1.4. Работа с графикой.

В современном мире компьютерная графика очень популярна и востребована в сферах рекламы, редакционно-издательской деятельности, полиграфии, мультипликации и web-дизайна. Графическое представление информации, в силу наглядности и лаконичности, поддерживает образовательные услуги: визуализацию моделирования различных процессов при изучении теоретического и практического материала, создание иллюстраций к электронным учебникам, демонстрационных программ и т.д. Графические изображения влияют на дизайн страницы. Хорошее графическое оформление страниц способствует лучшему восприятию информации. Для работы с компьютерной графикой существует множество разных программ.

Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика (основной элемент - точка), векторная графика (основной элемент - кривая линия)и фрактальная графика (основной элемент - треугольник). Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге. Растровую графику применяют при разработке мультимедийных и полиграфических изданий. Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентировано не столько на создание изображений, сколько на их обработку. Программные средства для работы с векторной графикой предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание художественной фрактальной композиции состоит не в рисовании или в оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но её часто используют в развлекательных программах.

Для оформления web-страниц в основном используют растровую графику. Файлы растровых изображений отличаются многообразием форматов (несколько десятков). У каждого формата есть свои положительные качества, определяющие целесообразность его использования при работе с теми или иными приложениями.

Существует множество программ, предназначенных для работы с растровой графикой. Ряд графических редакторов, например Painter и Fauve Matisse, ориентирован непосредственно на процесс рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. Программа Adobe Photoshop является базовым растровым графическим редактором в компьютерной графике, после освоения которой легко овладеть другими графическими программами и получить представление о новых возможностях в области обработки изображений. Он может выполнять наклоны, повороты изображения, может изменять их размер. С помощью Photoshop очень удобно делать коллажи, так как в нём присутствуют удобные инструменты для выделения частей рисунка: лассо, многоугольное лассо и волшебная палочка. Также в редакторе присутствуют фильтры, позволяющие изменять изображения. С помощью фильтров можно придать фотографиям вид рисунка, выполненного цветными карандашами, можно добавить шум или размыть изображение.

Для Web-документов, циркулирующих в сети Internet, очень важен размер файлов, поскольку от него зависит скорость доступа к информации. Поэтому при подготовкеWeb-страниц используют три вида графических форматов, обеспечивающих наиболее плотное сжатие. Самыми распространенными графическими форматами в Web являютсяgif,jpeg и png. По данным статистики 90% всей графики в Интернет имеет форматы gif и jpeg.

В 1978 г. израильские исследователи Зив и Лемпел разработали принципиально новый алгоритм сжатия без потери данных – LZ78. Затем американский программист Велч усовершенствовал его и переименовал в LZW. В 1987 г. Боб Берри взял LZW как основу нового формата gif (Graphic Interchange Format). Компания Unisys запатентовала его, но денег с программистов не брала. Но в 1994 г. из-за финансовых трудностей Unisys объявила LZW коммерческим стандартом – появился первый в мире платный формат gif. Его уникальное свойство – черезстрочность – interlace – картинка постепенно прорисовывается во время загрузки. В 1989 г. появилась версия gif89а. Она позволяла использовать прозрачный фон – transparansy и последовательную загрузку изображений, т.е. анимацию. gif — Данный формат поддерживают многие графические приложения, в том числе все программы просмотра графики World Wide Web. Однако у этого формата есть одно серьезное ограничение: он не поддерживает изображения с глубиной цвета больше 8 бит на пиксел. Обычно 8 бит на пиксел оказывается достаточно для контурных изображений типа комиксов и рисунков, где используется ограниченное количество цветов, или для небольших картинок, где для цветопередачи хватает 256 оттенков.

С развитием аппаратного обеспечения, поддерживающего высокое разрешение и богатую цветовую гамму, графические файлы значительно увеличились в размерах. Многие сейчас начинают работать с полноцветными изображениями 1024 на 768 пикселов (это более 2,3 мегабайт данных). Так как высококачественные изображения встречаются все чаще, ограничения, накладываемые традиционными методами сжатия (например, LZW), становятся все более ощутимыми.

Для поиска оптимального способа сжатия изображений фотографического качества две международные организации по стандартизации, International Telecommunications Union (ITU, Международный союз телекоммуникаций) и International Organization for Standartization (ISO, Международная организация по стандартизации), создали Joint Photographic Experts Group (JPEG, объединенная экспертная группа по фотографии). С тех пор сокращение "jpeg" используется как название этой техники сжатия. Кроме того, оно входит в названия некоторых использующих ее файловых форматов. В формате принята 24-битовая схема кодирования цвета - 2²⁴=16777216, т.е порядка 17 млн.цветов. Имя jpeg указывает на метод сжатия, а не на формат файла. Метод сжатия jpeg используют не только форматы "jpeg", но и радикально отличающиеся форматы, такие как tiff и Quick Time. К счастью, все же большинство форматов, известных под именем "jpeg", очень похожи, и, скорее всего, у вас не возникнет с этим проблем, но знать о возможных осложнениях не помешает. Формат jpeg отличается от других графических форматов прежде всего тем, что он использует метод сжатия "с потерями". jpeg частично идентифицирует и удаляет ту информацию, которая несущественна для восприятия изображения. В результате jpeg может достигать высокого уровня сжатия без заметных потерь в качестве изображения. Метод сжатия "с потерями" имеет много реализаций. jpeg достигает существенного сжатия за счет отбрасывания части информации, которая обычно не проявляется в реальных изображениях. В jpeg следует избегать больших участков с однородным цветом во избежание появления постороннего цветового «шума» и «грязи». Так как jpeg предполагает сжатие с потерями, при создании файлов необходимо быть внимательным. Большинство программ, создающих такие файлы, позволяют задавать значение параметра качества изображения. При просмотре изображения обращайте внимание на четкость очертаний и углов, например, вокруг текста, или контур детали изображения, выделяющейся на общем фоне. Часто бывает заметно, что контур "смазан" или линия "дрожит". Сжатие jpeg использует мозаику размером восемь на восемь пикселов. Если задаются слишком низкие значения качества, ее границы могут стать заметны. Для улучшения качества необходимо при подготовке изображений работать с ними в формате tiff, и лишь готовый результат переводить в jpeg. Формат progressive jpeg оптимизирован специально для WWW и дает возможность грузить графику в черезстрочном режиме, как gif.

Формат png (Portable Network Graphics, но многие переводят – Picture is not gif) появился из-за стремления избавиться от gif с его криминалом и обладает всеми возможностями gif, но глубина цвета – 48 бит. Сжатие по горизонтали и вертикали. Имеет гамма-коррекцию, т.е управляет яркостью свечения каждой точки экрана с целью идентичного изображения картинки на любых типах оборудования. Старыми версиями браузеров не поддерживается. Этот формат специально создавался для Интернет. Остановимся на форматах других мультимедиа файлов.

Аудио форматы .aiff – аудиоформат .au – от аудио. Старейший в Интернет стандартный формат 8-битового звука с невысоким качеством. .wav – от Waveform Audio. Стандартный формат цифрового звука в Windows. .midi (.mid) – Musical Instrument Digital Interface. Формат содержит запись нот, коды музыкальных инструментов и др. информацию, по которой синтезируется музыка. .mp3 – mpeg Audio Layer 3. Формат с высокой степенью сжатия за счет некоторого ухудшения качества звука, не заметного на слух. .ra – RealAudio. Формат поддерживает поток звуковых данных, воспроизводится по мере загрузки файла, имеет повышенное качество звучания. Видео форматы

.mpeg (.mpg) – Moving Picture Expert Group. Предназначен для сжатия видео и аудио. Стандарт в цифровом видео с высоким качеством, но большого размера.

.avi – Audio Video Interleaved. Перемежающиеся аудио и видео, применяется вWindows.

.mov (.qt) – QuickTime. Популярный в Интернет формат компанииApple, не требует длительной загрузки.

Виртуальная реальностьв Internet пока является новинкой. Вследствие ограничений на объем передаваемой через Сеть информации предлагается хранить библиотеки описаний объектов виртуальной реальности на локальном компьютере, а из Сети получать лишь сценарии действий в виде текстовых файлов. Так как описаниеVRMLпредставляется обычным текстовым файлом (несложные примеры см. наwww.srcc.msu.su/vrml), создавать и редактировать исходныеVRML-тексты можно с помощью простейших текстовых редакторов классаNotePadилиWordPad; из специализированных редакторовVRML-кодов можно указать, например,VRMLPadфирмыParallelGraphics(www.paragraph.ru).Многие программы трехмерного моделирования (например, всем известный пакет 3DStudioMax) позволяют работать с данными в формеVRML.

Язык моделирования виртуальной реальности - интерпретируемый язык VRML(Virtual Reality Modeling Language), предложенный в 1995 году.VRMLпредлагает способ создания трехмерных виртуальных миров (‘аватаров’) с возможностью ‘путешествий’ по ним в WEB; объекты VRML включают в себя текст, изображения, аудио, видео и Java-приложения (примеры VRML на адресахwww.webmaster.com/vrml, webspace.sgi.com, vrml.wired.com). Для просмотраVRML-миров в настоящее время предлагаются несколько (бесплатных) расширений стандартныхWEB-браузеров - модульLive3DиCosmoPlayer(компанияCosmo Software,www.cosmosoftware.com) для браузераNestcapeCommunicator,WorldView2.0 (platunim.com) дляMSInternetExplorer; удобным являетсяVRML-клиентCortona(фирмаParallelGraphics,www.paragraph.ru).