- •Федеральное агентство по образованию
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы 37
- •Глава 4. Векторная графика 77
- •Глава 5. Фрактальная графика 90
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики 95
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов 128
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен 146
- •Глава 9. Архитектуры графических систем 172
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике 180
- •Глава 11. Форматы графических файлов 196
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг) 214
- •Глава 1. Основные понятия
- •1.1 Разновидности компьютерной графики
- •Полиграфия
- •Мультимедиа
- •Сапр и деловая графика
- •Геоинформационные системы (гис)
- •1.2. Принципы организации графических программ
- •Растровые программы
- •Векторные программы
- •Фрактальные программы
- •Глава 2. Координаты и преобразования
- •2.1 Координатный метод
- •2.1.1. Преобразование координат
- •Простейшие двумерные преобразования
- •Однородные координаты и матричное представление двумерных преобразований
- •Композиция двумерных преобразований
- •Матричное представление трехмерных преобразований
- •Композиция трехмерных преобразований
- •Преобразование объектов
- •Преобразование как изменение систем координат
- •2.1.2 Аффинные преобразования на плоскости
- •2.2 Проекции
- •2.2.1 Мировые и экранные координаты
- •2.2.2 Основные типы проекций
- •При повороте на угол β относительно оси у (ординат), на угол α вокруг оси х (абсцисс) и последующем проектировании осиZ (аппликат) возникает матрица
- •Глава 3. Растровая графика. Базовые растровые алгоритмы
- •3.1 Растровые изображения и их основные характеристики
- •3.2 Вывод изображений на растровые устройства
- •3.3 Методы улучшения растровых изображений
- •3.21. Диагональное расположение ячеек 5x5
- •3.22. Диагональные структуры: а - сдвиг строк ячеек, б - ячейки другого типа
- •3.24. Набор чм-ячеек 5x5
- •3.4. Базовые растровые алгоритмы Алгоритмы вывода прямой линии
- •Инкрементные алгоритмы
- •Кривая Безье
- •Алгоритмы вывода фигур
- •Алгоритмы закрашивания
- •Стиль заполнения
- •3.5 Инструменты растровых графических пакетов
- •Инструменты выделения. Каналы и маски
- •Выделение
- •Инструменты выделения и маскирования
- •Гистограммы
- •Тоновая коррекция изображения
- •Уровни (Levels)
- •Цветовая коррекция и цветовой баланс
- •Фильтры (Plug-ins) и спецэффекты (Effects)
- •3.6 Преимущества и недостатки растровой графики
- •Глава 4. Векторная графика
- •4.1 Средства создания векторных изображений
- •4.2 Сравнение механизмов формирования изображений в растровой и векторной графике
- •4.3 Структура векторной иллюстрации
- •4.4 Математические основы векторной графики
- •4.5. Элементы (объекты) векторной графики
- •4.6. Достоинства и недостатки векторной графики
- •Глава 5. Фрактальная графика
- •5.1 Математика фракталов. Алгоритмы фрактального сжатия изображений
- •5.2 Обзор основных фрактальных программ
- •Глава 6. Цветовые модели компьютерной графики
- •6.1 Элементы цвета
- •6.1.1 Свет и цвет
- •6.1.2 Физическая природа света и цвета
- •6.1.3 Излученный и отраженный свет
- •6.1.4 Яркостная и цветовая информация
- •6.1.5 Цвет и окраска
- •6.2 Характеристики источника света
- •Стандартные источники
- •6.2.2 Особенности восприятия цвета человеком
- •Колбочки и палочки
- •Спектральная чувствительность глаза к яркости
- •Спектральная чувствительность наблюдателя
- •6.3 Цветовой и динамический диапазоны
- •6.4 Типы цветовых моделей
- •6.4.1 Аддитивные цветовые модели
- •Почему rgb-модель нравится компьютеру?
- •Ограничения rgb-модели
- •SRgb — стандартизированный вариант rgb-цветового пространства
- •6.4.2 Субтрактивные цветовые модели
- •Цветовая модель cmy
- •Ограничения модели cmyk
- •Возможности расширения цветового охвата cmyk
- •6.4.3 Перцепционные цветовые модели
- •Достоинства и ограничения hsb-модели
- •6.4.4 Системы соответствия цветов и палитры
- •Системы соответствия цветов
- •Назначение эталона
- •Кодирование цвета. Палитра
- •Глава 7. Методы и алгоритмы построения сложных трехмерных объектов
- •7.1 Модели описания поверхностей
- •7.1.1. Аналитическая модель
- •7.1.2 Векторная полигональная модель
- •7.1.3 Воксельная модель
- •7.1.4 Равномерная сетка
- •7.1.5 Неравномерная сетка. Изолинии
- •7.2. Визуализация трехмерных объектов
- •7.2.1 Каркасная визуализация
- •7.2.2 Показ с удалением невидимых точек
- •Глава 8. Реалистическое представление сцен
- •8.1 Закрашивание поверхностей
- •8.1.1 Модели отражения света
- •8.1.2 Вычисление нормалей и углов отражения
- •8.2 Метод Гуро
- •8.3 Метод Фонга
- •8.4. Имитация микрорельефа
- •8.5 Трассировка лучей
- •8.6 Анимация
- •Глава 9. Архитектуры графических систем
- •9.1 Суперстанции
- •9.2 Компоненты растровых дисплейных систем
- •9.3 Подходы к проектированию графических систем
- •9.4 Графические системы на базе сопроцессора i82786
- •9.5 Графические системы из набора сверх больших интегральных схем (сбис)
- •9.6 Растровый графический процессор dp-8500
- •9.7 Графические системы на универсальном процессоре
- •9.8 Высокоскоростные графические системы
- •9.9 Рабочие (супер)станции с использованием универсального вычислителя
- •Глава 10. Стандартизация в компьютерной графике
- •10.2 Международная деятельность по стандартизации в машинной графике
- •Деятельность iso, iec по стандартизации в машинной графике
- •10.3 Классификация стандартов
- •10.4 Графические протоколы
- •10.4.1 Аппаратно-зависимые графические протоколы
- •Протокол tektronix
- •Протокол regis
- •Протокол hp-gl
- •10.4.2 Языки описания страниц
- •Язык PostScript
- •Язык pcl
- •10.4.3 Аппаратно-независимые графические протоколы
- •10.4.4 Проблемно-ориентированные протоколы
- •Глава 11. Форматы графических файлов
- •11.1 Векторные форматы
- •11.2 Растровые форматы
- •11.3 Методы сжатия графических данных
- •11.4 Преобразование файлов из одного формата в другой
- •Преобразование файлов из растрового формата в векторный
- •Преобразование файлов одного векторного формата в другой
- •Глава 12. Технические средства кг (оборудование кг)
- •12.1 Видеоадаптеры
- •12.2 Манипуляторы
- •Дигитайзер
- •12.3 Оборудование мультимедиа
- •12.4 Мониторы
- •Характеристики мониторов
- •Аналоговые мониторы
- •Жидкокристаллические дисплеи
- •Газоплазменные мониторы
- •Видеокарта
- •Функции графического ускорителя
- •Выбор видеокарты под монитор
- •12.5 Видеобластеры
- •12.6 Периферия
- •12.6.1 Принтеры
- •12.6.2 Имиджсеттеры
- •12.6.3 Плоттеры
- •12.7 Модемы
- •12.8 Звуковые карты
- •12.9 Сканеры
- •Планшетные сканеры
- •12.10 Секреты графических планшетов (дигитайзеров)
- •Достоинства и недостатки графических планшетов
- •12.11 Цифровые фотоаппараты и фотокамеры
- •Литература
Тоновая коррекция изображения
Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображению максимального динамического диапазона.
Тон - уровень (градация, оттенок) серого цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого от белого до черного. Для одного канала число таких градаций равно 256.
В свою очередь, это напрямую связано с настройкой яркости изображения. Для оценки и коррекции яркости и контрастности изображения (его тоновой коррекции) профессиональные растровые редакторы предоставляют широкий набор средств, среди которых можно отметить:
• два мощных универсальных инструмента — Уровни (Levels) и Кривые (Curves); • более простые инструменты, например Яркость/Контраст (Brightness/Contrast), предназначенные для устранения наиболее грубых дефектов типа недостаточной яркости или повышенной контрастности.
Уровни (Levels)
В основе работы данного инструмента лежит использование гистограмм. Однако в отличие от рассмотренной в предыдущем разделе команды Histogram(Гистограмма) здесь этот инструмент выполняет активную функцию, позволяя изменять динамический диапазон изображения.
Прежде чем воспользоваться данным инструментом для тоновой коррекции изображения, познакомимся с предоставляемым им набором элементов настройки. Наряду с гистограммой, выполняющей функции основного индикатора настройки изображения, здесь имеются поля для ввода численных значений параметров и кнопки инструментов.
Остановимся на назначении основных групп параметров. Параметры раздела Входные уровни (InputLevels) используются для установки новых значений черной и белой точек изображения, что позволяет сократить диапазон яркостей изображения и повысить его контрастность. Для этих целей вы можете воспользоваться перемещением находящихся над гистограммой треугольников либо ввести численные значения в соответствующие поля ввода. Например, установка в левом поле значения 30 приведет к тому, что все цвета, имеющие значение яркости меньше этой величины, станут черными, и соответственно ввод значения 220 в правом поле приведет к обращению в максимум всех яркостей в диапазоне 220—255. В результатё диапазон яркостей исходного изображения понизится с 255 до 195, а контрастность возрастет.
Рис. 3.52. Окно диалога Уровни (Levels)
Следует помнить, что при выполнении такого преобразования информация, содержащаяся в тоновых диапазонах 0 — 30 (светах) и 220 — 255 (тенях), будет потеряна. Однако при неудовлетворительном результате вы всегда можете воспользоваться кнопкой Отмена (Сапсеl) или экспериментировать с копией исходного изображения.
Между крайними треугольниками, характеризующими значение светов и теней изображения, расположен третий треугольник, который предназначен для управления яркостью в области средних тонов изображения. Этот элемент управления в растровой графике имеет специальное название — коэффициент гамма, (гамма — коэффициент контраста в средних тонах изображения), а действия, выполняемые путем перемещения среднего треугольника, называют настройкой гаммы. Установка значения этого параметра меньше 1 (это значение задается по умолчанию) приводит к затемнению изображения, и наоборот, больше 1— к осветлению изображения в области средних тонов. В обоих случаях происходит изменение контрастности изображения.
Параметрами раздела Выходные уровни (OutputLevels) можно управлять точно так же, как и входными параметрами. Однако в отличие от них, здесь перемещение левого треугольника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (света). Например, задан в левом поле значение, равное 40, вы настраиваете на эту величину яркость самого темного пиксела, что приводит к повышению уровня освещенности изображения. Аналогичным образом с помощью правого поля ввода вы можете установить новое, более низкое, значение самого светлого пиксела. В итоге это приводит к снижению контрастности изображения.
Нажатие кнопки Авто (Auto) являетсяальтернативой выполнения специальной команды Автоуровни (AutoLevels). Оно приводит к запуску процедурыавтоматической тоновой коррекции, сущность которой состоит в отбрасывании заранее установленного количества самых светлыхи самых темных пикселов изображения. По умолчанию эти значения равны 5%. Обычно использование этого средства приводит к неудовлетворительным результатам. Но все же попробуйте и будьте готовы нажать кнопкуОтмена.Сущность белой и черной точек
Белой точкой (Whitepoint) называется то место изображения, где оно выглядит очень светлым, но при этом в нем еще можно различить какие-то детали изображения. Белую точку в изображении можно задать искусственно более темной. В этом случае все элементы изображения, более светлые, чем указанные данным инструментом, будут полностью белыми без видимых деталей. Установка нового значения белой точки позволяет для некоторых изображений расширить тональный диапазон без потери деталей в светах и повысить четкость средних тонов. Однако необходимо учесть, что нельзя указывать в качестве белой точки отблески от блестящих предметов (например, от металлических никелированных или хромированных деталей), поскольку в этих частях изображения нет вообще никаких видимых деталей.Черной точкой (Blackpoint) называется то место изображения, где оно выглядит очень темным, но при этом в нем еще можно различить какие-то детали изображения. Черную точку в изображении можно задать искусственно более светлой, указан в изображении на более светлое место. В этом случае все элементы изображения, более темные, чем указанные данным инструментом, будут полностью черными без видимых деталей. Установка нового значения черной точки позволяет для некоторых изображений расширить тональный диапазон без потери деталей в тенях и повысить четкость средних тонов.
Кривые
По принципу действия команда Кривые близка к команде Уровни. Только здесь для настройки яркости изображения в окне диалога Кривые (Curves) (рис. 3.53) вместо гистограммы используется инструментальное средство, известное под именемкривая (в локализованных версиях растровых редакторов встречаются и другие термины— настроечная кривая иградационная кривая).
Рис. 3.53. В момент открытия окна диалога Кривые (Curves) его основное инструментальное средство — настроечная кривая — предстает в виде прямой линии с наклоном 45. Это говорит о том, что все входные и выходные пикселы имеют идентичные значения яркости
Кривые уже давно используются в лучших сканерах и графических системах высокого класса для подготовки изображений к печати. В последнее время они активно применяются в профессиональных графических пакетах, являясь одним из самых мощных и тонких средств регулирования тона и цвета изображения.
Кривая (curves) — это график, с помощью которого осуществляется преобразование спектрального диапазона исходного изображения (входные данные) к спектральному диапазону скорректированного изображения (выходные данные). В некоторых источниках это инструментальное средство называют такжеяркостная кривая, настроечная кривая и градационная кривая.
Рис. 3.54. Яркость на входе и яркость на выходе
Иными словами, кривая — это инструмент для одновременного изменения контраста во многих яркостных диапазонах изображения. Этим она отличается от гистограмм (и соответственно инструмента Уровни), в которой для настройки яркости используются только три области (света, тени и средние тона). По умолчанию в исходном видекривая представляет собой прямую линию с наклоном в 45°, что соответствует линейному возрастанию уровней яркости от темного тона к светлому. В процессе редактирования кривой вы изменяете конечные (выходные) уровни яркости относительно исходной (входной) прямой линии.
Для RGB-изображений на кривой отображаются значения яркости в диапазоне от 0 до 255 градаций, причем в левой части графика расположены тени (0). В случае использованияCMYK-изображений в качестве единиц измерения используются проценты от 0 до 100. В этом случае, наоборот, в левой части графика отображаются света (0). Для инвертирования расположения на графике областей теней и светов нажмите на кнопку в форме двойной стрелки под кривой.
Устанавливая наклон кривой более 45° (выпуклая кривая), вы расширяете диапазон тонов или цветов, входящих в соответствующие области изображения, делая его контрастнее и детальнее. Наоборот, установка вогнутой кривой приводит к сужению диапазона тонов и, как следствие, — к уменьшению контраста.