Преподаватель информатики и информационных технологий Векслер Виталий Абрамович

Введение в компьютерную графику Компьютерная графика – специальная область информатики изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов

Основы цвета Монитор Полиграфия Режим RGB (сочетание красного-Red, зеленого- Green и синего-Blue). Первичные или аддитивные цвета Режим CMYK (Для воспроизведения отраженных цветов, Краски используют белый цвет «вычитая» из него определенные цвета, краски: голубая-Cyan, пурпурная- Magenta, желтая-Yellow и черная-Black) Субтрактивные (исключающие) цвета

Модель RGB Каждый базовый цвет может принимать интенсивность от 0 до *256*256= цветов

Красный, зеленый и синий канал можно сравнить со слайдами, проецируемыми сквозь разные фильтры на один и тот же экран. Смешиваясь они дают многообразие цветов.

Модель CMYK 4 цветовых канала, каждый принимает значение от 0% до 100%. 100*100*100*100=100 млн. значений. На практике меньше чем у RGB из-за перекрытия областей черной и цветовой составляющей.

Цветовая модель HSB Некоторые графические редакторы позволяют работать с цветовой моделью HSB. Если модель RGB наиболее удобна для компьютера, а модель CMYK для типографий, то модель HSB наиболее удобна для человека. Она проста и интуитивно понятна. В модели HSB тоже три компонента: оттенок цвета (Hue), насыщенность цвета (Saturation) и яркость цвета (Brightness). Регулируя эти три компонента, можно получить столь же много произвольных цветов, как и при работе с другими моделями. Цветовая модель HSB удобна для применения в тех графических редакторах, которые ориентированы не на обработку готовых изображений, а на их создание своими руками.

Преобразование между моделями Графические редакторы позволяют работать с цветным изображением в разных цветовых моделях, но все-таки модель RGB для компьютера «ближе». Это связано с методом кодирования цвета байтами. Поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB, а при выполнении цветоделения рисунок преобразовывают в модель CMYK. При печати рисунка RGB на цветном четырехцветном принтере драйвер принтера также преобразует рисунок в цветовую модель CMYK.

Цифровые изображения, которые используют в технологиях, связанных с компьютерным дизайном, вёрсткой и Интернет - технологиями делятся на два больших класса: растровые и векторные.растровые векторные

Растровая графика Растровые изображения состоят из сетки точек, которая и носит название растр. Такое представление свойственно не только цифровой форме. Если вы присмотритесь к экрану монитора или телевизора, то заметите, что изображение состоит из мелких точек, так называемых пикселов, от английского выражения picture element (элемент изображения). В основе восприятия человеком растровой графики лежит простой обман зрения. В силу того, что точки растра очень мелкие, глаз не воспринимает их по отдельности, он видит уже всю картину в целом.

Основным элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. В зависимости от того, на какое графическое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут размещаться изображения, имеющие 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768 и более пикселей.

С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch dpi). У монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28 х 21 см. Зная, что в одном дюйме 25,4 мм, можно рассчитать, что при работе монитора в режиме 800 х 600 пикселей разрешение экранного изображения равно 72 dpi.

При печати разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения dpi. Стандартный фотоснимок размером 10 х 15 см должен содержать примерно 1000 х 1500 пикселей.

Посмотрите на увеличенное изображение (справа). Видите, что при более приближенном рассмотрении изображения видно, что оно состоит из мельчайших точек. Это и есть растровое (или точечное) изображение.

Особенности растровой графики ПЛЮСЫ Только растровая графика позволяет работать с фотореалистичными изображениями МИНУСЫ Плохая трансформация Большой объём файла.

Изменение размеров растрового изображения Оригинальное изображение (вверху) и изображение, уменьшенное в два раза и восстановленное до исходных размеров (внизу)

Области применения растровой графики Сканированные снимки и снимки, полученные с помощью цифровых фотокамер Рисованные картины, насыщенные цветовыми тонами Логотипы и эмблемы с нечёткими границами, бликами и тенями Коллажи, рисунки с применением фильтров и спецэффектов; коррекция цвета

Изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно так же, как в мозаике.

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.

Изображения, представленные в векторном формате, представляют собой совокупность элементарных геометрических фигур. Так, например, цветок, изображенный слева состоит из объектов, расположенных справа.

Особенности векторной графики ПЛЮСЫ Масштабируется без потери качества Занимает небольшой объём памяти при хранении Корректно отображается на любых устройствах вывода (принтеры, мониторы и т.д.) МИНУСЫ Практически невозможно добиться фотореалистичности

Масштабирование векторного изображения Для запоминания векторного изображения компьютеру достаточно запомнить координаты основных точек и математическую формулу, согласно которой надо построить тот или иной отрезок кривой. Именно поэтому векторные изображения отличаются малыми размерами файлов и их можно спокойно масштабировать, не опасаясь, что при этом потеряется качество изображения.

Области применения векторной графики Плакаты и другая высококонтрастная графика Точные чертежи, архитектурные планы Традиционные логотипы и тексты с чёткими и гладкими краями Документы, содержащие кроме обычного текста, логотипы и рисунки

Изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

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.

Растровая и векторная графика 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 в векторном формате. Рисунок пример векторного изображения Рисунок пример растрового изображения

Размер и разрешение Размер измеряется в пикселах Разрешение измеряется в пикселах на дюйм (ppi – pixel per inch) Размер пиксела на экране зависит от настроек Windows 8 ppi 16 ppi 72 ppi

В компьютерной графике с понятием разрешения обычно происходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком. Разрешение принтера это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере. Разрешение изображения это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения его физическим размером. Физический размер изображения может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Глубина цвета (информация о цвете каждого пиксела) Черно-белое изображение, глубина цвета 1 бит на пиксел: черное(0) или белое (1) Оттенки серого: 256 оттенков, глубина пиксела - 8 бит на пиксел ( от 0 – черный до 256 – белый) Индексированный цвет: 1 цветовой канал, глубина пикселов – 8 бит на пиксел (256 цветов из полной 24 битовой палитры – из 16,7 млн. цветов

Глубина цвета (информация о цвете каждого пиксела) RGB-цвет: 3 цветовых канала – красный зеленый и синий. 16,7 млн. цветов на экране, глубина пикселов - 24 бит (8*3) на пиксел. (255,255,255) CMYK-цвет: для печатных изображений. 4 цветовых канала, чтобы печатать цвет раздельно, глубина пикселов - 32 бит (8*4) на пиксел Дуатон (дуплекс): может быть однотоновый, двутоновый и трех тоновый дуплекс.Служит для печати: черный цвет + коричневая, красная или голубая. Глубина цвета 8 бит на пиксел.

Существует довольно много форматов файлов как для растровых, так и для векторных изображений. В зависимости от стоящих перед вами задач вы можете выбрать наиболее удобный из них. Форматы графических файлов

Некоторые растровые форматы BMP (Windows Device Independent Bitmap) Формат ВМР является «родным» форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. Способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB- цвет ( оттенков). PCX. Данный формат использует в своей работе многие графические редакторы, в частности Paint под DOS, а также в данном формате передаются изображения по факсу. Формат GIF. Способен хранить до 256 цветов. Версия GIF 89 а позволяет хранить прозрачные пиксели (возможно создание эффектов анимации). Этот формат в настоящее время используется при размещении графической информации в гипертекстовых документах Internet.

TIFF (Tagged Image File Format) Формат TIFF на сегодняшний день является одним из самых распространенных и надежных, его поддерживают практически все программы, так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK, поддерживает многостраничность. JPG - формат, который использует специальный алгоритм сжатия изображения, позволяющее сжать изображение до требуемого размера и качества. При большом сжатии качество изображения теряется. Формат распространен для размещения графической информации в документах Internet, в цифровых фотоаппаратах. PSD (Adobe Photoshop Document) PSD – «родной формат» популярного растрового редактора Photoshop. Он позволяет записывать изображение со многими слоями, их масками, дополнительными каналами, контурами и другой информацией - все, что может сделать Photoshop.

Некоторые векторные форматы WMF (Windows Metafile). Родной формат Windows. Понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. WMF искажает (!) цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах. AI (Adobe Illustrator Document) Может содержать в одном файле только одну страницу. AI поддерживают почти все программы так или иначе связанные с векторной графикой. Формат Illustrator'ра является наилучшим посредником при передаче векторов из одной программы в другую. Photoshop понимает форматы Illustrator'a напрямую. FH8 (FreeHand Document, последняя цифра в расширении указывает на версию программы) Ничем особенным не выделяется. Формат понимает только сам FreeHand, Illustrator и парочка программ от Macromedia CDR (CorelDRAW Document) «Родной» формат программы CorelDRAW. Многие программы (FreeHand, Illustrator, PageMaker - среди них) могут импортировать файлы CDR.

Системы машинной графики на ПК можно отнести к нескольким классам: · деловая графика (предназначена для наглядного отображения данных, хранимых в электронных таблицах или в базах данных); · иллюстративная графика (машинные изображения, которые играют роль иллюстративного материала (рекламные заставки, фирменные знаки, оформительские материалы и т. д.) ; · компьютерная анимация; · инженерная графика (автоматизацией чертежных и конструкторских работ ; · презентационная графика (проведении семинаров, конференций, в учебном процессе) ; · научная графика (для визуализации различных абстрактных математических объектов и процессов.

Графические редакторы Исходя из особенностей представления изображения, для каждого типа графики приходится использовать отдельный графический редактор – растровый или векторный. Многие фирмы выпускают пакеты графических программ, включающие в себя как растровые, так и векторные редакторы (Примером такого пакета может служить Corel Draw!, включающий как векторный редактор Corel Draw, так и растровый Corel Photo – Paint).

Графические редакторы Фирма Adobe Inc. также помимо всемирно известного и, пожалуй, лучшего на сегодняшний день растрового редактора Adobe Photoshop выпускает программу для обработки векторной графики Adobe Illustrator.