Компьютерный дизайн

2.Существует развитая система внешних устройств для ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).

3.Фотореалистичность (можно получать живописные эффекты, например, туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость и т.д.)

4.Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными.

Недостатки растровой графики:

1.Объём файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности).

2.В точечной графике при любых трансформациях - поворотах, наклонах и др. нельзя обойтись без искажений;

3.Невозможность увеличения изображений для рассмотрения деталей - точки просто становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удаётся. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой, такой процесс называется пикселиза-

цией.

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 используют сканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Растровая графика очень хорошо передает полутона и переходы из цвета в цвет, так называемые градиенты или растяжки.

Следующий вид изображения является векторным.

С помощью векторной графики можно решить много художественно - графических задач. Есть возможность масштабирования векторного изображения без потери качества может быть ценна, например, при создании большой по размеру рекламы. Увеличение или уменьшение объекта производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах.

Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из кусочков цветной бумаги, наклеенных (наложенных) один на другой. Однако, в отличие от аппликации, в векторном изображении легко менять форму и цвет составных частей.

Векторная графика — это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике.

13

Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента), или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым. Контур в векторном объекте выполняет двойную функцию. С помощью контура можно менять форму объекта. Контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии. Именно этот вид изображений в компьютерной графике называют объектно-ориентированным. Каждый элемент изображения представляет собой отдельный объект, у которого можно изменить контур, заливку цветом, пропорции.

Возможность редактирования (изменения) контура может применяться при работе над дизайном изделия из стекла, керамики, и, вообще, пластичных материалов. Очень хорошо применять векторное изображение при разработке орнамента (в круге, квадрате, полосе, овале) для украшения декоративного изделия (слайд-шоу из орнаментов). Разработав всего один элемент орнамента, его можно много раз повторить (размножить) без дополнительной прорисовки, сэкономив много времени для другой работы Особенно важно, что векторное изображение изначально позволяет выполнять точные геометрические построения, следовательно, чертежи и другую конструкторскую документацию.

Рассмотрим, к примеру, круг радиуса r. Список информации, необходимой для полного его описания, таков:

1.радиус r;

2.координаты центра круга;

3.цвет и толщина контура (возможно прозрачный);

4.цвет заполнения (возможно прозрачный).

Кбольшому сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или множеством мелких элементов, например, фотографий. Ведь каждый мельчайший блик

вэтом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек,

асложнейшей математической формулой или множеством графических элементов (примитивов), каждый из которых, является формулой. Все это приводит к большому файлу. Файлы растровых изображений имеют гораздо больший размер, чем векторные, так как в памяти компьютера каждый из объектов этой графики сохраняется в виде математических уравнений. В то же время как параметры каждой точки в файле растровой графики задаются индивидуально. Вот откуда такие огромные размеры файлов в этой графике.

Остается добавить, что наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображений, являются

Adobe Illustrator и CorelDRAW.

14

Преимущества этого способа описания графики над растровой графикой:

oМинимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта).

oСоответственно, можно бесконечно увеличить, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на

самом деле не кривая.

oПри увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной.

oПараметры объектов хранятся и могут быть изменены. Это означает, что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах, которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах.

Увекторной графики есть два фундаментальных недостатка.

oНе каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности.

oПеревод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

Типичные примитивные объекты o Линии и ломаные линии.

o Многоугольники

o Окружности и эллипсы. o Кривые Безье

oТекст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье)

Одной из наиболее интересных, в то же время сложных видов изображений в компьютерной графике является трехмерное изображение (или его еще называют – трехмерной графикой. Заметим, что трехмерная графика уходит своими корнями и имеет много общего с векторной компьютерной графикой.

Она также может называться объектно-ориентированной. Это позволяет изменять как все элементы трехмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Применяется она при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и т. д. В трехмерной графике изображения (или персонажи) моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, в природной среде или в интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки зрения, переместить в искусственно созданной среде и пространстве, разумеется, при сопровождении специальных эффектов.

15

Эти свойства трехмерной графики позволяют создавать и кинопродукцию профессионального качества. Интересно, что в процессе разработки трехмерной графики и ее анимации человек выступает в качестве режиссера и оператора, поскольку ему приходится придумывать сюжет, содержание и композицию каждого кадра и распределять движение объекта или объектов сцены не только в пространстве, но и во времени. И последний вид компьютерной графики это фрактальное изображение. Фрактальная графика является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся перспективных видов компьютерной графики. Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия.

Воснову метода построения изображений во фрактальной графике положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников.

Формат графического файла — способ представления и расположения графических данных на внешнем носителе.

