Основные понятия компьютерной графики разрешение виды разрешений цвет основные цветовые модели
Обновлено: 04.07.2024
Первое представление о компьютерной графике и цветовых моделях вы получили в 7 классе (см. §22).
Компьютерная графика — область деятельности человека, в которой компьютерные технологии используются для создания и обработки изображений .
В настоящее время компьютерные технологии используются во всех сферах нашей жизни, поэтому компьютерная графика стала чрезвычайно востребованной. Результатами компьютерной графики пользуются не только специалисты, но и обычные пользователи компьютерных устройств.
В компьютерной графике основополагающим является понятие цвета. Чтобы в процессе подготовки цветных изображений принимать корректные решения, следует учитывать особенности восприятия цвета глазом человека. Человеческий глаз воспринимает цвет субъективно (пример 8.1). Но электронные устройства оперируют точными значениями.
Чтобы в компьютерной графике при работе с цветом не возникало разночтений, используются цветовые модели.
Цветовая модель — средство описания цвета посредством его разложения на простые составляющие.
Цветовых моделей много, в них заложены разные принципы работы с цветами и разные возможности для их отображения. Все используемые в настоящее время цветовые модели можно условно классифицировать следующим образом:
- двухградационные (черно-белые).
- полутоновые (с оттенками серых цветов).
- индексные — каждому цвету в цветовой таблице ставится в соответствие индекс.
- полноцветные
- аддитивные (RGB) — основанные на сложении цветов;
- субтрактивные (CMY, CMYK) — основанные на вычитании цветов;
- перцепционные (HSV, HSB, HLS, LAB, и т. д.) — основанные на восприятии цвета.
Остановимся подробнее на четырёх моделях, с которыми чаще всего работают в Photoshop и других графических редакторах.
RGB
Модель получила свое название по первым буквам английских слов Red (красный), Green (зеленый), Blue (синий).
Аппаратноориентированная модель, используемая для аддитивного формирования оттенков самосветящихся объектов (пикселов экрана). В этой же модели кодирует изображение сканер.
Любой цвет в этой модели образуется путем смешивания в различных пропорциях трех основных цветов: красного, зеленого и синего, которые называются первичными. При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой, пурпурный и желтый. Первичные и вторичные цвета называются базовыми цветами. С помощью базовых цветов можно получить практически весь спектр видимых цветов.
Цветовой охват — это диапазон цветов, который может различать человек или воспроизводить устройство.
Ограничение по цветовому охвату в RGB-модели существует, но, несмотря на это, данной модели вполне достаточно для создания цветов и оттенков, необходимых для воспроизведения фотореалистических изображений на экране компьютерных устройств.
Цвет в данной цветовой модели описывается тремя значениями в диапазоне от 0 до 255.
В трехмерной системе координат цветовую модель RGB можно представить в виде куба (пример 8.2).
CMYK
В отличие от экрана монитора, воспроизведение цветов которого основано на излучении света, печатная страница может только отражать цвет. Нанесенная на бумагу голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий цвета.
В полиграфии и в печатающих устройствах используется модель CMYK, которая, в отличие от RGB, основана на восприятии не излучаемого, а отражаемого света.
В трехмерной системе координат цветовую модель CMYK можно также представить в виде куба (пример 8.3).
Модель CMYK базируется на четырех основных цветах: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый), Black (черный). Чёрный цвет означают K (по последней букве), чтобы не путать с Blue.
Цвета в модели CMYK образуются путем вычитания из черного цвета желтого, пурпурного и голубого цветов, поэтому модель CMYK является субтрактивной.
Три первичных цвета в CMY при смешивании создают черный цвет. Однако, поскольку реальные чернила не создают чистых цветов, то к этим трем цветам добавляется отдельно черный цвет (К) и модель называется CMYK.
Цветовой охват в CMYK уже, чем в RGB, поэтому при преобразовании данных из RGB в CMYK цвета искажаются (пример 8.4).
HSB
Модель HSB получила название по первым буквам английских слов: Hue (цветовой тон, оттенок), Saturation (насыщенность), Brightness (яркость).
H — значение, определяющее положение цвета в спектре. Например, зеленый цвет расположен между желтым и синим цветами.
S — параметр управления цветом, определяющий чистоту оттенка цвета в диапазоне от серого до чистого цвета.
B — значение яркости цвета по шкале от черного до белого на мониторе пользователя измеряется в процентах: от 0 до 100% (нулевая яркость соответствует чёрному цвету).
Модель HSB принято использовать при создании изображений на компьютере с имитацией приемов работы и инструментария художников.
Цветовой охват модели HSB перекрывает все известные значения реальных цветов (пример 8.5).
HSB-модель больше чем модели RGB и CMYK соответствует традиционному восприятию цвета человеком и наиболее проста в понимании: сначала можно определить цветовой тон, а затем задать ему насыщенности и яркость.
Lab
Цветовая модель Lab была создана с целью преодоления существенных недостатков других моделей. Это аппаратно-независимая модель, определяющая цвета без учета особенностей устройств (монитора, принтера, и т. д.). В отличие от других цветовых моделей Lab-модель описывает цвет с использованием трех составляющих цветового зрения человека (пример 8.6).
Цвет в цветовой модели Lab определяется тремя параметрами, два из которых задают цветовой тон.
а — цветность в диапазоне от зеленого до пурпурного;
b — цветность в диапазоне от синего до желтого;
L (Lightnesss) — светлота (аналог яркости).
- Аппаратная независимость.
- Максимальный цветовой охват по отношению к моделям RGB и CMYK.
- На базе параметров Lab-модели можно определить параметры других цветовых моделей.
Модель Lab используется как посредник для перехода между цветовыми моделями (например, из RGB-модели для сканера в CMYK-модель для принтера). При создании изображений, модель Lab практически не используют.
Идеальных цветовых моделей не существует. В различных ситуациях наиболее удобной может оказаться та или иная модель.
В зависимости от области применения различают следующие виды компьютерной графики:
- Научная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов — графиков скалярных и векторных функций, заданных параметрических кривых и поверхностей.
- Деловая графика предназначена для наглядного представления различных показателей работы учреждений (схемы, диаграммы и т. д.).
- Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов (чертежи).
- Иллюстративная графика — произвольные рисунки.
- Художественная и рекламная графика — рекламные плакаты и ролики, компьютерные игры.
- Цифровая фотография и цифровая обработка изображений.
- Компьютерная анимация.
Пример 8.1. Субъективное восприятие цвета человеком.
Разные люди могут увидеть на рисунке разное количество полос разного цвета.
Менее 20 полос: 1/4 населения мира различает чуть меньше цветов, чем большинство.
От 20 до 36 полос: большинство людей различает большое число цветовых оттенков.
Более 37 полос: такие люди распознают примерно 100 млн цветов, как пчелы, некоторые птицы и художники.
Доказано теоретически, что с помощью аддитивного синтеза невозможно получить все цвета, которые способен различить человеческий глаз. Некоторые цвета, такие как чистый голубой или чистый желтый, не могут быть точно воссозданы на экране.Пример 8.2. Цветовая модель RGB.
Вершины куба располагаются на осях и отвечают красному, зеленому и синему цветам.
Диагональ от 0, 0, 0 (ни один цвет не излучается) до 255, 255, 255 (значения всех трех составляющих максимальны) соединяет точки черного и белого цветов. Эта диагональ является ахроматической осью (шкалой Grayscale) и содержит 256 оттенков серого цвета. На этой оси значения красной, зеленой и синей составляющей — 50, 50, 50 .
Формирование цветов в модели RGB:
Пример 8.3. Цветовая модель CMYK.
В точке начала координат уровни всех составляющих равны 0 — это белый цвет.
Ближайшая вершина куба — это точка черного цвета. В ней уровни всех трех составляющих имеют максимальные значения.
Вершины куба, располагающиеся на осях, соответствуют голубому, пурпурному и желтому цветам (Cyan, Magenta, Yellow). В этих точках уровни соответствующих составляющих имеют максимальные значения.
На оставшихся вершинах располагаются цвета, которые образуются в результате смешивания двух базовых цветов: голубого и пурпурного, голубого и желтого, пурпурного и желтого. Это синий (Blue), зеленый (Green) и красный (Red) цвета соответственно.
Формирование цветов в модели CMYK.
Пример 8.4. Цветовой охват в моделях RGB и CMYK.
Искажение при преобразовании:
Пример 8.5. Цветовая модель HSB.
