Глава 3. Компоненты мультимедиа: графика

Следующая составляющая мультимедиа – это графика.

Изображения обычно поступают в компьютер следующими основными способами:

1.    Вводятся через сканер;

2.   Выбираются из файлов, содержащих набор графических вставок и поставляемых специализированными фирмами

3.   Создаются заново пользователями с помощью пакетов графических программ.

После этого изображения можно подвергнуть последующей обработке различными способами.

Сканеры воспринимают цветные и черно-белые изображения с различным разрешением и позволяют вводить информацию о цвете. Полученное со сканера изображение (или его часть) можно вставить в нужное приложение или документ в неизменном виде, либо воспользоваться графическими программами для обработки, например для раскрашивания или прорисовки деталей, изменения размеров, контраста, яркости.

Если вам потребуется создать оригинальное изображение, можно использовать любую из распространенных программ, предназначенных для этой цели. В большинстве случаев профессиональные компьютерные художники и дизайнеры, чтобы добиться оптимальных результатов, пользуются не одним пакетом, а несколькими: они прибегают и к программам, ориентированным на растровые изображения, и к объектно-ориентированным программам для работы с векторной графикой.

3.1. Понятие растровой и векторной графики

Растровая графика (bitmap) - способ сохранения изображения, при котором изображение является матрицей элементов - пиксели (pixels). Пиксель - сокращение от picture element, что в переводе означает «элемент изображения». Размер растровой картинки может быть задан как Х пикселов по ширине и Y пикселов по высоте.

Растровые изображения создаются такими графическими программами, как Adobe Photoshop, Paint и др.

Векторные изображения - способ сохранения изображения, при котором изображение сохраняется в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок. Эти изображения могут также включать в себя данные в формате растровой графики. Рисунки этого типа создаются графическими приложениями, такими как CorelDraw, Adobe Illustrator, FreeHand и др.

Растровые рисунки

Компьютер может обрабатывать только числа, поэтому рисунки должны быть представлены в цифровом виде, или, как принято говорить, закодированы. Для кодирования рисунок разбивают на небольшие одноцветные части. Все цвета, использованные в изображении, нумеруют, и для каждой части записывают номер ее цвета. Запомнив последовательность расположения частей и номер цвета для каждой части, можно однозначно описать любой рисунок. Однако количество цветов в природе бесконечно, и приходится похожие цвета нумеровать одинаковыми числами. В зависимости от количества используемых цветов, можно закодировать более или менее реалистичное изображение. Понятно, что, чем меньше цветов в рисунке, тем меньше номеров приходится использовать, и тем проще закодировать изображение.

В самом простом случае используется только черный и белый цвет. Для кодирования черно-белых рисунков достаточно двух цифр, а так как в вычислительной технике применяется двоичная система счисления, то кодирование монохромных изображений не представляет большой трудности.

Рисунки, закодированные описанным способом, называются растровыми изображениями, растрами или битмапами, от английского слова bitmap - набор бит. Части, на которые разбиваются изображения, и есть пиксели. Пиксели часто называют точками. Рисунок из множества пикселей можно сравнить с мозаикой. Из большого количества разноцветных камешков собирается произвольная картина.

Если для представления каждого пикселя в черно-белом рисунке достаточно одного бита, то для работы с цветом этого явно недостаточно. Однако подход при кодировании цветных изображений остается неизменным. Любой рисунок разбивается на пиксели, то есть небольшие части, каждая из которых имеет свой цвет. Например, рисунок можно разбить более чем на тысячу частей, или пикселей. Так как в рисунке присутствует больше двух цветов, каждая часть изображения будет представлена в памяти компьютера не одним, а несколькими битами. В зависимости от количества бит, отведенных для кодирования каждого пикселя, в изображении может присутствовать от двух до десятков миллионов цветов.

Различные приложения поддерживают разное количество цветов. При выборе формата, в котором будет сохранён файл, необходимо учитывать ограничения на цвета, налагаемые этим форматом и приложением, в котором предполагается использовать этот файл.

Отметим, что формат файла с большим количеством цветов не обязательно «охватывает» все цвета файла с меньшим количеством цветов. Например, в 24-битовом цветном файле могут отсутствовать оттенки серого цвета.

Растровые изображения достаточно широко используются в вычислительной технике. Фотографии и рисунки, введенные в компьютер, хранятся именно в виде растровых изображений. Большинство рисунков во всемирной компьютерной сети Интернет представляют собой растровые файлы. Имеется множество программ, предназначенных для работы с растровыми рисунками. Зная способ кодирования изображения, программа для работы с графикой может воспроизвести его на экране монитора или распечатать на принтере. С помощью специальных программ - графических редакторов - вы можете отредактировать изображение.

Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их трудно увеличивать или уменьшать, то есть масштабировать. При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении - увеличивается размер каждой точки, поэтому появляется ступенчатый эффект. Кроме того, растровые изображения занимают много места в памяти и на диске.

Чтобы избежать указанных проблем, изобрели так называемый векторный способ кодирования изображений.

Векторные рисунки

В векторном способе кодирования геометрические фигуры, кривые и прямые линии, составляющие рисунок, хранятся в памяти компьютера в виде математических формул геометрических абстракций, таких как круг, квадрат, эллипс и подобных фигур. Например, чтобы закодировать круг, не надо разбивать его на отдельные пиксели, а следует запомнить его радиус, координаты центра и цвет. Для прямоугольника достаточно знать размер сторон, место, где он находится и цвет закраски. С помощью математических формул можно описать самые разные фигуры.

Чтобы нарисовать более сложный рисунок, применяют несколько простых фигур. Любое изображение в векторном формате состоит из множества составляющих частей, которые можно редактировать независимо друг от друга. Эти части называются объектами. Так как с помощью комбинации нескольких объектов можно создавать новый объект, объекты могут иметь достаточно сложный вид.

Размеры, кривизна и местоположение для каждого объекта хранятся в виде числовых коэффициентов. Благодаря этому появляется возможность масштабировать изображения с помощью простых математических операций, в частности, простым умножением параметров графических элементов на коэффициент масштабирования. При этом качество изображения остается без изменений.

Используя векторную графику, можно не задумываться о том, готовите ли вы миниатюрную эмблему или рисуете двухметровый транспарант. Вы работаете над рисунком совершенно одинаково в обоих случаях. В любой момент вы можете преобразовать изображение в любой размер без потерь качества. Важным преимуществом векторного способа кодирования изображений является то, что размеры графических файлов векторной графики имеют значительно меньший размер, чем файлы растровой графики.

Однако есть и недостатки работы с векторной графикой. Прежде всего, некоторая условность получаемых изображений. Так как все рисунки состоят из кривых, описанных формулами, трудно получить реалистичное изображение. Для этого понадобилось бы слишком много элементов, поэтому рисунки векторной графики не могут использоваться для кодирования фотографий. Если попытаться описать фотографию, размер полученного файла окажется больше, чем соответствующего файла растровой графики.

Большинство простых графических программ работает с растровой графикой. Для работы с векторной графикой используются мощные специальные редакторы, с которыми работают профессионалы. Однако некоторые графические редакторы растровой графики позволяют включать в изображение векторные объекты. В свою очередь, редакторы векторной графики могут работать с растровыми рисунками.