Вусловиях отсутствия стандартов каждый разработчик изобретал новый формат для собственных приложений. Поэтому возникали большие проблемы обмена данными между различными программами (текстовыми процессорами, издательскими системами, пакетами иллюстративной графики, программами САПР и др.). Но с начала 80-х гг. официальные группы по стандартам начали создавать общие форматы для различных приложений. Единого формата, пригодного для всех приложений, нет и быть не может, но всё же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.

Условно можно разделить все форматы на три группы:

-графические метафайлы (метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы, например *.wmf в Windows)

-растровые графические файлы

-векторные графические файлы

Векторные форматы графических файлов

Название формата	Программы, которые могут открывать файлы
WMF	Большинство приложений WINDOWS
Windows MetaFile
EPS	Большинство настольных издательских систем и век-
Encapsulated	торных программ, некоторые растровые программы
PostScript
DXF	Все программы САПР, многие векторные редакто-
Drawing Interchange	ры,некоторые настольные издательские системы
Format
CGM	Большинство программ редактирования векторных
Computer Graphics	рисунков, САПР и издательские системы
Metafile

16

Растровые форматы графических файлов

Название	Программы, которые	Метод сжатия
формата	могут открывать фай-
	лы
BMP	Все программы	RLE для 16- и 256цветных
Windows De-	WINDOWS, которые ис-	изображений (по желанию) -
vice	пользуют растровую	последовательность повто-
Independent	графику	ряющихся величин (в нашем
Bitmap		случае — набор бит для пред-
		ставления видеопикселя) за-
		меняется парой — повторяю-
		щейся величиной и числом её
		повторений
PCX	Почти все графические	RLE (всегда)
Z - Soft	приложения для PC
PaintBrush
GIF	Почти все растровые ре-	LZW (всегда) - основан на
Graphic	дакторы; большинство	поиске повторяющихся узоров
Interchange	издательских пакетов;	в изображении.
Format	векторные редакторы,
	поддерживающие рас-
	тровые объекты
TIFF	Большинство растровых	LZW (по желанию) и др.
Tagged Image	редакторов и настольных
File Format	издательских систем;
	векторные редакторы,
	поддерживающие рас-
	тровые объекты
TGA	Программы редактиро-	RLE (по желанию)
TrueVision	вания растровой графики
Targa
IMG	Некоторые настольные	RLE (всегда)
Digital Re-	издательские системы и
search GEM	редакторы изображений
Bitmap	WINDOWS
JPEG	Последние версии про-	JPEG (можно выбрать степень
Joint Photo-	грамм редактирования	сжатия) размер файла с рас-
graphic Experts	растровой графики; век-	тровым рисунком (возможен
Group	торные редакторы, под-	коэффициент сжатия 100 :
	держивающие растровые	1). Высокий коэффициент
	объекты	сжатия достигается за счет
		сжатия с потерями, при ко-
		тором в результирующем

17

файле теряется часть исходной информации.

Собственный файловый формат — частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. На-

пример, «родной» формат CorelDRAW — CDR , Adobe PhotoShop — PSD, Fractal Design Painter — RIFF, Paint (стандартная программа

WINDOWS) — BMP.

Понятие цвета. Цветовые модели

Цвет предметов возникает, главным образом, в процессе поглощения волн. Красный сосуд выглядит красным потому, что он поглощает все остальные цвета светового луча и отражает только красный. Когда мы говорим: «Эта чашка красная», то мы на самом деле имеем в виду, что молекулярный состав чашки таков, что он поглощает все световые лучи, кроме красных. Чашка сама по себе не имеет никакого цвета, цвет создается при ее освещении.

Каждый цвет спектра характеризуется своей длиной волны. Световые волны сами по себе не имеют цвета. Цвет возникает лишь при восприятии этих волн человеческим глазом и мозгом.

Цвет — качественная субъективная характеристика электромагнитного излучения оптического диапазона, определяемая на основании возникающего физиологического зрительного ощущения и зависящая от ряда физических, физиологических и психологических факторов.

Цветоведение – наука, определившаяся как самостоятельная отрасль знаний лишь в прошлом столетии, привлекала исследователей давно. Среди них можно назвать титанов эпохи Возрождения – художников: Леонардо да Винчи, Леона Батиста Альберти, Вазари, Дюрера; физиков и ученых эпохи просвещения и нового времени: Ломоносова, Ньютона, Гельмгольца и пр.

Цвет обладает такими основными характеристиками, как цветовой тон (различные оттенки цвета), насыщенность (степень яркости цвета), светлота (отражающая способность цветовой поверхности).

Цветовой тон позволяет различать такие цвета, как красные, зеленый, синий и полученный из этих цветов при перемешивании. Цветовой тон зависит от цветовой волны. Яркость относится к светлости или тёмности цвета. Она определяет определяется отражающей способности предмета, на который подает свет.

Насыщенность определяет, на сколько цвет выглядит живым: оно определяется количеством серого цвета в данном цвете. Чем больше серого цвета, тем он менее ярок.

Светлота определяет степень близости к белому.

Крайние цвета спектра — вишнево-красный и сине-фиолетовый — несколько схожи: в одном чувствуется фиолетовость, в другом — краснова-

18

тость. Если смешать их, получаются промежуточные по цветовому тону так называемые пурпурные, или пурпуровые, цвета. Добавив пурпурные цвета к спектральным (поместив их между вишнево-красными и синефиолетовыми), спектр можно замкнуть в кольцо, то есть представить его в виде круга, который так и называют цветовой круг.

Цветовой круг можно разделить на две части так, чтобы в одну часть вошли красные, оранжевые, желтые и желто-зеленые цвета, а в другую — голубо-зеленые, голубые, синие, фиолетовые.

Первые из них называют теплыми цветами, вторые — холодными. Отнесение цветов к теплым и холодным основано на том, что красные, оранжевые, желтые цвета напоминают цвет огня, солнечного света, накаленных предметов; голубые, синие, фиолетовые цвета напоминают цвет воды, воздушной дали, льда. Понятие о теплоте цвета в известной мере относительно. Любой теплый цвет по сравнению с еще более теплым может оказаться холодным и, наоборот, любой холодный цвет рядом с еще более холодным может оказаться теплым. Теплые и холодные цвета играют большую роль в дизайне.

Цветовой круг включает весь спектр цветов от красного до фиолетового. Первичные цвета: красный, зеленый, синий, а также полученные при их смешивании – голубой, пурпурный и желтый.

Цвет находящийся напротив данного называется дополнительным (зелены – пурпурный).

Цвет имеет цветовую температуру, которая выражается в градусах по шкале Кельвина и базируется на воображаемом цвете.

Цвета бывают хроматические (белый, черный и серый) и ахроматический (остальные цвета). У хроматических цветов нет таких характеристик, как цветовой тон и яркость.

Такие устройства, как мониторы, сканеры, принтеры, и другие могут иметь смещение от натуральных цветов. Для совмещения данных цветов существует операция калибровка, которая путем изменения цвета температур, контраста и других характеристик подавляет совмещенность исходный и полученных цветов. Например, программа калибровки цвета.

Цветовая модель — термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или че-

тырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Вместе с методом интерпретации этих данных (например, определение условий воспроизведения и/или просмотра — то есть задание способа реализации), множество цветов цветовой модели определяет цветовое пространство.

Цветовые модели можно разделить на 3 основных типов:

-аддитивные

-субтрактивные

-перцепционные

19

Цветовые модели используются для математического описания определенных цветовых областей спектра.

Большинство из них основано на использовании 3 основных цветов,

каждому из которых присваивается цифровое значение. Остальные цвета определяются, как комбинация основных цветов.

Наиболее распространенными цветовыми моделями являются следую-

щие модели:

•RGB (Red — красный, Green — зеленый, Blue — синий),

•CMYK (Cyan — голубой, Magenta — пурпурный, Yellow —желтый, Black — черный)

•HSB (Hue — оттенок, Saturation — насыщенность, Brightness — яр-

кость).

Рассмотрим цветовую модель RGB.

Глаз человека воспринимает длины волн в диапазоне от 400 до 700 нм. Длину волны от 430 нм до 470 нм человеческий глаз воспринимает как синий цвет, в диапазоне от 500 до 540 нм, как зеленый цвет и в диапазоне от 620 до700 нм, как красный цвет. В компьютерной промышленности эти цвета называются тремя первичными цветами. Для их обозначения и используется цветовая модель RGB.

Все цвета, встречающиеся в природе, можно создать, смешивая свет трех этих длин волн, варьируя их интенсивности. Смесь, состоящая из 100% каждого цвета, дает белый свет. Смесь 0% от каждого цвета дает отсутствие света или черный свет. Искусство воспроизведения цвета путем сложения в различных пропорциях трех первичных RGB цветов называется аддитивным смешением.

Путем проекции трех цветов: красного, зеленого и синего на светлую поверхность можно получить большинство цветов видимой области спектра, например голубой, пурпурный и желтый. Этот принцип используется для воспроизведения цвета в видео и в компьютерных мониторах. Будучи определена природой компьютерных мониторов, система цветов RGB является самой популярной и распространенной.

Недостаток системы RGB, она исключительно зависима от устройства. При замене устройства изменяются и цвета. Она не очень подходит для воспроизведения цвета, когда в одном комплексе должны работать сканер, принтер и монитор.