Значение цвета в модели HSB выбирается как вектор, исходящий из центра окружности. Точка в центре соответствует белому цвету, а точки по периметру окружности — чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в градусах и определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость, при этом нулевая точка соответствует черному цвету.
Модель HSB удобно использовать при редактировании рисунков. Если при редактировании фотографии нужно заменить зеленый лист на желтый, то достаточно поменять только цветовую составляющую (H), не меняя яркость и насыщенность.
Пример 8.6. Цветовая модель Lab.
На горизонтальном срезе все цвета имеют одинаковую яркость.
Каждый цвет может быть точно описан параметрами а и b, которые задаются числами, находящимися в диапазоне от -128 до +127. Для параметра а значение -128 соответствует тёмно-зелёному цвету, а +127 — пурпурному. Для параметра b значение
–128 — это синий цвет, а значение +127 — желтый. Все при условии, что L равно 100%. Светлота изменяется в диапазоне от 0 до 100%.
Нулевое значение цветовых компонентов при яркости 50 соответствует серому цвету в модели RGB (119, 119, 119). При значении яркости 100 получается белый цвет, при 0 — черный.
Краткая аннотация: Понятие "компьютерная графика ". Растровые изображения. Пиксели. Разрешение изображения. Размер изображения. Достоинства и недостатки растровой графики. Векторная графика . Достоинства и недостатки векторной графики. Сравнение растровой и векторной графики.
Цель: получить представление о базовых понятиях компьютерной графики.
Компьютерная графика - это область информатики, занимающаяся созданием, хранением и обработкой различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.
Компьютерная графика классифицируется по типу представления графической информации, и следующими из него алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерную графику разделяют на векторную и растровую .
Под растровым понимают способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков.
При увеличении растрового рисунка в несколько раз становится видно, что изображение состоит из конечного числа "квадратиков" определенного цвета. Эти квадратики и называют пикселями .
В векторной графике все изображения описываются в виде математических объектов – контуров, т.е. изображение разбивается на ряд графических примитивов – точки, прямой , ломанной, дуги, многоугольника.
Оба этих способа кодирования графической информации имеют свои особенности и недостатки.
Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, с использованием более чем 16 млн. оттенков цветов, вне зависимости от сложности.
Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы, матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.
Основной проблемой растровой графики является большой объем файлов, содержащих изображения: чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение.
Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией (от пиксель – самый маленький элемент изображения, точка (как атом в молекуле)).
У векторных изображений , напротив, размер файла не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации , описать сколько угодно большой объект файлом минимального размера.
Описание объектов может быть легко изменено. Также это означает, что различные операции с рисунком, такие как перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшают его качества.
К недостаткам векторной графики относят следующие:
- Возможность изображения в векторном виде доступна далеко не для каждого объекта: для этого может потребоваться разбить объект на очень большое количество векторных линий, что сильно увеличивает количество памяти, занимаемой изображением, и время его прорисовки на экране.
- Векторный формат не дает возможность отобразить плавные переходы цветов, сохранить фотографическую точность изображения.
Выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Каждый из видов компьютерной графики был разработан для решения определенных задач и имеет свою заданную область применения.
Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате.
Пиксели, разрешение, размер изображения
Размеры растровых изображений выражают в виде количества пикселов по горизонтали и вертикали, например, 600?800. В данном случае это означает, что ширина изображения составляет 600, а высота — 800 точек. Количество точек по горизонтали и вертикали может быть разным для разных изображений.
При выводе изображения на поверхность экрана или бумаги, оно занимает прямоугольник определённого размера. Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения.
Степень детализации изображения, число пикселей (точек) отводимых на единицу площади называют разрешением .
Если пикселы изображения выводятся пикселами устройства вывода один к одному, размер будет определяться только разрешением устройства вывода. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем больше точек отображается на той же площади и тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка.
При большом количестве точек, размещённом на маленькой площади, глаз не замечает мозаичности рисунка. Справедливо и обратное: малое разрешение позволит глазу заметить растр изображения ("ступеньки").
Высокое разрешение изображения при малом размере плоскости отображающего устройства не позволит вывести на него всё изображение, либо при выводе изображение будет "подгоняться", например, для каждого отображаемого пиксела будут усредняться цвета попадающей в него части исходного изображения. При необходимости крупно отобразить изображение небольшого размера на устройстве с высоким разрешением приходится вычислять цвета промежуточных пикселей.
Следует четко различать: разрешение экрана; разрешение печатающего устройства; разрешение изображения.
Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.
Разрешение экрана (экранного изображения) — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком. Для измерения экранного разрешения используют обозначение ppi (pixel per inch).
Разрешение принтера (печатного изображения) — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины (растра). Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере. В зависимости от сорта бумаги выбирают следующие величины частоты растра: для газетной бумаги - 70-90 dpi, для бумаги среднего качества - 90-100 dpi, для глянцевой - 133 dpi и выше.
Разрешение изображения (оригинала) — это свойство самого изображения. Разрешение оригинала используется при вводе изображения в компьютер и измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi), задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Установка разрешения оригинала зависит от требований, предъявляемых к качеству изображения и размеру файла. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.
Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения — его физическим размером.
Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.
Цвет – один из факторов нашего восприятия светового излучения. Считалось, что белый свет – самый простой. Опыты Ньютона это опровергли. Ньютон пропустил белый свет через призму, в результате чего тот разложился на 7 составляющих (7 цветов радуги). При обратном процессе (т.е. пропускании набора различных цветов через другую призму) снова получался белый цвет.
Видимый нами свет – это лишь небольшой диапазон спектра электромагнитного излучения.Белый цвет можно представить смесью всех цветов радуги. Иными словами, спектр белого является непрерывным и равномерным – в нем присутствуют излучения всех длин волн видимого диапазона. Можно предположить, что, если измерить интенсивность света, испускаемого или отраженного от объекта, во всех видимых длинах волн, то мы полностью определим цвет этого объекта.
Однако в реальности такое измерение не предсказывает визуальное представление объекта. Таким образом, можно определить только те оптические свойства, которые влияют на наблюдаемый цвет:
- Цветовой тон . Можно определить преобладающей длиной волны в спектре излучения. Цветовой тон позволяет отличить один цвет от другого.
- Яркость . Определяется энергией, интенсивностью светового излучения. Выражает количество воспринимаемого света.
- Насыщенность (чистота тона) . Выражается долей присутствия белого цвета. В идеально чистом цвете примесь белого отсутствует.
- аддитивная : аддитивный синтез цвета предполагает получение цвета смешением излучений. В аддитивном синтезе под белым цветом мы понимаем смешение основных излучений в максимальном количестве, а чёрный цвет - полное отсутствие излучений.
- субтрактивная : при субтрактивном синтезе компоненты излучения попадают в глаз не напрямую, а преобразуясь оптической средой - при отражении окрашенной поверхностью. Ее окраска выполняет функцию преобразователя энергии излучения источника света. Отражаясь от нее или проходя насквозь, одни лучи ослабляются сильнее, другие слабее.
В модели RGB цвет можно представить в виде вектора в трехмерной системе координат с началом отсчета в точке (0,0,0). Внутри полученного куба и «находятся» все цвета, образуя цветовое пространство.
- Начало координат: в этой точке все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет) R-0 G-0 B-0
- Точка, ближайшая к зрителю: в этой точке все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет) R-255 G-255 B-255
- На линии, соединяющей предыдущие две точки (по диагонали), располагаются серые оттенки: от черного до белого (серая шкала, обычно — 256 градаций). Это происходит потому, что все три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения
- Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
Цветовая модель CMY(K)
Цвета модели CMY являются дополнительными к цветам RGB. Дополнительный цвет - цвет, дополняющий данный до белого. Так, например, дополнительный для красного цвета – голубой; для зеленого – пурпурный; для синего - желтый
Каждое из чисел, определяющее цвет в CMYK, представляет собой процент краски данного цвета, составляющей цветовую комбинацию, а точнее, размер точки растра, выводимой на фотонаборном аппарате на плёнке данного цвета (или прямо на печатной форме в случае с CTP ). Например, для получения цвета «хаки» следует смешать 30 частей голубой краски, 45 — пурпурной, 80 — жёлтой и 5 — чёрной. Это можно обозначить следующим образом: (30,45,80,5)
- Начало координат: при полном отсутствии краски (нулевые значения составляющих) получится белый цвет (белая бумага) C-0 M-0 Y-0 K-0
- Точка, ближайшая к зрителю: при смешении максимальных значений всех трех компонентов должен получиться черный цвет. C-100 M-100 Y-100 K-100
- Линия, соединяющая предыдущие две точки (по диагонали). Смешение равных значений трех компонентов даст оттенки серого.
- Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.
В цветовом пространстве модели HSV ( Hue - тон , Saturation - насыщенность , Value - количество света ), используется цилиндрическая система координат, а множество допустимых цветов представляет собой шестигранный конус, поставленный на вершину.
Основание конуса представляет яркие цвета и соответствует V = 1. Однако цвета основания V = 1 не имеют одинаковой воспринимаемой интенсивности. Тон ( H ) измеряется углом, отсчитываемым вокруг вертикальной оси OV . При этом красному цвету соответствует угол 0°, зелёному – угол 120° и т. д. Цвета, взаимно дополняющие друг друга до белого, находятся напротив один другого, т. е. их тона отличаются на 180°. Величина S изменяется от 0 на оси OV до 1 на гранях конуса.Конус имеет единичную высоту (V = 1) и основание, расположенное в начале координат. В основании конуса величины H и S смысла не имеют. Белому цвету соответствует пара S = 1, V = 1. Ось OV (S = 0) соответствует ахроматическим цветам (серым тонам).
Процесс добавления белого цвета к заданному можно представить как уменьшение насыщенности S, а процесс добавления чёрного цвета – как уменьшение яркости V. Основанию шестигранного конуса соответствует проекция RGB куба вдоль его главной диагонали.
Компьютерная графика – это совокупность методов и приемов для преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные.
Конечным продуктом компьютерной графики является изображение (графическая информация). Изображение можно разделить на:
Рисунок – графическая форма изображения, в основе которой лежит линия.
Чертеж – это контурное изображение проекции некоторых реально существующих или воображаемых объектов.
Картина – тоновое черно-белое или цветное изображение.
Разрешение изображения – свойство самого изображения. Оно измеряется в точках на дюйм (dpi) и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.
Физический размер изображения . Может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.
ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ
Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика , векторная графика и фрактальная графика . Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Растровая графика
Растровый метод – изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.
Растровые изображения состоят из прямоугольных точек – растр. Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) предоставлена единственным параметром – цветом. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения, т.е. качество растровых изображений зависит от их размера.
Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.
Достоинства растровой графики:
программная независимость (форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);
Недостатки растровой графики:
значительный объем файлов (определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);
принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;
эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;
Векторная графика
Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т. д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой–либо объект.
Векторные изображения состоят из контуров. Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов ограниченных узлами.
Сегменты могут иметь прямолинейную или криволинейную форму.
Замкнутые контуры могут иметь залив. Заливка может быть сплошная, градиентная, узорная, текстурная.
Любые контуры могут иметь обводку. Контур – понятие математическое и толщины он не имеет. Чтобы контур сделать видимым ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета проведенную строго по контуру.
Векторные изображения строятся вручную, однако они могут быть также получены из растровых изображений с помощью трассировки.
Программные средства для работы с векторной графикой предназначены в первую очередь для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки.
Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.
Достоинства векторной графики
полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла);
небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;
прекрасное качество печати;
отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;
объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности);
Недостатки векторной графики
практически невозможно экспортировать из растрового формата в векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);
невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.
Сравнительная характеристика растровой и векторной графики
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 напечатаны на принтерах
Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы
Фрактальная графика
Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальная графика , как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.
Фрактал – это геометрическая фигура, состоящая из частей и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно)
Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал.
КЛАССЫ ПРОГРАММ ДЛЯ РАБОТЫ С РАСТРОВОЙ ГРАФИКОЙ
Средства создания изображений :
● графический редактор Paint , входящий в состав ОС Windows ;
Эти программы ориентированы непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов.
Средства обработки изображений :
Эти растровые графические редакторы предназначены не для создания изображений "с нуля", а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. Исходный материал для обработки на компьютере может быть получен разными путями: сканирование иллюстрации, загрузка изображения, созданного в другом редакторе, ввод изображения от цифровой фото- или видеокамеры, использование фрагментов изображений из библиотек клипартов, экспортирование векторных изображений.
Средства каталогизации изображений :
Программы-каталогизаторы позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации.
Средства создания и обработки векторных изображений
В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком. Наиболее распространены следующие программы:
Особую группу программных средств, основанных на принципах векторной графики, составляют системы трехмерной графики: 3 D Studio Max , Adobe Dimension , LightWave 3 D , Maya , Corel Bryce , Blender .
Средства создания фрактальных изображений
Основным производителем программ фрактальной графики является компания Meta Creations . Наиболее известны программы, позволяющие создавать фрактальные объекты или использовать их в художественных композициях (для фона, заливок и текстур каких-либо объектов):
● Fractal Design Painter (Corel Painter);
● Fractal Design Expression;
● Fractal Design Detailer;
НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ФАЙЛОВ
Формат хранения – это способ кодировки графического изображения.
Форматы хранения растровых изображений:
BMP (Windows Device Independent Bitmap). Наиболее распространенный формат файлов для растровых изображений в системе Windows . В файле этого формата сначала записывается палитра, если она есть, а затем растр в виде битового (а точнее, байтового) массива. В битовом массиве последовательно записываются байты строк растра. Число байтов в строке должно быть кратно четырем, поэтому если количество пикселов по горизонтали не соответствует такому условию, то справа в каждую строку дописывается некоторое число битов (выравнивание строк на границу двойного слова).
Формат служит для обмена растровыми изображениями между приложениями ОС Windows . Формат поддерживает большинство цветовых моделей, вплоть до 24-битного пространства RGB . Полиграфический стандарт CMYK не поддерживается. Сфера применения - электронные публикации.
Файлы в данном формате занимают значительный объем, для них характерно низкое качество изображений, выводимых на печать.
GIF ( CompuServeGraphics Interchange Format ). Формат поддерживает функции прозрачности цветов и некоторые виды анимации. Запись изображения происходит через строку, т.е. полукадрами, аналогично телевизионной системе развертки. Благодаря этому на экране сначала появляется картинка в низком разрешении, позволяющая представить общий образ, а затем загружаются остальные строки. Этот формат поддерживает 256 цветов. Один из цветов может получить свойство прозрачности благодаря наличию дополнительного двухбитового альфа-канала. Допускается включение в файл нескольких растровых изображений, воспроизводимых с заданной периодичностью, что обеспечивает демонстрацию на экране простейшей анимации.
Все данные в файле сжимаются методом Lempel - Ziv - Welch ( LZW ) без потери качества, что дает наилучшие результаты на участках с однородной заливкой.
Абсолютно новой функцией стала запись в файл информации о гамма-коррекции, т.е. поддержания одинакового уровня яркости изображения независимо от особенностей представления цвета в различных операционных системах и приложениях.
Применен усовершенствованный метод сжатия без потери информации Deflate . Новый метод сжатия позволил сократить объем файлов.
JPEG (Joint Photographic Expert Group). По существу является методом сжатия изображений с потерей части информации. Преобразование данных при записи происходит в несколько этапов. Независимо от исходной цветовой модели изображения все пикселы переводятся в цветовое пространство CIE LAB . Затем отбрасывается не менее половины информации о цвете, спектр сужается до палитры, ориентированной на особенности человеческого зрения. Далее изображение разбивается на блоки размером 8х8 пикселов. В каждом блоке сначала кодируется информация о "среднем" цвете пикселов, а затем описывается разница между "средним" цветом блока и цветом конкретного пиксела.
Применение компрессии JPEG позволяет до 500 раз уменьшить объем файла по сравнению с обычным bitmap . Вместе с тем искажение цветовой модели и деградация деталей не позволяют использовать этот формат для хранения изображений высокого качества.
PCD ( PhotoCD - Image Pac ). Разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Обеспечивает высокое качество полутоновых изображений.
PCX (PC Paintbrush File Format). Растровый формат. Впервые появился в программе PC Paintbrush для MS - DOS . После лицензирования программы Paintbrush для Windows стал использоваться рядом приложений Windows .
TIFF (Tagged Image File Format). Считается лучшим форматом для записи полутоновых изображений.
Формат распознается практически всеми графическими программами и позволяет хранить изображения высочайшего качества. Последние версии формата поддерживают несколько способов сжатия изображений: LZW (без потери информации), ZIP (без потери информации), JPEG (с потерей части информации). Универсальным считают метод сжатия LZW .
Читайте также: