Графические редакторы. 2
- Введение
Введение
Представление
данных на мониторе компьютера
в графическом виде впервые
было реализовано в середине 50-х
годов для больших ЭВМ,
Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, – компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир.
Работа с компьютерной графикой - одно из самых популярных направлений использования персонального компьютера, причем занимаются этой работой не только профессиональные художники и дизайнеры. На любом предприятии время от времени возникает необходимость в подаче рекламных объявлений в газеты и журналы, в выпуске рекламной листовки или буклета. Иногда предприятия заказывают такую работу специальным дизайнерским бюро или рекламным агентствам, но часто обходятся собственными силами и доступными программными средствами.
Без компьютерной графики не обходится ни одна современная программа. Работа над графикой занимает до 90% рабочего времени программистских коллективов, выпускающих программы массового применения.
Основные
трудозатраты в работе
Необходимость
широкого использования
Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт.
- Понятия компьютерной графики.
Компьютерная графика – раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений.
Само понятие компьютерной графики включает в себя следующие основные понятия:
- Разрешение экрана. Это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.
- Разрешение принтера. Это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.
- Разрешение изображения. Это свойство самого изображения. Измеряется также в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
- Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины. Он создается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
- Цветовое разрешение. Определяет метод кодирования цветовой и информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно.
- Цветовая модель. Это способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех (RGB, CMYK, HSB).
- Цветовая палитра. Это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета – 24-разрядный, True Color.
- Пиксель – минимальный участок изображения, цвет которого можно задать независимым образом.
- Графический формат – это способ сохранения графической информации в файле. Как и изображения, графические форматы делятся на растровые и векторные. Некоторые форматы привязаны к конкретным программам, другие же являются универсальными.
Самые известные растровые форматы:
- BMP (bitmap) – стандарт для представления растрового изображения в MS Windows. Поддерживает изображения с глубиной цвета 1 – 24 бит.
- TIFF (Tag Image File Format) – стандарт для передачи данных между программами и платформами. Основной формат, используемый в полиграфии. Поддерживает изображения с любой пиксельной глубиной.
- GIF (Graphics Interchange Format), GIF 89 a - используется для передачи индексированных цветных изображений и HTML-документов в сети WWW. Поддерживает изображения с глубиной цвета 8 бит.
- JPEG (Joint Photographic Experts Group) – используется для отображения фотографий и других тоновых изображений в сети WWW. Глубина – 24 бит (информация о цвете в RGB-изображении). Применяется эффективный алгоритм уплотнения, за счет чего файл занимает меньше места.
- CPT (Corel PHOTO-PAINT Image) – формат растрового редактора Corel PHOTO-PAINT. Используют при работе с растровой графикой в CorelDraw.
- PSD (PhotoShop Document) – используется в качестве промежуточного формата при работе в Photoshop, а также при передаче данных в другие программы.
- PNG (Portable Network Graphics Format) – это формат разработанный для передачи данных изображений по сетям. Поддерживает глубину полноцветных изображений.
Самые известные векторные форматы:
- WMF (Windows MetaFile) – стандарт для обмена векторной графикой в MS Windows.
- EMF (Enhanced MetaFile) – используется для обмена векторной графикой в MS Windows.
- CDR, CMX (CorelDraw Format) – форматы программы CorelDraw.
- FH(n) (FreeHand Format) – формат программы FreeHand, n – номер версии.
- Al (Adobe Illustrator) – формат программы Adobe Illustrator.
Универсальные форматы:
- EPS (Encapsulated PostScript) – международный универсальный формат, поддерживаемый большинством программ верстки и обработки иллюстраций. Может содержать векторную и растровую графику. Основан на языке PostScript. Поддерживает цвет и может включать в себя экранную версию.
- PS (PostScript) – язык описания страниц, встроен на программном уровне во многих принтерах, фотонаборных автоматах (ФНА) и печатных системах. Является универсальным межплатформенным форматом.
- PDF (portable Document Format) – используется программой Adobe Acrobat Reader, которая является основным средством электронного распространения документов на межплатформенным уровне. Разработан на основе языка PS. Используется для представления растровых и векторных изображений.
Графические редакторы
Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы – графические редакторы. Несмотря на то, что в различных учебниках и учебных пособиях даются различные формулировки данного понятия, суть их одна и та же.
- Это программа создания, редактирования и просмотра графических изображений (Угринович Н. Д. Информатика и информационные технологии. Учебник для 10 – 11 классов. – М.:БИНОМ, 2003. – стр. 310).
- Это программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране графических изображений. Предоставляет возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т.д. (Шауцукова Л. З. Информатика: Учеб. пособие для 10-11 классов. – М.: Просвещение, 2003. – стр. 158)
- Это прикладная программа, предназначенная для создания и обработки графических документов (Федорова А. В. CorelDraw. Экспресс-курс. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 400 стр.).
Графические редакторы также можно разделить на две категории: растровые и векторные.
Растровые изображения (bitmap)
Растровые изображения состоят из множества точек – пикселей. В терминологии машинной графики (отрасли практической информатики, занимающейся автоматизацией построения изображений и их обработки с помощью компьютеров) растровые или точечным изображением принято называть массив пикселей — одинаковых по размеру и форме плоских геометрических фигур (чаще всего — квадратов или кругов), расположенных в узлах регулярной (то есть состоящей из ячеек одинаковой формы и размера) сетки. Каждый пиксель имеет свой цвет (обычно цвета кодируются числами фиксированной разрядности) и заданное положение в структуре изображения. Представление растрового изображения в памяти компьютера - это массив сведений о цвете всех пикселей, упорядоченный определенным образом (например, по строкам, как в телевизионном изображении). Наиболее близким аналогом такого явления виртуального мира, как пиксельное изображение, в реальном мире является мозаика. Другой пример пиксельных изображений — так называемые японские кроссворды. Пиксельные изображения встречаются в искусстве: посетив в Санкт-Петербурге Исаакиевский собор, Храм Воскресения Христова (Спас на крови), Русский музей или Эрмитаж, легко убедиться, что техника работы с пиксельными изображениями была доведена до совершенства задолго до появления первых компьютеров.
При редактировании изображения изменяются по сути эти самые пиксели. При увеличении растрового изображения пиксели деформируются, и изображение может превращаться в увеличенную карикатуру исходного.
Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать
- разрешение оригинала,
- разрешение экранного
- разрешение печатного
Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.
Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселем. Размер пикселя варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200-300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.
Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т д), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch - Ірі) и называется линиатурой.
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM). Существует и метод растрирования с частотной модуляцией (ЧМ), когда интенсивность тона регулируется изменением расстояния между соседними точками одинакового размера. Таким образом, при частотно-модулированном растрировании в ячейках растра с разной интенсивностью тона находится разное число точек. Изображения, растрированные ЧМ-методом, выглядят более качественно, так как размер точек минимален и во всяком случае существенно меньше, чем средний размер точки при АМ-растрировании, Еще более повышает качество изображения разновидность ЧМ-метода, называемая стохастическим растрированием. В этом случае рассчитывается число точек, необходимое для отображения требуемой интенсивности тона в ячейке растра. Затем эти точки располагаются внутри ячейки на расстояниях, вычисленных квазислучайным методом (на самом деле используется специальный математический алгоритм). То есть регулярная структура растра внутри ячейки, как и на изображении в целом, вообще отсутствует. Поэтому при стохастическом ЧМ-растрировании теряет смысл понятие линиатуры растра, имеет значение лишь разрешающая способность устройства вывода. Такой способ требует больших затрат вычислительных ресурсов и высокой точности полиграфического оборудования.
Векторные изображения (vector).
Векторным изображением в компьютерной графике принято называть совокупность более сложных и разнообразных геометрических объектов. Векторные изображения формируют объекты. По сути, они состоят из линий и кривых, которые можно рассчитать математически. По этой причине векторные изображения можно увеличивать или уменьшать до произвольных величин, при этом они всегда остаются пропорциональными копиями исходного изображения, с сохраненной исходной четкостью.
Номенклатур таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в неё включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий).
Важнейшая особенность
векторной графики состоит в
том, что для каждого объекта
определяются управляющие
Подобрать аналог векторному изображению в реальном мире не так-то просто. Впрочем, на эту роль вполне может претендовать тот человечек, которого в детстве рисовали, наверное, все, приговаривая: «Точка, точка, запятая, минус, рожица кривая, палка, палка, огуречик...». Последняя фраза, по сути дела, представляет собой перечисление объектов векторного изображения.
В школьной программе
векторные изображения
Процесс вывода пиксельного изображения на экран или бумагу достаточно прост - на экране пикселю соответствует группа из трех частиц люминофора, светящихся различными цветами, принтер изображает пиксели капельками чернил или пятнами тонера (красящего порошка). К устройствам, непосредственно фиксирующим векторные изображения, относятся, только довольно редко встречающиеся вне стен конструкторских бюро графопостроители. Почти всегда векторное изображение перед выводом (или непосредственно в процессе вывода) преобразуется в точечное — в компьютерной графике этот процесс называется рендерингом.
Рендеринг представляет собой частный случай преобразования векторного изображения в пиксельное — растрирования после слияния слоев без сохранения результата в файле.
На основании приведенного выше описания двух классов изображений можно сделать вывод:
- с векторными изображениями работать значительно сложнее и что область их применения весьма узкая.
- в очень многих случаях решающую роль играют специфические достоинства и недостатки пиксельных и векторных изображений.
- Основной недостаток пиксельного изображения состоит в том, что размер пикселей является фиксированным. Из-за этого в случае изменения размера изображения возникают крайне нежелательные эффекты. При его увеличении между плотно «прижатыми» друг к другу пикселями появляется свободное место. Заполнить его, строго говоря, нечем, разве что размещая на свободных местах копии находящихся рядом пикселей. Это эквивалентно увеличению размера пикселя при увеличении изображения. Однако сильно увеличивать размер пикселя нельзя — слишком крупные пиксели перестанут восприниматься глазом зрителя как однородное изображение, видимость смыкания разрушится. Этот эффект хорошо известен профессиональным фотографам, которые говорят про чрезмерно увеличенную фотографию: «полезло зерно». И в самом деле, увеличенное точечное изображение приобретает отчетливо видимую зернистую структуру, а это нужно только при создании специфических художественных эффектов. В машинной графике подобное явление называется искажением растрирования.
- под растрированием подразумевается процесс преобразования векторного изображения в растровое (или одного пиксельного изображения в другое со сменой характеристик пикселов).
- При уменьшении пиксельного изображения с сохранением прежнего размера пикселей неизбежно приходится выбрасывать некоторые пиксели, что приводит к потере части содержащейся в изображении информации. Не спасает положения и уменьшение размеров пикселя, поскольку устройства отображения информации (дисплеи, полиграфические машины и принтеры) все равно не могут воспроизводить слишком маленькие пиксели — в результате детали изображения становятся плохо различимыми. Более того, оказывается, что размеры пиксельного изображения при сохранении исходного размера пикселей можно увеличивать лишь кратно - в два, три и т. д. раза. Если это условие не соблюдается, на изображении может возникать муар — волнообразные полосы, точки или клетки. Избавиться от муара, не искажая само изображение, не так-то просто.
- ещё одним, не менее существенным, недостатком пиксельных изображений является отсутствие внутренней структуры, соответствующей структуре изображенных объектов. Если на точечном изображении мы видим мужчину в галстуке-бабочке и со значком на лацкане, это — результат работы нашего мозга, выделившего в изображении такие объекты, как значок и галстук. Чтобы идентифицировать соответствующие этим объектам пиксели при работе с программой редактирования пиксельной графики, придется немало потрудиться. Если, работая над изображением, вы удалите значок, то после этого придется еще как-то заполнять образовавшуюся после удаления пикселей значка «дыру» в изображении — фактически, дорисовывать его. Еще больше вам придется потрудиться, если вы захотите слегка поправить покосившийся галстук
- недостатком пиксельных изображений также считается то, что для их хранения необходим большой объем памяти. При работе с точечными изображениями высокой четкости и сравнительно большого размера нередки случаи, когда объемы соответствующих им файлов составляют сотни мегабайтов. Работа с такими громоздкими объектами зачастую оказывается не под силу даже самым современным и мощным компьютерам.