Поскольку она использует три аддитивных первичных цвета, она не подходит для раскраски или для красителей и пигментов, используемых при печати, поскольку те используют другой набор первичных цветов (голубой, пурпурный, желтый). Цветовые модели CMYK (применяют в полиграфии).

Три вторичных цвета CMY при смешивании создают черный цвет. Выражение цвета путем вычитания из белого света одной из компонент называется субтрактивным смешением.

20

Краски или красители создают цвет субтрактивным методом: когда краситель или пигмент поглощает красный и отражает зеленый и синий свет, мы видим голубой. Когда он поглощает зеленый и отражает синий и красный, мы видим пурпурный. Голубой, пурпурный и желтый являются тремя базовыми цветами, используемыми в субтрактивном смешении. Цвета в таких светящихся устройствах, как телевизоры и компьютерные мониторы формируются путем смешивания трех первичных цветов RGB, но такие средства воспроизведения цвета, как печатные издания и картины работают на поглощении одних длин волн и отражение других три вторичных цвета CMY. Поскольку реальные чернила CMY не создают чисто черного цвета он получается темно коричневым, а также при создании черного цвета с помощью модели CMY тратится в три раза больше красок, то к этим трем цветам добавляется отдельно черный цвет (К) и модель называется CMYK. Диапазон представления цветов CMYK хуже, чем в RGB, поэтому при преобразовании данных из RGB в CMYK цвета получаются более темными и приглушенными.

Субтрактивная модель CMY (Cyan – голубой, Magenta – пурпурный, Yellow - желтый). Используются в полиграфии, исходным цветом является белый. Из белого цвета можно «вычитать» RGB-компонент и получать различные цвета от белого (ничего не «вычитая») до черного («вычитая» все компоненты) с максимальной интенсивностью.

Соотношение, связывающее аддитивные и субтрактивные цвета: Синий + зеленый = голубой (из белого «вычитается» красный) Красный + синий = пурпурный (из белого «вычитается» зеленый) Красный + зеленый = желтый (из белого «вычитается» синий)

Вычитание CMY цветами одной из RGB компонент белого цвета основана на поглощении красителя соответствующего цвета Синий + зеленый = голубой (поглощается красный)

Красный + синий = пурпурный (поглощается зеленый) Красный + зеленый = желтый (поглощается синий)

Вреальном полиграфическом процессе используется модель CMYK (где K

–черный цвет, взят, чтобы не путать с синим).

Цветовой охват этой модели получается хуже, чем у RGB-модели. Изображение, нарисованное с помощью модели CMYK соответствует графическому формату TIFF.

Системы цветов HSB и HSL Системы цветов RGB и CMYK базируются на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением (мониторами компьютеров в случае RGB и типографскими красками в случае CMYK). Более интуитивным способом описания цвета является представление его в виде тона, насыщенности и яркости - система HSB.

Она известна также как система HSL (тон, насыщенность, освещенность). Тон представляет собой конкретный оттенок цвета, отличный от других: красный, зеленый, голубой и т. п. Насыщенность цвета характеризует его

21

относительную интенсивность (или чистоту). Яркость (или освещенность) цвета показывает величину черного оттенка, добавленного к цвету. Система HSB хорошо согласуется с моделью восприятия цвета человеком. Тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность — интенсивности волны, а яркость общего количества света. Система HSB имеет перед другими системами важное преимущество: она больше соответствует природе цвета.

Недостатком этой системы является то, что для работы на мониторах компьютеров ее необходимо преобразовывать в систему RGB, а для четырехцветной печати — в систему CMYK.

Лекция №2.

Графические редакторы растровой графики Графический редактор - программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать изображения с помощью компьютера.

Одним из самых популярных и известных редакторов является Adobe Photoshop, который позволяет эффективно использовать все преимущества растровой графики.

Один из простейших редакторов растровой графики, поставляемый вместе с ОС Windows - Microsoft Paint.

Растровый графический редактор — специализированная программа,

предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художниковиллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в интернете.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах, таких как, например, JPEG и TIFF, позволяющих сохранять растровую графику с незначительным снижением качества за счёт использования алгоритмов сжатия с потерями, PNG и GIF, поддерживающими хорошее сжатие без потерь, и BMP, также поддерживающем сжатие (RLE), но в общем случае представляющем собой несжатое «попиксельное» описание изображения.

Свободное ПО

•GIMP — самый популярный свободный бесплатный редактор

•Krita — свободный растровый редактор из пакетов KOffice и KAtelier

•Tux Paint — ориентирован на детей от 3-х лет

•Paint.NET

Проприетарное ПО

•Adobe Photoshop — самый популярный коммерческий проприетарный редактор

22