Графические редакторы

Графические редакторы(ГР). Широкий класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Различают три категории:

• растровые редакторы;

• векторные редакторы;

• 3-D редакторы (трехмерная графика).

В растровых редакторах графический объект представлен в виде комбинации точек (растров), которые имеют свою яркость и цвет. Такой подход эффективный, когда графическое изображение имеет много цветов и информация про цвет элементов намного важнее, чем информация про их форму. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. Применяют для обработки изображений, создания фотоэффектов и художественных композиций.

Векторные редакторы отличаются способом представления данных изображения. Объектом является не точка, а линия. Каждая линия рассматривается, как математическая кривая ІІІ порядка и представлена формулой. Такое представление компактнее, чем растровое, данные занимают меньше места, но построение объекта сопровождается пересчетом параметров кривой в координаты экранного изображения, и соответственно, требует более мощных вычислительных систем. Широко применяются в рекламе, оформлении обложек полиграфических изданий.

Редакторы трехмерной графики используют для создания объемных композиций. Имеют две особенности: разрешают руководить свойствами поверхности в зависимости от свойств освещения, а также разрешают создавать объемную анимацию.

ГР снабжены набором инструментов для инвертирования, зеркального отображения, ретуширования изображения, формирования текстовых сообщений, имитации различных манер живописи, изменения яркости и контрастности, создания иллюзии движения и др.

Разработаны ГР для построения двумерных (плоских) и трехмерных (объемных), статических и динамических объектов.

Растровая графика (РГ) получается в результате сканирования фотографий, иллюстраций, в результате съемки с помощью цифрового фотоаппарата или цифровой видеокамеры. Растровый рисунок можно создать с помощью растрового графического редактора.

Основным элементом РГ является точка (ее положение, яркость, цвет).

Растровое изображение формируется из множества отдельных точек (пикселей), расположенных на пересечении столбцов и строк. Слева показана буква, нарисованная с помощью растровой графики.

Термину «растровая графика» в английском языке соответствует термин «Bitmap — графика». В переводе это означает графику, основанную на карте (плане) расположения битов в ОЗУ. Приведенный рисунок подтверждает справедливость такого названия.

Качество точечного изображения характеризует разрешающая способность, которая измеряется в точках на дюйм (dots per inch — dpi). Полиграфическое качество печати требует разрешения порядка 250 dpi.

Фотоснимок размером 10  12 см будет содержать примерно 1000  1200 пикселей. Если для кодирования цвета каждого пикселя использовать 24 бита (это дает более 16 миллионов цветовых оттенков), то для хранения всей информации о такой фотографии потребуется более 27 Мбайт. Приведенное число говорит о том, что для запоминания растрового изображения требуется большой объем памяти. Большой объем файла является первым недостатком растровых рисунков.

Е ще одним недостатком растровых рисунков является искажение изображения при изменении масштаба изображения. При увеличении появляются пиксели, а при уменьшении происходит искажение пропорций. При использовании растровой графики на линиях и кривых, имеющих наклон, просматриваются более или менее заметные «ступеньки».

Достоинства растрового способа представления информации заключаются в почти неограниченных возможностях изменения формы и цвета объекта.

Типичным представителем этого класса ГР является графический редактор Paint, входящий в состав операционной системы MS Windows.

Растровыми редакторами также являются Adobe Photoshop, Photostyler, Adobe Photo-Paint, Picture Publisher, Corel Photo-paint и др.

В векторной графике при изменении масштаба объекта пропорции точно выдерживаются благодаря запоминанию математической модели объекта, а не карты (таблицы, матрицы) расположения разноцветных пикселей.

Векторными графическими редакторами являются Adobe Illustrator, Macromedia Freehand и Corel Draw и др.

В векторных ГР все линии определяются начальными точками и формулами, описывающими эти линии.

Основными элементами векторной графики (ВГ) являются линия и математическая формула, которые описывают эту линию.

При использовании растровой графики линия создается из множества последовательно расположенных точек, и чем длиннее линия, тем больший объем памяти она требует для своего хранения.

П ри использовании векторной графики запоминается формула, поэтому независимо от длины все линии одинаковой формы занимают одинаковое место в памяти. С помощью дополнительных параметров задаются цвет, толщина линии и ее вид (сплошная, пунктирная, штрих-пунктирная и т. д.).

Изменение масштаба изображения не приводит к искажениям векторного изображения.

Векторы представляют собой математическое описание объектов. Чтобы компьютер нарисовал прямую линию, нужно указать координаты двух точек. Для изображения окружности достаточно указать координаты центра и радиус и т. д.

Наибольшее распространение в векторной графике получили кривые Безье — разновидность кривых третьего порядка.

Динамическое изображение создают с помощью редакторов 3D Studio MAX, Corel Draw, Flash и Animator Pro.

В пакете 3D Studio MAX используется следующая схема формирования динамического изображения: задается небольшое количество ключевых кадров (keyframes), а все остальные промежуточные кадры пакет строит автоматически посредством интерполяции (математическая операция восстановления, реконструкции недостающих данных).

Редактор 3D Studio MAX позволяет выполнять следующие преобразования изображаемых объектов: перемещение вдоль заданной траектории; вращение; деформацию (сжатие или растяжение); морфинг (плавная трансформация одного объекта в другой). Пакет позволяет использовать несколько источников света для освещения объектов и несколько камер для наблюдения за объектами с разных точек зрения. Поверхности объектов могут быть прорисованы (заполнены) различными фактурами, образцы которых хранятся в библиотеке.

П оскольку компьютерная прорисовка, или рендеринг (rendering), трехмерных поверхностей занимает достаточно много времени, объекты в большинстве программ первоначально создаются в виде «проволочных моделей». Такая модель представляет собой сетку (заготовку), набранную из многоугольников и принимающую форму каркаса (скелета) создаваемого объекта. Для создания сферы достаточно нарисовать окружность и задать вращение вокруг какого-либо диаметра. Аналогично стакан с гладкими стенками получится, если нарисовать его контур (прямоугольник) и построить поверхность путем вращения этого контура вокруг его центральной оси.

Чтобы сделать поверхность каркаса видимой, необходимо обтянуть его «кожей». Превращение каркасов, представляющих собой «проволочные сетки», в «телесные» трехмерные поверхности из различных материалов называется прорисовкой, тонированием, растушевкой или рендерингом. На предыдущем рисунке показан чайник после прорисовки каркаса.

Для достижения фотографической точности создаваемого изображения применяется расчет хода световых лучей от источников к объекту (ray-tracing). Можно даже учесть недостаточную прозрачность воздуха (среды), что приведет к более яркой и четкой окраске ближних предметов по сравнению с дальними (создает воздушную перспективу). Существуют средства, позволяющие добавить к изображению объекта разнообразные эффекты, такие, как туман или «смазывание», которое встречается при фотографировании быстро движущегося объекта.

Последовательно выбирая различные «точки зрения» на созданную картину, можно обозначить путь следования воображаемой виртуальной камеры. Отснятые с различных точек кадры выстраиваются в цепочку, и получается компьютерный видеоклип. С другой стороны, можно задать маршрут движения не только камеры, но и объекта. При этом не обязательно отмечать каждый кадр на маршруте, достаточно выбрать ключевые (опорные) кадры и предоставить возможность компьютеру самому достраивать недостающие кадры. Трехмерные объекты любой формы с помощью графических редакторов можно подвергать деформациям изгиба, кручения и сдвига.

Г рафическая программа COSMOPOLITAN Virtual Makeover позволяет моделировать имидж (внешний вид) человека. Программа располагает базой, содержащей более 150 видов причесок.

Завершим данный раздел кратким рассмотрением растрового графического редактора MS Paint, который входит в состав стандартных программ операционной системы Windows. Редактор MS Paint позволяет получить первое представление о возможностях растровой графики. Графический редактор MS Paint является однооконным приложением, и его применяют для работы с точечными рисунками формата JPG, GIF или BMP.

Ниже строки заголовка программы MS Paint располагается Главное меню программы. Как правило, слева от рабочего поля размещается панель инструментов, а снизу — палитра, позволяющая изменять цвет наносимых на рисунок элементов. В самом низу пользовательского интерфейса находится строка состояния.

MS Paint позволяет легко проводить прямые (9) и кривые (4) линии разной толщины, формировать изображения стандартных фигур: прямоугольников, квадратов, скругленных прямоугольников, эллипсов, кругов (см. фигуры 1, 2, 3, 5, 6), нестандартных многоугольников (7). Несложно залить контуры замкнутых фигур каким-то цветом (фигуры 1, 6). Распылитель позволяет создать нестандартное изображение (8). К рисунку можно добавить поясняющую надпись (10).

Все инструментальные средства MS Paint по функциональному назначению можно разделить на следующие группы: средства для вычерчивания прямоугольников, эллипсов, окружностей, прямых и гладких кривых линий; свободного рисования (кисть, карандаш, распылитель); стирания изображения (ластик); выделения замкнутых областей; масштабирования изображения; трансформации изображений (отразить, повернуть, растянуть, наклонить); ввода текста; копирования понравившегося цвета (пипетка); заливки замкнутой области одним цветом; изменения цвета используемой краски; обращения цветов (получение негативного изображения); преобразования цветного рисунка в черно-белый рисунок.

Обзор графических редакторов

Современные графические редакторы предоставляют большие возможности создания компьютерной графики и художественного оформления печатной продукции.

В этом разделе рассмотрены популярные графические пакеты, используемые для Web-дизайна и Print-дизайна, а также трехмерного моделирования (Adobe PhotoShop, Jasc Paint Shop Pro, Adobe Illustrator, CorelDraw, 3D Studio Max, GIMP).

Сначала дадим определения некоторым понятиям, часто употребляемым при работе с графическими редакторами.

Print-дизайн – дизайн в полиграфии.

Фильтр – программа, встроенная в графический редактор для выполнения некоторого преобразования изображения.

Плагины (Plug-ins) – подключаемые модули, дополнительные программы преобразования изображений, которые расширяют возможности графических редакторов.

PSD (PhotoShop Document) – файловый формат редактора Adobe PhotoShop.

ICC (International Color Consortium) – объединение, в которое вошли все ведущие фирмы, связанные с разработкой стандартов для систем управления цветом.

RGB – цветовая модель, в которой каждый цвет разбивается на три составляющие: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue).

CMYK – цветовая модель (чаще используется в полиграфии), в которой каждый цвет разбивается на четыре составляющие: голубой (Cyan), розовый (Magenta), желтый (Yellow) и черный (Black).

Канал – цветовая составляющая изображения, представляет собой черно-белое изображение, на котором каждому пикселю соответствуют 256 значений яркости. Например, модель RGB содержит каналы, определяющие яркость красного, синего и зеленого цветов. Кроме основных каналов могут быть дополнительные – маски, хранящие информацию о выделенных областях.

Альфа-канал (alpha-cannel) – служит для выделения областей изображения белым цветом и оттенками серого.

Маска – область выделения, представленная в виде полутонового изображения. Например, маска, показанная на следующем рисунке, может быть использована для выделения шерсти котенка, чтобы придать ей другой цвет.

Слой – часть изображения. Подобно прозрачной пленке, слои, содержащие рисованные объекты, накладываются друг на друга и вместе дают новое изображение.

Г радиент (Gradient) – полутоновой переход между двумя или несколькими цветами. Используется для заливки.

Заливка – заполнение цветом или рисунком фигуры с замкнутым контуром.

Полигон (Polygon) – многоугольник (скелет, схема будущего объемного изображения).

Библиотека форм – набор объектов разнообразной формы.

Рендеринг (Rendering) – процесс прорисовки изображения, состоящего из многоугольников.

Ролловер (Rollover) – элемент Web-страницы, меняющий свой вид при наведении на него курсора мыши.

Пакетная обработка изображений предполагает, что подлежащие обработке графические файлы группируются в пакеты и обрабатываются совместно.

Из множества возможностей, предоставляемых редакторами, некоторые являются общими. Это - поддержка основных графических форматов, работа с текстом, слоями, каналами, масками, наличие фильтров, дополняемых с помощью плагинов.

Рассмотрим особенности каждого редактора.

Adobe PhotoShop – мощный графический пакет, подходящий для создания Web-страниц и высококачественных изображений для печати. PhotoShop включает программу ImageReady для оптимизации графики Web-страниц и создания анимации. Редактор может комбинировать векторные и растровые элементы. Инструментами создания и редактирования векторной графики являются: прямоугольная рамка, прямоугольник со скругленными краями, эллипс, полигон, линия, произвольный контур.

Векторные объекты используют часто как основу сложных контуров будущего изображения, которые получают, редактируя узлы исходных объектов. Библиотека форм пользователя предлагает дополнительный набор объектов разнообразной формы.

PhotoShop служит не только для рисования, но и для преобразования изображений с помощью фильтров и плагинов. Расширенное управление цветом обеспечивает предварительный просмотр RGB-изображений в режиме CMYK, поддержку стандартов ICC, Apple Color Sync; новое управление обеспечивает Color Adobe Color Engine (ACE) – мгновенное переключение между цветовыми режимами.

Н ужные наборы кистей, фигур и градиентов можно задать перед работой в окне Preset Manager (Менеджер предустановок). Программа поддерживает PDF формат.

PDF – файловый формат, позволяющий сохранить, открыть и просмотреть любой документ без применения специальных приложений.

Adobe PhotoShop 7.0. – новая версия популярного графического редактора включает обновленное приложение ImageReady 7.0. Редактор PhotoShop 7.0. совместим с другими приложениями Adobe: Adobe Illustrator, Adobe InDesign, Adobe AlterCast, Adobe GoLive, Adobe LiveMotion, Adobe Premiere, Adobe After Effects, Adobe Acrobat и др.

Редактор может создавать ролловеры, анимацию и карты изображений для Web-страниц. Дополнительные шаблоны Web-галерей для онлайновых выставок защищают изображения от пиратского копирования включением водяных знаков.

В PhotoShop 7.0 появились новая команда Auto Color (Автоцвет), которая надежно корректирует цвета. Команда Liquefy (Искажение) позволяет сужать, расширять, скручивать, сдвигать области изображения, на которые указывает кисть. Произведенные с помощь этой команды преобразования можно применить сразу к нескольким файлам. Сделать это позволяет пакетная обработка файлов.

Новый инструмент Painting Engine (Имитатор живописи) имитирует различные техники традиционной живописи. Healing Brush (Залечивающая кисть) эффективно удаляет дефекты изображения (пыль, царапины, пятна, морщины) без изменения теней, освещения и текстур. Pattern Maker (Генератор шаблонов) позволяет создавать реалистичные или абстрактные образцы текстур из частей изображения.

Доступ к файлам PhotoShop (PDF) можно ограничить с помощью пароля. Adobe PhotoShop 7.0. поддерживает файлы с расширением XMP (Extensible Metadata Platform – Расширяемая платформа метаинформации) – новый стандарт для записи метаинформации; и формат WBMP, используемый для отображения графики в средствах мобильной связи.

Adobe Illustrator – популярный графический пакет для дизайнеров, художников, профессионалов деловой графики. Позволяет создавать профессиональные иллюстрации для печати, презентаций, Web-страниц, совместим с редакторами PhotoShop, другими продуктами Adobe, PageMaker, а также совместим с программами MS Office. Файлы Adobe Illustrator можно экспортировать в Adobe PhotoShop или Adobe ImageReady; Adobe Illustrator поддерживает все основные файловые форматы. Может работать с изображениями, созданными в PhotoShop, Microsoft Office, AutoCAD, CorelDraw, и Macromedia FreeHand. Существует возможность сохранять файлы в таких популярных форматах, как EPS, PDF, PSD, TIF, GIF, JPEG, EMF/WMF, BMP, CGM, ASCII, и RTF.

Adobe Illustrator 10 CE – последняя версия рассмотренной выше программы.

Paint Shop Pro 7.04 – это графический редактор фирмы Jasc, достойный конкурент Adobe PhotoShop, который работает как с векторными, так и с растровыми изображениями. При работе с изображениями можно использовать фильтры PhotoShop. Есть несколько уникальных для Paint Shop Pro эффектов. К ним можно отнести некоторые из эффектов текстуризации и геометрических преобразований (эффект «завернутого уголка» показан на рисунке), а также эффекты освещения.

При печати имеется опция расположения на одном листе нескольких документов (для экономии бумаги).

Paint Shop Pro поддерживает около пятидесяти векторных и растровых файловых форматов, в том числе и файловый формат PhotoShop (PSD). Можно преобразовывать некоторые векторные форматы для последующей растровой обработки. Возможность работы с векторными слоями при рисовании , а также функция создания многоцветных градиентов являются особенностями редактора Paint Shop Pro. В пакет также входит программа Animation Shop, создающая анимацию для Web-сайтов, презентаций и публикаций мультимедиа. Paint Shop Pro поддерживает свыше ста двадцати цифровых камер.

CorelDraw – широко известный мощный графический пакет для создания векторной графики.

В состав графического пакета Corel Graphics Suite 11 (CGS) входят три основных редактора — CorelDraw (векторный), Photo Paint (растровый) и R.A.V.E. (для анимации). Наибольшей известностью пользуется CorelDraw.

Из основных возможностей, появившихся в новой версии программы, выделяются следующее.

Значительно упростилось рисование точных геометрических фигур (прямоугольник, эллипс), повернутых на какой-то угол. В CorelDraw указываются не абсолютные размеры объектов, а проекции сторон по осям Х и Y, потому создание повернутых фигур было весьма затруднительно. Теперь появились «3 point» (трёхточечные) инструменты для рисования прямоугольников, многоугольников, эллипсов и кривых. При этом сначала задается ось объекта (которая может иметь произвольное положение), а затем указывается его ширина.

Еще один инструмент – Polyline (Полилиния), позволяет создавать фигуры и в свободной манере, то есть рисовать их как кисточкой, и строить по точкам.

Кисти Roughen (Грубая) и Smudge (Пятно) позволяют производить искажения похожие на результат работы команды Liquefy (Искажение) в Adobe PhotoShop, они воздействуют не глобально на весь объект, а только в указанных областях.

Дальнейшее развитие получил заложенный в редактор механизм привязки объекта к опорным точкам, работа с текстом стала удобнее.

Всеми программами пакета поддерживается новый формат передачи изображений по Сети JPEG 2000, утвержденный международными стандартизирующими организациями. Его достоинством является хорошее соотношение «качество/объем», что особенно заметно на больших изображениях.

Новая версия редактора содержит все графические эффекты, ранее входившие в состав Photo Paint.

3D Studio Max – один из наиболее широко распространенных профессиональных пакетов для разработки трехмерных изображений. Возможности данной программы почти безграничны. 3D Studio Max моделирует трехмерные объекты от простейших (сферы, цилиндра и прямоугольного параллелепипеда) до сложных по форме (деревья, тела животных, лица людей).

Так как компьютерная прорисовка трехмерных поверхностей занимает достаточно много времени, объекты первоначально создаются в виде «проволочного моделей». Такая модель представляет собой сетку, набранную из многоугольников и принимающую форму каркаса (скелета), создаваемого объекта.

Чтобы сделать поверхность каркаса видимой, необходимо обтянуть его «кожей», наложить текстуру.

Редактор 3D Studio Max предоставляет возможность показа изменений не только пространственного положения объекта, но и его формы, размеров, цвета, характеристик материалов.

Основными областями использования 3D Studio Max являются: архитектурное проектирование и конструирование интерьеров, подготовка рекламных и научно-популярных роликов на телевидении, компьютерная мультипликация и съемки игровых фильмов, разработка компьютерных игр, подготовка иллюстраций для книг и журналов, художественная и компьютерная графика, Web-дизайн.

В 3D Studio Max 5.0. реализовано немало новых полезных функций. Значительно улучшена реалистичность рендеринга благодаря более точной работе освещения, средствам работы с физическими свойствами твердых тел, новым возможностям при наложении текстур. Много изменений и в создании анимации: добавлен редактор кривых, возможность слияния для анимации отдельных сегментов. 3D Studio Max 5 полностью совместим с программой DirectX 9, что немаловажно для создателей компьютерных игр. Кроме того, разработчики повысили производительность программы и скорость обработки трехмерной графики.

GIMP 1.1. * (GNU Image Manipulation Program – GNU - Программа манипуляции изображениями) – аналог редактора Adobe PhotoShop, созданный для операционной системы Linux. Кроме Linux GIMP поддерживается операционными системами FreeBSD-2.1, HP-UX, SunOS, Solaris, SGI, Windows.

GIMP поддерживает практически все графические форматы: GIF, JPEG, PNG, TIFF, BMP, PS, PCX, XPM, TGA и другие. Редактор обладает полным набором инструментов для обработки растровой графики. Он может работать и с векторной графикой.

GIMP используется для создания анимации — GIF, AVI. Содержит средства для разложения на кадры видеоизображения в форматах MPEG1, XANIM. Поддерживает скрипты и расширения, благодаря которым можно добавлять в программу новые функции. Улучшенное управление памятью ограничивает размер изображения. Выполнение операций «Отмена» (Undo) и «Повтор» (Redo) ограничивается лишь объемом жесткого диска. Имеются многочисленные инструменты выделения областей: выделение прямоугольной, произвольной, эллиптической и других областей

Программа GIMP обладает множеством графических фильтров, пополняемых с помощью плагинов. GIMP – программа, распространяемая бесплатно.

Вопросы:

1. Назовите три категории программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Кратко их охарактеризуйте.

2. Чем характеризуется качество точечного изображения? Что такое dpi?

3. Основные достоинства и недостатки графических растровых и векторных редакторов?

4. Перечислите, какие вы знаете растровые графические редакторы? Векторные?

5. Какие файловые форматы графических редакторов вы знаете?

6. Что такое фильтры, плагины, маска, слой, градиент, заливка, полигон, рендеринг, ролловер, пакетная обработка изображений?

7. Охарактеризуйте рабочее окно Paint?

8. Как можно задать размеры рабочей области в графическом редакторе Paint?

9. Назовите и охарактеризуйте основные чертежно-графические инструменты графического редактора Paint.

10. Объясните, как строится гладкая кривая линия в графическом редакторе Paint?

11. Объясните работу команды «Рисунок/Обратить цвета».