Программы обработки и просмотра графических изображений

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Кафедра: «Биокибернетики»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по информатике на тему:

«Программы обработки и просмотра графических изображений»

Выполнил: Нуждин Андрей

Группа: КС-72-08

Проверил: Иванюгин В.М.

Москва 2009 г.

Содержание

Глава 1. Общие сведения о графических редакторах.

Введение

1. Растровые графические редакторы

2. Векторные графические редакторы

3. Пакеты демонстрационной графики

4. Программы просмотра графических изображений

Глава 2. Обзор современных программ обработки и просмотра графических изображений

1. Adobe Photoshop

2. CorelDraw

3. ACDSee

Выводы и предложения

Приложение 1

Список использованной литературы

Глава 1. Общие сведения о графических редакторах

Введение

Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика - построение изображения с помощью так называемых “векторов” - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Например, функция, графиком которой является круг, прямая линия или другие более сложные кривые.

Совокупность таких “векторов” и есть векторное изображения.

С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов. Но для начала, определимся с термином "графический объект". Это либо само графическое изображение или его часть. В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются как и пиксели или спрайты (в растровой графике), так и векторные объекты, такие как круг, квадрат, линия, кривая и т.д. (в векторной графике).

Для дальнейшего рассмотрения проблемы постройки объектов с помощью векторной графики, необходимо уяснить разницу между двумя основными видами компьютерной графики - растровой и векторной.

1. Растровые графические редакторы

Растровый графический редактор -- специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов и фотографов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете. Возможности некоторых из них позволяют создавать настоящие произведения искусства, другие же созданы всего лишь ради забавы и не больше.

Что бы охарактеризовать растровые графические редакторы, можно сравнить их с обычным рисованием, то есть с рисованием карандашом на обычной бумаге. Основное отличие между рисунками на бумаге и на экране монитора состоит в том, что на мониторе любое изображение дискретно, то есть оно состоит из конечного числа прямоугольных точек, каждая из которых может быть только одного цвета из фиксированной палитры. У рисунка на бумаге такую минимальную единицу, как точка, найти нельзя. На бумаге невозможно нарисовать два совершенно одинаковых рисунка. С помощью растрового редактора можно создать именно такой дискретный рисунок, состоящий из фиксированного числа точек, после чего можно изменять цвет каждой точки по отдельности. Именно поэтому любой редактор такого типа перед созданием рисунка просит указать его точные размеры и иногда палитру цветов. Такие редакторы позволяют строить линии и графические примитивы, заливать области определенным цветом, вбивать текст, рисовать различными инструментами - карандашами, кистями, распылителями. В зависимости от выбранного инструмента строятся линии с различными свойствами - полупрозрачные, с размытыми краями, заполненные текстурой. Всегда есть возможность увеличивать масштаб, для того чтобы можно было работать с отдельными точками. Обычно такие редакторы используют для работы с уже готовыми изображениями - например, для создания коллажей и обработки фотографий.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах. Например, JPEG и TIFF, позволяют сохранять растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживают хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживает сжатие, но в общем случае представляет собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

Растровые графические редакторы имеют как минимум два значительных недостатка:

1. Масштабирование. Дело в том, что при масштабировании рисунка его четкость не увеличивается, и пикселей не становится больше. На самом деле они просто растягиваются, из-за чего очень хорошо заметно ухудшение качества рисунка.

Рис.1 Увеличение растрового рисунка

2. Размер файла. Файл растрового графического редактора сохраняет в себе информацию о каждой точке рисунка, ее положение, цвет. Причем это самая минимальная информация, хотя и она занимает немало памяти. В более мощных редакторах сохраняется по несколько слоев, и размер отдельных файлов может достигать десятков и сотен мегабайтов.

Что бы избавиться от проблемы с масштабированием, изобрели технологию интерполяции изображений. Эта технология состоит в том, что на картинку добавляются промежуточные пиксели, которые располагаются между основными пикселями и принимают цвет, средний для соседних ему. Однако такая технология не на много, более того, она почти не увеличивает качества изображения, а лишь увеличивает его размер.

2.Векторные графические редакторы

Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты.

Рис.2 Некоторые основные фигуры векторного графического редактора

Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул а не описывать каждый пиксель в отдельности.

Важным объектом векторной графики является сплайн. Сплайн -- это кривая, посредством которой описывается та или иная геометрическая фигура. На сплайнах построены современные шрифты TryeType и PostScript.

У векторной графики много достоинств. Она экономна в плане дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер файла.

Объекты векторной графики легко трансформируются и модифицируются, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения. Масштабирование, поворот, искривление могут быть сведены к паре-тройке элементарных преобразований над векторами.

В тех областях графики, где важное значение имеет сохранение ясных и четких контуров, например, в шрифтовых композициях, в создании логотипов и прочее, векторные программы незаменимы.

Рис.3 Чертеж в векторном графическом редакторе

Векторная графика может включать в себя и фрагменты растровой графики: фрагмент становится таким же объектом, как и все остальные (правда, со значительными ограничениями в обработке).

Важным преимуществом программ векторной графики является развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ.

Однако, с другой стороны, векторная графика может показаться чрезмерно жесткой, "фанерной". Она действительно ограничена в чисто живописных средствах: в программах векторной графики практически невозможно создавать фотореалистические изображения.

Кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для точечной графики.

В последнее время все большее распространение получают программы 3-мерного моделирования, также имеющие векторную природу.

Обладая изощренными методами отрисовки (метод трассировки лучей, метод излучательности), эти программы позволяют создавать фотореалистичные растровые изображения с произвольным разрешением из векторных объектов при умеренных затратах сил и времени.

В любом случае, если вы работаете с графикой, то неизбежно будете иметь дело с обеими ее формами - векторной и растровой. Понимание их сильных и слабых сторон позволит вам выполнить свою работу максимально эффективно.

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура. В растровом редакторе лист дерева описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки.

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.

Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполняемости (вспомните, круг и окружность - разные фигуры). Красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения. Очевидно, такое описание займет значительно меньше места, чем в случае описания растровым редактором. Еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR-TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).

3. Пакеты демонстрационной графики

Пакеты демонстрационной графики являются конструкторами графических образов деловой информации. Работа с пакетами этого типа строится по следующей схеме: разработка общего плана представления, выбор шаблона для оформления элементов, формирование и импорт элементов, таких, как текст, графики, таблицы, диаграммы, звуковые эффекты и видеоклипы. Программы просты в работе и снабжены интерфейсом, почти не требующим дополнительного изучения. К наиболее популярным пакетам данного типа относятся PowerPoint, Harvard Graphics, WordPerfect Presentations, Freelance Graphics.

Рис.4 Microsoft Office PowerPoint 2007

Пакеты демонстрационной графики являются конструкторами графических образов деловой информации, т. е. своеобразного видеошоу, призванного в наглядной и динамичной форме представить результаты некоторого аналитического исследования. Данный вид донесения информации в последние годы набрал огромную популярность за счет легкого освоения и использования и огромных возможностей.

4.Программы просмотра графических изображений

Программа для просмотра изображений -- тип программного обеспечения, предназначенного для просмотра мультимедийных данных, в первую очередь изображений.

К изображениям относятся фотографии, рисунки, нарисованные вручную, а также текстовые документы, преобразованные в электронную форму, как правило, с помощью сканирующего устройства, такого, как цифровая камера, факсимильный аппарат или сканер. Изображения можно загружать с такого устройства и сохранять в папке. Загруженные на компьютер изображения можно смотреть в виде слайдов или с помощью программы просмотра изображений и факсов Windows.

Программа просмотра изображений и факсов Windows позволяет работать с изображениями, не открывая приложений редактирования изображений. Если файлы изображений хранятся в папке «Мои рисунки», окно просмотра отображается автоматически. Дважды щелкнув изображение, можно просмотреть его в программе просмотра изображений и факсов Windows, позволяющей делать следующее:

- прокручивать изображения, находящиеся в папке;

- увеличивать и уменьшать размер просматриваемого изображения;

- просматривать изображение в полном размере или в формате, наиболее походящем для размеров окна;

- управлять файлами изображений, а также печатать, сохранять, удалять и изменять сведения о файлах;

- просматривать в виде демонстрации слайдов все изображения или отобранную группу изображений;

- в случае необходимости открывать изображение в программе редактирования (заметьте, что при этом программа просмотра изображений и факсов Windows закрывается);

- поворачивать изображения вправо и влево на 90 градусов.

Кроме того, файлы факсов и файлы TIFF можно просматривать и снабжать пометками, используя панель инструментов пометок. С ее помощью можно рисовать линии, выделять цветом части содержимого файла и включать в файл текстовые пометки. Пометки можно настраивать, изменяя их свойства -- толщину линии, шрифт, цвета. Вы даже можете использовать свои фотографии в качестве экранной заставки.

Глава 2. Обзор современных программ обработки и просмотра

графических изображений

1. Adobe Photoshop

Adobe Photoshop - самая популярная прикладная программа для редактирования изображений, предназначенная для компьютеров Macintosh и IBM-совместимых ПК под управлением Wmaows Несмотря на жесткую конкуренцию компания Adobe Systems Inc, захватила, по ее собственным оценкам свыше 80% рынка программ для редактирования изображений. Таким образом, Photoshop оказывается в четыре раза популярнее всех своих конкурентов, вместе взятых.

Как и любой редактор изображений Photoshop предназначена для внесения изменении в фотоснимки и другие картинки, хранящиеся на диске. Программа позволяет ретушировать изображение и подвергать его спецэффектам, переносить детали одного снимка на другой, вносить текст, менять соотношение цветов и даже добавлять цвет в изображения, выполненные в оттенках серого цвета. Можно также создавать новые изображения. Средства Photoshop совместимы с графическими планшетами, что дает возможность создавать вполне реалистичные изображения, не хуже тех, что выполнены акварелью и маслом.

В последней версии Adobe Photoshop CS4 мы видим, что детище Adobe уже как-то неприлично называть графическим редактором на фоне его конкурентов.

Вот некоторые изменения, которые заставляют сделать такие выводы:

· Рисование непосредственно на трехмерных объектах и экспорт в популярные трехмерные форматы

Устраняйте необходимость редактирования трехмерных объектов с использованием двухмерных текстур. Теперь можно непосредственно рисовать на трехмерных моделях. Получайте конечный продукт высокого качества благодаря новому механизму рендеринга с трассировкой лучей и экспорту в популярные трехмерные форматы.

· Более плавный поворот, прокрутка и масштабирование Просто щелкните мышью и перетаскивайте холст для просмотра без искажений под любым углом. Переходите к любой части изображения благодаря новым удобным функциям прокрутки и масштабирования.

· Быстрое комбинирование изображений для создания панорам и изображений с расширенным фокусом Технология Photomerge® позволяет автоматически состыковывать горизонтальные и вертикальные фотографии для создания изображений с незаметными границами. Объединение серии снимков с различным фокусным расстоянием в одно изображение с коррекцией цвета благодаря автоматической коррекции виньеток и искажений объектива.

· Локализованное применение изменений к необработанным изображениям с камеры

· С легкостью применяйте локальные изменения (в том числе корректируйте градиенты) к необработанным изображениям с камеры. Просто закрасьте нужную область и примените изменения, пользуясь ползунковыми элементами управления. Все изменения обратимы, ваши исходные файлы сохраняются в первоначальном состоянии.

Все это и многое другое, что мы знаем о Photoshop не оставляет нам никаких сомнений на счет исключительной функциональности этого редактора. О том же говорит цена всемирно известного продукта и его требования к системе.

2.CorelDraw

Пакет CorelDraw всегда производит сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Новый пакет располагает бесспорно самым мощным инструментарием среди всех векторных редакторов, плюс, по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов - более гибкими. Однако что касается новые функций, в частности подготовки публикаций для Web, то здесь CorelDraw уступает CorelXara.

Работа CorelDraw с цветами CMYK оставляет желать лучшего. Цвета файлов GIF и JPEG заметно отличались от цветов, выводимых для пробного отпечатка Matchprint, в то время как пакет FreeHand воспроизводил одинаковые цвета на экране, в файлах Web и на обоих принтерах.

С помощью инструментального средства сглаженной экструзии нам без труда удалось построить трехмерное изображение гитары из двумерного контура. Мы назначили интерактивные "двухточечные" градиентные диапозитивы растровым изображениям и простым векторным объектам; для каждой из двух указанных точек задается степень прозрачности в процентах. Эта технология была заимствована из CorelXara 1.0, однако CorelDraw не позволяет указывать более двух значений прозрачности для каждого объекта или группы, в то время как с помощью CorelXara 1.5 можно задавать в два раза больше значений прозрачности.

Художественные возможности оформления текста в CorelDraw безупречны, а принимаемые по умолчанию параметры для межбуквенных интервалов при размещении текста вдоль кривой не требуют настройки, исключающей наложение букв, - в отличие от Canvas и FreeHand. Инструмент "лупа" не имеет себе равных - он позволяет получить множество специальных эффектов, в том числе возможность увеличения только фрагмента изображения и автоматической настройки цветов текста в зависимости от цвета фона.

Можно вырезать изображения, накладывать цветные фильтры и придавали растровым изображениям вид изогнутой страницы, используя двух- и трехмерные эффекты и внешние модули Photoshop. Когда нам нужно было редактировать пиксели, CorelDraw автоматически переключал нас на Corel Photo-Paint, где мы могли редактировать файл и сохранять его непосредственно в CorelDraw. Однако, помимо базовых возможностей масштабирования и средств динамического назначения размеров, CorelDraw не содержит специальных средств подготовки технических иллюстраций, подобных Smart Mouse в Canvas или копирования массивов в Designer.

Возможности реализовать модели CMYK - в этом отношении CorelDraw преследуют неудачи - все еще вызывают опасения, хотя программа теперь может работать с системой управления цветом Kodak CMS. Во-первых, для сохранения совместимости с предыдущими версиями CorelDraw нужно каждый раз при открывании CorelDraw в меню View отключать цветокоррекцию Kodak. Во-вторых, если ваши принтеры не входят в ограниченный список разрешенных для применения периферийных устройств, нет гарантии, что всегда найдется соответствующий групповой драйвер и изображение напечатается в той палитре, в которой вы видели его на экране. Когда я собрался воспользоваться созданной художественной иллюстрацией для узла Web, то обнаружили еще один недостаток. CorelDraw экспортирует цвета так же, как они отображаются при отключенных средствах цветокоррекции, поэтому в наших растровых файлах GIF и JPEG были те самые неправильные цвета. Я выяснил, что для получения хорошего изображения на странице Web, лучше всего выбрать режим супердискретизации при экспортировании растровых файлов. Программа просмотра Corel CMX работала мучительно медленно, а файлы CMX оказались по размеру больше, чем файлы CDR, с чем нельзя примириться при работе с Web. Изображение гитары, представленное файлом в формате Barista, просто не могло быть выведено на экран. Barista - разработанный Corel формат на базе языка Java для отображения документов в Web - представляет собой перспективную технологию, но в настоящее время им лучше пользоваться только для простых документов.

Рис.7 Окно CorelDraw 12

Несмотря на мощный инструментарий, CorelDraw грешит отдельными недостатками. Широкий набор инструментальных средств делает CorelDraw исключительно удобным для рисования, но неестественный вид печатных страниц и страниц Web ограничивает возможности применения этого пакета. Если вы хотите получить от CorelDraw все, на что он способен, советую подождать следующей версии, регулярно проверять Web-узел фирмы Corel на наличие новых редакций и начать с телефонного звонка в службу технической поддержки, чтобы убедиться в правильности настройки средств цветокоррекции.

3. ACDSee

Рис.8 Интерфейс программы ACDSee

ACDSee является непревзойденным “авторитетом” среди программ-смотрелок. Эта программа поддерживает множество графических форматов и позволяет не только просматривать изображения, но и каталогизировать их.

Основным преимуществом ACDSee является технология обработки thumbnail'ов (миниатюрных изображений картинки для целей предварительного просмотра). Программа делает их на лету, не отнимая много ресурсов у остальных процессов, благодаря чему можно избежать тормозов даже при открытии больших папок -- в теории. На практике ACDSee уступает в плане производительности почти всем популярным смотрелкам. Интерфейс программы состоит из трех основных окон: слева отображается структура папок на диске в виде дерева, а справа -- изображения в выделенной папке. Ниже находится окно предпросмотра изображения и Image Basket, о котором речь пойдет чуть позже.

Разработчики снабдили ACDSee мощным набором инструментов для редактирования изображений -- обрезка, копирование фрагмента, повороты и так далее. Кроме того, программа может переводить картинки из одного формата в другой.

К шестой версии ACDSee превратилась в целый программный комплекс по обработке цифровых фото. Добавлены дополнительные модули для связи с фотоаппаратами, улучшены функции обработки и распечатки фотоизображений. Теперь прямо из ACDSee можно записать ваши изображения на CD. Упомянутый выше Image Basket позволяет перетаскивать картинки из различных источников в специальную “корзинку”, где можно сделать с ними все что угодно -- распечатать их, опубликовать в интернете или же записать на CD.

К плюсам программы можно отнести удобный интерфейс, большое количество настроек, большие возможности редактирования файлов, не выходя из программы.

На данный момент ACDSee считается лучшей программой для просмотра графических файлов.

Выводы и предложения

Сегодня в сети можно найти немало программ, предназначенных для работы с графическими файлами - цифровыми фото, картинками и т.д. Есть программы для просмотра картинок, для их хранения и даже программы, специализирующиеся на закачке картинок из Интернет. Причем многие из них справляются со своей задачей достаточно неплохо. Но времена, когда неизбалованный вниманием пользователь для сбора и закачки картинок из Интернет использовал одну программу, для просмотра картинок другую, прошли. Сегодня спрос растет на универсальные программы (всё в одном), которые обеспечивают пользователя всем необходимым для работы. Надо пополнить архив картинок, закачав их из Интернет или импортировав с CD диска? Пожалуйста. Интересует возможность поиска картинок, в том числе, с использованием сразу нескольких поисковиков? Тоже, пожалуйста. Нужно просмотреть картинки с любого носителя информации? Нет проблем. Необходимо упорядочить архив хранимых картинок и устранить ненужные дубли? И это без вопросов. Но программ способных удовлетворить запросы самого взыскательного пользователя, на самом деле, не так уж и много. И, пожалуй, самое главное неудобство, которое испытывают коллекционеры цифровых фото и картинок, заключается именно в том, что для полноценной работы им пока приходится использовать одновременно несколько программ. Разумеется, работа с несколькими программами создает вполне ощутимые неудобства в работе даже квалифицированным пользователям. И потому появление на рынке программы, объединяющей в себе весь спектр возможностей необходимых для работы с картинками, не прошло незамеченным.

Литература

1. http://www.adobe.com

2. http://www.acdsee.ru

3. http://www.corel.ru/

4. Информатика -- 9. Учебник для 9 класса. Угринович Н.Д. -- М.: Лаборатория Базовых Знаний. 2004.

5. Самоучитель Ms Windows 98 М.: Новый диск, 2002