ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 14. ГРАФИКА. МАШИННАЯ ОБРАБОТКА ТЕКСТОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ

Цель работы: Рассмотреть векторные и растровые редакторы. Научиться пользоваться сканером, программами распознавания текста и машинного перевода. Рассмотреть векторизацию чертежей. При выполнении работы, необходимо выполняемые действия и их результаты кратко описывать в лабораторном журнале.

14.1. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА. ОБРАБОТКА ФОТОГРАФИЙ. GIMP

Растровое изображение – изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах (растр).

Важными характеристиками изображения являются:

количество пикселей – может указываться отдельно количество пикселей по ширине и высоте (1024×768, 640×480 и т. п.) или же общее количество пикселей;

количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2k, где N – количество цветов, k – глубина цвета);

цветовое пространство (цветовая модель) – RGB, CMYK, XYZ,

YCbCr и др.;

разрешение – справочная величина, говорящая о рекомендуемом

размере изображения.

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде снимков экрана. [1]

Основными и наиболее часто используемыми операциями с изображениями в растровых редакторах являются изменение яркости/ контрастности/ насыщенности/ цветового баланса (в том числе с использованием цветовых кривых и замены цвета), ретушь (фр. retou-

362

cher – подрисовывать, подправлять), извлечение/ удаление объектов или замена фона, кадрирование (выбор границ и формата), добавление текста.

Растровые редакторы отличаются возможностями, объёмом, стоимостью. Иногда некоторыми возможностями растровых редакторов обладают интерактивные альбомы изображений, такие как Google Picasa111. Picasa позволяет кадрировать изображения, менять параметры яркости/ контрастности/ насыщенности, в том числе применительно группе фотографий. Picasa позволяет работать с сетевыми ресурсами, имеет программу просмотра изображений, встраиваемую в проводник, удобный интерфейс печати, но не имеет средств ретуши.

Наиболее известным растровым редактором является Adobe Photoshop, бесплатные официальные ключи к CS2 версии которого можно скачать112 (необходима регистрация) с сайта производителя (также для загрузки доступны Windows и Mac версии других пакетов).

Благодаря свободному распространению и доступности версий для систем Linux, Windows и Mac, всё большей популярностью пользуется растровый редактор GIMP113 (GNU Image Manipulation Program –

программа обработки изображений с универсальной общедоступной лицензией GNU114). GIMP имеет средства ретуши, поддерживает множество подключаемых модулей, позволяет производить пакетную обработку фотографий и выполнять сценарии обработки изображений на языках TinyScheme, иначе Script-Fu (в комплекте с программой); Python (в комплекте с программой); Ruby; Perl; C#; Java (экспериментально, часть проекта gimp-sharp). [1]

Довольно часто пользователям достаточно небольших бесплатных Windows-пакетов обработки графики с базовыми возможностями, таких как Hornil StylePix115, Chasys Draw IES116, Artweaver Free117, Pixia118,

111http://picasa.google.com

112http://www.adobe.com/cfusion/entitlement/index.cfm?e=cs2_downloads

113http://gimp.ru, http://www.gimp.org, http://ru.wikipedia.org/wiki/GIMP

114http://ru.wikipedia.org/wiki/GNU_General_Public_License

115http://hornil.com/en/products/stylepix/

116http://www.jpchacha.com/chasysdraw/

117http://www.artweaver.de/index.php?artweaver_en

118http://www.ne.jp/asahi/mighty/knight/index.html

363

PicPick119, LazPaint120, Paint.NET121.

Необходимо также упомянуть программы автоматической пакетной обработки фотографий, такие как ImageMagick122 – свободный и многоплатформенный пакет программ для неинтерактивной (пакетной) обработки графических файлов. Поддерживает множество графических форматов, выпущен под лицензией ImageMagick (разновидность лицензии BSD, совместима с GPL). Может использоваться с языками

Perl, C, C++, Python, Ruby, PHP, Pascal, Java, Delphi в скриптах командной оболочки или самостоятельно. [1]

Запустите растровый редактор GIMP (рассматривается локализованная123 версия 2.8.4). Первый запуск программы может затратить некоторое время на сканирование и регистрацию ресурсов пакета. Необходимо заметить, что пользователь может загрузить и добавить к программе такие компоненты, как исполняемые модули обработки изображений и создания эффектов, кисти, шаблоны, фильтры, сценарии и т.д.

Программа имеет локализованную справку, поэтому для более детального изучения возможностей пакета и приёмов работы с фотографиями в нём, рекомендуется обратиться к справочной системе.

Разверните основное окно программы на весь экран. По умолчанию открыты две панели – Панель инструментов и Слои – Кисти. Команды меню Файл позволяют открыть существующие изображения с накопителя или из сети, а также создать изображение из буфера обмена, сайта, сканера/камеры, снимка экрана. Также в меню файл находятся команды экспорта и печати.

Рассмотрите управление панелями на примере Панели инструментов. Кнопки инструментов группированы в верхней части панели, и, так как панель может быть контейнером, ниже вкладкой прикреплена панель

119http://www.picpick.org/en/

120http://sourceforge.net/projects/lazpaint/

121http://www.getpaint.net

122http://www.imagemagick.org/script/index.php

123Локализация (перевод команд и справки) устанавливается при выборочной установке (кнопка Настроить в окне приветствия установки) с последующим выбором локализации в списке компонентов.

364

Параметры инструментов, меняющая свой вид в зависимости от выбранного инструмента. Вкладка обозначается значком, перетягиванием мышью которого можно откреплять панель в собственное окно или прикреплять к другому окну. Управление панелями осуществляется в меню Окна/Стыкуемые диалоги и дублируется в контекстном меню основного окна.

Рассмотрите случай, когда вы случайно закрыли Панель инструментов – закройте панель кнопкой с крестиком в заголовке окна, отобразите панель заново командой Окна/Добавить панель инструментов (Ctrl+B),

переместите панель к левой границе окна и увеличьте ширину панели (в нижней части панели должна быть видна надпись «Панели диалогов можно прикрепить сюда»). Отобразите панель Окна/ Стыкуемые диалоги/ Параметры инструментов; за её вкладку (не заголовок!)

переместите мышью в нижнюю часть Панели инструментов. Вкладки панелей позволяют экономить рабочее пространство экрана. При необходимости в ряд вкладок панели можно добавить дополнительные вкладки. Справа строки вкладок есть кнопка со стрелкой Настроить эту вкладку , открывающая меню вкладок. Нажмите на эту кнопку, в списке Добавить вкладку выберите Цвета, также добавьте вкладку Шрифты. Закрыть вкладку можно командой Настроить эту вкладку/ Закрыть вкладку. По умолчанию у вкладок панели включен режим Настроить эту вкладку/ Стиль вкладок/ Автоматический, позволяющий отображать значок и текст при наличии достаточного места, стиль отображения вкладов вы можете менять по желанию. Перейдите на вкладку

Параметры инструментов, выполните для неё команду Настроить эту вкладку/ Заблокировать вкладку в панели, защищающую вкладку от нечаянного перемещения мышью. При перемещении вкладки в окно подсвечивается область прикрепления, для одновременного отображения нескольких вкладок, как это представлено на второй панели окна Слои – Кисти, вкладку можно переместить в низ окна (подсвечивается линией), что создаст следующий ряд вкладок. Можно создать несколько рядов вкладок; разделяемые тире названия текущих вкладок рядов отображаются в заголовке окна. Во время редактирования панели можно скрывать и отображать клавишей Tab. Начиная с версии 2.8, панели можно закрепить у границ так, чтобы они не перекрывали редактируемое

365

изображение. Выполните команду Окна/Однооконный режим. Если панели были расположены у одной из границ, то они группируются в одну. Размер закреплённых панелей также можно менять. У панели Параметры инструментов снизу есть строка команд, позволяющая сохранять и загружать профили инструментов.

Загрузите с диска (Файл/Открыть, Ctrl+O), из фотоаппарата, телефона или интернета (Файл/Открыть из сети) свою фотографию в графический редактор. Слева и сверху фотографии отображается линейка, перетягивание которой мышью на изображение создаёт направляющие линии. Пересечения линеек и полос прокрутки в углах окна изображения являются кнопками: левая верхняя Доступ к меню изображения идентична контекстному меню окна; нижняя левая

Включить или выключить быструю маску Ctrl+Q; верхняя правая При изменении размера окна изменять размер изображения; нижняя правая Навигация по изображению. Нажмите кнопку Навигация по изображе-

нию, появится миниатюра фотографии, позволяющая мышью быстро выбрать область редактирования, инструмент полезен для больших изображений. Ниже фотографии отображается статусная строка, отображающая текущие координаты курсора, единицы измерения координат, масштаб; имя файла и его размер или подсказку по текущему инструменту (зависит от положения курсора мыши).

Быстрее можно создать коллаж124 или фотомонтаж из фотографии с однотонным контрастным к объектам переднего плана фоном, например из фотографии человека на фоне белой стены.

Если фотография сделана при искусственном освещении и на ней присутствуют белые предметы, то командой Цвет/Авто/Баланс белого можно попытаться скорректировать цвета. Подключаемые модули позволяют полуавтоматически скорректировать экспозицию (UFRaw), устранить дефекты кожи (Вейвлетный разбор), использование этих

124 Коллаж (от фр. collage – приклеивание) – технический приём в изобразительном искусстве, заключающийся в создании живописных или графических произведений путём наклеивания на какую-либо основу предметов и материалов, отличающихся от основы по цвету и фактуре. [8.1]

366

модулей описано в статье «Разумное устранение дефектов кожи на фото при помощи вейвлетов»125.

Для работы с растровыми редакторами необходимо понимать такие термины как цветовая модель, канал, выделение, маска, слой.

Цветовая модель126 – абстрактная модель описания представления цветов в виде кортежей (сцепленных последовательностей) чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Также под цветовой моделью следуют понимать способ отображения цветовой гаммы в дискретном виде, для представления ее в вычислительных, цифровых системах.

Если вы присмотритесь к изображению на экране, то можно заметить, что оно состоит из цветных точек. Точки группируются по три – красная, зелёная и синяя, это так называемая аддитивная цветовая модель RGB127. Уровни яркости каждого цвета точки в сумме трёх цветов даёт цвет точки. Цвета точек хранятся в растровом изображении в виде массива, где координата точки изображения соответствует номеру строки и столбца массива. Число, описывающее номер цвета имеет размер, размер измеряется в битах. Чем больше ёмкость числа в битах, тем большее количество цветов может описать каждый элемент матрицы. Число, описывающее цвет, в битовом (и байтовом) представлении состоит из последовательности значений всех цветов цветовой модели, для модели RGB в представлении цветов Win32 (тип COLORREF, четырёхбайтное целое число) это красный, зелёный и синий, начиная с младшего байта. Редактор GIMP поддерживает цветовую модель RGB. Если выделить в отдельные матрицы битовые части каждой ячейки растрового изображения, описывающие цвет, то в случае RGB получится три отдельных матрицы, описывающих долю каждого цвета в изображении, эти матрицы называются цветовыми каналами.

В панели справа выберите вторую вкладку Каналы в верхнем ряду. Поочередно включая/выключая каждый цветовой канал кнопкой видимости с изображением глаза рассмотрите долю каждого цвета в изображении. Цветовые каналы относятся ко всему изображению. Кроме

125http://gimp.ru/articles.php?article_id=7

126http://ru.wikipedia.org/wiki/Цветовая_модель

127http://ru.wikipedia.org/wiki/RGB

367

цветовых каналов изображению может быть добавлен альфа-канал, который также представляет собой матрицу, задающую области прозрачности изображения. Альфа-канал может быть добавлен каждому слою. Значения матрицы альфа-канала обычно рассматривают как градации серого. Белый цвет альфа-канала определяет видимость и непрозрачность, чёрный – прозрачность и невидимость, серые тона определяют степени прозрачности соответствующих точек. В отсутствие альфаканала в слое ластик зарисовывает цветом фона (а не прозрачностью).

Каналы можно дублировать с целью получения копии для использования позднее в качестве маски выделенной области.

Маска – замкнутая область, используемая для определения зоны видимости в слое (маска слоя), позволяет использовать часть изображения слоя, скрывая, но не удаляя фактически, как это делается ластиком. Во многих редакторах маска тождественна выделению.

Маски выделения – это графический способ создания выделения в сером канале, где белые точки полностью выделены, а чёрные – полностью не выделены. Серые точки выделены частично, их можно рассматривать как растушёвку выделения, плавный переход между выделенной и невыделенной областями, что помогает избегать резких и зубчатых краёв при заливке выделения или при удалении его содержимого. При работе с маской все RGB и альфа-каналы должны быть активными и видимыми, когда маска активна, все изменения происходят только с маской, не касаясь самого изображения, для редактирования которого надо сделать маску неактивной.

Быстрая маска – это маска выделения, которая временно накладывается на изображение, чтобы нарисовать выделение.

Слой может восприниматься как отдельное изображение. Несколько слоёв, как стопка прозрачных плёнок, расположенных друг над другом, формируют общее изображение. Нижний слой является фоном. Видимые непрозрачные точки растровой матрицы расположенного выше слоя перекрывают (фактически заменяют в итоговом изображении) точки нижних слоёв. Прозрачные точки позволяют отображать точки нижнего слоя. Частично прозрачные точки математически образуют значение цвета, в котором пропорция цветов нижележащих и вышележащих точек определяется степенью прозрачности верхнего слоя. Например, на синий

368