Размещено на http://www.allbest.ru/

Вопросы к зачету по дисциплине «Компьютерная графика в рекламе»

1. Виды компьютерной графики

2. Векторные изображения

3. Растровые изображения

4. Переход между типами изображений

5. Основы растрирования

6. АМ растрирование

7. Основные особенности использования углов поворота растра

8. Цветовой охват

9. Цветовая модель RGB

10. Цветовая модель СМУ и СМУК

11. Цветовая модель Lab

12. Соответствие цветов и управление цветом

13. Форматы хранения векторных изображений

14. Форматы хранения растровых изображений

15. Понятие профиля устройства. Профиль монитора. Профиль сканера

16. Черно-белые изображения

17. Полутоновые изображения

18. Общая характеристика редактора изображений CorelDraw

19. Плашечные цвета

20. Линиатура

21. Соответствие цветов и управление цветом

22. Цветоделение

1. Виды компьютерной графики

Под компьютерной (машинной) графикой понимается совокупность методов и приемов преобразования при помощи ЭВМ данных в графическое представление или графического представления в данные. Под графическим представлением понимается изображение либо комплекс изображений (чертеж). Изображение может быть черно-белым или цветным с эффектом освещенности (наличие теней, бликов, полутонов) либо без него.

Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают всего 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.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели сканируют иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В интернете пока применяются только растровые иллюстрации.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот 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 намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

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. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах растр графика цвет редактор

2. Векторные изображения

Векторная графика

В отличии от растровой графики, в которой для создания изображений используются большие массивы отдельных точек, в векторной графике изображения строятся с помощью математических описаний объектов, например окружностей, линий.

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Как мы сказали выше, простейшим объектом векторной графики является линия. Поэтому в основе векторной графики лежит прежде всего математическое представление линии. Рассмотрим несколько видов линий, но начнем с точки.

Точка

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

Прямая линия

Из курса алгебры известно, что для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением y=kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечную прямую линию в известной системе координат.

Отрезок прямой

Для задания отрезка прямой надо знать еще пару параметров, например координаты х1 и х2 начала и конца отрезка, поэтому да 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:

x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0 .

Как видно, пяти параметров вполне достаточно для описание бесконечной кривой второго порядка. Для записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше.

Кривая третьего порядка

Отличительная особенность этих более сложных кривых состоит в том, что они могут иметь точку перегиба. Известный график функции у=х3 имеет 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:

xз+a1yз+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0.

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

Кривые Безье

Рисовать кривую третьего порядка по заданным коэффициентам ее уравнения - занятие не слишком интересное. Для упрощения этой утомительной процедуры в векторных редакторах применяют не любые кривые третьего порядка, а их особый вид, называемый кривыми Безье. Отрезки кривых Безье - это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с ними удобнее.

Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль "рычагов", с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка. Управление касательной (а вместе с ней и формой линии) производят перетаскиванием маркера с помощью мыши.

Большинство векторных редакторов для изображения и хранения кривых линий используют именно кривые Безье.

Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для описания объектов. Векторную графику называют объектно-ориентированной или чертежной графикой.

Простые объекты двумерной графики дуги, линии, эллипсы, окружности, трехмерной графики сферы, кубы и т.п. называются примитивами и используются для создания более сложных объектов. В векторной графике изображения создаются путем комбинации различных объектов, так объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников (рис.3).

Все объекты имеют атрибуты (свойства). К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой.

Действительные команды, описывающие векторные объекты не видны. Определять, как описывать те или иные объекты, будет компьютерная программа, выбранная для подготовки изображения, например Corel Draw.

Например, для изображение окружности на языке PostScript используется одна строка:

Object 2076.19 2548.51 2220.84 2693.16 @E

Эту команду пользователь естественно не увидит, ее создаст используемая программа. Пример показывает, что векторное изображение окружности займет в памяти значительно меньше места по сравнению с растровым. Однако сильно детализированный векторный объект при выводе на принтер может напечататься не в том виде, в каком его ожидали, или не напечататься вообще, если принтер неправильно интерпретирует или и не понимает векторные команды.

Мы сказали, что объекты, векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Файлы векторной графики способны содержать растровые изображения в качестве одного из типов объектов. Это возможно, поскольку растровый рисунок просто набор инструкций для компьютера, которые, например, можно интерпретировать так: начиная с точки X поставить точку цветом Y, затем рядом поставить точку цветом Z и т.д.

Хотя можно поместить растровое изображение в виде объекта в векторный формат, не удается редактировать и изменять в нем отдельные пикселы. Большинство пакетов программ позволяют только разместить растровый рисунок внутри иллюстрации и изменить его размер и масштаб, некоторые программы позволяют также менять яркость и контрастность растрового изображения.

Лекция 2

Файлы векторной графики могут содержать несколько различных элементов:

? наборы векторных команд для создания изображения;

? таблицы информации о цвете рисунка;

? данные о шрифтах, которые могут быть использованы на рисунке и т.д.

Некоторые векторные форматы очень просты и содержат несколько десятков команд, в других же форматах число возможных команд измеряется десятками и тысячами.

