (161.704)51.151 (151.270)32.300 (113.683)
491.285 (176.062)87.798 (156.760)53.248 (133.424)
PPM binárioASCII
786.4752.893.594
Comprimento em bytes (número de cores)
Imagem de um Gráfico Simples
� Exemplo de Imagem� 717 x 494� 10 cores
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Gráfico SimplesDimensão de Imagem
MS Photo Editor Paint Shop Pro Adobe Photoshop
DIB/BMP 1.063.142
GIF normalentrelaçado
19.271 (18) 17.58117.904
16.26816.667
PNG normal 18.951 19.097 29.861
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
PNG normal entrelaçado
red. 256 cores
18.951
14.795 (18)
19.09728.48212.899
29.86139.10314.975 (18)
JFIF máx.méd.mín.
174.285 (111)44.330 (27.550)31.768 (29.756)
161.770 (2.764)44.262 (28.097)31.495 (30.223)
226.607 (444)73.789 (21.443)54.583 (26.423)
PPM binárioASCII
1.062.6374.161.878
Comprimento em bytes (número de cores)
Formatos de Imagem
Considerações� Usar GIF se
� número de cores for pequeno (<256)
� Considerar o formato PNG� para estes casos e para outros � se a imagem não for de qualidade fotográfica
©2010, CG&M/IST e Figuras Addison Wesley
� se a imagem não for de qualidade fotográfica
� Usar JPEG/JFIF sempre que a imagem� seja de qualidade fotográfica� apresente tons contínuos
� Imagens JPEG/JFIF� Guardar imagem original sem perda ou com pouca perda� Reduzir tamanho antes de comprimir com perda