070602 «Дизайн»

ОПД.Ф.07. Информационные технологии в дизайне

6 Семестр

8315, 7315 – (4,5 Курс)

1. Обзор программного обеспечения для работы с векторной графикой.

2. Обзор программного обеспечения для дизайна веб-страниц.

3. Обзор программного обеспечения для двумерной анимации.

4. Форматы файлов векторной графики (cdr, ai, png).

AI (Adobe Illustrator Document)

Поддерживают практически все программы, так или иначе связанные с векторной графикой. Этот формат является наилучшим посредником при передаче изображений из одной программы в другую, с РС на Macintosh и наоборот. В целом, несколько уступая CorelDRAW по иллюстративным возможностям, (может содержать в одном файле только одну страницу, имеет маленькое рабочее поле - этот параметр очень важен для наружной рекламы - всего 3х3 метра) тем не менее, он отличается наибольшей стабильностью и совместимостью с языком PostScript, на который ориентируются практически все издательско-полиграфические приложения. 

CDR (CorelDRAW Document)

Основной рабочий формат популярного пакета CorelDRAW, являющийся неоспоримым лидером в классе векторных графических редакторов на платформе РС. В файлах этих версий применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, могут внедряться шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров, поддерживается многостраничность. 

PDF (Portable Document Format)

PDF первоначально проектировался как компактный формат электронной документации, но в последнее время все больше используется для передачи по сетям графических изображений и смешанных документов, содержащих как текст, так и графику. Преимущества формата PDF:

 платформенная независимость;

 возможность использования множества шрифтов (которые содержатся непосредственно в документе, поэтому документ будет выглядеть так, как задумал его автор, на любом компьютере, независимо от используемого на нем программного обеспечения) и гипертекстовых ссылок;

 возможность использования иллюстраций любого типа (векторных или растровых).

 для достижения минимального размера PDF-файла используется компрессия (сжатие), причем каждый вид объектов сжимается по наиболее выгодному для него алгоритму.

Просматривать документы в формате PDF и распечатывать их на принтере можно с помощью утилиты Acrobat Reader, распространяемой компанией Adobe бесплатно.

5. Форматы файлов растровой графики (bmp, gif, jpeg, png,).

BMP

Формат BMP (Bitmap – карта пикселов) разработан компанией Microsoft и применяется в ОС Windows для представления растровой графики. Позволяет хранить данные о цвете в значениях цветовой модели RGB (до 16 млн. оттенков) или в таблице цветов (до 256 оттенков). Этот формат использует сжатие по методу RLE. Использование этого формата не желательно в WWW ни в полиграфии (это связано с тем, что этот формат разработан конкретно под Windows, кроме того, существует большое количество форматов с лУчшими алгоритмами сжатия).

JPEG

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря, JPEG`ом называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами. Кодирование данных происходит в несколько этапов.

JPEG`ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы - в фотографиях больше полутоновых переходов, среди однотонных заливок же появляются нежелательные помехи.

Нежелательно сохранять с JPEG-сжатием любые изображения, где важны все нюансы цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание цветовой информации.

В JPEG`е следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое новое сохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных и превращению исходного изображения в «кашу».

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)

Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

GIF позволяет черезстрочную запись изображения (Interlaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.

Область применения. Текст, логотипы, иллюстрации с четкими краями, анимированные рисунки, изображения с прозрачными участками, баннеры. Тем не менее, формат GIF медленно, но уверенно сходит со сцены, и толчком к этому послужили требования выплаты денежных компенсаций американской компании Unisys, владеющей патентом на алгоритм сжатия данных LZW, лежащего в основе этого формата. На сегодняшний день самым вероятным его преемником видится формат PNG.

PNG (Portable Network Graphics)

PNG - разработанный относительно недавно формат для Сети, призванный заменить собой устаревший GIF. Использует сжатие без потерь Deflate, сходное с LZW (именно из-за патентования в 1995-м году алгоритма LZW возник PNG).

Этот формат, сжимающий графическую информацию без потерь качества, используя алгоритм Deflate, в отличие от GIF или TIFF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия и поддерживает цветные фотографические изображения вплоть до 48-битных включительно. Формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности. В числе других отличительных особенностей этого формата можно отметить двумерную чересстрочную развертку (т.е. изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам).

6. Форматы анимационных файлов (ppt, swf, gif).

7. Форматы звуковых файлов (midi, wav, mp3).

WAVE (.wav) - наиболее широко распространенный звуковой формат. Используется в OC Windows для хранения звуковых файлов. Помимо обычных дискретных значений, разрешающей способности, количества каналов и значений уровней громкости в wav может быть указано еще множество параметров: метки позиций для синхронизации, общее количество дискретных значений, порядок воспроизведения различных частей звукового файла.

