Компьютерная графика.-1

Концепции маски и выделения тесно связаны, но понятие маски шире. Всякая маска включает в себя два типа областей: непрозрачные и прозрачные. Первые используются для защиты закрываемых ими частей изображений или объектов от нежела­ тельных изменений. Они, собственно, и выполняют функцию маскирования. Прозрачные области можно рассматривать как отверстия в маске. Их используют для выделения фрагментов изображения или объекта, которые собираются модифицировать.

По принципу формирования выделенных областей инстру­ менты выделения можно разделить на четыре группы:

1) Обычные (геометрические), использующие для построе­ ния выделений разнообразные геометрические формы: прямо­ угольную, квадратную, круглую и эллиптическую.

2)Инструменты выделения «от руки». Они используются для выделения объектов сложной формы путем их обводки.

3)Инструменты выделения контуров (path tools) создают вы­ деленные области в форме векторных объектов, обладающие ря­ дом преимуществ перед обычными (растровыми) выделениями:

-требуют для своего хранения меньший объем памяти;

-предоставляют возможность экспорта в векторные про­ граммы;

-дают возможность масштабирования без потери качества;

-являются более простыми для прецизионного редактиро­ вания формы выделения.

4)Цветочувствительные, в которых выделенная область

определяется цветом изображения. В основе работы этих инст­ рументов лежит назначение базового цвета и диапазона цветов, близких к базовому.

Каналы

Канал - это 8-разрядный монохромный вариант изображе­ ния. В программах растровой графики применяются каналы двух типов: каналы выделения (называемые также альфаканалами) и цветовые, которые генерируются автоматически при создании или открытии изображения, их количество определяется количеством базовых цветов в используемой цветовой модели.

Каналы широко используются для ретуширования, компо­ новки и локальной коррекции изображений.

Анализ гистограммы изображения

«Гребенка» с большим количеством пиков и провалов гово­ рит о том, что изображение сильно зашумлено или же уже было подвергнуто компьютерной обработке.

Пики в непосредственной близости к левому/правому краю гистограммы говорят о том, что на изображении присутствуют большие области черного/белого с потерей деталей в них. При­ сутствие таких областей на изображении является серьезным недостатком и может быть результатом, например, неправиль­ ной экспозиции (коррекции не подлежит) или же отсечения свегов/теней при сканировании. И наоборот, достаточно равномер­ ное распределение пикселов вдоль всей оси позволяет с уверен­ ностью сказать, что изображение может быть улучшено.

Всоответствии с гистограммой тоновую характеристику изображения можно отнести к одному из трех типов: светлому, темному или нормальному.

Всветлом изображении все объекты ярко высвечены, обла­ сти теней и средних тонов таких изображений обычно содержат мало информативного материала и не представляют интереса.

Втемном изображении многие важные детали скрыты в те­ невых областях, средние тона и света выделены слабо. Получа­ ются при фотосъемке в вечернее и ночное время, а также в ус­ ловиях недостаточной освещенности.

Нормальные изображения характеризуются равномерным

распределением тонов по всем трем областям: светам, средним тонам и теням.

Инструменты тоновой н цветовой коррекции изображения

Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображе­ нию максимального динамического диапазона за счет измене­ ния яркости и контрастности.

Тон - уровень (градация, оттенок) серого цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого, от белого до черного. Для одного канала число таких градаций равно 2S6.

Для тоновой коррекции профессиональные растровые ре­ дакторы предоставляют широкий набор средств, среди которых

можно отметить:

1) два мощных универсальных инструмента - «Уровни» (Levels) и «Кривые» (Curves);

2) более простые инструменты, например, «Яркость / Ко траст» (Brightness/Contrast), предназначенные для устранения наиболее грубых дефектов типа недостаточной яркости или по­ вышенной контрастности.

Уровни (Levels)

В основе работы данного инструмента лежит использование гистограмм путем регулирования значений черной и белой то­ чек изображения.

Белой точкой (White point) называется то место изображе­ ния, где оно выглядит очень светлым, но при этом в нем еще можно различить какие-то детали изображения.

Черной точкой (Black point) называется то место изображе­ ния, где оно выглядит очень темным, но при этом в нем еще можно различить какие-то детали изображения.

Параметры раздела «Входные уровни» (Input Levels) ис­ пользуются для установки новых значений черной и белой точек изображения, что позволяет сократить диапазон яркостей изо­ бражения и повысить его контрастность.

Между крайними треугольниками, характеризующими зна­ чение светов и теней изображения, расположен третий тре­ угольник, который предназначен для управления яркостью в области средних тонов.

Параметрами раздела «Выходные уровни» (Output Levels) можно управлять точно так же, как и входными параметрами. Однако, в отличие от них, здесь перемещение левого треуголь­ ника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и, наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (цвета).

Кривые (Curves)

Кривая (curve) - это график, с помощью которого осуществ­ ляется преобразование спектрального диапазона исходного изо­ бражения (входные данные) к спектральному диапазону скоррек­ тированного изображения (выходные данные). Кривая - инстру­ мент для одновременного изменения контраста во многих ярко­ стных диапазонах изображения. Этим она отличается от инстру­ мента «Уровни», в котором для настройки яркости используются только три области (светй, тени и средние тона).

По умолчанию в исходном виде кривая представляет собой прямую линию с наклоном в 45°, что соответствует линейному возрастанию уровней яркости от темного тона к светлому.

В процессе редактирования кривой изменяются конечные (выходные) уровни яркости относительно исходной (входной) прямой линии. Устанавливая наклон кривой более 45° (выпук­ лая кривая), пользователь расширяет диапазон тонов или цветов, входящих в соответствующие области изображения, делая его контрастнее и детальнее. Наоборот, установка вогнутой кривой приводит к сужению диапазона тонов и уменьшению контраста.

Яркость/Контраст (Brighness/Contrast)

Часто редактирование изображения сводится к выполнению только его тоновой коррекции, когда раздельной настройки ка­ ждого из трех тональных диапазонов - теней, средних тонов и светов - не требуется. Команда «Яркость/Контраст» позволяет сразу выполнить коррекцию всего изображения. И хотя это средство не обладает гибкостью и возможностями инструментов «Кривые» (Curves) и «Уровни» (Levels), оно выигрывает в про­ стоте и быстроте исполнения.

Цветовая коррекция и цветовой баланс

Цветокоррекция - изменение цветовых параметров пиксе­ лов (яркости, контрастности, цветового тона, насыщенности) с целью достижения оптимальных результатов.

К наиболее распространенным средствам, используемым для повышения качества цветных изображений, можно отнести следующие команды:

•Баланс цветов (Color balance);

•Оттенок/Насыщение (Hue/Saturation).

Баланс цветов - регулировка соотношения цветов в изо­ бражении - позволяет усилить или ослабить один цвет за счет комплиментарного ему. Это инструментальное средство наибо­ лее подходит для цветовой коррекции всего изображения, хотя при необходимости его можно использовать и для коррекции выделенных областей.

Оттенок/Насыщение - инструмент для управления цве­ товыми характеристиками изображения путем настройки цвето­ вых компонентов модели HSB: Оттенок (Hue), Насыщенность (Saturation) и Яркость (Brightness).

Слой (layer) - дополнительный уровень (холст) для рисова­ ния, предназначенный для повышения удобства обработки изо­ бражения, метафора прозрачной кальки. Каждый слой сохраняет (повторяет) все параметры основного изображения (размеры, раз­ решение, цветовую модель, число каналов).

Форматы растровых графических изображений

Формат - способ организации информации в файле. Формат PCX, созданный компанией Zsoft, идеально под­

ходит для записи цветовых режимов «Оттенки серого» и «Ин­ дексированные цвета».

Формат BMP (от слова bitmap) применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, например, в качестве фона рабочего стола. Предос­ тавляет возможность применения сжатия информации по алго­ ритму *.RLE.

Формат TIFF (tagged imagefile format, TIFF) был разработан как универсальный открытый формат, допускающий модифика­ ции. В отличие от форматов BMP и PCX поддерживает исполь­ зование дополнительных каналов - альфа-каналов (каналов ма­ сок), использование LZW-алгоритма сжатия, выполнения пред­ варительного цветоделения путем записи результатов цветоделения в отдельный файл в цветовой модели CMYK, что упрощает процедуру размещения файла изображения на странице и печать документа.

Формат JPEG, названный так по имени группы его разра­ ботчиков, - Joint Photographic Experts Group - наиболее эффек­ тивный формат сжатия, доступный в настоящее время.

Формат PICT является графическим стандартом для про­ граммного обеспечения Macintosh и программ на PC платформе. Размер цветных файлов в формате PICT зачастую меньше, чем во многих других форматах.

Формат GIF (Graphics Interchange Format - Формат графи­ ческого обмена) используется в качестве средства сжатия файлов для передачи их по модему. Использует механизм сжатия LZW, но работает не более чем с 256 цветами.

Формат PSD (Adobe Photoshop document) - родной формат программы Adobe Photoshop. Позволяет сохранять изображение с массой дополнительных атрибутов, включая слои, их маски, до­ полнительные альфа-каналы и др.

Сжатие растровых файлов

Алгоритмы сжатия с самых общих позиций можно разбить на два больших класса: сжатие с потерями и сжатие без потерь.

Сжатие без потерь

Большинство схем сжатия без потерь основано на поиске в растровом изображении повторяющихся пиксельных узоров. Такой узор можно запомнить один раз и впоследствии повто­ рить его с необходимой кратностью. Алгоритмы сжатия без потерь очень эффективны для рисунков, содержащих большие области однотонной закраски или повторяющиеся узоры (искус­ ственных и пастеризованных картинок). В таких случаях чаще всего достигается коэффициент сжатия 10:1.

Рассмотрим наиболее распространенные схемы сжатия. Метод сжатия RLE (run length encoding) - кодирование с

переменной длиной строки - использует механизм поиска оди­ наковых пикселов в одной строке и запоминание их числа. В настоящее время этот алгоритм применяется для сжатия инфор­ мации в форматах PSD и BMP.

Метод сжатия LZW (Lerapel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году Лемпелом и Зивом. Сжимает данные путем поиска одинако­ вых последовательностей (называемых фразами) во всем файле. Затем выявленные последовательности сохраняются в таблице, где им присваиваются более короткие маркеры (ключи), и изо­ бражение сохраняется необходимое число раз в виде этих марке­ ров. Метод LZW по сравнению с RLE-алгоритмом более эффек­ тивен при сжатии произвольных графических данных.

Сжатие с потерями Сжатие с потерями лучше всего работает с теми изображе­

ниями, на которых нет повторяющихся узоров или больших об­ ластей однотонной закраски (изображений с непрерывным то­ ном, в которых цветовой контраст между ближайшими пиксе­ лями невелик).

В настоящее время самым известным алгоритмом является JPEG, в основе которого лежит не поиск одинаковых элементов, как в случае RLE и LZW, а поиск разницы между пикселами.

JPEG - кумулятивная схема сжатия. Эго означает, что изо­ бражение сжимается повторно каждый раз при открытии и сохра­ нении файла, что влечет внесение дополнительных искажений. Следовательно, пользоваться JPEG следует с осторожностью.

Содержание работы

1. Внимательно ознакомиться с содержанием п. 2.1 раздела И настоящих указаний и разделом «Необходимые теоретические сведения» данной работы.

2.На компьютере загрузить операционную систему Windows

изапустить приложение Photoshop.

3.Открыть файл изображения: С:/Мои документы/Рисунки

клабораторным по компьютерной графике/ropbi.PSD.

4.Сохранить файл под новым именем в папке «Мои докумен­ ты» во вложенной папке своей группы.

5.Из пункта основного меню «Изображение» (Image) вы­ звать команду отображения гистограммы иллюстрации: Изображение/Гистограмма (Image/Histogram). Проанализировать гистограмму на предмет качества изображения и скорректиро­ вать инструментом «Уровни», для чего вызвать соответствую­ щую команду из пункта основного меню: Изображение/Установка/Уровни (Image/Adjust/Levels), а затем установить новые значения динамического диапазона изображения.

6.Открыть файл изображения: С:/Мои документы/Рисунки

клабораторным по компьютерной графике/Горы 2.PSD.

7.Сохранить файл под новым именем в папке «Мои доку­ менты» во вложенной папке своей группы.

8.Применить инструмент «Уровни» для коррекции изо­ бражения (сделать более светлым: сменить время суток с вечера на утро, чему будет соответствовать выпуклая кривая). Для это­ го вызвать соответствующую команду из пункта основного ме­ ню: Изображение/Установка/Кривые (Image/Adjust/Curves), а за­ тем скорректировать настроечную кривую.

9.Для изучения возможностей окна диалога Яр- кость/Контрастность (Brightness/Contrast) открыть файл С:/Мои документы/Рисунки к лабораторным по компьютерной графике/Пирамида.РБО и сохранить файл под новым именем в папке «Мои документы» во вложенной папке своей группы. Приве­ денное изображение имеет чрезмерно высокую контрастность, плохую проработку в тенях, а также нереально черное небо. Эти недостатки требуется смягчить, для чего вызвать соответст­ вующую команду из пункта основного меню: Изображение/Ус­