12. 1.3.5. Технологии обработки графической информации

Графический редактор — программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать изображения с помощью компьютера.

Различают три вида компьютерной графики:

– растровую;

– векторную;

– фрактальную.

Растровые графические редакторы позволяют обрабатывать фотографии и рисунки с высокой точностью передачи градаций цветов и полутонов, т. к. основаны на описании каждого отдельного пикселя изображения. Профессиональными растровыми графичес-кими редакторами являются: Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, GIMP, Corel PHOTO-PAINT и др.

Векторные графические редакторы позволяют выполнять сложные графические изображения, состоящие из множества объектов (прямая, круг, многоугольник, кривая, прямоугольник и др.) которые редактируются независимо друг от друга. Примером простого редактора векторной графики является редактор, встроенный в текстовый процессор Microsoft Word. Среди профессиональных векторных графических редакторов наиболее распространены CorelDRAW, Macromedia Freehand.

Несмотря на разнообразие графических редакторов, все они имеют много общего:

– элемент экранного интерфейса;

– приемы использования графических инструментов;

– загрузки и сохранение данных.

Форматы графических файлов определяют способ (растровый или векторный) и форму хранения информации.

В таблице 4 предоставлены типы и расширения файлов, тип обработки и особенности использования графических файлов.

Таблица 4

Типы графических форматов данных

Тип/расширение	Особенности использования
Растровые форматы
Adobe Photoshop files PSD, .psd	Используется в системе обработки AdobePhotoshop. Файлы большого размера.
Joint Photographic Expert Group JPEG, jpeg, .jpg	В обработке полутоновых фотографических изображений. Сильно уменьшает объем файлов, из-за этоготеряет четкость линий
Tagged Image File Format TIFF, .tif	Обработка высококачественных полутоновых Изображений с сохранением высокого качества. Файлы большого размера
Graphics Interchange Format GIF, .gif	Для передачи графической информации в Интернете, размещении на сайтах. Поддерживает 8-разрядную графику
Portable Network Graphic PNG, .png	То же, что и GIF, поддерживает 24-битную графику. Не может содержать несколько изображений в одном файле. Идет на заменуGIF
Bit MaP image ВМР, .bmp	Обработка полутоновых изображений. Допускает настройку 8, 16 или 24 бита на пиксель. Используется в Paint, MS Office
Векторные форматы
CorelDRAW files CDR, .cdr	Используется в системе обработки CorelDRAW. Файлы имеют небольшой объем.
Computer Graphics MetaFile cgm	Используется многими программами редактирования векторных рисунков, САПР и издательскими системами
Windows MetaFile WMF, .wmf	Хранение информации осуществляется в виде инструкций по рисованию, а не самих изображений. Обмен графическими данными между приложениями Windows

Пиксель представляет собой наименьший адресуемый элемент растрового изображения. Цвет каждого пикселя записывается в память компьютера при помощи определенного количества битов. Число цветов, в которые можно раскрасить отдельный пиксель, определяется степенью числа 2, равной количеству битов, хранящих цветовую информацию о пикселе.

Растровые редакторы условно можно разделить на две группы. В первой группе акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. К простейшим программам этого класса относится графический редактор Paint. Другой класс растровых графических редакторов предназначен не для создания изображений, а для обработки готовых рисунков.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно лишь ухудшает их 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). При увеличении картинки количество точек не прибавляется, а вырастает их размер, что искажает иллюстрацию. Этот эффект называется пиксализацией.

Распространены форматы растровой графики: tiff, .gif, .jpeg, .png, .bmp и др.

В отличие от растрового, векторное изображение представляет собой математическое описание (базу данных описаний примитивов). То есть, в составе изображения могут быть отрезки, окружности, овалы, точки, кривые Безье и так далее. Таким образом, векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполненности. Основным объектом векторной графики является линия.

Преимуществом векторных изображений является качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Данные изображения, как правило, занимают меньше памяти, чем растровые.

К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей.

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.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображения путем математических расчетов. Базовым элементом такой графики является математическая формула. Создание художественной фрактальной композиции состоит не в рисовании, а в программировании. Фрактальную графику применяют для создания печатных или электронных документов, но чаще используют в развлекательных программах.

Цвет как средство усиления зрительного впечатления и повышение информационной насыщенности изображения – чрезвычайно важен в компьютерной графике

Световой поток формируется излучениями, представляющими собой комбинацию трех «чистых» спектральных цветов (красный, зеленый, синий) и их производных. В излучающих объектах световое излучение суммируется, поэтому для данных объектов характерно аддитивное цветовоспроизведение. Для отражающих объектов – субтрактивное цветовоспроизведение (световые излучения вычитают-ся). Примером объекта первого типа является электронно-лучевая трубка монитора, второго – полиграфический отпечаток.

Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, от которого зависит количество цветов, отображающееся на экране одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представления цвета каждого пикселя.

Одним байтом можно закодировать 256 различных оттенков. Если на кодирование цвета выделить два байта, то можно закодировать 65536 различных оттенков. Если для кодирования использовать 3 байта, то – 16,5 млн. оттенков.

В соответствии с принципами формирования изображения аддитивным или субтративным методами разработаны способы разделения цветового оттенка на составляющие компоненты, так называемые цветовые модели.

Модель RGB берет свое название из первых букв трех первичных цветов – Red – красный, Green – зеленый и Blue – синий. Путем смешивания первичных цветов в различных пропорциях можно получить большинство цветов видимого спектра.

Первичные цвета также называются аддитивными, поскольку в результате их объединения (сложения) получается белый цвет – это значит, что свет полностью отражается и попадает в глаз человека.

Компоненты этой модели могут принимать значения от 0 до 255. При R=255, G=255, B=255 получаем белый цвет; при R=0, G=0, B=0 – черный.

Модель CMYK основывается на способности печатных красок поглощать свет (абсорбция). При прохождении белого света через светопроницаемую краску часть спектра поглощается.

Теоретически комбинация чистых голубого (C), пурпурного (M) и желтого (Y) цветов (они так же называются субтрактивными) должна поглощать весь спектр, образуя в результате черный цвет. Однако из-за того, что ни одна печатная краска не является абсолютно чистой и обязательно содержит те или иные примеси, на практике комбинация всех вторичных цветов дает грязно-коричневый цвет. Чтобы получить настоящий черный цвет, приходится к этим трем краскам добавлять четвертую – черную (K).

Модель HSB. Название модели складыватся из первых букв трех компонентов, на основе которых эта модель основана: Hue – цветовой тон; Saturation – насыщенность; Brightness – яркость. Модель основана на особенности восприятия цвета человеческим глазом.

Цветовой тон – это длина световой волны, отраженной или прошедшей через объект. Обычно для описания цветового тона используется название цвета, например: красный, оранжевый, зеленый и т.д. Каждый тон занимает определенное место на стандартном цветовом круге и характеризуется величиной угла в диапазоне от 0 до 360 градусов

Насыщенность, иногда называемая хроматичностью, – это степень чистоты цвета. Насыщенность определяет соотношение серого цвета и текущего цветового тона; она выражается в процентах от 0 % (серый) до 100 % (полностью насыщенный). На цветовом круге насыщенность увеличивается от центра к его границе.

Яркость. Исходя из всего вышеизложенного, компоненты модели могут принимать значения: H – от 0 до 360, S – от 0 до 100 и B(V) – от 0 до 100. Цветовая палитра характеризует относительную светлоту цвета. Обычно она измеряется в процентах в диапазоне от 0 % (черный) до 100 % (белый).

Электронная цветовая палитра состоит из определенного числа ячеек, каждая из которых содержит отдельный цветовой тон. Конкретная цветовая палитра соотносится с определенной цветовой моделью.

В компьютерной графике различают разрешение оригинала, разрешение экранного изображения и разрешение печатного изобра-жения.

Разрешение оригинала – это реальный размер картинки, который измеряется в точках на дюйм (dpi – dots per inch). Оно зависит от требований к качеству изображения или размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации.

Разрешение экранного изображения зависит от экранного разрешения, разрешения оригинала и масштаба изображения. Мониторы могут обеспечивать разрешения следующих видов: 800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 1920х1080 и т.д.

Разрешение печатного изображения – это свойство, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины.