быть честным. Попробуйте найти какой-нибудь способ связи с человеком, задавшим вопрос, чтобы дать ему ответ в будущем.

§ По истечении времени, отведенного на вопросы, подведите итоги, сообщите об этом слушателям или завершите сеанс как-нибудь еще.

ТЕМА 16 КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА

Растровая и векторная графика. Теория света и цветовые модели. Графические форматы данных

Из истории компьютерного редактирования изображений

Редактирование изображений было положено фирмой Macintosh в конце 80х годов. Первая программа позволяла использовать оттенки серого. Компания

Fractal Design разработала редакторы Color studio, Painter.

В 1990 году компания Adobe приобрела программу – дипломную работу Тома Нолла Photoshop.

Программа на данном этапе предназначена для редактирования изображений, спецэффектов, создавать новые изображения.

Позволяет реализовывать растровую графику. Любой рисунок (линия и др.) преобразовывается в квадратики – пиксели. Рисунок называется битовой картой – каждый пиксель соответствует одному биту данных (0 или 1). Программы рисования, существуют также чертежные программы Adobe Illustrator или Corel Draw. Черчение подразумевает работу с объектами, представляющими собой независимые, математически описываемые формы. Иногда такие программы называют объектными или объектно-ориентированными, а также векторными.

Возможности рисования

Преимущества рисования – естественный способ создания изображений. Суть в использовании разнообразных форм - карандаши, мелки, краски, пульверизатор, широкая цветовая гамма.

Недостаток – ограниченное разрешение, т.к. битовая карта состоит из фиксированного числа пикселей и от размера печатаемого изображения. В распечатке малого размера пиксели маленькие и разрешение высокое, при увеличении размера изображения – пиксели увеличиваются, а разрешение снижается. При попытке в большом изображении увеличить кол-во пикселей для сглаживания картинки влечет увеличение объема файла изображения.

Возможности черчения

При черчении каждое изображение состоит из отдельных объектов. Каждый объект может редактироваться самостоятельно.

Линии, фигуры и текст задаются математическими выражениями, что дает возможности просто адаптировать изображения под любой размер изображения. Программа преобразовывает математические изображения в пиксели рисунка. Разрешение принтеров выше, чем мониторов (в среднем) п- 300 пикселей на дюйм, м- 70 пикселей на дюйм. Объем файла гораздо меньше, чем при растровом изо, и зависит только от количества и сложности объектов.

Форматы файлов

82

Любой пользователь, хоть мало-мальски знакомый с компьютером, знает, что любая программа хранит информацию в файлах, имеющих определенный, характерный только для этой программы, формат. Если многочисленные программы предназначены для одной цели (например, текстовые редакторы), то программисты стараются реализовать их совместную работу. Для этого существует ряд методов, среди которых отдельно выделяются конверторы. В области растровой графики из-за разнообразия типов изображений и области их применения существует огромное количество разных форматов графических изображений. Но среди этого огромного количества все же можно выделить наиболее распространенные виды. Для любого графического формата характерны и критичны следующие аспекты. Именно по ним и надо выбирать, годится ли Вам тот или иной формат.

Распространенность формата. Естественно то, что при выборе формата для результата своей работы необходимо выбирать распространенный формат, ибо в обратном случае получатель или просто человек, желающий посмотреть на Ваше творение, не сможет этого сделать. С другой стороны, многие люди, занимающиеся графикой, работают с множеством программных продуктов. Причем зачастую в одном приложении изображение готовят для экспорта в другую программу, и если Вы выберете нераспространенный формат, то рискуете потерять уйму лишнего времени.

Поддерживаемые типы точечных изображений. Например, если Вы изготовляете макеты для тиражирования, то Вам ни в коем случае не годятся форматы, которые поддерживают только индексированные цвета.

Поддерживаемые цветовые модели. Тут все ясно. Тем читателям, которым не известно, что такое цветовые модели и им действительно это нужно, смотрите прежние публикации на эту тему.

Возможность хранения каналов масок. Многие программы способны их использовать для создания контуров обводки.

Возможность сжатия. Критично в тех случаях, где есть нехватка свободного места на диске или Интернет.

Алгоритм сжатия. Существует два общих класса алгоритмов: сжатие с потерей информации и сжатие без потери информации. Все зависит от того, что вам нужно сжать, с каким качеством и как сильно.

Возможность хранения векторной графики. Сейчас я остановлюсь на тех форматах, которые на мой (и не только) взгляд наиболее распространены.

Формат файла определяет способ хранения изображения в файле на диске. Некоторые форматы обеспечивают уникальные схемы сжатия изображения, некоторые форматы позволяют обмениваться изображениями с другими приложениями.

Формат BMP

Bitmap paint – битовая карта является собственным форматом для MS Paint. Поддерживается многими прил. Поддерживается количество цветов до 16 млн, можно использовать схему последовательного сжатия без потерь – когда размер файла уменьшается, а изо не ухудшается, но новый формат RLE может быть

83

недоступен некоторым прил. Формат JPEG позволяет сжиматьз за счет потери некоторых данных..

Формат GIF

Graphics Interchange Format – формат графического обмена использует механизм сжатия, который позволяет работать только с 256 цветами (8 бит на пиксель). Если изображение состоит более, чем из 256 цветов, то формат GIF не будет доступен. Он удобен для хранения высококонтрастных картинок и текста.

Формат PCX

Формат программы Paintbrush – программа рисования под DOS – это единственное достоинство.

Формат PDF

Portable Document Format – переносимый формат документов. Является разновидностью языка печати, позволяющего формировать электронный образец печатного документа. Программа Adobe Acrobat позволяет работать с графическим документом, но использовать гиперссылки. Для просмотра имеется прога Acrobat Reader. При преобразовании в формат pdf нет возможности влиять на коэффициент сжатия.

Формат PNG

Portable Network Graphics Произносится пинг позволяет сохранять изображения с 19 млн цветами без сжатия для использования на web. Поддерживает 24 и 48 битовые изображения

Формат JPEG

Joint Photographic Experts Group – эффективный формат сжатия с потерей данных и уменьшением объема файлов. Но позволяет управлять количеством сохраняемых данных.

Формат TIFF

Формат TIFF (Tagged Image File Format) был создан в качестве универсального формата для хранения сканированных изображений с цветовыми каналами. Важным достоинством этого формата является его переносимость на разные платформы.

Его импортируют практически все программы, работающие с точечной графикой. Этот формат позволяет хранить изображения с любой глубиной цвета и цветовой моделью. Поддерживаются многочисленные алгоритмы сжатия без потери информации. В итоге, является одним из самых предпочтительных форматов для макетов, ориентированных для типографической печати и других форм тиражирования.

О векторной и растровой графике

Компьютеры показывают графику в векторном или растровом формате, чтобы работать с ними наиболее эффективно, Вы должны понимать, чем они отличаются. Flash позволяет Вам создавать и оживлять компактную векторную графику. Он также позволяет импортировать и манипулировать растровой графикой, созданной в других приложениях.

Векторная графика

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается

84

точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура. При редактировании элементов векторной графики Вы изменяете параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Вы можете переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Растровая графика

Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также, как в мозаике.

При редактировании растровой графики Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пикселы будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Растровая и векторная графика Все изображения, находящиеся в компьютерном виде, делятся на два

больших класса - точечные (растровые) и векторные (объектные). В векторной графике все изображения описываются в виде математических объектов - контуров, которым могут быть присвоены некоторые заливки и обводки. Каждый контур представляет собой независимый объект, воспринимаемый программой как единое целое. Такие объекты можно перемещать, искажать, масштабировать и так далее. Программа хранит лишь математические описания контура, обводки или заливки и при изменении заново создает объект. Качество контуров при этом не ухудшается. В результате возможности редактирования объектных иллюстраций несколько ограничены - они лимитируются математическим аппаратом программы.

Точечные изображения описываются не кривыми, а сеткой точек. Эту сетку точек называют растром, а точки - пикселами. Программа хранит сведения о цвете каждого пиксела. Так, например, изображения на экране телевизора, монитора, иллюстрации в журналах, отпечатки, сделанные на принтере, - все это точечные изображения. Работа с точечными изображениями заключается в редактировании каждой точки, а не контуров объектов, как в векторной графике. Это обеспечивает полную свободу в редактировании изображений. Однако работа с точечными изображениями является более сложной, чем с векторной. Так, например, что Ваш глаз воспринимает как отсканированную фотографию Вашей любимой девушки, для программы это прямоугольная область с кучей точек разного цвета. Поэтому при редактировании необходимо определять характеристики каждого пиксела. Это делает работу человека более трудоемкой. Поэтому для редактирования

85

какой-то области изображения необходимо ее выделить, так как программа не распознает объекты.

Теория света и цветовые модели

Свет - это электромагнитные волны определенной длины. Каким же образом в человеческом глазе формируются цвета? В целом, человеческий глаз - это сложный "инструмент", который воспринимает световые волны различной длины. Предположим, перед вами лежит 3.5-дюймовая дискета Verbanim. Обычно они черные. Почему? В принципе, каждый предмет является источником повторного излучения. Поглощая видимый (дневной) свет, наша дискета уже повторно отражает свет другой длины, который нашим глазом (в нашем случае дискета Verbatim) воспринимается как черный. По этой причине люди довольно плохо видят в темноте, так как окружающие нас предметы слабо отражают (лунный свет сам является лишь отражением солнечного и слишком слаб для хорошей видимости). Так, длина световой волны в 460 нм соответствует фиолетовому цвету, 470 нм - синему, 480 нм - голубому, 520 нм - зеленому, 580 нм - желтому, 600 нм - оранжевому, 640 нм - красному и так далее.

В программе Photoshop реализовано довольно много цветовых моделей, которые имеют свои особенности. Все цветовые модели характеризуются цветовым охватом. Цветовой охват - это диапазон цветов, который может быть воспроизведен, зафиксирован или описан каким-либо способом. Так, например, часть того, что воспринимает глаз (Lab), может передать монитор (RGB). Но все же на экране монитора нельзя точно передать чистые голубой и желтые цвета. Часть из того, что передает монитор, можно напечатать (CMYK). Например, на офсетной машине совсем нельзя передать цвета, составляющие которых имеют очень низкую плотность. Теперь давайте перейдем к описанию цветовых моделей и поговорим о них конкретней.

Модель RGB

Эта модель описывает излучаемые цвета. Модель RGB описана на трех базовых цветах - Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий). Остальные цвета и оттенки образуются смешением этих базовых цветов. Из смешения красного и зеленого получается желтый, из смешения зеленого и синего получается голубой, синий и красный дают пурпурный. Если смешивают все три цвета, то в результате образуется белый. Базовые цвета иначе называются каналами. RGB - трехканальная цветовая модель. Количество каждого компонента в рамках программы может быть измерено в процентах или числами от 0 до 255, то есть каждый базовый цвет имеет 256 оттенков.

Эта модель представляется в виде трехмерной системы координат. Любая координата отражает вклад каждой составляющей в результирующий цвет в диапазоне от нуля до максимального значения. Внутри полученного куба и находятся все цвета, образуя цветовое пространство. Важно отметить особенные точки и линии этой модели. Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет). Точка с координатами (255;255;255) - белый цвет. На линии, соединяющей данные две точки, располагаются серые оттенки.

Увидеть и определить цвета и параметры этой модели можно на палитрах

Color Picker, Info, Color.

86

Модель CMYK

Данная модель описывает отражающие цвета. Как я уже упоминал выше, в зависимости от того, в какой области спектра происходит поглощение, объекты отражают разные цвета. Цвета, которые используют белый цвет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными (цвета модели RGB называются аддитивными, так как описывают излучаемые цвета путем смешения трех основных). Для их описания используется модель CMY (Cyan, Magenta, Yellow). В этой модели основные цвета образуются путем вычитания из белого цвета основных аддитивных цветов модели RGB. Понятно, что в таком случае и основных субтрактивных цветов будет три: голубой (белый минус красный), пурпурный (белый минус зеленый), желтый (белый минус синий). При смешении двух субтрактивных цветов результирующий цвет затемняется (в модели RGB при смешении двух аддитивных цветов результирующий цвет получается светлее).

Таким образом, при смешении максимальных значений всех трех компонентов должен получаться черный цвет. При полном отсутствии краски получится белый цвет. Смешение равных значений трех компонентов даст оттенки серого. Модель CMY аналогична RGB, в которой перемещено начало координат (в начале координат вместо черного (RGB) - белый (CMY)).

Данная модель - основная модель полиграфии. Пурпурный, голубой и желтый составляют костяк полиграфии и благодаря этим краскам большая часть видимого спектра может быть воспроизведена на бумаге. Кстати, существует довольно большая проблема в получении черного цвета. Вы можете возразить: "Но ты же только что сказал, что при смешении всех трех красок получится черный?" Да, я это утверждал, но теоретически. На практике же все иначе. Большинство красок, используемых при печати, имеют примеси, и при их смешении получается грязно-коричневый. А чтобы получить черный, нужно убабахать (если так можно выразиться) очень много краски, что неминуемо приводит к переувлажнению бумаги и качество печати ухудшается. И, как экономист, я могу сказать, что в свою очередь это весьма неэкономично и приводит к увеличению затрат на типографические нужды, что неминуемо ведет к подорожанию готовой продукции (журнала, предположим). Но не один я такой умный;). Поэтому другие умные люди добавили в цветовую модель уже готовый черный цвет. Этот цвет и дал последнюю букву в названии CMYK. Но почему К? Ведь на английском языке черный - это black! Да, но черный цвет - это ключевой, то есть Key. Отсюда можно сделать вывод, что модель CMYK - четырехканальная. Как и для модели RGB, количество каждого компонента может быть выражено в процентах или градациях от 0 до 255.

Безусловно, модели RGB и CMYK связаны между собой, но их взаимная конвертация не происходит без потерь. Главная задача - перевод из модели в модель с наименьшими потерями качества изображения.

Представление графических изображений. Графическая структура документа

Microsoft Office

Важнейшим свойством программ Microsoft Office является то, что для всех программ, входящих в его состав принят общий стандарт представления

87