MPEG-3 (.mp3) - формат звуковых файлов, один из наиболее популярных на сегодняшний день. Был разработан для сохранения звуков, отличных от человеческой речи. Используя для оцифровки музыкальных записей. При кодировании применяется психоакустическая компрессия, при которой из мелодии удаляются звуки, плохо воспринимаемые человеческим ухом.

MIDI (.mid) - цифровой интерфейс музыкальных инструментов (Musical Instrument Digital Interface). Этот стандарт разработан в начале 80-х годов для электронных музыкальных инструментов и компьютеров. MIDI определяет обмен данными между музыкальными и звуковыми синтезаторами разных производителей. Интерфейс MIDI представляет собой протокол передачи музыкальных нот и мелодий. Но данные MIDI не являются цифровым звуком - это сокращенная форма записи музыки в числовой форме. MIDI-файл представляет собой последовательность команд, которыми записаны действия, например, нажатие клавиши на пианино или поворот регулятора. Эти команды, посылаемые на устройство воспроизведения MIDI-файлов, управляют звучанием, небольшое MIDI-сообщение может вызвать воспроизведение звука или последовательности звуков на музыкальном инструменте или синтезаторе, поэтому MIDI-файлы занимают меньший объём (единица звукового звучания в секунду), чем эквивалентные файлы оцифрованного звука.

8. Сравнительный анализ растровой и векторной графики. Сжатие растровых изображений.

Критерий сравнения	Растровая графика	Векторная графика
Способ представления изображения	Растровое изображение строится из множества пикселей	Векторное изображение описывается в виде последовательности команд
Представление объектов реального мира	Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов	Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества
Качество редактирования изображения	При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения	Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества
Особенности печати изображения	Растровые рисунки могут быть легко распечатаны на принтерах	Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы

Большинство форматов растровых файлов включают технологию сжатия. Все технологии сжатия основаны на выявлении повторяемости отдельных участков внутри данных изображения. Такие повторяющиеся участки заменяются эквивалентным представлением, занимающим меньший объем. Сжатие полностью случайных данных невозможно.

Все методы сжатия можно разделить на 2 класса: методы сжатия без потерь и сжатие с потерями данных. Методы сжатия без потерь: если сжать изображение при помощи технологии этого класса, а затем восстановить изображение, то получившееся изображение будет идентично оригиналу с точностью до бита. Метод сжатия с потерями при аналогичной последовательности операций (сжатие-распаковка) дает изображение, которое хотя и близко к оригиналу, но не совпадает с ним полностью. Например, может исказиться информация о цвете пикселов. Наибольшее искажение дает JPEG-сжатие.

Метод RLE (Run Length Encoding – кодирование длин серий). Последовательные пикселы с одинаковым значением (цвета или номера цвета в палитре) кодируются с помощью пары чисел – длины серии (run length) и значение пиксела.

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) во всем файле. Выявленные последовательности сохраняются в таблице (словаре), им присваиваются более короткие маркеры (ключи). Сжатый файл содержит коды, указывающие на элементы словаря.

Метод сжатия Хаффмана (Huffman) используется как составная часть в ряде других схем сжатия, таких как LZW, JPEG. В методе Хаффмана берется набор символов, который анализируется, чтобы определить частоту каждого символа. Затем для наиболее часто встречающихся символов используется представление в виде минимально возможного количества битов.

Метод DCT (Discrete Cosine Transform – дискретное косинусное преобразование) – блоки пикселов представляются с помощью косинусных функций с разными частотами. Ключевой метод сжатия в JPEG.

9. Характеристики и настройки сканеров. Выбор оригинала для сканирования.

Сканер – устройство, предназначенное для ввода изображений в память машины.

1. Оптическое разрешение —это параметр представляет собой количество светочувствительных элементов сканера на единицу длины (обычно на дюйм) и указывает, сколько пикселов сканер может считать в квадратном дюйме. Характеристика измеряется в dpi (dots per inch – количество точек на дюйм) или в ppi (Pixel per Inch), что по сути одно и то же.

Оптическое и механическое разрешения. Механическое разрешение сканера – это количество шагов на дюйм, которое позволяет делать двигатель сканера при перемещении каретки, определяет разрешение по вертикальной оси.

Глубина цвета (разрядность). Количество бит, применяемых для хранения информации о цвете каждого пиксела. Цветные сканеры могут иметь глубину цвета, равную 24 (8 бит на канал), 30 (10), 36 (12) и 48 (16).

Режим сканирования. Однобитный черно-белый режим, полутоновые изображения (8 bpp - оттенки серого), цветной режим (24 bpp и больше).

Цветовая модель при сканировании. Сканирование цветных оригиналов может производиться в моделях RGB или CMYK.

Диапазон оптических плотностей. Характеристика, определяющая возможность сканера правильно передавать изображения с большим или с очень маленьким разбросом яркости (возможность отсканировать «фото черной кошки в темной комнате»).

Выбор оригинала для сканирования. Все возможные оригиналы можно расположить в следующем порядке уменьшения качества.

1. Слайд формата 5х6 или 8х11 см. Слайды обладают наибольшим разрешением (количеством точек, различимых на оригинале) из всех разновидностей оригиналов. Для слайдов эта величина равна примерно 100 линиям на миллиметр. Оптическое разрешение слайд-модуля должно быть выше 2540 dpi (100*25,4) так как для качественного воспроизведения деталей желательно иметь по крайней мере двукратный запас по разрешению сканера.

2. Фотографии. У фотографии намного крупнее размер различимых точек, увеличение при печати так же ухудшает воспроизведение деталей.

3. Цветные негативы. Оцифровка цветных негативов обладает большой сложностью. Недостаточно при оцифровке просто обратить цвета. Сканер должен обладать специальным программным обеспечением, производящее сканирование негатива с учетом фирмы-производителя пленки.

4. Наименее качественное сканированное изображение дает полиграфический оттиск. Качество получаемого изображения зависит от типа бумаги и технологии печати. Кроме того, бумажный оригинал содержит полиграфический растр (четыре растровых структуры, расположенные под различными углами). При сканировании растры накладываются на матрицу, генерируемую сканером, а затем (при дальнейшей печати) растрируются в третий раз. Эти многократные наложения растровых структур приводят к появлению муара.

10. Цветовые координаты. Цветовое пространство человека.

В начале 30-х годов прошлого века Международная Комиссия по освещению (CIE — Communication Internationale de l`Eclairage) предприняла исследования по измерениям цветовых оущений человека, вызываемые спектрально-чистыми цветами, расположенными на всем протяжении видимого спектра: от фиолетового до красного.

Каждому цветовому ощущению от монохроматического излучения определенной длины волны соответствуют три строго определенных числа, которые можно отобразить в трехмерной системе координат. Такая трехмерная система координат будет представляет собой физиологическую цветовую координатную систему — ФЦКС, или, сокращенно, — ЦКС.

Графически цветовые координаты всех цветовых ощущений, которые может испытывать человек, будут представлять собой некую объемную фигуру в пространстве данной ЦКС. Эту фигуру можно назвать пространством цветовых ощущений человека или цветовым пространством человека.

11. Цветовые пространства: CIE RBG, CIE XYZ, CIE L*a*b.

В начале 30-х годов прошлого века Международная Комиссия по освещению (CIE — Communication Internationale de l`Eclairage) предприняла исследования по измерениям цветовых оущений человека, вызываемые спектрально-чистыми цветами, расположенными на всем протяжении видимого спектра: от фиолетового до красного.

Физиологическая цветовая координатная система, полученная в результате экспериментов CIE, носит название "CIE RGB".

В цветовой координатной системе CIE RGB некоторые цвета имеют отрицательные координаты, что создает неудобства при математических расчетах. Поэтому была предложена другая цветовая координатная система, полученная принудительным математическим пересчетом из исходной CIE RGB. Эта система получила название CIE XYZ (по трем координатным осям — XYZ).

К сожалению система CIE RGB, CIE XYZ не отражает цветоразличительных свойств зрения, т.е. одинаковые расстояния в ЦКС CIE XYZ не соответствуют одинаковому зрительному различию между соответствующими цветами при одинаковой яркости. Понятно и оправданно стремление ученых создать зрительно однородное цветовое пространство, однако полностью решить эту задачу не удается.

Наибольшее распространение получила ЦКС CIE L*a*b*, рассчитываемая из CIE XYZ по сложным эмпирическим формулам.

В ЦКС CIE L*a*b*, величина L* обозначает светлоту (Luminance, Light), a* - величину красной/зеленой составляющей, b* - величину желтой/синей составляющей.

12. Цифровые видеоданные. Частота смены кадров. Развертка.

Видеоданные, которые представляются в виде конечного множества возможных значений, задаваемых в дискретные моменты времени, называются цифровыми видеоданными.

Количество (частота) кадров в секунду — это число неподвижных изображений, сменяющих друг друга при показе 1 секунды видеоматериала и создающих эффект движения объектов на экране.

Стандартная частота смены кадров в видеофильме —25 кадров в секунду в PAL (Phase Alternate Line) — системе, используемой в странах Европы, или 29,97 кадров в секунду в NTSC — системе, используемой в странах Северной Америки и Японии. (Стандартная частота смены кадров в кинофильме — 24 кадра в секунду.)

Развёртка (разложение) видеосигнала может быть прогресси́вной (построчной) или чересстро́чной. При прогрессивной развёртке все горизонтальные линии (строки) изображения отображаются поочередно одна за другой. При чересстрочной развёртке показываются попеременено то все чётные, то все нечётные строки. Вместе они образуют поле кадра или полукадр.

Чересстрочная развёртка была изобретена для показа изображения на кинескопах. Её цель — повысить частоту мельканий кинескопа (монитора) до уровня, незаметного человеческому глазу.

Системы PAL, SÉCAM (50 полей/с) и NTSC (60 полей/с) — это всё системы с чересстрочной развёрткой.

13. Цифровые видеоданные. Размер кадра. Форма пиксела.

Видеоданные, которые представляются в виде конечного множества возможных значений, задаваемых в дискретные моменты времени, называются цифровыми видеоданными.

Соотношение ширины и высоты кадра (англ. aspect ratio) — важнейший параметр в любом видеоматериале. Ещё с 1910 года кинофильмы имели соотношение сторон экрана 4:3 (4 единицы в ширину к 3 единицам в высоту; иногда ещё записывается как 1,33:1 или просто 1,33).

Чтобы приблизить форму кадра к естественному полю зрения человека (и, следовательно, усилить восприятие фильма), был введён стандарт 16:9 (1,78), почти соответствующий так называемому «Золотому сечению».

Цифровое телевидение в основном тоже ориентируется на соотношение 16:9. К концу XX века, после ряда дополнительных исследований в этой области, стали появляться даже и более радикальные соотношения сторон кадра: 1,85, 2,20 и вплоть до 2,35 (почти 21:9).

Для того, чтобы видеоданные, обрабатываемые на компьютере, имели соотношение сторон кадра, соответствующее телевизионному стандарту, используются пикселы, форма которых отлична от квадратных. Для описания параметров пикселов используется параметр pixel aspect ratio, задающий отношение ширины пиксела к его высоте.

14. Аналоговое и цифровое представление звука.

Звук – это слышимые человеком колебания, распространяющиеся в пространстве.

В звуковой аппаратуре звук представляется либо непрерывным электрическим сигналом, либо набором цифр (нулей и единиц). Аппаратура, в которой рабочий сигнал является непрерывным электрическим сигналом, называется аналоговой аппаратурой (например, бытовой радио приемник или стерео усилитель), а сам рабочий сигнал – аналоговым сигналом.

Аналоговый сигнал с помощью специального процесса может быть представлен в виде цифрового сигнала – некоторой последовательности чисел. Аналоговый или цифровой аудио сигнал – это лишь формы представления звуковых колебаний, придуманные человеком для того, чтобы иметь возможность анализировать и обрабатывать звук.

Непосредственно аналоговый или цифровой сигнал в его исходном виде не может быть услышан.

15. Глобальная компьютерная сеть Интернет. Возникновение, принципы работы Интернет. Протокол TCP/IP.

Интернет – это глобальная компьютерная сеть.

В основе работы Интернета лежит технология Клиент-Сервер. Информация в сети находится на огромном множестве серверов, разбросанных по всему миру. Для обращения к ним и просмотра получаемой с этих серверов информации на компьютерах у пользователей сети устанавливаются специальные программы-клиенты (браузеры).

Каждый сервер Интернета, и вообще, каждый компьютер имеет свой адрес.

Каждому компьютеру в Интернете присваивается свой номер, который называется IP-адресом. Каждый IP-адрес имеет длину ровно 32 бита и записывается обычно как четыре десятичных числа (от 0 до 255), отделенных друг от друга точками, например, 62.76.161.102. Это глобальная нумерация - каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет уникальный IP-адрес.

Набор формальных правил о том, как и в каком виде следует передавать данные между различными устройствами и программами, называется протоколом. Интернет использует протокол TCP/IP. Собственно, Интернет представляет собой объединение десятков тысяч отдельных сетей, которые используют протокол TCP/IP и единое пространство IP-адресов. В Интернете используются несколько типов протоколов, появлявшихся с течением времени и развитием компьютерных технологий. К ним относятся, например, файловый протокол ftp, http – протокол передачи гипертекстовых данных и др.

У большинства серверов в Интернете есть собственное имя, а не только IP-адрес. Это имя называют доменным, поскольку оно состоит из названий доменов (англ. domain - область, регион) - совокупности компьютеров, к которым принадлежит данный компьютер.

Существуют специальные DNS-серверы (англ. Domain Name Service-служба доменных имен), распределенные по всему миру, каждый из которых отвечает за какую-то часть сети. Они занимаются преобразованием доменного имени в IP-адрес.

Уникальное имя имеет и каждый документ в Интернете. Это уникальное имя называется URL - Универсальный Указатель Ресурса (Universal Resource Locator). URL имеет следующую форму: протокол://адрес сервера/полное имя файла на сервере