Технологии обработки графической информации в разрезе становления компьютерной техники

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Графическая информация
• 1.1 Виды графической информации
• 1.2 Графические редакторы
• 2. Математические основы обработки графической информации
• 2.1 Представление векторной и растровой графики в компьютере
• 2.2 Представление цвета
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение
• Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. Поначалу 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.
• Предметом работы является виды технологий обработки графической информации.
• Объектом работы являются технологии по обработки графической информации.
• Целью работы является рассмотрение технологий обработки графической информации в разрезе становления компьютерной техники.
• Задачи:

· Рассмотреть виды графической информации;

· Сравнить графические редакторы;

· Разобрать применение математики в графической информации.

1. Графическая информация

1.1 Виды графической информации

Векторная графика

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. 1. Простые геометрические фигуры

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

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[5].

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. 2. Пример современной графики

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.

А, 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.

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 первом случае. 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.).

Растровая графика

Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике [8].

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

Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки, как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек - чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины - разрешением (обычно, точек на дюйм - dpi или пикселей на дюйм - ppi).

Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и - 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки - т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.

Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых браузерами без установки дополнительных модулей - GIF, JPG, PNG.

Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные браузеры понимают только растровые форматы - .gif, .jpg и .png (последний пока мало распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в .gif или .jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще именно в векторных средах - если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся элемент легко редактируется. При рисование в растровом режиме Вы рискуете непоправимо испортить фон.

Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор - растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты - возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок... Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется «дырка». В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно «щелкнуть» один раз в любой из точек сгруппированного объекта. Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.

Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. 8-я версия Illustrator'a способна загружать .psd-файлы Photoshop'a и использовать каждый из полученных слоев. Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо, обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением соответствующего файла [10].

Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно .wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью непосредственного редактирования.

1.2 Графические редакторы

графический растровый редактор цвет

Обзор возможностей графического редактора Paint

Графический редактор Paint -- простой однооконный графический редактор, который позволяет создавать и редактировать достаточно сложные рисунки. Окно графического редактора Paint имеет стандартный вид.

Изображения в графических редакторах хранятся по-разному.

Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Любой пиксель имеет фиксированное положение и цвет. Хранение каждого пикселя требует некоторого количества бит информации, которое зависит от количества цветов в изображении.

Векторные изображения формируются из объектов (точка, линия, окружность и т. д.), которые хранятся в памяти компьютера в виде графических примитивов и описывающих их математических формул.

Например, графический примитив точка задается своими координатами (X, У), линия - координатами начала (XI, Y1) и конца (Х2, Y2), окружность - координатами центра (X, У) и радиусом (R), прямоугольник - величиной сторон и координатами левого верхнего угла (XI, У1) и правого нижнего угла (Х2, У2) и т. д. Для каждого примитива назначается также цвет.

Как следствие, графические редакторы подразделяются на две категории: растровые и векторные. Они отличаются по способу, которым представляют графическую информацию.

Paint - простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIF и JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков, которые можно встраивать в текстовые документы; в Paint можно создавать рекламу, буклеты, объявления, приглашения, поздравления и др.

Графический редактор Paint ориентирован на процесс «рисования» изображения и комбинирования готовых фрагментов, а не на обработку («доводку») готовых изображений, таких как отсканированные фотографии.

В вашем распоряжении различные средства и инструменты для «художественного» творчества - палитра цветов, кисть, аэрозольный баллончик, ластики для стирания, «карандаши» для рисования геометрических фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дают возможность выполнять на картинках эффектные надписи. Имеются и «ножницы» для вырезания фрагментов картинки, - вырезанный элемент можно переместить, скопировать, уменьшить, увеличить, развернуть и т.д.

Основные возможности Paint.

Проведение прямых и кривых линий различной толщины и цвета.

Использование кистей различной формы, ширины и цвета.

Построение различных фигур - прямоугольников, многоугольников, овалов, эллипсов - закрашенных и не закрашенных.

Помещение текста на рисунок. Использование преобразований - поворотов, отражений, растяжений и наклона.

Запуск и элементы окна. Начало и завершение работы с Paint.

Задание размеров рисунка производится посредством выбора из меню Рисунок пункта Атрибуты и вводом в поля Ширина и Высота нужных значений. Таким образом, размеры текущего рисунка изменяются. Следует отметить, что если текущие размеры рисунка превышают новые размеры, то рисунок обрезается по правому и нижнему краю. Если новые размеры больше текущих размеров, то добавленная область получает текущий фоновый цвет. Чтобы отменить изменение, выберите команду. Отменить в меню Правка. Пользователь может отменить три последних изменения. Также есть возможность выбрать единицы измерения и тип цветовой палитры (цветная или черно-белая) [7].

Создание рисунка. Панель инструментов. Палитра цветов. Создание рисунка.

Для того чтобы рисовать, закрашивать, менять цвет, делать надписи, стирать и т.д. в Paint необходимо выбрать нужный инструмент. Для этого используется палитра инструментов. Необходимо щелкнуть на кнопке с нужным инструментом. После этого выбранная кнопка будет находиться в нажатом состоянии. Курсор мыши также изменит свою форму. Перемещение курсора по рабочей области при нажатой левой кнопке мыши приводит к использованию инструмента и изменению рисунка. При отжатой кнопке мыши происходит простое перемещение курсора без изменения рисунка.

В графическом редакторе Paint существует удобный способ для просмотра всего рисунка в обычном масштабе. При этом с экрана исчезнут рамка окна, все панели инструментов, палитра и полосы прокрутки. Будет виден только редактируемый рисунок в обычном масштабе в полноэкранном изображении. В этом режиме можно только просматривать изображение с запретом редактирования. Для этого применяют подменю «Вид» и команду «Просмотреть рисунок» [5].

Неплохую популярность в последнее время завоевал PaintNET. Он успел обзавестись немалым количеством новых функций и изменений в интерфейсе. Многое, правда, ещё отсутствует (вроде объединения слоёв), но раз разработка не прекращается, можно надеяться на улучшения.

Один из главных недостатков PaintNET - это сама платформа. NET. Во-первых, программы на ней отличаются особенной требовательностью к ресурсам компьютера, во-вторых (что куда хуже) авторы Paint.NET, заполучив в свои руки возможность контролировать прозрачность окон, использовали её на полную катушку. Если увеличение прозрачности вспомогательных окон при потере фокуса вполне можно счесть за положительное качество (особенно при низком разрешении экрана, когда для всех окон частенько не хватает места), то полупрозрачные диалоговые окна - это уже перебор. В любом случае, можно было бы оставить возможность вернуть окнам привычный вид

Интерфейс вообще не самая сильная сторона PaintNET. Здесь нет возможности открыть больше одного рисунка (прямо как в оригинальном Paint), вспомогательные окна не объединяются в панели, панель инструментов, отвечающая за настройку шрифта присутствует на экране постоянно.

Векторные графические редакторы. Векторные графические изображения являются оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т. д.), для которых имеет значение наличие четких и ясных контуров. С векторной графикой вы сталкиваетесь, когда работаете с системами компьютерного черчения и автоматизированного проектирования, с программами обработки трехмерной графики. Все компоненты векторного изображения описываются математически, а значит - абсолютно точно. Векторные изображения, как правило, строятся вручную, однако в некоторых случаях они могут быть также получены из растровых с помощью программ трассировки. Векторные изображения не в состоянии обеспечить близкую к оригиналу реалистичность, но достоинством векторной графики является то, что файлы, хранящие векторные графические изображения, имеют сравнительно небольшой объем. Важно также, что векторные графические изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества.

Обзор возможностей Power Point

Пакеты демонстрационной графики. На сегодняшний день, скорее всего у большинства презентации будут ассоциироваться с программой «Microsoft PowerPoint». Конечно, есть и альтернативы, это и «ACDSee», и ранние версии «CorelDraw», и различные программные продукты «Ulead», и, наконец «Macromedia Flash». Однако при создании мультимедийных презентаций все перечисленные программы не могут составить реальную конкуренцию «Microsoft PowerPoint» по следующим причинам. PowerPoint.

Microsoft PowerPoint (полное название -- Microsoft Office PowerPoint) -- это программа для создания и проведения презентаций, являющаяся частью Microsoft Office и доступная в редакциях для операционных систем Microsoft Windows и Mac OS.

Совместимость.

Программа PowerPoint является лидером среди систем для создания презентаций. С ее помощью текстовая и числовая информация легко превращается в профессионально выполненные слайды и диаграммы, пригодные для демонстрации перед аудиторией. После завершения работы над презентацией можно напечатать полученные слайды на бумаге, вывести их на фотопленку, добавить к слайдам заметки докладчика, а также подготовить диапозитивы, называемые в обиходе прозрачками, для демонстрации их на экране с помощью проекционного аппарата типа «Overhead».

Все большее число пользователей предпочитает слайдам демонстрацию презентаций прямо на экране компьютера или через проекционную панель на большой экран. Такого рода электронные презентации, содержащие специальные видеоэффекты, подобные применяемым в телевидении, звуковые фрагменты, музыку, элементы анимации и даже видеоклипы, сегодня наиболее популярны, а возможности PowerPoint в создании электронных презентаций и управлении ими отвечают самым современным требованиям.

Основные понятия: слайд и презентация.

Презентация - это набор слайдов, объединенных возможностью перехода от одного слайда к другому и хранящихся в общем файле.

Термин «слайд» используется для обозначения единицы визуальных материалов презентации вне зависимости от того, будет ли эта страница демонстрироваться на экране дисплея, распечатываться на принтере или выводиться на 35-миллиметровую фотопленку.

Слайд - логически автономная информационная структура, содержащая различные объекты, которые представляются на общем экране монитора, листе бумаги или на листе цветной пленки в виде единой композиции.

В составе слайда могут присутствовать следующие объекты: заголовок и подзаголовок, графические изображения (рисунки), таблицы, диаграммы, организационные диаграммы, тексты, звуки, маркированные списки, фон, колонтитул, номер слайда, дата, различные внешние объекты.

Режимы работы в Power Point.

Каждый из этих режимов обеспечивает соответствующую работу с презентацией. При этом изменения, вносимые в одном режиме, отражаются во всех остальных [15].

Легкость использования.

Целый ряд новых и усовершенствованных функций PowerPoint 2000 специально предназначен для повышения производительности пользователей. Появившиеся в программе инструменты и мастера облегчают создание презентаций, упрощают типичные операции и автоматизируют их. Встроенные интеллектуальные средства PowerPoint были расширены и теперь помогают при работе с презентациями в формате HTML, пригодными для передачи через Интернет.

Редактор работы с растровой графикой - Adobe Photoshop

Photoshop фирмы Adobe многооконный графический редактор позволяет создавать и редактировать сложные рисунки, а также обрабатывать графические изображения (фотографии). Содержит множество фильтров для обработки фотографий (изменение яркости, контрастности и т.д.).

Adobe Photoshop - это один из лучших растровых графических редакторов, он обладает богатым арсеналом всевозможных инструментов и фильтров. Графический редактор Photoshop одинаково почитают пользователи как IBM PC - совместимых компьютеров, так и компьютеров Macintosh.

Перечислим основные возможности этой программы:

1. Обработка цифровых и отсканированных фотоснимков, цветокоррекция, спецэффекты, устранение различных дефектов съемки.

2. Возможность создания многослойного изображения. При этом каждый элемент иллюстрации может быть сохранен в собственном, отдельном слое, который может редактироваться отдельно, перемещаться относительно других слоев и т.д.

3. Фотомонтаж, составление коллажей.

4. Ретуширование и восстановление старых фотографий.

5. Обработка эскизов, нарисованных вручную.

6. Улучшенные инструменты для работы с текстом. Используя различные инструменты, эффекты и фильтры можно получить очень интересные эффекты.

7. Создание текстур для 3D моделей.

8. Создание графических элементов дизайна и оформления для сайтов, документов, печати и полиграфии.

9. Подготовка изображений к печати или публикации в Интернете.

10. Поддержка различных стандартов изображения (RGB, CMYK, Grayscale и т.д.);

11. Поддержка различных графических форматов, как растровых (BMP, JPEG, GIF), так и векторных (AI, CDR).

12 Раскрашивание фотографий. Можно подкрашивать участки изображения на черно-белых фотографиях [2].

Photoshop CS2 позволяет неразрушающее редактирование и создание 32-битных High Dynamic Range (HDR) изображений, идеальное для 3D рендеринга и продвинутого наложения изображений. А такое нововведение как Firewire Preview позволяет в режиме реального времени просматривать результаты рендеринга на экране, экономя время.

Деформация (Image Warp). Расширение механизма Warped Text позволяет набросить на любой объект сетку из множества узелков, воздействие на них меняет геометрию объекта (аналог векторного Mesh Wrap в Illustrator). Применяется для имитации объёма: сгибания, растягивания, поворачивания, придания объекту любой формы нажатием одной кнопки.

Подавление цифрового шума. Большим подспорьем при обработке изображений не высокого качества станет фильтр Noise Reduce (Уменьшить шум), который помимо основной задачи справляется с блочной структурой JPEG-изображений, сжатых с большой степенью компрессии. Коррекция отдельно яркости и цветности, дополнительно -- по всем каналам цвета, отдельные настройки для сохранения чёткости мелких деталей обеспечивает качество восстановления, достаточное для большинства задач.

Рисование и редактирование.

Рисующие инструменты наносят на поверхность документа или слоя цвет переднего плана, показанный в палитре инструментов в поле основного цвета (верхний квадрат). Чтобы в процессе рисования изменить цвет переднего плана, нажмите клавишу Alt рисующий инструмент, будет временно заменен инструментом «пипетка». Установите курсор на любом цвете в пределах изображения или в цветовой палитре и щелкните мышью.

Цвет заднего плана, показанный в поле фонового цвета (нижний квадрат), используется для градиентной заливки и для заполнения областей, удаленных из изображения с помощью инструмента «ластик». Кроме того, при определении параметров нового документа вы можете задать для него заливку цветом заднего плана.

Для рисования можно использовать целый ряд инструментов:

1. Инструмент «ластик»;

2. Инструмент «линия»;

3. Инструмент «карандаш»;

4. Инструмент «аэрограф»;

5. Инструмент «кисть»;

6. Инструмент «штамп»;

7. Инструмент «палец»;

8. Инструмент «размытие/резкость».

9. Инструмент «осветлитель/затемнитель/губка».

Размер изображения и его графическое разрешение.

CorelDRAW -- незаменимый помощник профессионалов -- дизайнеров, разработчиков Web-страниц и даже художников. Программа будет очень полезна широкому кругу пользователей, которые любят поиграть с графикой. Усилия по освоению этой программы окупаются с лихвой -- CorelDRAW предлагает пользователю очень удобную среду разработки, почти бесконечный набор инструментальных средств и эффектов и полную власть над создаваемым графически объектом. Каждый день что-то новое здесь будет открывать для себя как начинающий пользователь, так и умудренный опытом мастер [6].

Мощь комплекта CorelDRAW, в числе многих других вспомогательных программ дополняют Corel PHOTO-PAINT (специальная программа для работы с растровой графикой; кратко рассматривается в этой главе) и CorelDREAM 3-D (программы для трехмерного графического моделирования).

Основы CorelDraw. Прежде чем запускать CorelDRAW и начинать создавать графические образы, рассмотрим несколько базовых концепций CorelDRAW. (Возможно, при этом придется немного забегать вперед.). Уяснение их (хотя это и не обязательно), наверняка будет полезным, позволяя лучше понимать то, что происходит не в экране CorelDRAW и «за сценой». С другой стороны, понять сказанное ниже; лучше всего можно будет в ходе практической работы.

Объекты в CorelDraw.

В CorelDRAW объектом называется любой отдельный элемент изображения - строка простого или фигурного текста, импортированный рисунок, фигуры; эллипс, многоугольник, прямоугольник, выносная линия.

После создания простых объектов можно моделировать изображение, придавая ему такие свойства, как цвет заливки и цвет контура, сгладить его кривые и применить к нему различные эффекты.

CorelDRAW хранит всю информацию, включая положение объекта на экране, последовательность, в которой он был создан, а также примененные к нему параметры, как часть описания объекта. Это означает, что при применении к объекту какой-либо операции (например, при его перемещении) CorelDRAW обновляет его форму и все свойства и сохраняет эту информацию.

Отдельный объект можно отличить по рамке выделения, появляющейся вокруг объекта при выборе его с помощью инструмента Pick (Указатель).

Когда объект выделен, на углах и средних точках периметра его выделяющей рамки появляются восемь черных квадратов.

У каждого объекта иллюстрации будет собственная рамка выделения. При группировке двух или более объектов создается сгруппированный объект, который можно выделить и манипулировать им как отдельным объектом.

Объекты состоят из замкнутых или незамкнутых контуров, формирующих их границы. Контур может содержать один или нескольких соединенных сегментов. На конце каждого сегмента находится пустой квадрат, называемый узлом. Выделять узлы и изменять общую форму или угол кривой объекта можно с помощью инструмента Shape (Фигура). (Действие инструмента Фигура варьируется в зависимости от типа объекта.)

Растровые изображения, также называемые рисованными, состоят из отдельных точек (элементов изображения), именуемых пикселями, которые создают узор за счет различного положения и окраски. При увеличении изображения можно увидеть составляющие его отдельные квадратики. Увеличение размера растрового изображения происходит за счет увеличения каждого элемента, что огрубляет все линии и формы. Однако при большем удалении цвет и форма растрового изображения будут выглядеть сплошными.

В отличие от векторных иллюстраций, работая с растровыми изображениями, можно корректировать мелкие детали, производить значительные изменения и усиливать различные эффекты.

Поскольку каждый элемент изображения имеет собственный цвет, то, изменяя выбранную область по одному элементу, можно создавать фотографические эффекты, такие как затенение и усиление цвета.

Уменьшение размера растрового изображения, как и увеличение, также искажает начальный вид, поскольку для уменьшения общего размера изображения часть его элементов удаляется.

Кроме того, поскольку растровое изображение создано из упорядоченно расставленных точек, нельзя манипулировать его отдельно взятыми частями (то есть перемещать их), не нарушая целостности всего изображения [8].

Программы рисования и обработки растровых изображений (например, Corel PHOTO PAINT и Adobe PhotoShop) применяются, когда необходимо отобразить непрерывное изменение тона и получить доступ к микродеталям рисунка. Иллюстрационные программы (такие как CorelDRAW) и программы трехмерного моделирования (CorelDREAM 3D) работают с векторными изображениями, позволяя создавать отдельные объекты и в процессе работы многократно манипулировать ими.

При работе с растровыми изображениями качество результата зависит от выбранных на начальной стадии процесса параметров разрешения. Разрешение -- это общий термин, относящийся к количеству элементов информации, содержащейся в файле изображения, а также к уровню детализации, который может обеспечить устройство ввода, вывода или отображения. При работе с растровыми изображениями разрешение влияет как на качество результата работы, так и на размер файла.

При работе с растровыми изображениями требуется учитывать, где они будут применяться, поскольку выбранное разрешение изображения обычно сохраняется вместе с файлом. При печати растрового файла, например, на лазерном принтере с разрешением 300 точек на дюйм или на фотонаборном автомате с разрешением 1270 точек на дюйм, он будет напечатан с тем разрешением, которое было установлено при создании изображения, если оно не выше разрешения принтера.

Определение образов в виде ряда векторов в целом обеспечивает большую эффективность при работе с ними, нежели определение образов как огромного количества отдельных точек. Это объясняется тем, что даже простой объект может состоять из многих тысяч точек, каждая из которых должна иметь собственные атрибуты, в то время как тот же самый образ может быть определен в виде небольшого количества сегментов кривой. Следовательно, файлы векторных образов CorelDRAW, как правило, имеют меньший размер, чем файлы сравнимых растровых образов.

В дополнение к созданию более компактных файлов, векторные образы CorelDRAW имеют другие важные преимущества. Например, образ CorelDRAW можно легко масштабировать без потерь качества в диапазоне размеров от пиктограммы до большого плаката.

Сравнительный анализ современных программ обработки и просмотра графических изображений MS Power Point, Adobe Photoshop, Corel Draw, ACDSee .

Векторные редакторы применяются в том случае, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы (чертежи, схемы, логотипы компаний и т.д.). Однако если задачей является точная передача цвета, лучше воспользоваться редакторами растровой графики (рисунки, фотографии), несмотря на то, что в большинстве векторных редакторов предусмотрены средства для работы с растровой графикой.

Все графические редакторы векторной графики работают с одними и теми же объектами, основаны на одних и тех же принципах, имеют схожие инструменты.

Основным объектом векторной графики является контур. Из элементарных объектов создают более сложные. Каждый объект векторной графики обладает свойствами. Основными их свойствами являются обводка и заливка. Параметры, описывающие эти свойства, определяют толщину, цвет и форму линий, образующих контур, а также цвет и текстуру внутренней области контура.

Контуры состоят из сегментов и опорных точек. Свойства опорных точек определяют форму сегментов. Для работы с изображением каждый векторный редактор имеет панель инструментов и другие элементы управления.

Векторные редакторы располагают средствами для работы с текстами. При этом имеется два режима работы с текстами - режим создания фигурного текста и режим работы с блочными текстами. Векторные редакторы позволяют представлять символы компьютерных шрифтов в векторной форме и создавать новые конструкции символов с помощью инструментов для работы с контурами.

В векторных редакторах возможны такие операции, как трассировка растрового изображения и растрирование векторного.

Указанные возможности векторных редакторов позволяют использовать их при разработке рекламных материалов, фирменных стилей, а также для оформления полиграфических изданий и электронных документов, например Web-страниц Интернета.

К основным программным средствам для работы с векторной графикой относятся такие редакторы, как: CorelDRAW, Adobe Illustrator.

Сравнивая интерфейс программ, можно отметить, что в DRAW упор делается на удобство и скорость редактирования примененных эффектов. Это достигается благодаря использованию специальных интерактивных инструментов. В то же время в Illustrator редактирование любых эффектов довольно затруднительно, поскольку они статичны. Интерактивность позволяет редактировать эффекты прямо на объекте, без использования диалоговых окон: оценить результат можно сразу же и, если нужно, тут же подправить его. В отличие от обычного метода организации интерфейса, когда для доступа к разным эффектам необходимо держать под рукой множество специальных панелей, в DRAW применен новый, очень эффективный способ - доступ через панель свойств. Эта панель расширяет возможности интерактивных инструментов, предоставляя органы управления объектами и эффектами.

К преимуществам Adobe Illustrator можно отнести компактные панели инструментов, занимающие гораздо меньше места, чем аналогичные у DRAW, хорошо продуманный дизайн всех элементов. Но в Illustrator нет интерактивности и универсальной панели. В CorelDRAW интерактивны организация переходов, градиентная заливка объектов, управление прозрачностью, искажение объектов, вписывание их в шаблон, создание контура и иллюзии объемности, подкладка тени под объект и др. Многие из этих инструментов вообще не имеют аналогов в Illustrator.

2. Математические основы обработки графической информации

2.1 Представление векторной и растровой графики в компьютере

Математические основы векторной графики

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур.

Точка. Точка на плоскости задается двумя числами (x, y), определяющими ее положение относительно начала координат.

Прямая линия. Для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением у = kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечно прямую линию в известной системе координат.

Отрезок прямой. Для задания отрезка прямой надо знать еще пару параметров, например координаты x₁ и х₂начала и конца отрезка, поэтому для описания отрезка прямой линии необходимы четыре параметра.

Кривая второго порядка. К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии -- это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так:

Х² + A₁ У¹ + А₂ХУ + А₃Х + А₄У + А₅=0

Пяти параметров вполне достаточно для описания бесконечной кривой второго порядка. Для записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше [3].

Кривая третьего порядка. Отличительная особенность этих более сложных кривых состоит в том, что они могут иметь точку перегиба. Если вы знакомы с графиком функции у=х³, то, конечно, видели тот перегиб, который происходит в начале координат. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые мы наблюдаем в живой природе, например, линиям изгиба человеческого тела, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например, окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего порядка.

В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:

Х³ + A₁ У³ + А₂Х²У + А₃ХУ² + А₄Х¹ + А₅У² + А₆ХУ + А₇Х + А₈У + А₉ = 0

Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для задания отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше.

Соотношение между векторной и растровой графикой

Говоря о растровой графике, мы указали на два ее существенных недостатка: значительный объем массивов данных, которые надо хранить и обрабатывать, а также невозможность масштабирования изображения без потери качества.

Векторная графика устраняет оба эти недостатка, но, в свою очередь, значительно усложняет работу по созданию художественных иллюстраций. На практике средства векторной графики используют не для создания художественных композиций, а для оформительских, чертежных и проектно-конструкторских работ [3].

В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если линии задана толщина, равная 0,15 мм, то, сколько бы ни увеличивали или ни уменьшали рисунок, эта линия все равно будет иметь только такую толщину, поскольку это одно из свойств объекта, жестко за ним закрепленное

Получив на экране изображение дома, можно его увеличить и подробно рассмотреть изображение квартиры.

2.2 Представление цвета

При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит сколько цветов одновременно может отображаться на экране. Для кодирования двухцветного изображения достаточно выделить всего по одному биту на кодирование цвета каждого пиксела. Использование для тех же целей одного байта, позволяет закодировать 256 различных оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 цветовых оттенков. Этот режим называется High Color. Если же используются три байта (24 бита), возможно одновременное отображение 16,5 млн. цветов. Этот режим называется True Color.

Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Значит, любой оттенок можно разделить на составляющие его основные цвета. В компьютерной графике применяется несколько таких способов разделения, которые и называются цветовыми моделями.

Мир, окружающий нас, полон всевозможных цветов и цветовых оттенков. С физической точки зрения цвет -- это набор определённых длин волн, отражённых от предмета или пропущенных сквозь прозрачный предмет. Однако сейчас нас интересует вопрос не о том, что такое цвет, какова его физическая природа, а то, как вообще на практике можно получит тот или иной цвет. С развитием многих отраслей производства, в том числе, полиграфии, компьютерных технологий, появилась необходимость объективных способов описания и обработки цвета.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветов получаются смешением каких-либо других. Например, сочетание красного и синего даёт пурпурный цвет, синего и зелёного -- голубой. Таким образом, путём смешения из небольшого количества простых цветов, можно получить множество (и, причём довольно большое) сложных (составных). Поэтому для описания цвета вводится понятие цветовой модели -- как способа представления большого количества цветов посредством разложения его на простые составляющие [17].

Одной из таких моделей -- является цветовой круг, о котором уже неоднократно упоминалось ранее. Он представлен на рисунке и называется большим кругом Освальда.

Наряду с кругом Освальда есть еще и круг Гете, в котором основные цвета расположены в углах равностороннего треугольника, а дополнительные -- в углах перевернутого треугольника. Схема такого круга представлена на рисунке. Друг напротив друга расположены контрастные цвета.

Возникает естественный вопрос: а зачем всё это надо? Дать описание каждого цвета в отдельности очень сложно, особенно сейчас, когда на экране монитора мы имеем возможность видеть не сотни, не тысячи, а 4 миллиарда цветов (точнее, цветов и цветовых оттенков). Попробуйте описать каждый цвет в отдельности. Таким образом, цветовые модели -- это почти совершенный способ для описания цветов особенно в компьютерных технологиях и полиграфии. Дело в том, что не любой цвет можно представить в виде комбинации основных. Это является основной проблемой цветовых моделей. Кроме того, излучаемый и поглощаемый цвет описывается по-разному.

Перед тем как перейти к рассмотрению цветовых моделей в отдельности, рассмотрим сначала понятие цветового охвата, который даст нам представление о том, насколько та или иная цветовая модель хорошо представляет цвета.

Определённым цветовым охватом обладают электронно-лучевая трубка монитора или телевизора, цветовые модели, полиграфические краски и, конечно же, глаз человека. На рисунке схематически показано сравнение цветовых охватов человеческого глаза (a), монитора (b) и печатающей машины (c). Цветовой охват монитора соответствует модели RGB, печатающей машины -- CMYK.

Цвет в компьютерных технологиях, в типографии, во многих других отраслях производства, связанных с обработкой изображения, представляется в виде комбинации небольшого количества трёх составных. Такое представление называется цветовой моделью. Различные виды моделей имеют различные цветовые охваты. В этом и заключается их основные преимущества или недостатки. Отражённый и поглощаемый цвет описывается по-разному [9].

Существует много цветовых моделей, но все они принадлежат к одному из трех типов:

· психологические (по восприятию);

· аддитивные (основанные на сложении);

· субтрактивные (основанные на вычитании).

При обработке изображений при подготовке к печати имеют дело с тремя цветовыми моделями: CIE Lab - психологическое цветовое пространство, RGB - аддитивное цветовое пространство и CMYK - субтрактивное цветовое пространство.

Любое преобразование цвета из одного пространства в другое влечет за собой потерю данных о цвете в изображении.

Аддитивная модель цвета RGB.

Данная модель является «естественным языком» цвета для электронных устройств ввода изображения (мониторы, сканеры, цифровые камеры), в которых воспроизведение цвета основано на излучении или пропускании света, а не на его отражении от подложки при создании изображения.

Аддитивной она называется потому, что цвета в ней генерируются суммированием световых потоков. Сумма красного, зеленого и синего цветов максимальной одинаковой интенсивности дает белый цвет.

Субтрактивная модель цвета CMYK.

В данной модели цвета при смешивании двух или более основных красок дополнительные цвета получаются посредством поглощения одних световых волн спектра белого цвета и отражения других. Так, голубая краска поглощает красный цвет и отражает зеленый и синий, а желтая поглощает синий цвет и отражает красный и зеленый.

В аддитивной модели RGB световые потоки суммируются, производя более яркие цвета, а в субтрактивной модели CMYK световые потоки вычитаются, генерируя более темные цвета. Если учесть светонепроницаемость бумаги, которая скорее отражает свет, чем пропускает его, то становится понятно, почему такие яркие цвета в изображении на мониторе становятся темными и унылыми в отпечатанном виде.

CMYK - cyan (голубой), magenta (пурпур), yellow (желтый), black (черный).

Форматы графических данных.

В компьютерной графике применяют по меньшей мере три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них стала стандартом «де-факто» и применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в «стандартный» формат [5].

TIFF (Tagged Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .TIF). Относится к числу широко распространенных, отличается переносимостью между платформами (IBM PC и Apple Macintosh), обеспечен поддержкой со стороны большинства графических, верстальных и дизайнерских программ. Предусматривает широкий диапазон цветового охвата - от монохромного черно-белого до 32-разрядной модели цветоделения CMYK. Начиная с версии 6.0 в формате TIFF можно хранить сведения о масках (контурах обтравки) изображений. Для уменьшения размера файла применяется встроенный алгоритм сжатия LZW.

PSD (PhotoShop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop (расширение имени файла .PSD), один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок. Поддерживаются 48-разрядное кодирование цвета, цветоделение и различные цветовые модели. Основной недостаток выражен в том, что отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему файлов.