Различные векторные форматы обладают разными цветовыми возможностями. Простейшие форматы могут вообще не содержать информации о цвете и используют цвет по умолчанию тех устройств, на которые они выводятся, другие же форматы способны сохранять данные о 32-битном цвете. Однако на размер файла это не влияет (конечно, если внутри файла нет растровых объек-тов). В обычных векторных объектах, таких как окружности, квадраты и т.п., значение цвета относится ко всему объекту в целом. Цвет объекта хранится в виде части его векторного описания. В растровых объектах нужно хранить информацию о цвете каждого пиксела в отдельности, поэтому размер векторного файла, содержащего такие объекты, возрастает.

Некоторые векторные файлы могут создавать растровый эскиз изображения, хранящийся в них. Это может быть полезно в ситуациях, когда не хотите открывать весь файл, чтобы посмотреть, что в нем хранится, или когда невозможно увидеть векторный рисунок во время его использования (например, в одном из издательских пакетов, не посылая рисунок на печать).

Очевидно, что за это преимущество приходится расплачиваться памятью, так как растровые данные для своего хранения требуют много памяти.

Достоинства векторной графики:

" Она использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потерь его качества. Векторные команды просто сообщают устройству вывода, что необходимо нарисовать объект заданного размера, используя столько точек, сколько возможно. Растровый же формат, в отличии от векторного, точно определяет, сколько необходимо создать пикселов, и это количество не изменяется вместе с изменением разрешающей способности устройств вывода. Это приводит при увеличении разрешающей способности принтера либо к уменьшению размера изображения, либо для каждого пиксела используется большее количество точек. Сравнение векторного и растрового изображения окружности показано на рис. 4.

" Векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в растровых изображениях пришлось бы редактировать каждый пиксел).

" Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают в памяти компьютера относительно небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его растровый аналог).

Недостатки векторной графики:

" Рисунки часто выглядят достаточно искусственно, так как основным компонентом векторного рисунка является прямая линия, а она в природе встречается достаточно редко. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась только для технических иллюстраций, чертежей.

" Возможны проблемы при печати, как правило, сложных рисунков на отдельных типах принтеров из-за того что не все команды могут ими правильно интерпретироваться.

3. Растровые изображения

Растровая графика

Термин растровая графика достаточно очевиден, если определить понятия, относящиеся к растровым изображениям. Растр (по-английски bitmap массив битов) это просто совокупность битов, расположенных на сетчатом поле. Как известно, бит единица информации в компьютере, обозначающая ячейку памяти, которая может находиться во включенном (1) или выключенном (0) состоянии. Эти состояния можно отождествить с черным и белым цветом, т.е. соединив несколько битов, можно создать изображение из черных и белых точек. Таким образом растровое изображение напоминает лист клетчатой бумаги, на котором каждая клеточка закрашена черным или белым цветом, формируя при этом рисунок.

Основным термином растровой графики является пиксел. Пиксел (Pixel - сокращение от Picture Element - элемент изображения) отдельный элемент растрового изображения. Из таких элементов (кирпичиков) как витраж собирается растровое изображение. Для обозначения количества пикселов в матрице рисунков по горизонтали и по вертикали используется коэффициент прямоугольности изображения. Этот коэффициент часто называют размером изображения и записывают в виде 800 600 (800 пиксел по горизонтали и 600 строк по вертикали). Произведение этих двух чисел дает общее количество пиксел изображения. Так изображение с коэффициентом прямоугольности 800 600 состоит из 480000 пиксел. Наиболее часто используемые коэффициенты прямоугольности имеют следующие значения:

для MS DOS	для Windows
320x200	640x480
320x240	800x600
600x400	1024x768
640x480	1240x1024

Следует заметить, что для Windows общая пропорциональность составляет, как правило, 1,333:1.

В отличии от коэффициента прямоугольности изображения коэффициент прямоугольности пиксела относится к реальным размерам видеопиксела (элемента изображения экрана компьютера) и равен отношению его ширины к высоте. Эти размеры зависят от используемого аппаратного и программного обеспечения.

Цвет каждого пиксела растрового изображения черный, белый или любой из спектра запоминается в компьютере с помощью комбинации битов. Очевидно, что чем больше битов для этого используется, тем больше оттенков цветов можно получить. Число битов, используемых компьютером для каждого пиксела, называется битовой глубиной.

Число доступных цветов или градаций серого цвета равно двум в степени, равном количеству битов в пикселе. Таким образом, пиксел, состоящий из двух битов, дает четыре возможных цвета или градации серого, соответственно четыре бита информации дадут 24=16 цветов, 8 бит 28 или 256 цветов, 24 бита обеспечат более 16 миллионов доступных цветов более чем достаточно, чтобы представить возможные цвета, которые может различить человеческий глаз.

Различные типы форматов растровой графики хранят рассмотренные характеристики различными способами, некоторые из которых будут рассмотрены далее.

Размеры изображения и расположение пикселов в нем вот две основные характеристики, которые файл растрового изображения должен сохранить, чтобы создать картинку.

Следует помнить, что пиксел сам по себе не обладает никаким размером. Он всего лишь область памяти компьютера, хранящая информацию о цвете. Поэтому коэффициент прямоугольности изображения не соответствует никакой размерности. Размеры изображения хранятся отдельно, пикселы запоминаются один за другим, обычно как один большой блок данных. Таким образом, компьютер не сохраняет отдельные позиции для каждого пиксела, он всего лишь воссоздает сетку по размерам, заданным коэффициентом прямоугольности, а затем заполняет ее пиксел за пикселом. Рис.1 иллюстрирует, как простое чернобелое изображение записывается, а затем воссоздается.

Коэффициент прямоугольности = 10 10 пиксел

Рис.1. Хранение и воссоздание растрового изображения

Очевидно, что это самый простой способ сохранения данных растрового изображения, но не самый эффективный с точки зрения затрат компьютерного времени и памяти. Более эффективный способ состоит в том, чтобы сохранять только количество черных и белых пикселов в каждой строке. Этот метод сжимает данные, которые использует растровое изображение, чтобы они заняли меньше места в памяти компьютера.

Рис. 2. Метод сжатия данных при хранении

Так как пикселы не имеют собственных размеров, они приобретают их при выводе изображения на некоторое устройство монитор, принтер. Для того чтобы помнить действительные размеры (например, в дюймах) растрового рисунка, файлы растровой графики иногда хранят разрешающую способность растра. Разрешающая способность это число элементов в заданной области, задается, как правило, в пикселах на дюйм (пиксел/д). Если имеется изображение размером 72 72 пиксел и разрешающая способность растра 72 пиксел/д, то растровое изображение будет занимать один квадратный дюйм. При том же размере изображения, но разрешающей способности 36 пиксел/д, размер картинки станет два на два дюйма.

Растровые изображения содержат большое количество пикселов, каждый из которых занимает определенную часть памяти. Например, отсканированное с фотографии цветное изображение может занимать десятки и сотни Мбайт. Наибольшее влияние на количество памяти, занимаемой растровым изображением, оказывают три фактора:

? размер изображения (коэффициент прямоугольности);

? битовая глубина изображения;

? формат файла, используемый для хранения изображения.

Очевидно, что, чем больше размер и битовая глубина изображения, тем больше размер файла. Следует заметить, что разрешающая способность изображения на величину файла никак не влияет. Она оказывает эффект только при сканировании изображения и то лишь потому, что определяет, сколько пикселов будет создаваться.

Размер файла растровой графики сильно зависит от формата, выбранного для хранения изображения (может отличаться в несколько раз). Некоторые компьютерные файлы обладают собственными схемами сжатия, сильно уменьшающими их размер, другие даже содержат дополнительные данные краткого описания изображения для его предварительного просмотра.

Достоинства растровой графики:

? " Растровые изображения выглядят вполне реалистично. Это связано со свойствами человеческого глаза: он приспособлен для восприятия реального мира как огромного набора дискретных элементов, образующих предметы.

? " Легко управлять выводом изображения на устройства представляющие изображения в виде совокупности точек принтеры, фотонаборные автоматы.

Недостатки растровой графики:

? " Большой объем памяти, требуемый для хранения изображения хорошего качества.

? " Трудности редактирования изображений. Так как сами изображения занимают много памяти компьютера, то, очевидно, и для их редактирования потребуется так же много памяти. Кроме того, применение фильтров специальных эффектов к таким изображениям может занять от нескольких минут до часа в зависимости от используемого оборудования.

4. Переход между типами изображений

Программа Adobe Photoshop допускает преобразование изображения из одного типа в другой. Возможен переход между полноцветными моделями, а также из любой полноцветной модели в полутоновое изображение. При переводе в полутоновое изображение вся информация о цветах исчезает из файла. Далее полутоновое изображение можно преобразовать в монохромное с потерей всей информации об оттенках серого.

Из полутонового типа изображение можно перевести в любую полноцветную модель. Монохромное изображение тоже можно преобразовать в цветное или полутоновое. Но при обратном переводе цвета и оттенки не восстанавливаются.

Для перевода изображения из одного типа в другой достаточно выбрать команду с именем нужного типа в подменю Mode (Режим) меню Image (Изображение). После этого Photoshop либо «молча» осуществит превращения, либо предложит выбрать дополнительные параметры перевода.

Превращение изображения из одного типа в другой можно отменить, как и любое другое действие программы. Для этого воспользуйтесь палитрой History (Протокол) или нажмите сочетание клавиш Ctrl+Z.

5. Основы растрирования

Цель процесса растрирования -- сделать себя невидимым. Правильно выполненное цифровое растрирование создает иллюзию непрерывного тона. Это достигается с помощью амплитудного (AM) растрирования, в рамках которого точки переменного размера размещаются в регулярной матрице с равноотстоящими центрами точек (рисунок 3-1). Области изображения, составленные из больших точек, воспринимаются как более темные тона, а из небольших точек -- как более светлые.

Растровая форма описывается тремя параметрами: пространственной частотой, формой точки и углом поворота. Каждый из этих факторов по-своему влияет на качество отпечатанного изображения.

Пространственная частота растра, тоновый диапазон и детальность изображения

Пространственная частота растра, или плотность растра, которую вы определяете для окончательного вывода в программном пакете редактирования изображений или в пакете компоновки страницы, определяет плотность сетки полутонового растра и, следовательно, кажущийся уровень детальности в изображении. Пространственная частота растра измеряется в линиях на дюйм [Ipi]. Как следует из рисунка 3-2, объем видимых деталей отпечатанной иллюстрации увеличивается с ростом пространственной частоты растра. Профессионалы допечат-ной подготовки часто утверждают, что при увеличении плотности растра изображение делается более четким. Это не означает, что оно лучше сфокусировано или имеет лучшую резкость, но просто выражает факт, что при более высоких пространственных частотах растра может быть воспроизведено большее количество деталей оригинала.

При полутоновом (AM) растрировании размеры точек изменяются, моделируя различные тона, а расстояние между ними остается фиксированным.

Полутоновые ячейки, пятна и точки

Цифровые устройства обработки полутонов, например, лазерные принтеры и имиджсеттеры, могут создавать только точки фиксированного размера (давайте называть их пятнами, чтобы не путать с точками растра). Для моделирования точек растра переменного размера эти устройства группируют пятна фиксированного размера в матрицу, называемую полутоновой ячейкой (рисунок 3-3). Количество потенциально возможных тонов, которые может воспроизвести данная полутоновая ячейка, зависит как от пространственной частоты растра, так и от разрешения печатающего устройства (см. раздел "Контраст и детальность -- разрешение принтера и пространственная частота растра" ниже в этой главе), но отдельная полутоновая ячейка воспроизводит только один оттенок серого (или цвета печатной краски). Плотность этого оттенка и размер точки растра непосредственно связаны с числом пятен фиксированного размера в каждой полутоновой ячейке, которая, в свою очередь, определяется числовым значением (от 0 до 255), назначаемым для каждого пиксела.

Контраст и детальность -- разрешение принтера и пространственная частота растра

В идеале напечатанное серое полутоновое изображение должно воспроизводить 256 градаций серого, а цветное изображение -- 256 оттенков для каждого из цветов печатной краски. Однако число возможных оттенков, которые может выразить полутоновая ячейка, ограничено разрешением печатающего устройства (размер его пятна или размер точки определяют, сколько точек можно разместить на горизонтальный дюйм). Фактически, связь между разрешением принтера и пространственной частотой растра -- обратная. Покажем, как вычислить максимальное число оттенков на цвет, которое может вывести данное растровое печатающее устройство:

Максимальное число тональных уровней = = (Разрешение принтера : Пространственная частота растра) + 1

Легко понять эту особенность цифровой обработки полутонов, вспомнив, что линейное разрешение принтера фиксировано. Когда вы помещаете дополнительные точки растра на каждый линейный дюйм, то в полутоновой ячейке уменьшается количество доступных пятен в каждой горизонтальной линии сетки. С ростом плотности растра пропорционально уменьшается число потенциальных серых оттенков, которые может воспроизводить каждая полутоновая ячейка. Так, лазерный принтер с разрешением 300 dpi может вывести не более 33 градаций серого при плотности растра 53 линии на дюйм ([300 : 53] + 1 = приблизительно 33). Если увеличить плотность растра до 75 линий на дюйм, то вы получите

Форма точки

Вторая характеристика цифровых растровых форм -- форма точки растра. При чрезвычайно низких пространственных частотах растра (10--30 Ipi) форма точки легко просматривается (рисунок 3-4), но с увеличением плотности растра ее становится все труднее обнаружить невооруженным глазом.

В результате поиска альтернативных решений появилась относительно новая технология -- частотно-модулированное, или ЧМ, растрирование, которое быстро приобретает популярность как жизнеспособная реальная альтернатива традиционному растровому представлению полутонов.

Если при стандартном цифровом растрировании используются точки переменных размеров, расположенные через фиксированные интервалы сетки, то в технологии частотно-модулированного растрирования используются точки фиксированного размера (а в некоторых версиях стохастического растрирования -- точки переменного размера), разделенные случайными интервалами (см. рисунок С-3 в цветной вставке).

Преимущества ЧМ-растрирования

Более чистые цвета

Улучшенная резкость края изображения и детальность

Гладкие градации между смежными тонами

Печать более чем четырьмя цветами

Пониженное входное и выходное раз -решение

Проблемы ЧМ-растрирования

Увеличение размера растровой точки --

Зернистость

6. АМ растрирование

Традиционное растрирование называется амплитудно-модулированным (AM). Амплитуда в данном случае означает площадь точки, и с помощью этого метода имитация полутонов оригинала в печати достигается благодаря его разбиению на растровые точки различного размера и площади. В процессе ЧМ-растрирования точки, наоборот, имеют одинаковую площадь, а переходы тонов достигаются с помощью вариаций частоты, или количества точек на единице площади и их размещения. В ЧМ-растрировании нет понятий углов и частоты растра. Точки размещаются случайным образом и не выстраиваются по направлениям (т. е. углам). Поэтому этот способ растрирования идеален (некорректное утверждение автора; имеются и недостатки, что привело к созданию смешанного 4M- и AM-растрирования. -- Прим. ред.) для высококачественных многокрасочных работ. Некоторые типографии, использующие печать без увлажнения, применяют ЧМ-растрирование, так как безводная печать (плоская печать без увлажнения. -- Прим. ред.) обеспечивает меньшее растискивание растровой точки. Таким образом, компенсируется любое растискивание, возникающее в процессе ЧМ-растрирования.

Стохастическое растрирование, называемое частотно-модулированным, или ЧМ-растрированием, позволяет благодаря особому подходу печатать высококачественные цветные изображения при меньшем разрешении. В отличие от АМ-растрирования, где для передачи тонов варьируется площадь точки, в ЧМ-растрировании изменяется только количество точек, чья площадь остается неизменной. Слово «стохастический» означает «изменяемый случайным образом»; т. к. при этом способе растрирования точки располагаются случайно, в отличие от традиционного способа их расположения рядами под определенными углами. Стохастическое и ЧМ-растрирование уже стали синонимами.

Некоторые тонкости АМ - растрирования

При использовании AM - растров, актуален не только вопрос о размерах, но и о форме растровой точки, в отличие от предыдущего метода растрирования, где форма точки отсутствовала как таковая. Вместо нее на запечатываемом материале после печати появлялась достаточно малая капелька тонера, краски или чернил принтера, а размер точки, по сути, определялся настройками драйвера принтера (на аппаратном уровне - объемом микрокапли используемого принтера). Дело в том, что от того, каким АМ - растром будет напечатан макет, а также от формы растровой точки, во многом зависит визуальное восприятие изображения наблюдателем. Форма растровой точки (Raster dot shape) строго определена и чаще всего зависит от конкретной модели печатающего устройства, либо от программных настроек драйвера, если он позволяет выбирать форму растра среди нескольких альтернативных вариантов. Без необходимости и точного понимания того, что Вы делаете, и какой результат Вы планируете получить, менять форму растровой точки не следует. К наиболее часто используемым формам растровых точек можно отнести эллиптическую, ромбовидную, квадратную и круглую точки.

Моё AM -- самое настоящее!

Несмотря на потенциальные проблемы, АМ имеет множество преимуществ. По мнению руководителя по продуктам для допечатной подготовки компании Heidelberg USAРейя Кассино, лучшая технология растрирования среди разновидностей АМ -- иррациональная: «IS подходит для любого типа печати. Оно обеспечивает наилучшее воспроизведение телесных тонов и большинства фотоизображений. К тому же работать с набором углов поворота растра для IS в обычной коммерческой печати проще всего. IS Classic от Heidelberg, созданная ещё в 1982 г., с тех пор не изменилась. Углы те же, что применялись ещё 100 лет назад. Но принятые при фотографировании на камеру углы поворота (0°, 15°, 45° и 75°) не воспроизводились электронным способом, пока компания Hell не реализовала их в 1982 г.

Но полнее всего достоинства АМ-растрирования раскрываются в рулонной печати. Преимущество АМ в том, что оно очень терпимо к отклонениям от оптимальных режимов печати, особенно на рулонном офсете. Неприводка может вызвать дефекты и двоение на рулонных оттисках, но IS страхует от этого. Например, у нас есть специальные системы растрирования для рулонной печати, в которых ни один из цветов не имеет угла 0°, поскольку на рулонной машине именно в этом направлении изображение печатается на бумаге, -- так мы предотвращаем двоение.

Prinect MetaDimension RIP от Heidelberg включает серию очередей для 12-ти стандартных вариантов растрирования -- все они входят в базовую поставку RIP. Оператор помещает задание А в очередь 5 для IS-растрирования, где к нему применяются соответствующие кривые калибровки, компенсации растискивания и т. п. -- так создаётся форма с точно заданными параметрами. Можно создать и другую очередь, куда будут направляться задания для стохастического (FM) растрирования -- с собственным набором параметров».

7. Основные особенности использования углов поворота растра

Угол поворота, структура растра и выходное разрешение

Угол поворота растра является чрезвычайно важным фактором полутонового растрирования. Именно углы поворота определяют, останется ли незаметной иллюзия, созданная растровой структурой, или она будет резать глаза. Углы также влияют на объем данных, которые должно содержать изображение для получения высокого качества иллюстрации. Рассмотрим основные особенности использования углов поворота растра и их применение для печати цифровых изображений.

Зачем нужны углы поворота растра?

При печати оцифрованных полутоновых изображений растровую структуру всегда поворачивают на некоторый угол. Для серых полутоновых изображений заданный по умолчанию угол -- 45 градусов. Для цветных изображений четыре печатные формы системы CMYK поворачиваются на разные углы -- по традиции на 105 градусов для голубой печатной формы, 75 градусов для пурпурной, 90 или 0 градусов для желтой и 45 градусов для черной (см. рисунок С-4 в цветной вставке). При печати печатные формы надлежащим образом совмещаются, четыре цвета сводятся вместе и точки формируют небольшие кластеры, напоминающие по форме розу -- розетки. Рациональное объяснение этой традиционной методики связано частично со способом восприятия углов человеческим глазом, отчасти с подмеченными особенностями восприятия цветов нашим зрением, а частично со способом, которым печатные краски различных цветов взаимодействуют с бумагой на печатной машине.

Углы и визуальное восприятие -- Человеческий глаз цепко реагирует на угол поворота, если он совпадает с горизонтальной или вертикальной линией (0 или 90 градусов соответственно). Совершенная диагональ (45 градусов) -- находится посередине между этими значениями и, следовательно, обеспечивает наиболее приемлемый компромисс. Это объясняет, почему растры для серых полутоновых изображений и черной печатной формы изображений CMYK обычно печатают с использованием угла 45 градусов.

Совет: Имеется одно важное исключение из правила, предписывающего выводить на печать полутоновые изображения с углом поворота растра 45 градусов. Если содержание изображения подчеркивает диагональные линии, то угол 45 градусов может приводить к грубым интерференционным структурам или привлекать к себе внимание, чего следует избегать.

Углы для конкретных цветов -- Относительная яркость цветов системы CMYK определяет, на сколько градусов следует повернуть каждый растр относительно горизонтальной или вертикальной линии. Черный цвет самый темный, и его растр повернут на максимальный угол относительно растров прочих цветов. Растры голубого и пурпурного цветов повернуты на 15 градусов относительно вертикали, но в противоположных направлениях. Самый светлый цвет, желтый, можно безопасно растрировать с использованием углов 0 или 90 градусов, не опасаясь видимых проявлений.

Совет: Если предмет изображения содержит большие объемы интенсивного желтого, то поменяйте угол поворота желтого растра с углом поворота растра другого цвета, а потом не стесняйтесь подчеркивать желтый.

Углы и печать с последовательным на -ложением красок -- Если попробовать печатать в цвете, повернув на печатной машине все формы на одинаковый угол, то полученные цвета будут чрезвычайно грязными, а увеличение размера растровой точки -- расплывание точек печатной краски, из-за которого отпечатанные изображения кажутся темнее, чем на мониторе, -- вызывало бы еще большую головную боль, чем сейчас. Смещение растров для каждого цвета позволяет сохранить хороший внешний вид составной иллюстрации, если все идет гладко.

Как сделать, чтобы все шло гладко, -- это больной вопрос при выборе углов поворота растров в цифровом растрировании. Любые факторы, от сюжета изображения и использованных предварительно сканированных изображений до нарушения совмещения печатных форм в ходе вывода изображения или печати, могут привести к тому, что незаметные розетки превратятся в куда более очевидные структуры. Рассмотрим некоторые причины этих проблем и решения, предлагаемые разработчиками программного обеспечения для растрирования.

Угол поворота растра -- ловушки и решения

Муар -- это раздражающая глаз видимая растровая структура, которая отвлекает зрителя от сюжета изображения, -- из худших кошмаров каждого дизайнера, специалиста по цветоделению и оператора печатной машины. Обычно за муар ответственны углы поворота растров, которые приводят к формированию точек неправильной формы, но причины этого явления могут быть самыми различными, например:

Я Сюжетные муары появляются, когда изображение содержит регулярные структуры, интерферирующие с растровой структурой, например, ткань или текстуру, полученную в цифровой форме. Иногда может помочь корректировка углов цветов, приводящих к появлению муара, а также использование некоторых фильтров, обсуждаемых в главе 10.

Рассогласование, или неточное совмещение цветоделенных печатных форм, является другой типичной причиной муара. Неточное совмещение может происходить или в ходе вывода, когда используется угол поворота растра, несколько отличный от запрошенного, или на печатной машине, где муары возникают в результате нарушения синхронизации розеток. Более современные технологии растрирования для имиджсеттеров и устройств разработки печатных форм фактически устранили вызванные языком PostScript муары, возникающие в ходе вывода.

Перепечатка ранее растрированных оригиналов -- третья распространенная причина муара. Предварительно напечатанные оригиналы уже содержат растровую структуру, которая интерферирует с новым растром, налагаемым поверх старого. Обычно можно компенсировать или устранить существующую растровую структуру или в ходе процесса сканирования, или в пакете редактирования изображений (см. главу 10).

Даже в отсутствие перечисленных условий все же возможно появление муара при печати из-за ограниченных возможностей устройства вывода. Матрицы, создаваемые имиджсетте-рами и устройствами разработки печатных форм в ходе полутонового растрирования, состоят из квадратных пикселов, которые легко согласуются с углами поворота 45 и 90 градусов черной и желтой печатных форм, но не совмещаются точно с традиционными углами 105 и 75 градусов для голубого и пурпурного цветов. Проблема заключается в нахождении углов для голубой и пурпурной печатных форм, которые согласуются с матрицей пикселов имиджсеттера и позволяют взаимно синхронизировать точки растра для всех четырех печатных форм, чтобы создать совершенную розетку.

