Работа с растровыми изображениями. Работа с растровой графикой средства для работы с растровой графикой

Существует множество программ, предназначенных для работы с растровой графикой.

К числу простейших растровых редакторов относятся PaintBrush, Paint, Painter , которые позволяют непосредственно рисовать простейшие растровые изображения.

Основной класс растровых графических редакторов предназначен для обработки готовых растровых изображений с целью улучшения их качества и создания собственных из уже имеющихся с применением некоторых эффектов. К таким редакторам относятся такие мощные программы, как Adobe Photoshop, Corel PhotoPaint, Photostyler и другие.

Рис. 18. Рабочее окно растрового редактора Adobe Photoshop

Основа будущего рисунка может быть создана и в векторном графическом редакторе, после чего экспортирована в растровый формат. Рассмотрим основные растровые форматы , используемые различными программами:

BMP (Windows Device Independent Bitmap) - самый простой растровый формат является родным форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. В BMP данные о цвете хранятся только в модели RGB, поддерживаются как индексированные цвета (до 256 цветов), так и полноцветные изображения. При обработке файлов формата BMP очень мало расходуется системных ресурсов, поэтому этот формат очень часто используется для хранения логотипов, экранных заставок, иконок и прочих элементов графического оформления программ.

PCX (Soft Publisher"s Paintbrush) - обладает примерно такими же возможностями, как и BMP , разработанный фирмой Z-Soft специально для своего графического редактора PC PaintBrush под операционную систему MS-DOS. Зато изображения в формате PCX можно посмотреть большинством программ под DOS, в том числе и внутренним просмотрщиком Norton Commander. Цветовые возможности: 1, 2, 4, 8 или 24- битовый цвет, поддерживается только схема RGB, причем полностью отсутствуют возможности сохранения монохромного изображения в оттенках серого. Как и ВМР, этот формат в значительной мере устарел и поддерживается современными графическими программами исключительно для совместимости с антикварным софтом.

GIF (Graphics Interchange Format) - является самым популярным форматом на просторах Internet, предложен фирмой CompuServe в 1987 году. Отличительной его особенностью является использование режима индексированных цветов (не более 256), что ограничивает область применения формата изображениями, имеющими резкие цветовые переходы. Формат GIF является излюбленным форматом веб-мастеров, использующих его для сохранения многочисленных элементов оформления своих страничек. Небольшие размеры файлов изображений обусловлены применением алгоритма сжатия без потерь качества, благодаря чему изображения в этом формате наиболее удобны для пересылки по все еще узким каналам связи глобальной сети. В 1989 году формат был обновлен и получил наименование GIF89А. От предыдущей версии его отличает наличие дополнительного альфа-канала для реализации эффекта прозрачности и возможности хранить в одном файле несколько картинок с указанием времени показа каждой, что используется для создания анимированных GIF-файлов.

PNG (Portable Network Graphics) - формат PNG, являющийся плодом трудов сообщества независимых программистов, появился на свет как ответная реакция на переход популярнейшего формата GIF в разряд коммерческих продуктов. Этот формат, сжимающий графическую информацию без потерь качества, в отличие от GIF или TIFF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия и поддерживает цветные фотографические изображения вплоть до 48-битных включительно. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики. Зато формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности за счет применения дополнительного альфа-канала с 256 градациями серого что, безусловно, выделяет его на фоне всех существующих в данный момент форматов. Для хранения изображений, подлежащих печати, PNG плохо подходит, для этих целей лучше подойдет PSD или TIFF. Зато он хорош для публикации высококачественной растровой графики в интернете.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) - самый популярный формат для хранения фотографических изображений, является общепризнанным стандартом в интернете. JPEG может хранить только 24-битовые полноцветные изображения. Одноименный с форматом, достаточно сложный алгоритм сжатия основан на особенностях человеческого зрения. Хотя JPEG отлично сжимает фотографии, но это сжатие происходит с потерями и портит качество, тем не менее, он может быть легко настроен на минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери. Кстати, усилить сжатие и минимизировать потери качества можно, предварительно размыв изображение (например, применив фильтр blur). Однако не стоит использовать формат JPEG для хранения изображений, подлежащих последующей обработке, так как при каждом сохранении документа в этом формате ухудшение качества изображения будет увеличиваться. Наиболее целесообразно будет корректировать изображение в каком-нибудь другом подходящем формате, например TIFF, и лишь по завершению всех работ окончательная версия может быть сохранена в JPEG. Таким образом, можно сохранить вполне приемлемое качество изображения при минимальном размере итогового файла. Формат JPEG не поддерживает анимацию или прозрачный цвет, и пригоден в подавляющем большинстве случаев только для публикации полноцветных изображений, типа фотографических, в интернете.

TIFF (Tag Image File Format) - разработан компанией Aldus для своего графического редактора PhotoStyler. Как универсальный формат для хранения растровых изображений, TIFF достаточно широко используется, в первую очередь, в издательских системах, требующих изображения наилучшего качества. Кстати, возможность записи изображений в формате TIFF является одним из признаков высокого класса современных цифровых фотокамер. Формат поддерживает множество алгоритмов сжатия, типов изображений от битового (1-, 2-, 4-, 8-, 24- и 32-битные изображения) и индексированных цветов до LAB, CMYK и RGB. Благодаря своей совместимости с большинством профессионального ПО для обработки изображений, формат TIFF очень удобен при переносе изображений между компьютерами различных.

15.3. средства для работы с растровой графикой

Программные средства создания растровых изображений

Среди программ, предназначенных для создания компьютерной двумерной живописи, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, Freehand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. В свою очередь, последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.

Среди программ для создания изображений на платформе Macintosh стоит отметить пакет для редактирования растровой живописи и изображений PixelPaint Pro компании Pixel Resources.

Среди программ компьютерной живописи для графических станций Silicon Graphics (SGI) особое место занимает пакет StudioPaint 3D компании Alias Wavefront, который позволяет рисовать различными инструментами («кистями») в режиме реального времени прямо на трехмерных моделях. Пакет работает с неограниченным количеством слоев изображения и предоставляет 30 уровней отмены предыдущего действия (undo), включает операции цветокоррекции и «сплайновые кисти», «мазок» которых можно редактировать по точкам как сплайновую кривую. StudioPaint 3D поддерживает планшет с чувствительным пером, что дает возможность художнику сделать традиционный эскиз от руки, а затем позволяет перенести рисунок в трехмерные пакеты для моделирования или анимации и построить по эскизу трехмерную модель.

Аппаратные средства получения растровых изображений

К аппаратным средствам получения цифровых растровых оригиналов в основном относятся сканеры и цифровые фотокамеры. Другие устройства, например цифровые видеокамеры, адаптеры захвата телевизионных кадров, в компьютерной графике играют чаще вспомогательную роль. Для создания изображений «от руки» предназначены графические планшеты, на которых рисуют специальным электронным пером.

Сканеры по способу восприятия изображения делятся на две группы: устройства с электронными фотоумножителями (ФЭУ) и устройства на приборах с зарядовой связью (ПЗС, английская аббревиатура CCD). Сканеры с фотоумножителями называют барабанными - внутри аппарата помещен прозрачный барабан, на который крепится оригинал (отражающий или просветный). Затем барабан начинает вращаться с большой скоростью. Сканирующая головка имеет мощный источник света с фокусированным лучом и ФЭУ, которые движутся вдоль продольной оси барабана. Отраженный или проходящий световой поток попадает на ФЭУ (обычно имеется по одному ФЭУ на каждый канал) через прецизионную зеркальную систему развертки. Накопленный ФЭУ заряд преобразуется в цифровое значение аналого-цифровым преобразователем высокой разрядности. Так как процесс до этого момента по сути аналоговый, удается добиться очень высоких значений динамического диапазона. То есть, оригинал правильно оцифровывается и в светлых, и в темных участках. Выходное разрешение оригинала достигает 5000-6000 точек на дюйм. За совершенное качество приходится платить - барабанные сканеры чрезвычайно дорогостоящи и требовательны к условиям эксплуатации.

Прочие сканеры относятся к устройствам на ПЗС. В отличие от ФЭУ, приборы с зарядовой связью представляют собой фотоприемник, выполненный на кремниевых элементах, объединенных в линейку. Каждый светочувствительный элемент обладает способностью накапливать заряды пропорционально числу попавших на него фотонов. За время экспозиции возникает матрица зарядов, пропорциональных яркости исходного изображения. По вертикали развертка осуществляется передвижением либо всей линейки ПЗС с помощью шагового электродвигателя, либо перемещением оригинала. Разрешающая способность определяется числом оптических элементов на единицу длины. В устройствах бытового класса это 300-600 элементов на дюйм, профессионального - 1200-3000. Программная интерполяция оптического разрешения никакого реального повышения качества оцифровки не дает. Динамический диапазон устройств на ПЗС ниже, чем у ФЭУ, потому что кремниевые элементы имеют худшее соотношение сигнал/шум.

В высокоточных сканерах на ПЗС дополнительно применяются: система зеркальной развертки по обоим координатам с компенсацией искажений по краям оригинала, несколько линеек ПЗС, стабильные по цветовой температуре осветительные лампы, многоразрядные цифро-аналоговые преобразователи, элементы, выполненные на СМ05-пластинах. Такие устройства по качеству оцифровки приближаются к барабанным сканерам, а по стоимости значительно доступнее.

Конструктивно барабанные сканеры выполняют с вертикальным или горизонтальным барабаном, съемным или несъемным. Сканеры на ПЗС бывают листовые, планшетные, проекционные, ручные и так называемые слайдовые (для сканирования оригиналов «на просвет»).

Для целей компьютерной графики важно не столько разрешение сканера (оно может не превышать 300 dpi), сколько хороший динамический диапазон. Для сканирования в отраженном свете желательно иметь динамический диапазон не ниже 2, «на просвет» - не ниже 3,5.

Основой цифровых фотокамер служит матрица ПЗС, состоящая из двумерного массива элементов. Для целей электронной публикации и непрофессионального применения достаточное число элементов на матрице около 1,5 миллионов. Полупрофессиональные камеры должны иметь разрешение матрицы не ниже 2 миллионов элементов, профессиональные аппараты - 2,5-3 миллиона. Оцифрованные с их помощью изображения можно использовать для подготовки полиграфических публикаций. Оптическая система цифровых камер профессионального класса должна обеспечивать разрешение не ниже 110-120 пар линий на дюйм.

Графические планшеты представляют собой координатную двумерную электронную сетку, каждый элемент которой способен воспринимать и передавать ряд сигналов от электронного пера. К таковым сигналам относятся: координаты точки контакта пера с планшетом, сила нажима, угол наклона, скорость прохода (то есть время экспозиции) и ряд других. Затем за счет программного преобразования полученные данные отображаются на экране в виде линий, мазков и других художественных средств создания изображений. Обладая достаточным навыком работы с графическим планшетом, удается очень точно имитировать различную живописную технику-письмо маслом, рисунок углем, аэрографом, карандашом и т. д.

Программа обработки растровой графики Adobe Photoshop

В обширном классе программ для обработки растровой графики особое место занимает пакет Photoshop компании Adobe. По сути дела, сегодня он является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ним (рис. 15.17).

Главные элементы управления программы Adobe Photoshop сосредоточены в строке меню и панели инструментов. Особую группу составляют диалоговые окна - инструментальные палитры. Далее мы рассмотрим функции перечисленных средств.

Первичное получение оригинала происходит либо через меню Файл командой Открыть, либо командой Импорт. Импортом называют получение изображения от внешнего источника - сканера, цифровой фотокамеры. Связь графического редактора с внешними устройствами обеспечивается через программный интерфейс TWAIN, устанавливающий стандарт на параметры обмена данными с источниками изображений.

Прежде чем начать операции с оригиналом изображения, следует уяснить его параметры. Для этого командой Изображение > Размер изображения открывают диалоговое окно Размер изображения. В группах Размерность и Размер печатного оттиска приведены ширина и высота оригинала в пикселах и сантиметрах соответственно, а также разрешение (в пикселах на дюйм - ррг). От установленных значений зависят размер и качество изображения. Для целей электронной публикации лучше установить разрешение 72 ppi, для последующей распечатки выбирают разрешение, исходя из формулы ppi = 1,5×lpi, где lpi - линиатура растра, установленная на устройстве вывода. Для устройств, поддерживающих стохастическое ЧМ-растриро-вание, вместо Ipi надо знать их разрешающую способность в dpi. Размер изображения лучше устанавливать в масштабе 1:1 по отношению к тому, что будет использовано в публикации, или несколько больше.

Рис. 15.17. Рабочее окно графического редактора Adobe Photoshop

Панель инструментов (рис. 15.18) является одним из основных средств для работы с изображениями. Большинство инструментов, представленных на панели, имеют альтернативные варианты. Их значки помечены маленьким треугольником (разворачивающая кнопка). Если при нажатой кнопке мыши задержать указатель на таком значке, откроется линейка значков с вариантами инструмента.

Для работы с объектами предназначена группа значков, объединяющая инструменты Область, Лассо, Перемещение, Волшебная палочка. Инструментами Область и Лассо выделяют участок изображения, ограниченный геометрической фигурой. Инструмент Волшебная палочка осуществляет выборку области по принципу цветового (или ахроматического) совпадения в рамках границ охвата, установленных пользователем. Эти инструменты применяют для выполнения операций обтравки - обводки контуров объектов на изображении. Инструментом Перемещение передвигают выделенные области и копируют их.

Полноэкранный режим

Рис. 15.18. Панель инструментов Adobe Photoshop 5.0

Следующая группа инструментов предназначена для рисования и ретуши. Она включает Аэрограф, Кисть, Карандаш, Ластик, Штамп, Палец и обособленные инструменты для ретуши - Осветлитель, Затемнитель, Губка, Размытие, Резкость. Первые четыре инструмента имитируют работу своих реальных собратьев. Инструмент Штамп позволяет выполнять набивку - копирование выбранных участков изображения по каждому щелчку мыши. Инструмент Палец имитирует сдвиг сырой краски (размывку) - прием, используемой художниками при письме маслом, гуашью, тушью. Инструменты с альтернативным выбором Резкость/Размывка позволяют изменять эти параметры на отдельных участках изображения, а инструменты Осветлитель/Затемнитель/Губка служат для местной коррекции яркости и цветовой насыщенности.

Третья группа инструментов (Перо, Текст, Линия, Заливка, Градиент, Пипетка) предназначена для создания новых объектов. Перо (и альтернативные инструменты) позволяет рисовать плавные криволинейные контуры. Инструментом Текст выполняют надписи. Инструмент Линия служит для рисования отрезков прямых. С помощью инструментов Заливка и Градиент выполняют заполнение выделенных участков изображения одним цветом, либо с плавным переходом между цветами. Инструмент Пипетка служит для точного определения цвета в любой точке изображения и принятия его как образца для инструментов панели.

В последнюю группу входят инструменты управления просмотром изображения. Инструментом Рука перемещают видимую область по изображению, а инструмент Масштаб предназначен для увеличения/уменьшения изображения в видимой области.

В нижней части инструментальной панели помещены элементы для работы с цветом, масками, формой отображения элементов управления программы. Контрольная панель управления цветом показывает основные цвета фона и переднего плана. В левом нижнем углу расположен значок, щелчок на котором устанавливает цвета, принятые по умолчанию. Элемент управления Маска позволяет работать в режимах Стандартный или Быстрая маска. Наконец, элемент управления режимом отображения позволяет переключаться между Стандартным режимом, Расширенным (скрывается строка заголовка окна программы) и Полным (панель меню сворачивается и помещается в виде кнопки в верхней части панели инструментов).

Инструментальные палитры, представляют собой диалоговые окна особого вида. Они служат для настройки параметров основных инструментов и проведения некоторых операций с изображением. Всего в программе Adobe Photoshop 5.0 присутствует десять инструментальных палитр.

Управление отображением палитр осуществляется из меню Окно > Спрятать.../ Показать... Неиспользуемые палитры можно удалить с экрана щелчком на закрывающей кнопке. Щелчком на сворачивающей кнопке палитру сокращают до размера строки с корешками вкладок. Справа под строкой заголовка окно палитры имеет кнопку меню, щелчок на которой открывает доступ к контекстному меню настройки параметров палитры. Некоторые палитры имеют командные кнопки, раскрывающиеся списки, поля ввода и другие элементы управления. Назначение конкретного элемента управления поясняет всплывающая подсказка, появляющаяся при задержке указателя мыши на интересующем элементе.

Палитры можно перемещать по экрану методом перетаскивания. Новые палитры создают «сборкой» из имеющихся элементов. Для этого, подцепив указателем мыши корешок одной из вкладок палитры, его перетаскивают в окно другой палитры. Если вкладку разместить на свободном поле экрана, она преобразуется в независимую палитру.

Палитра Кисти управляет настройкой параметров инструментов редактирования. В режим редактирования кисти входят после двойного щелчка на ее изображении в палитре. Щелчок при нажатой клавише CTRL уничтожает кисть. Двойным щелчком на свободном поле палитры открывают диалоговое окно формирования новой кисти, которая автоматически добавляется в палитру.

Палитра Параметры служит для редактирования свойств текущего инструмента. Открыть ее можно не только из строки меню, но и двойным щелчком на значке инструмента в панели инструментов. Состав элементов управления палитры зависит от выбранного инструмента.

Палитра Инфо обеспечивает информационную поддержку средств отображения. На ней представлены: текущие координаты указателя мыши, размер текущей выделенной области, цветовые параметры элемента изображения и другие данные.

Палитра Навигатор позволяет просмотреть различные фрагменты изображения и изменить масштаб просмотра. В окне палитры помещена миниатюра изображения с выделенной областью просмотра.

Палитра Синтез отображает цветовые значения текущих цветов переднего плана и фона. Ползунки на цветовой линейке Соответствующей цветовой системы позволяют редактировать эти параметры.

Палитра Каталог содержит набор доступных цветов. Такой набор можно загрузить и отредактировать, добавляя и удаляя цвета. Цветовой тон переднего плана и фона выбирают из состава набора. В стандартном комплекте поставки программы предусмотрено несколько цветовых наборов, в основном компании Pantone.

Палитра Слои служит для управления отображением всех слоев изображения, начиная с самого верхнего. Возможно определение параметров слоев, изменение их порядка, операции со слоями с применением разных методов.

Палитру Каналы используют для выделения, создания, дублирования и удаления каналов, определения их параметров, изменения порядка, преобразования каналов в самостоятельные объекты и формирования совмещенных изображений из нескольких каналов.

Палитра Контуры содержит список всех созданных контуров. При преобразовании контура в выделенную область его используют для формирования обтравочного контура.

Палитра Операции позволяет создавать макрокоманды - заданную последовательность операций с изображением. Макрокоманды можно записывать, выполнять, редактировать, удалять, сохранять в виде файлов.

Особую группу программных средств обработки изображений представляют Фильтры. Это подключаемые к программе модули, часто третьих фирм, позволяющие обрабатывать изображение по заданному алгоритму. Иногда такие алгоритмы бывают очень сложными, а окно фильтра может иметь множество настраиваемых параметров. Из групп фильтров популярны продукты серий Kai "s Power Tools, Alien Skin, Andromeda и другие.

Рис. 15.19. Компонент KPT Texture Explorer из пакета Kai"s Power

Tools предназначен для генерации текстур

Графические редакторы – это инструменты компьютера для получения и обработки графических изображений: рисунков, картинок, чертежей, диаграмм, графиков и т.д., которые получаются на экране монитора и могут быть напечатаны.

Обращаем ваше внимание на то, что в современных графических редакторах, как правило, есть возможность работы как с растром, так и с векторными объектами. Например, использовать в растровых редакторах кривые Безье, текстовые символы. Однако преимущественная направленность на работу с графикой определенного типа сохраняется.

Редакторы для работы с векторной графикой:

Adobe Illustrator позволяет создавать векторные изображения любого уровня сложности, используя стандартные в этой области инструменты рисования и возможности управления цветом. Понятный интерфейс и легкий доступ ко всем функциям приложения обеспечивают профессиональный уровень контроля всего процесса создания графики.

Corel Draw – один из мощнейших пакетов, предназначенных для создания векторной графики. С помощью инструментов CorelDraw можно создавать различной сложности иллюстрации, буклеты, логотипы и т.п. В программе имеются средства для редактирования кривых, созданных с помощью мышки.

Macromedia FreeHand – уникальная многостраничная среда для создания сложных иллюстраций и макетов для публикации в печати. В отличие от Adobe Illustrator, программа поддерживает работу с многостраничными документами, что позволяет использовать ее для верстки. Начиная с одиннадцатой версии редактора в документ можно вставлять SWF-ролики.

Inkscape – свободно распространяемый векторный редактор. Имеет гибкие инструменты для рисования, мощный инструмент для работы с текстом, позволяет использовать кривые Безье и Корню.

Редакторы для работы с растровой графикой

ADOBE PHOTOSHOP является безусловным лидером среди профессиональных графических редакторов за счет своих широчайших возможностей, высокой эффективности и скорости работы. В данном редакторе имеются все необходимые средства для создания, коррекции, монтажа и подготовки изображений к печати.

Основное назначение программы – создание фото реалистичных изображений, работа с цветными изображениями, ретуширование, цветокоррекция, коллажирование и др. Adobe Photoshop располагает всеми средствами для работы с точечными изображениями с возможностью работы с многослойными изображениями.

PAINT - простой растровый графический редактор компании Microsoft, входящий в состав операционной системы Windows. Отличается интуитивным и инновационным пользовательским интерфейсом. В новой версии Paint.NET стали доступными средства для работы со слоями, а также появились бесконечная отмена действия, специальные эффекты и широкое разнообразие других полезных инструментов.

COREL PHOTO-PAINT предназначен для обработки растровых фотоизображений. С его помощью можно выполнять профессиональную подготовку изображений для публикации, как в печатных изданиях, так и в сети Internet, также в формате PDF. Имеет средства для создания нестандартных интерфейсов программ, Web-графики, создания изображений на основе монтажа, коллажа, рисования кистями и готовыми объектами.

Не имеет такой популярности как Adobe Photoshop, но сопоставим с ним по техническим возможностям. GIMP - свободно распространяемый графический растровый редактор, поддерживающий более тридцати форматов изображений, содержит средства для работы со слоями, масками, фильтрами и режимами смешивания. В арсенале программы есть огромный спектр инструментов для цветокоррекции и обработки любых фотографий и изображений.Функционал графического редактора можно дополнить многочисленными плагинами и расширениями, написанными специально для GIMP. Обычно их создают не именитые компании, а обычные программисты, но несмотря на это, некоторые плагины не имеют аналогов даже в именитых программах для рисования и обработки фотографий.

GIMP поддерживает работу с фильтрами, кистями, градиентами и палитрами. Кисти могут быть векторными, растровыми и анимированными. Есть поддержка кистей Photoshop.

Все используют редакторы изображений по-своему. Некоторые обрабатывают фотографии, другие рисуют, третьи - делают рекламные материалы. Для каждой задачи нужен разный интерфейс.

GIMP поддерживает графические планшеты и другие устройства ввода, позволяет перенастроить интерфейс под определенные нужды любого творца. Например, можно легко переназначить любые горячие клавиши, даже не заходя в меню настройки.

GIMP - программа, созданная для миллионов. Чтобы обрабатывать фотографии, в ней созданы многочисленные инструменты, фильтры с удобным интерфейсом и информативные панели. Художникам будет приятно работать с кистями, которые могут реагировать на силу нажатия, направление и скорость движения по холсту.

Как известно, общую картину создают мелочи, тут мелких "удобностей" предостаточно. Например, при первом же запуске GIMP сам определит язык вашей операционной системы и будет с вами общаться на вашем родном языке.

Так уж повелось, что GIMP - свободная программа. Это значит, что его разработкой занимается команда профессионалов; энтузиастов, которые работают на добровольных началах.

GIMP, в отличие от Photoshop, - совершенно бесплатный графический редактор, и благодаря лицензии GNU GPL, под которой он создается, его можно копировать и распространять без каких-либо ограничений. Его можно использовать как в образовательных учреждениях, так и в любых коммерческих организациях.

Ключевые термины

Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся созданием, хранением и обработкой различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Растровая графика – способ представления изображений в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков.

Векторная графика - способ представления объектов и изображений, основанный на математическом описании элементарных геометрических объектов, обычно называемых примитивами, таких как: точки, линии, сплайны, кривые Безье , круги и окружности, многоугольники.

Пиксель – самый маленький элемент изображения, точка.

Разрешение изображения - степень детализации изображения, число пикселей (точек) отводимых на единицу площади.

Физический размер изображения – высота и ширина изображения в пикселях (для отображения на экране) или в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах) – для печати на бумаге.

Цветовая модель - описание цветовых оттенков с помощью смешивания нескольких основных цветов.

Формат файла - структура файла, определяющая способ его хранения и отображения на экране или при печати. Формат файла обычно указывается в его имени, как часть, отделённая точкой (обычно эту часть называют расширением имени файла).

Список ключевых терминов приводится в конце каждого модуля. Они предназначены для того, чтобы учащийся смог проверить их усвоение и дать определение каждому термину.

Преподаватели используют список терминов при устном опросе.

Все ключевые термины также определены в глоссарии, в конце курса, где приводятся их определения, и в предметном указателе, который помогает найти место их описания.

Краткие итоги

Компьютерную графику разделяют на векторную и растровую.

Под растровым понимают способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков.

В векторной графике все изображения описываются в виде математических объектов – контуров, т.е. изображение разбивается на ряд графических примитивов – точки, прямой , ломанной, дуги, многоугольника.

Оба этих способа кодирования графической информации имеют свои особенности и недостатки.

Степень детализации изображения, число пикселей (точек) отводимых на единицу площади называют разрешением.

Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Цветовые модели описывают цветовые оттенки с помощью смешивания нескольких основных цветов. Любой цвет можно разложить на оттенки основных цветов и обозначить его набором цифр – цветовых координат.

Цветовая модель RGB ( Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий)).

Для описания конкретного оттенка нужно в скобках описать количество (интенсивность) каждого из основных цветов: сначала красного, потом зеленого, потом синего. Например, (240, 160, 25) - оранжевый цвет.

Цветовая модель CMYK ( Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый), Black (черный)).

Модель используют для получения полиграфического оттиска. Цветовая модель HSB

Модель HSB (H - Оттенок ( hue ), S - Насыщенность ( saturation ), B - Яркость ( brightness ))

сканер .

Цифровая фотокамера работает, как обычный пленочный фотоаппарат, только изображение не попадает на фотопленку, а запоминается в электронной памяти такого фотоаппарата, затем камеру подключают к компьютеру и по кабелю USB сигналы, которыми зашифровано изображение, перекачиваются из памяти фотоаппарата на жесткий диск ПК.

Оцифрованное изображение выглядит примерно так, как это представлено на рис. 2.1 .

Рис. 2.1.

Как видно из иллюстрации, в компьютере елочка описывается электрическими сигналами вида: 00000000 , 00000001 , 0011111 и так далее.

Если изображение цветное, то, как уже говорилось в "Свет и цвет" , цвет каждой точки изображения в цифровой камере кодируется цветовым кодом в цветовой модели RGB . Например, черная точка - 0, 0, 0; белая точка: 255, 255, 255; красная точка: 255, 0, 0 и так далее. Если каждый цвет передавать тремя байтами, то можно зашифровать более 16 миллионов цветов. Это больше, чем может различить человеческий глаз.

О графике растровой и векторной

Растровые данные и растровые редакторы

Фотографии представляют собой растровые изображения - матрицу из точек (пикселов), которые имеют каждая свой цвет. В этом легко убедиться, если вы взглянете на любое цветное полиграфическое издание через восьмикратную лупу. Вы увидите картину, аналогичную той, что показана на рис. 2.2 .

При увеличении части этой фотографии вы видите, что изображение состоит из сотен рядов и колонок (растровой сетки) маленьких элементов, каждый из которых имеет свой собственный цвет. Поскольку каждый такой элемент (пиксел) очень мал, то человеческий глаз не различает отдельные элементы, а видит лишь результирующее изображение.

То, что увеличенное растровое изображение выглядит ненатуральным и начинает разбиваться на отдельные элементы - первый недостаток цифровых растровых изображений. Их второй недостаток - большой размер файла , хранящего такое изображение.

Программы для работы с растровой графикой

В каждую версию операционной системы Windows входит очень простой графический редактор Microsoft Paint . Однако фотографии в нем обрабатывать практически невозможно. Для этой цели больше подходят такие растровые программы как Corel PHOTO- PAINT , Adobe Photoshop, Paint Shop Pro , PhotoDraw. Каждый из них обладает своими достоинствами и недостатками. Кратко поговорим о некоторых из этих программ.

Paint Shop Pro

Paint Shop Pro (производитель: фирма Jasc Software) - простой и удобный растровый графический редактор , сравнительно не требовательный к ресурсам. В программе есть различные инструменты маскирования, кисти, заливки, базовые фигуры, всевозможные регулировки яркости-цветности и т. д. Paint Shop Pro можно рассматривать как альтернативу более дорогому по цене пакету Adobe Photoshop.

Редактор поддерживает несколько видов слоев, в том числе векторные и текстовые, имеет набор штатных фильтров и эффектов, включает возможность конверсии RGB - модели в CMYK - модель. Программа понимает PSD, т.е. файлы "родного" формата Photoshop. Есть многоуровневый откат . Позволяет имитировать натуральные кисти, как в Painter, а также средство для создания разнообразных заливок (как в Painter и Corel PHOTO- PAINT ).

Paint Shop Pro работает с TWAIN -устройствами, цифровыми фотокамерами и способен открывать свыше 30 различных растровых форматов. Кроме того, он импортирует некоторые векторные форматы (*. cdr , *. wmf ), преобразуя их в растровые с заданным разрешением. Пакет открыт для присоединения фильтров в формате Photoshop.

PhotoDraw

Когда было объявлено о создании PhotoDraw (производитель: фирма Microsoft), представители компании Microsoft сообщили, что эта система "ни в чем не уступает Adobe Photoshop, а по некоторым показателям даже опережает его".

Графический редактор PhotoDraw объединяет простые инструментальные средства для создания рисунков и редактирования графики, позволяя сотрудникам коммерческих предприятий создавать профессионально оформленные графические изображения для Web-страниц, печатных документов и презентаций. В пакете есть возможность быстрого создания фонового рисунка Web-страницы или презентации с помощью любой из 500 мозаичных текстур . Совместно с программой поставляется коллекция Microsoft Clip Gallery , которая содержит 20000 высококачественных картинок и готовых фотографий. Редактор обладает большой коллекцией текстур , кистей, шаблонов и т. д., часть которых устанавливается вместе с ним, а остальные догружается по мере необходимости с CD.

В PhotoDraw используется широкая гамма инструментов, предназначенных для исправления дефектов фотографий. Имеются фильтры подавления муара и эффекта зернистости, средства цветовой коррекции изображения, инструменты балансировки яркости, контрастности, резкости. Эти дефекты могут быть исправлены как в ручном, так и в автоматическом режиме (например, устранение эффекта красных глаз).

Программа поддерживает графический формат CDR (формат CorelDRAW) и PSD (формат Adobe Photoshop), позволяя работать с уже имеющимися коллекциями изображений этих фирм. PhotoDraw поддерживает фильтры Photoshop. Кроме того, имеет большой набор своих (штатных) фильтров - около 180.

Наряду со стандартными одноцветной и двухцветной градиентной заливками контуров , можно воспользоваться многоцветной градиентной заливкой нескольких видов, сгенерировать фрактальный узор или просто выбрать в качестве заливки любую картинку. С помощью эффекта выдавливания (как в Word) плоскую фигуру можно превратить в объемную.

У PhotoDraw есть средства для обрезки (кадрирования) изображений по сложному контуру, в том числе и произвольному. В других растровых пакетах предусмотрено кадрирование только прямоугольных фрагментов. PhotoDraw умеет напрямую работать с большим количеством сканеров и цифровых фотокамер.

Недостаток PhotoDraw - высокие (по сравнению с аналогичными программами) требования к аппаратным средствам (компьютерному железу).

Adobe Photoshop CS

Photoshop - главный продукт фирмы Adobe, основной графический растровый редактор, который используют во всем мире. В Photoshop можно редактировать любые растровые изображения.

Photoshop хорошо интегрирован с другими приложениями Adobe: Adobe Illustrator, Adobe InDesign, Adobe Premiere, Adobe After Effects и Adobe Acrobat. Поставляемый совместно с Photoshop пакет ImageReady позволяет создавать профессиональную графику и анимацию для Сети.

Цена полной версии Adobe Photoshop CS - $650, стоимость апгрейда для пользователей предыдущей версии - $170.

Преимущества : Adobe Photoshop - лидер среди всех растровых программ, законодатель моды , эталон растрового редактора.

Недостатки : в целом недостатки этого пакета несущественны и могут быть выявлены лишь относительно родственных программ, которые или дешевле Photoshop, или имеют меньший размер и более низкие системные требования .

Векторная графика

В векторной графике изображения описываются с помощью математических формул. Так, например, из школьного курса математики известно как формулами описать такие графические примитивы, как линия, треугольник,

Существует множество программ, предназначенных для работы с растровой графикой.

К числу простейших растровых редакторов относятся PaintBrush , Paint , Painter , которые позволяют непосредственно рисовать простейшие растровые изображения.

Рис. 18. Рабочее окно растрового редактора Adobe Photoshop

Основа будущего рисунка может быть создана и в векторном графическом редакторе, после чего экспортирована в растровый формат. Рассмотрим основные растровые форматы, используемые различными программами:

§ BMP (Windows Device Independent Bitmap) - самый простой растровый формат является родным форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. В BMP данные о цвете хранятся только в модели RGB , поддерживаются как индексированные цвета (до 256 цветов), так и полноцветные изображения, причем в режиме индексированных цветов возможна простейшая компрессия RLE (Run Length Encoding - кодирование с переменной длиной строки). Без компрессии размер файла оказывается близок к максимально возможному. Благодаря примитивнейшему алгоритму записи изображения, при обработке файлов формата BMP очень мало расходуется системных ресурсов, поэтому этот формат очень часто используется для хранения логотипов, экранных заставок, иконок и прочих элементов графического оформления программ.

§ PCX (Soft Publisher"s Paintbrush) - обладает примерно такими же возможностями, как и BMP, разработанный еще на заре компьютерной эпохи фирмой Z-Soft специально для своего графического редактора PC PaintBrush под операционную систему MS-DOS. Зато изображения в формате PCX можно посмотреть большинством программ под DOS, в том числе и внутренним просмотрщиком Norton Commander. Цветовые возможности: 1, 2, 4, 8 или 24- битовый цвет, поддерживается только схема RGB, причем полностью отсутствуют возможности сохранения монохромного изображения в оттенках серого. Всегда применяется сжатие ROB. Как и ВМР, этот формат в значительной мере устарел и поддерживается современными графическими программами исключительно для совместимости с антикварным софтом.

§ GIF (Graphics Interchange Format) - является самым популярным форматом на просторах Internet, предложен фирмой CompuServe в далеком 1987 году. Отличительной его особенностью является использование режима индексированных цветов (не более 256), что ограничивает область применения формата изображениями, имеющими резкие цветовые переходы. Формат GIF является излюбленным форматом веб-мастеров, использующих его для сохранения многочисленных элементов оформления своих страничек. Небольшие размеры файлов изображений обусловлены применением алгоритма сжатия без потерь качества LZW, благодаря чему изображения в этом формате наиболее удобны для пересылки по все еще узким каналам связи глобальной сети. В 1989 году формат был обновлен и получил наименование GIF89А. От предыдущей версии его отличает наличие дополнительного альфа-канала для реализации эффекта прозрачности (к сожалению, не больше одной градации) и возможности хранить в одном файле несколько картинок с указанием времени показа каждой, что используется для создания анимированных GIF-файлов.

§ PNG (Portable Network Graphics) - формат PNG, являющийся плодом трудов сообщества независимых программистов, появился на свет как ответная реакция на переход популярнейшего формата GIF в разряд коммерческих продуктов. Этот формат, сжимающий графическую информацию без потерь качества, используя алгоритм Deflate, в отличие от GIF или TIFF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия и поддерживает цветные фотографические изображения вплоть до 48-битных включительно. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики, хотя сейчас, при повальном переходе практически всей анимации на технологию Flash, это уже совсем не актуально. Зато формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности за счет применения дополнительного альфа-канала с 256 градациями серого что, безусловно, выделяет его на фоне всех существующих в данный момент форматов. В числе других отличительных особенностей этого формата можно отметить двумерную чересстрочную развертку (т.е. изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам) и встроенную гамма-коррекцию, позволяющую сохранять изображения, яркость которых будет неизменна не только на любых машинах PC, но и на таких альтернативных платформах, как Mac, Sun или Silicon Graphics. Так как формат создавался для интернета, в его заголовке не предназначено место для дополнительных параметров типа разрешения, поэтому для хранения изображений, подлежащих печати, PNG плохо подходит, для этих целей лучше подойдет PSD или TIFF. Зато он хорош для публикации высококачественной растровой графики в интернете.

§ JPEG (Joint Photographic Experts Group) - самый популярный формат для хранения фотографических изображений, является общепризнанным стандартом в интернете. JPEG может хранить только 24-битовые полноцветные изображения. Одноименный с форматом, достаточно сложный алгоритм сжатия основан на особенностях человеческого зрения (используется представление блока пикселей 8х8 одним цветом с сохранением информации о яркости плюс метод Хаффмана и, в зависимости от степени компрессии, некоторые другие ухищрения). Хотя JPEG отлично сжимает фотографии, но это сжатие происходит с потерями и портит качество, тем не менее, он может быть легко настроен на минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери. Кстати, усилить сжатие и минимизировать потери качества можно, предварительно размыв изображение (например, применив фильтр blur). Однако не стоит использовать формат JPEG для хранения изображений, подлежащих последующей обработке, так как при каждом сохранении документа в этом формате процесс ухудшения качества изображения носит лавинообразный характер. Наиболее целесообразно будет корректировать изображение в каком-нибудь другом подходящем формате, например TIFF, и лишь по завершению всех работ окончательная версия может быть сохранена в JPEG. Таким образом, можно сохранить вполне приемлемое качество изображения при минимальном размере итогового файла. Формат JPEG не поддерживает анимацию или прозрачный цвет, и пригоден в подавляющем большинстве случаев только для публикации полноцветных изображений, типа фотографических, в интернете.

§ TIFF (Tag Image File Format) - разработан компанией Aldus для своего графического редактора PhotoStyler, впрочем, уже не развивающемуся, однако самому формату была уготована гораздо более долгая жизнь. Как универсальный формат для хранения растровых изображений, TIFF достаточно широко используется, в первую очередь, в издательских системах, требующих изображения наилучшего качества. Кстати, возможность записи изображений в формате TIFF является одним из признаков высокого класса современных цифровых фотокамер. Формат поддерживает множество алгоритмов сжатия (в том числе популярные LZW, Deflate или JPEG), типов изображений от битового (1-, 2-, 4-, 8-, 24- и 32-битные изображения) и индексированных цветов до LAB, CMYK и RGB (кроме дуплексов и многоканальных документов). Кроме того, существуют две разновидности формата, соответственно для IBM PC и Macintosh, обусловленные различным порядком записи чисел, реализуемым на этих платформах. В этом формате поддерживаются такие чисто профессиональные возможности, как обтравочные контуры, альфа-каналы, возможность сохранять несколько копий изображения с разным разрешением и даже включать в файл слои. Благодаря своей совместимости с большинством профессионального ПО для обработки изображений, формат TIFF очень удобен при переносе изображений между компьютерами различных типов (например, с PC на Маc и обратно).

§ PSD (Adobe Photoshop) - является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop и отличается от большинства обычных растровых форматов возможностью хранения слоев (layers). Он содержит много дополнительных переменных (не уступает TIFF по их количеству) и сжимает изображения, используя алгоритм сжатия без потерь RLE Packbits, иногда даже сильнее, чем PNG (только в тех случаях, когда размеры файла измеряются не в килобайтах, а в десятках или даже сотнях мегабайт). Формат поддерживает глубины цвета, вплоть до 16 бит на канал (48-битные цветные и 16-битные черно-белые), а также альфа-каналы, слои, контуры, прозрачность, векторные надписи и т. п. Прекрасно подойдет для переноса или хранения изображений, содержащих специфические, свойственные только Adobe Photoshop, элементы. Файлы PSD свободно читаются большинством популярных просмотрщиков, но не стоит забывать, что, открыв эти файлы в некоторых графических редакторах третьих фирм, даже декларирующих поддержку формата PSD, можно потерять значительную часть их специфических возможностей.

1. Векторная графика

Основным элементом в векторной графике является линия . Линия - это элементарный объект векторной графики. Все объекты в изображении состоят из линий. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб - как двенадцать связанных линий или как шесть связанных четырехуголников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориетированной графикой.

Как и все объекты, линии имеют свойства: форма , толщина , цвет , тип . Замкнутые линии имеют свойство заполнения цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами . Узлы также имеют свойства, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Так как все изображения выводятся на экран в виде точек, то перед выводом векторных изображений программа производит вычисление координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой .