Методичка - Photoshop 7

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра систем информатики и управления

Применение графического пакета

ADOBE PHOTOSHOP 7.0

при создании качественных изображений

Учебное пособие

Новокузнецк 2006

УДК 681.3.07

Рецензенты: д.т.н., профессор Верёвкин В.И., зав. каф. АПП КузГПА; к.т.н., доцент Андрианов О.Н., рекламная группа «Calypso», технический директор

Применение графического пакета Adobe PhotoShop 7.0 для создания качественных изображений: Учебное пособие/ Сост. Фетинина Е.П., Пучкова Т.В. / ГОУ ВПО «СибГИУ» - Новокузнецк, 2006. – 82 с.

Учебное пособие издаётся в рамках программы учебной дисциплины «Компьютерная геометрия и графика» и содержит основные теоретические положения, описывающие растровую графику и графический пакет Adobe PhotoShop 7.0, задания на выполнение лабораторных и самостоятельных работ по дисциплине «Компьютерная геометрия и графика». Специальности: 080801 – Прикладная информатика (в управлении), 230201 - Информационные системы в управлении, 220301 - Автоматизация технологических процессов и производств.

2

	СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		4
Основы растровой графики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		5
Модели представления изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		8
Форматы растровых изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		12
Графический редактор Adobe Photoshop 7.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		15
1	Возможности Adobe Photoshop 7.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	15
2	Основные части экрана Adobe Photoshop 7.0 . . . . . . . . . . . . . . . .	16
3	Средства улучшения качества изображений . . . . . . . . . . . . . . . .	23
Упражнение 1. Устранение мелких дефектов в изображении . . . .		30
Упражнение 2. Устранение эффекта «красных глаз» . . . . . . . . . . .		32
Упражнение 3. Устранение крупных дефектов в изображении . .		34
4	Основы работы со слоями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	41
Упражнение 4. Работа со слоями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		48
Упражнение 5. Работа с быстрой маской . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		50
5	Рисование в Photoshop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	50
6	Подготовка графики для Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
7	Печать изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	71
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		80
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .		81

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Компьютерная графика – специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно – аппаратных вычислительных комплексов.

Компьютерная графика охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человека, как на экране монитора, так и в виде копии на внешнем носителе. Без компьютерной графики сейчас невозможно представить какой-либо вид профессиональной деятельности, основанный на использовании современных информационных технологий. Например, медицина использует компьютерную томографию; научные исследования – визуализацию строения вещества, векторных полей и других данных; моделирование тканей и одежды, опытноконструкторские разработки также используют компьютерную графику; промышленные информационные системы опираются на образное представление технологических объектов и процессов и т.д.

К наиболее важным сферам применения машинной графики относят-

ся:

¾компьютерное моделирование;

¾САПР (системы автоматизированного проектирования);

¾компьютерные игры;

¾обучающие программы;

¾реклама и дизайн;

¾мультимедиа презентации;

¾Internet-технологии.

Компьютерная графика является всего лишь инструментом, но её структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Компьютерная графика является одним из наиболее бурно развивающихся направлений информатики.

В зависимости от способа формирования изображений, компьютер-

ную графику принято делить на растровую, векторную, фрактальную.

Эти виды отличаются принципами формирования изображений при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке мультимедийных проектов. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, чаще вводятся в компьютер с помощью сканера, а затем обрабатываются специальными программами - графическими редакторами.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены для создания иллюстраций на основе геометрических элементов. В основном применение векторной графики - это оформительские работы и автоматизированное проектирование.

4

Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании, а скорее в программировании. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путём математических расчётов. Например, таким образом можно получить заставки на ТВ.

ОСНОВЫ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ

Растровой называют графику, при создании изображений в которой используются большие массивы точек.

Способ представления растровых изображений совершенно отличается от способа генерации векторных рисунков. Растровое изображение строится из прямоугольных точек – пикселей, образующих растр. Одним из способов представления изображений в цифровой форме, в частности в графическом редакторе Photoshop, является следующий способ. Вся площадь изображения разбивается на некоторое число строк и столбцов. В каждой ячейке полученной матрицы находится элемент, называемый пикселем (от англ. picture element). Основной характеристикой такого элемента является его цвет. Именно это и имеется в виду, когда рассматривается понятие «значение пикселя». По существу редактирование растровых изображений сводится к изменению цветов отдельных пикселей, то есть к редактированию пикселей, а не линий.

Характеристиками всего растрового изображения в целом являются линейные размеры, разрешение и цветовая модель.

Разрешение — количество пикселей на единицу длины, измеряется в dpi (dots per inch, точках на дюйм) или ppi (pixels per inch, пикселях на дюйм). Чем выше разрешение, тем большее количество деталей может содержать изображение. Однако к выбору разрешения следует подходить рационально, т. к. при увеличении разрешения в n раз, объём памяти, занимаемой изображением с теми же линейными размерами, увеличивается в n2 раз. С другой стороны, если разрешение выбрано недостаточно высоким, изображение теряет мелкие детали, ухудшается резкость, становятся видимыми отдельные пиксели изображения. Причём даже увеличение разрешения впоследствии не приведёт к значительному улучшению качества. Поэтому наиболее взвешенным при выборе разрешения растрового изображения представляется следующий подход. Как правило, если предполагается просматривать изображение на мониторе, то разрешение выбирают равным разрешению монитора (72÷90 dpi). Если же изображение создается для печати тем или иным способом, то разрешение принимают равным (1,5÷1,75)Р, где Р - пространственная частота растра (линиатура), используемая при печати.

