Компьютерная графика

Рис. 11. Окно инструмента «Оттенок/Насыщенность»

Параметр «Яркость» (Lightness) используется для подстройки яркости изображения в диапазоне от –100 % (все цвета превращаются в абсолютно черный цвет) до 100 % (цвета исчезают, превращаясь в абсолютно белый цвет). По принципу действия этот параметр напоминает регулировку яркости в телевизоре.

Список «Редактирование» (Edit) включает в себя шесть комплиментарных цветовых каналов и составной («Мастер»).

Установка варианта Master («Мастер») предназначена для применения выполненных вами настроек одновременно ко всему цветовому диапазону изображения.

Выбор одного из шести базовых цветов позволяет выполнить настройки перечисленных цветовых параметров отдельно для каждого диапазона цветов независимо от других, что дает вам инструмент для тонкой настройки всего изображения.

Установка флажка «Цветоризация» (Colonize) предназначена для реализации одной из двух возможных технологий:

1. Раскрашивание черно-белого изображения одним из цветовых оттенков. При этом все градации серого заменяются градациями выбранного цвета, что может привести к интересным результатам. Для применения указанного эффекта предварительно необходимо преобразовать цветовую модель Grayscale в RGB и затем подобрать нужный цветовой тон путем перемещения движков Hue («Цветовой тон»), Saturation («Насыщенность») и Lightness («Яркость»).

61

2. Перекрашивание цветного изображения путем преобразования всей гаммы цветов в набор оттенков одного цвета или даже превращая изображения в одноцветное, подобное дуплексу (Duoton).

Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects). Большинство фильтров предназначено для создания специальных эффектов, например имитации мозаики или живописного стиля Âàí-Ãîãà. С помощью трехмерных спецэффектов двухмерные графические программы способны трансформировать плоское двухмерное изображение в объемное. Группа художественных эффектов позволяет за считанные минуты превратить обычную фотографию в произведение живописи. При этом вы можете имитировать самые разные виды живописи (масло, акварель и т. п.) и стили любых художников.

Фильтры и спецэффекты представляют собой небольшие программы, выполняющие заранее установленную последовательность команд. Они автоматически вычисляют значения и характеристики каждого пиксела изображения и затем модифицируют их в соответствии с новыми значениями. Например, при применении к изображению фильтра «Размывка движением» (Motion Blur) идет анализ значений всех входящих в изображение пикселов и сдвиг этих значений в определенном направлении для создания иллюзии движения.

3.ВЕКТОРНАЯ ГРАФИКА

3.1.Основы формирования векторных рисунков

Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах, а не на координатах пикселов. Поэтому векторные файлы содержат наборы инструкций для построения геометрических объектов — линий, эллипсов, прямоугольников, многоугольников, дуг и др.

В соответствии с этим основу векторных изображений составляют разнообразные линии или кривые, называемые векторами, контурами èëè графическими примитивами. Каждый контур представляет собой независимый от прочих элементов иллюстрации объект, который можно редактировать: перемещать, масштабировать, вращать, растягивать, наклонять, модифицировать различными инструментами, применять специальные эффекты. Причем, что самое важное, совершенно независимо от других объектов. В соответствии с этим векторную графику часто называют также объектно-ориенти- рованной графикой. Размер векторного файла полностью определяется числом входящих в иллюстрацию контуров.

Векторная графика используется для отображения групп объектов с четкой границей и ясными деталями — это шрифт, логотип, графический знак, машиностроительные чертежи, большие рисунки в полиграфии, например для плакатов и рекламных афиш, т. е. иллюстрации, где принципиально важное значение имеет сохранение четких, ясных контуров независимо от размера изображения.

Векторные изображения могут быть созданы несколькими видами программ:

1.Программами векторной графики.

2.Программами САПР, например AutoCAD, «Компас» и др.

3.Специализированными программами конвертирования растровых изображений в векторные. Одна из таких программ — CorelTrace 9, входящая в состав интегрированного продукта CorelDraw.

63

3.2. Структура векторной иллюстрации

Структуру любой векторной иллюстрации можно представить

âвиде иерархического дерева (рис. 12):

1.Самый верхний иерархический уровень занимает сама иллюстрация, объединяющая в своем составе объекты, узлы, линии, заливки.

2.Следующий уровень иерархии — объекты, представляющие собой разнообразные векторные формы.

3.Объекты иллюстрации состоят из одного или нескольких контуров. Контуром называется любая геометрическая фигура, созданная с помощью рисующих инструментов векторной программы и представляющая собой очертания того или иного графического объекта. На рис. 12 приведено отображение основных семи объектов данной иллюстрации. Два из них — цветки — представляют собой объекты, состоящие из нескольких контуров: оболочка цветка (замкнутый контур) и тычинка цветка (из четырех линейных отрезков, являющихся открытыми контурами).

4.Следующий уровень иерархии составляют сегменты, которые выполняют функции кирпичиков, используемых для построения контуров (каждый контур может состоять из одного или нескольких сегментов. Начало и конец каждого сегмента называют узлами èëè опорными точками, поскольку они фиксируют

положение сегмента, привязывая его к определенной позиции в контуре. Перемещение узловых точек приводит к модификации сегментов контура и к изменению его формы.

Закрытые контуры имеют свойство заполнения цветом, текстурой или растровым изображением (картой).

5. На самом нижнем уровне иерархии расположены óçëû è отрезки линий, соединяющих между собой соседние узлы. Простейшая незамкнутая линия имеет две вершины, называемые узлами (èëè концевыми точками). В двухмерной графике узел (точка) задается двумя числами (õ, ó). Линии наряду с узлами выполняют функции основных элементов векторного изображения. Существует несколько типов линий и разновидностей узлов, отличающихся названием и функциональным назначением.

В широком смысле любой из перечисленных элементов иллюстрации, начиная от самой иллюстрации и кончая узлами и линиями, можно трактовать как объект. Поэтому в дальнейшем изложе-

64

Цвет и форма объектов независимы друг от друга, причем форма первична, а цвет, как заполнитель формы, вторичен (без контура цвет не существует).

3.3. Элементы (объекты) векторной графики

Линии. Как уже отмечалось, в основе векторной графики лежит использование математических представлений о свойствах контуров, основу которых составляет элементарный объект векторной графики — линия. С ее помощью можно легко построить любой более сложный объект. Например, объект четырехугольник можно создать с помощью четырех линий.

Иллюстрация составляется из простых объектов, как из кубиков. Благодаря этому процесс рисования в векторных редакторах фактически сводится к созданию контуров (объектов) нужной формы и приданию им определенных заливок и обводок. Этот принцип лежит в основе всех программ векторной графики. Различаются лишь приемы работы и некоторые специальные эффекты. В то же время построение линии наряду с использованием для ее описания математического аппарата предполагает задание ряда дополнительных атрибутов, определяющих ее основные свойства: форму, толщину, цвет, стиль (сплошная, пунктирная и т. п.). Количество пере- численных атрибутов зависит от вида линии [1, 5].

Кривые Безье. В начале 70-х годов профессор Пьер Безье, проектируя на компьютере корпуса автомобилей «Рено», впервые применил для этой цели особый вид кривых, описываемых уравнением третьего порядка, которые впоследствии стали известными под названием «кривые Безье». Отрезками такой кривой можно аппроксимировать сколь угодно сложный контур. В этом случае он будет состоять из набора кривых Безье. В местах сочленений сформированная из отрезков кривой Безье линия может иметь изломы. Однако с помощью функции сглаживания управляющие точки соседних отрезков легко выстраиваются в одну линию, после чего излом исчезает.

Гибкость в построении и редактировании кривых Безье во многом определяется характеристиками узловых и управляющих точек [1, 3, 8]. Кривые Безье присутствуют в любом современном графи- ческом пакете. Достаточно сказать, что все компьютерные шрифты состоят из кривых Безье.

66

Рис. 13. Узлы на кривых Безье

Узлы (Опорные точки). Наряду с линией другим основным элементом векторной графики является узел (опорная точка). Как уже отмечалось, линии и узлы используются для построения контуров, которые могут быть представлены в виде прямой, кривой или формы. Каждый контур имеет несколько узлов.

В векторных редакторах (как, впрочем, и в растровых) форму контура изменяют путем манипуляции узлами. Это можно сделать одним из следующих способов:

–перемещением узлов;

–изменением свойств узлов (в том числе атрибутов, связанных с ними касательных линий и управляющих точек, рис. 13);

–добавлением или удалением узлов.

Таким образом, в основе всех процедур, связанных с редактированием (отчасти и созданием) любого типа контуров, лежит работа с узлами.

3.4. Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике, форматы файлов векторной графики

Проиллюстрируем разницу в механизмах работы растровых и векторных редакторов на примере описания одного и того же отрезка прямой:

67

Âвекторном формате задаются координаты начала и конца прямой, цвет и толщина линии. Для сохранения такой информации на диске потребуется всего несколько байтов памяти.

Âрастровом формате задаются координаты и цвет каждой точки (пиксела) входящей в этот отрезок прямой. А поскольку коли- чество входящих в нее пикселов зависит от разрешения, то объем информации, необходимой для описания отрезка прямой (а значит, требуемый для ее запоминания объем памяти), будет определяться установленным разрешением.

Из приведенного примера видно, что векторный формат, как правило, более компактен (хотя сложные рисунки, содержащие сотни и тысячи объектов, могут иметь размеры, превышающие размеры растровых изображений). Вместе с тем он совершенно непригоден для хранения сканированных изображений, например фотографий. А вот рисунки и чертежи гораздо удобнее и практичнее делать именно в векторном виде.

Векторные форматы файлов. В отличие от растровых форматов, построенных практически по одному принципу, векторные форматы используют для кодирования графической информации различные алгоритмы и разный математический аппарат. Это обусловливает сложность передачи данных (экспорт) из одного векторного формата в другой. Таким образом, структура и состав векторного изображения полностью зависят от используемого программного обеспечения.

Для решения этой проблемы используется конвертация родных форматов приложений в универсальные векторные форматы DXF и WMF.

Векторный формат DXF (Dynamic Exchange Format) понимается многими современными программами и является стандартом для взаимной конвертации файлов многих программ САПР.

Векторный формат WMF (Windows Metafile) использует графи- ческий язык Windows и, можно сказать, является ее родным форматом. Он предназначен для передачи векторных рисунков через буфер обмена. Этот формат понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF стоит только в крайних случаях, для передачи «го-

68

лых» векторов. WMF искажает цвет, не поддерживает ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах. Кроме того, он не может содержать растровых объектов и не читается очень многими программами на Macintosh.

В системах автоматизации чертежно-конструкторского труда применяются различные форматы, адаптированные к конкретной программе, поэтому можно сказать, что их количество равно числу существующих векторных чертежно-конструкторских редакторов.

Вследствие этого при конвертировании векторных файлов из одного формата в другой неизбежно происходит потеря информации.

3.5. Достоинства и недостатки векторной графики

Перечислим достоинства векторной графики.

1.Одним из главных достоинств этого вида графики является возможность неограниченного масштабирования изображения без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла. Это связано с тем, что векторная графика содержит только описания объектов, формирующих изображения, а компьютер или устройство печати интерпретирует их необходимым образом.

2.Векторную графику значительно легче редактировать, поскольку готовое изображение не является «плоской» картинкой из пикселов, а составлено из объектов, которые могут накладываться друг на друга, перекрываться, оставаясь в то же время совершенно независимыми друг от друга.

3.Векторным программам свойственна высокая точность рисования (до сотой доли микрона).

4.Векторная графика экономна в плане заполнения дискового пространства, необходимого для хранения изображений. Это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные (математическая формула объекта), используя которые программа воссоздает изображение.

5.Для векторных редакторов характерно прекрасное качество печати рисунков и отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое.

Недостатки векторной графики:

1.Практически невозможно осуществить экспорт изображения из растрового формата в векторный.

69

2.Векторная графика ограничена в чисто живописных средствах и не позволяет получать фотореалистичные изображения.

3.Векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики. К сожалению, не существует, например, векторных мониторов или векторных сканеров.

4.Алгоритмы, основанные на математических формулах, которые лежат в основе формирования объектов векторных иллюстраций, как правило, являются оригинальными для каждой фир- мы-производителя программного обеспечения. Вследствие этого при смене формата векторного файла (т. е. при смене его расширения, например, при конвертировании из одного приложения в другое) неизбежны потери и искажения информации. Их степень зависит от используемых форматов. Таким образом, форматы вектор-

ных файлов не являются универсальными по отношению к используемым прикладным программам. Современные системы конвертации, встроенные в программы, позволяют устранить этот недостаток, однако не всегда полностью.

5. В векторной графике существенно ограничено применение обширной библиотеки эффектов (фильтров), используемых при работе с растровыми изображениями.

3.6.Обзор основных программ для создания

èобработки векторных изображений

На платформе Windows наибольшее распространение из программ векторной графики получил редактор CorelDraw канадской фирмы Corel Corporation, обладающий широкими возможностями создания и обработки векторных иллюстраций, огромными библиотеками готовых изображений, мощной встроенной системой обуче- ния и подсказок.

Система предназначена для разработки рекламных и дизайнерских проектов, для использования в деловой графике при создании иллюстраций для отчетов, разработки образцов печатей, логотипов и т. д., а также для художественной графики. Именно в этих областях программа имеет самое широкое применение. Кроме того, некоторые возможности системы позволяют использовать ее как средст-

70