- работе с векторным изображением присуща большая гибкость. Чтобы увеличить или уменьшить его, требуется всего лишь изменить один управляющий параметр изображения в целом — масштаб. При этом размер файла с векторным изображением не увеличится ни на один байт. Внесенные изменения будут учтены при рендеринге, и четкость изображения не пострадает. В отличие от пиксельного изображения, степень структуризации векторного изображения может быть произвольной. Она определяется создающим его художником.
- объем файлов с векторными изображениями в большинстве случаев намного меньше объема файлов с изображениями пиксельными.
В завершение сравнительного анализа классов изображений отметим, что преобразование векторного изображения в пиксельное (растрирование или рендеринг) представляет собой достаточно простой и абсолютно формальный процесс, который выполняется большинством программ машинной графики. Преобразование же пиксельного изображения в векторное (векторизация или трассировка) в подавляющем большинстве случаев требует не просто вмешательства, а творческого участия пользователя .
Среди растровых графических редакторов есть простые, например стандартное приложение Paint, и мощные профессиональные графические системы, например Adobe Photoshop.
К векторным графическим редакторам относится графический редактор, встроенный в текстовый редактор Word. Среди профессиональных векторных графических систем наиболее распространены CorelDraw, Adobe Illustrator и Macromedia Freehand.
Графические редакторы
предоставляют возможность
Редактор растровой графики |
Редактор векторной графики | |
Взаимосвязь объектов |
Объект перестает существовать как самостоятельный элемент после окончания рисования и становится лишь группой пикселей на рисунке. |
Нарисованный объект продолжает сохранять свою индивидуальность, и его можно масштабировать, перемещать по рисунку и так далее. Существует группа инструментов группировки и разгруппировки объектов. Операция группировки объединяет несколько отдельных объектов в один, что позволяет производить в дальнейшем над ними общие операции. Можно и наоборот, разбивать объект, состоящий из нескольких объектов, на самостоятельные объекты (разгруппировка). |
Выделение объектов |
Обычно имеются два инструмента: выделение прямоугольной области и выделение произвольной области. Процедура выделения производится аналогично процедуре рисования. |
Осуществляется с помощью инструмента выделение объекта. Для выделения объекта достаточно выбрать инструмент выделения и щелкнуть по любому объекту на рисунке. |
Редактирование объектов (удаление) |
Используется инструмент Ластик, который стирает фрагменты изображения (пиксели). |
Редактирование изображения возможно только путем удаления объектов, входящих в него целиком. Для этого необходимо сначала выделить объект, а затем выполнить операцию Вырезать |
Работа с текстом |
Инструмент Надпись позволяет создавать текстовые области на рисунках. Форматирование текста производится с помощью панели атрибутов текста. |
Кроме обычного ввода и форматирования текста можно использовать выноски различных форм |
Масштабирование |
Масштабирующие инструменты
позволяют увеличивать или |
Можно легко изменять реальные размеры объекта с помощью мыши. |
2 Пакеты компьютерной графики
Пакеты программ компьютерной графики делятся по областям применения:
- Компьютерная графика для полиг
рафии;
- Компьютерная графика для рисов
ания (2D);
- Программы для презентаций;
- Двумерная анимация;
- Моделирование (2D и 3D);
- Трехмерная анимация;
- Системы для работы с видео и к
омпоновки;
- Программы для научной визуализации
В данное время на рынке присутствуют пакеты компьютерной графики, перечисленные ниже.
CorelDRAW
Графический редактор, который обладает большой библиотекой готовых изображений и широкими возможностями, стал в какой-то степени классической программой векторной графики. Пакет предназначается не только для рисования, но и для редактирования растровых изображений и подготовки графиков. Данный редактор имеет эргономичные средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов на экране компьютера, поддерживает эффекты, в том числе трехмерные, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, имеет гибкие способности для работы с надписями.
CorelXARA
Позволяет создание векторных изображений. Обладает хорошо выполненным эффектом прозрачности с градиентными качествами. Программа реализует основные операции с растровыми изображениями: изменение глубины цвета, контраста, яркости, внедрения фильтра размытого изображения, резкости и других особых эффектов. Большое внутреннее разрешение (72 тыс. точек на дюйм) позволяет увеличивать объекты более чем в 2500 раз. Позволяет просматривать файлы формата JPG, GIF и анимированные GIF. Совместима с plug-in для Adobe Photoshop.
Macromedia FreeHand
Профессиональный графический редактор, который позволяет помимо создания графических объектов, применение и обработку текстов с использованием таблицы стилей, проверять правописание и методы размещения текста на страничке. Позволяет применять модули, которые подключаются. Содержит набор инструментов для работы с цветом и библиотеку эффектов, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.
Adobe Illustrator
Векторный пакет Illustrator компании
Adobe предназначается для создания
иллюстраций и разработки общего
дизайна интернет-страниц и нап
Deneba's Canvas
Помимо создания векторной графики имеет модули для работы с растровыми изображениями и возможностью дизайна. Позволяет создание фотомонтажей, оригинал-макетов изданий и Web-страниц, которые содержат анимированные GIF-изображения и клавиши..
Photo Graphics
Применяет объектно-ориентированный подход. Каждый объект представлен двумя параметрами: эффект и регион. Эффект действует только в пределах региона. Объекты, которые расположены в разных слоях, взаимодействуют, т.е. эффект объекта верхнего слоя в пределах собственного региона накладывается на объект нижнего слоя. При перемещении объекта эффект перемещается совместно с ним. Преимуществом программы является небольшой размер файлов, в которых хранятся правила построения изображений, а не информация о точках. Потому вывод может осуществляться с любым разрешением, вне зависимости от размера рисунка.
GIF Animator
Программа анимации компании Ulead использует достоинства GIF-файлов для хранения пары изображений. В отличии от видео, при анимации для каждого изображения раздельно задается место, момент и продолжительность возникновения изображения на экране. В связи с этим изображения имеют произвольные размеры, что дает возможность создания сложных композиций, собирая их из отдельных частей.
Animation Shop
Анимационная программа
компании Jasc Software. К одному либо нескольким
статическим изображениям можно
применить разные эффекты и переходы
для создания анимации. Animation Shop поддерживает
разные графические форматы
paint v2
Программа создана для создания, редактирования и анимации двухмерных изображений. Она содержит огромное количество зрительных эффектов и комбинацию массивных инструментов анимации и разных эффектов перехода. Разрешение для каждого объекта независимо, потому итог можно сохранять в любой форме: видео, CD-ROM либо Web.
Macromedia Director
Программа Director дозволяет создавать анимацию двумерных изображений, приготовить и отредактировать видео- и звуковой ряд, объединить все составляющие в одном видеоролике. Файл DIR, приобретенный в программе, может быть сжат при помощи функции Autobuffer и записан в формате DCR, который употребляется в сети Интернет. Такие файлы проигрываются при помощи специально подключаемого модуля.
Animation Works Interactive
Пакет 2D-анимации Animation Works Interactive компании Gold Disk употребляет нетрадиционные и смешанные техники. Он дозволяет импортировать растровые изображения, имеет достаточно хороший набор инструментов для работы с траекториями, а созданную анимацию может сочетать со звуком и цифровым видео, применяя профессиональные эффекты.
Animo
Пакет Animo компании Cambridge Animation Systems воспроизводит технику традиционной анимации “один к одному” и потому чрезвычайно популярен посреди профессиональных “некомпьютерных” мультипликаторов, в том числе русских.
Tic Tac Toon
Программный пакет TicTac Toon позволяет создавать мультипликационные фильмы любого разрешения. Он работает с векторным изображением. Исходный материал может быть сканирован или импортирован из других программ. При работе с автозагрузчиком в фоновом режиме можно отсканировать до 50 фаз. Помещенный в рабочий каталог материал сразу становится доступным для дальнейшей обработки.
Elastic
Неплохим дополнением к
В связи с большим разнообразием рынка программ компьютерной графики, а также их разноплановости, сравнивать их считается нецелесообразным.