К счастью, изготовители имиджсеттеров и программного обеспечения цветоделения изобрели несколько способов решения этой про^ блемы, свойственной процессу цифрового растрирования. В одном из подходов сохраняются традиционные углы, но с помощью программного обеспечения немного увеличивается или уменьшается запрошенная пространственная частота растра, что позволяет найти соответствие для всех четырех печатных форм. Эта стратегия уменьшает риск муара, но может несколько ухудшить качество изобрат жения из-за выходного разрешения, не вполне соответствующего пространственной частоте растра (см. раздел "Углы поворота растра, частота и выходное разрешение" ниже). В боль.-шинстве PostScript-технологий растрирования используется подход, называемый методом рационального тангенса, при котором углы для голубой и пурпурной пластины округляются до самого близкого угла, соответствующего матрице имиджсеттера при заданном выходном разрешении. Однако эти углы часто довольно сильно отличаются от традиционных углов, что иногда может приводить к изменению пространственной частоты растра и, соответственно, муару. Некоторые изготовители имиджсеттеров развивают эту стратегию еще на один шаг, основывая растрирование на суперячейках, образованных из матрицы множественных полутоновых ячеек. Каждая су-перячейка последовательно пересекает матрицу имиджсеттера, позволяя выбрать углы, более близкие к традиционным. Сегодня специализированные системы высокого класса типа Scitex и основные изготовители имиджсеттеров используют процесс, связанный с большим объемом вычислений, называемый иррациональным растрированием, когда позиция каждой отдельной точки растра вычисляется индивидуально, а не автоматически, с использованием матрицы.

В стороне от этого продолжающегося поиска безошибочного ответа на загадку угла поворота растра возник новый класс технологий представления тона, называемый частотно- модулированным {ЧМ} растрировани-ем. В разделе этой главы "Альтернативы частотно-модулированного растрирования" приведена подробная информация о преимуществах этого подхода перед традиционным и описаны новые проблемы, затрудняющие качественное воспроизведение изображений при печати. Однако сначала рассмотрим, как утлы поворота растра влияют на объем данных, который должно содержать изображение.

Углы поворота растра, частота и выходное разрешение

Разрешение, с которым изображение должно быть послано на окончательное устройство вывода, называется выходным разрешением, и оно определяется пространственной частотой растра -- так, по крайней мере, считается. Негласное эмпирическое правило в области допечатной подготовки цифровых изображений заключается в том, что выходное разрешение должно равняться удвоенной пространственной частоте растра (например, 300 ppi для растра с 150 линиями на дюйм). В действительности пространственная частота растра и углы поворота растра определяют, сколько данных должно содержать изображение, и для большинства типов изображений идеальное отношение выходного разрешения к пространственной частоте растра, известное также как коэффициент растрирования, или коэффициент качества, намного ближе к 1,5:1, чем к 2:1.

Идеальный коэффициент растрирования намного ближе к 1,5:1, чет к 2:1.

И вот почему. Разрешение при сканировании (сканера или цифровой камеры) всегда измеряется при горизонтальном угле ноль градусов. Однако, когда имиджсеттер, устройство разработки печатных форм или другое печатающее устройство, поддерживающее PostScript, генерирует цифровые полутона или цветоделения, то растровую форму, или растры, поворачивают на некоторый угол, чтобы глаз наблюдателя не чувствовал растровой структуры. Для нас важнее всего запомнить, что из четырех углов поворота растра системы CMYK угол 45 градусов черной печатной формы более всего отходит от горизонтальной линии.

Это расхождение между нулевым углом относительно горизонтали, характерным для разрешения при сканировании, и углами поворота растровых форм имеет важное значение, поскольку оно влияет на объем информации, необходимой для формирования каждой точки растра в описании PostScript. Теоретически, один пиксел должен содержать всю информацию, необходимую, чтобы генерировать одну точку растра -- идеальное отношение 1:1. На практике этого не получается, потому что при повороте горизонтального отрезка данной длины на 45 градусов его горизонтальная проекция значительно уменьшается (см. рисунок 3-5). Чтобы компенсировать это кажущееся "уменьшение", необходимо увеличить длину горизонтального отрезка в

РИСУНОК 3-5 С любезного разрешения ImageXPress, Inc.

Вот почему имеет смысл отношение выходное разрешение / пространственная частота растра, равное 1,41:1. Поворот горизонтального отрезка на 45 градусов (справа), как в растре для черной печатной формы (слева), приводит к кажущемуся "уменьшению "горизонтальной проекции отрезка (справа). Увеличение длины отрезка в 1,41 раза компенсирует этот эффект. Из элементарной геометрии следует, что угол 45 градусов для черной печатной формы (наиболее отходящий от горизонтальной линии в системе CMYK) приводит к появлению отрезка, длина которого в 1,41 раза больше, чем длина горизонтального отрезка, представляющего угол сканирования.

Рисунок 3-6

Включение избыточных пикселов в изображение может приводить к потерям контраста и деталей после растриро-вания. (а) Характеристики смежных пикселов в изображении, имеющем отношение ppi/lpi = 1,4:1. (Ь) Характеристики смежных пикселов в изображении, имеющем отношение ppi/lpi = = 2:1. (с) RIP имиджсеттера усредняет все значения внутри полутоновой ячейки, чтобы получить единое значение для точки растра, (d) RIP складывает все значения тонов в каждой ячейке и делит их на число компонентов ячейки (в этом примере девять), (е) В результате этого процесса усреднения уменьшаются контраст и детальность по сравнению с версией изображения до растрирования (Ь) или с изображением, которое содержит только правильный объем данных (а).

1,41 раза относительно его исходной длины, чтобы подогнать протяженность диагонального отрезка. Отметим также, что на растровой диаграмме на рисунке 3-5 прямоугольный треугольник сформирован горизонтальной линией (В, массив ПЗС сканера), вертикальной линией (А, расстояние перемещения ПЗС-датчика сканера) и диагональной линией (С, линия точек растра). Помните правило из геометрии прямоугольного треугольника А 4- В = С , которое учили в школе? Оно просто по-другому формулирует, что диагональная линия -- отрезок, представляющий угол поворота растра, -- в 1,41 раза длиннее, чем как горизонтальный, так и вертикальный отрезки.

Замечание: За решение, равное "квадратному корню из 2", мы должны благодарить древних греков. Именно они изобрели золотое правило растрирования, а углы Парфенона -- это только частность, замеченная Пифагором.

Таким образом, для генерации одной точки растра процессору растровых изображений (RIP) печатного устройства, использующего язык PostScript, требуется эквивалентный объем данных из приблизительно 1,41 пикселов изображения, а не двух пикселов, как часто полагают. (Для углов поворота голубых, пурпурных и желтых растров это отношение даже меньше, чем 1,4:1, но значение 1,41:1 соответствует сценарию худшего случая -- углу поворота черного растра.)

Ситуация еще более прояснится, когда вы сообразите, что RIP усредняет все значения тона внутри каждой области полутоновой ячейки, получая единое значение, на основании которого генерирует одну точку растра. На рисунке 3-6 показано, что если изображение содержит много избыточной информации (ситуация с отношением разрешение / пространственная частота растра, равным 2:1), то RIP усредняет много цветов или градаций серого, сводя их к единому значению, что неудачно сказывается на контрасте и деталях изображения.

Итак, мораль сей истории такова: больше -- это не лучше, а просто больше. Избыточные данные в файле изображения только повышают требования к средствам хранения и увеличивают издержки вывода, не повышая качество напечатанной иллюстрации -- на деле качество вывода может даже ухудшиться. В большинстве случаев коэффициент растрирования 1,5 достаточен для оптимального воспроизведения деталей и контраста. Единственным исключением из этого правила могут быть чрезвычайно детализированные изображения типа архитектурных чертежей.

Рисунок 3-7

При амплитудном растрировании генерируются точки переменного размера, располагаемые через одинаковые интервалы (вверху); при частотно-модулированном растрировании точки очень малого (фиксированного или переменного) размера размещаются через переменные интервалы (внизу). Превосходная проработка деталей при ЧМ-растрировании может быть полезной для документов, напечатанных на мелованной бумаге с высокой предельной кроющей способностью печатной краски. Для получения ЧМ-версии изображения был использован автономный пакет Icefields от Isis Imaging Corp.

8. Цветовой охват

Глубина цвета

Кроме размера изображения, важной является информация о количестве цветов, закодированных в файле. Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит (bit), то есть элементарных единиц информации, с которыми может иметь дело компьютер. Каждый бит может принимать два значения - 1 или 0. В зависимости от того, сколько бит отведено для цвета каждого пиксела, возможно кодирование различного числа цветов. Нетрудно сообразить, что если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксел может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0). Такое изображение называют монохромным (monochrome).

Далее, если для кодировки отвести четыре бита, то можно закодировать 24=16 различных цветов, отвечающих комбинациям бит от 0000 до 1111. Если отвести 8 бит - то такой рисунок может содержать 28=256 различных цветов (от 00000000 до 11111111), 16 бит - 216=65 536 различных цветов (так называемый High Color). И, наконец, если отвести 24 бита, то потенциально рисунок может содержать 2²⁴=16 777 216 различных цветов и оттенков -- вполне достаточно даже для самого взыскательного художника! В последнем случае кодировка называется 24-bit True Color. Следует обратить внимание на слово "потенциально": даже если в файле и отводится 24 бита на каждый пиксел, это еще не означает, что вы действительно сможете насладиться такой богатой палитрой - ведь технические возможности мониторов ограничены.

Основные определения

Назначение цветовой модели - дать средства описания цвета в пределах некоторого цветового охвата, в том числе и для выполнения интерполяции цветов. В компьютерной графике обычно используются модели RGB, CMY(K), YCbCr, HSV, HLS и CIE L*a*b*.

Яркость - часть светового потока, который отражается от предмета и попадает на сетчатку глаза. Численно равна отношению силы света источника в рассматриваемом направлении к площади проекции светящейся или отражающей свет поверхности на плоскость, перпендикулярную этому направлению.

Освещённость - мощность светового потока, падающего на единицу площади поверхности. Измеряется в люксах (лк).

Светлота - субъективное ощущение, которое вызывают предметы, сильнее или слабее отражающие свет. Ощущения светлоты при просмотре изображения обычно имеют три ступени: света, полутона, тени.

Цветовой тон - преобладающая длина волны в спектре излучения.