5

Разумеется, программы редактирования растровых изображений предоставляют возможность изменения разрешения (ресэмплинг) в ходе работы. При этом уменьшение разрешения достигается путём слияния нескольких пикселей в один (даунсэмплинг), а увеличение — путём внедрения новых пикселей, цвет которых определяется интерполяцией цветов их соседей (апсэмплинг). Понятно, что в результате ресэмплинга на изображении не могут появиться новые детали, улучшиться резкость и т. д. Поэтому требуемое разрешение желательно устанавливать на возможно более раннем этапе создания цифрового изображения (при сканировании, цифровой фотосъёмке).

Растровое представление изображений – это любое экранное изображение, любая иллюстрация в журнале или книге, а также цифровое представление в виде матрицы элементов изображения, используемое в аппаратной части процессоров изображений. Однако точки растра достаточно малы для того, чтобы глаз человека воспринимал каждую из них в отдельности, а не изображение целиком.

При генерировании изображений в растровой графике особый интерес представляют точки, соседние по отношению к заданной точке, имеющей координаты (x, y). Соседних точек, то есть прилегающих к данной, может быть четыре или восемь (рисунок 1).

Рисунок 1 – Изображение точек, соседних с заданной точкой

Назовём точки 4-соседями (или «непосредственными» соседями), если у них отличается только одна из координат и притом только на 1. Назовём точки 8-соседями (или «косвенными» соседями), если у них отличается горизонтальная или вертикальная координата, но не более чем на 1. Не трудно заметить, что всякий непосредственный сосед является также и косвенным соседом. Любая точка имеет 4 непосредственных и 8 косвенных соседей. Множество соседних точек по отношению к данной точке называется

окрестностью точки (x, y).

Генерирование растрового представления отрезка прямой, как основного примитива любого изображения, может быть описано несколькими алгоритмами, являющихся основой инкрементных методов создания растровых объектов. Принцип работы инкрементных методов состоит в том, что отрезок (кривая) описывается на всём его протяжении, от начальной

6

точки до конечной, с вычислением на каждом шаге алгоритма направления элементарного движения от текущей точки до следующей. Для каждой точки задаётся либо 4, либо 8 направлений (рисунок 1). В результате обхода всей кривой получается так называемый «код Фримена».

Допустим, даны координаты начала (x1 , y1 ) и конца (x2 , y2 ) отрезка, тогда уравнение прямой, содержащей отрезок, может быть, записано в виде:

y = y1 + a(x − x1 ),

a =	( y	2	− y1 )	(1)
	(x	2	− x )
			1

Поскольку растровое изображение отрезка содержит только точки с целочисленными координатами, то переменная x будет пробегать только целые значения из отрезка (x1 , x2 ). И в случае, если |а| < 1, то значение x изменяется по уравнению прямой, высчитывается значение y, «закрашивается» точка с координатами (x, y) и последующие точки. Но не трудно заметить, что в случае, когда |а| > 1, представление отрезка будет иметь пробелы, так как изменение x на единицу приведёт к изменению y более чем на единицу. Поэтому в случае переменные x и y меняются ролями.

Однако при этом x и y будут принимать вещественные значения, что совершенно недопустимо, таким образом, нужно «округлять» вещественные значения до целых. В связи с вопросом округления вернёмся к определению 4-х и 8-ми связности.

Существует два алгоритма Брезенхема получения 4-х и 8-ми связного представления отрезка, заданного координатами концов. Разницу между двумя этими представлениями можно увидеть на рисунке 2:

Рисунок 2 – Четырёх- и восьми связное представления растрового отрезка

И тот и другой алгоритм используют только целочисленную арифметику, что естественно улучшает скорость работы. Различие в работе алгоритмов связано с разницей между 4-х и 8-ми связным представлением: в

7

случае 4-х связности на каждом шаге изменяется на единицу только одна из координат текущей точки, а в случае 8-ми связности меняется сразу и вертикальная и горизонтальная координаты текущей точки, но не более чем на единицу.

МОДЕЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Для того чтобы записать значение цвета в память компьютера, ему ставят в соответствие одно или несколько целых чисел, например, в диапазоне от 0 до 255. Скажем, для полутоновой (в простонародьи чёрно-белой) фотографии можно использовать схему, в которой чёрному цвету соответствует 0, белому — 255, а прочим оттенкам — целые числа внутри этого интервала.

Важнейшей характеристикой растровых изображений является цветовая модель и связанная с ней глубина цвета, т. е. количество бит памяти, необходимое для хранения 1 пикселя изображения (измеряется в битах на пиксель). По используемой цветовой модели изображения в растровой графике можно разделить на следующие виды.

Бинарные (bitmap, lineart) изображения. На каждый пиксель штриховых изображений приходится 1 бит информации, т. е. глубина цвета составляет 1 бит/пиксель. Поскольку бит может принимать только одно из двух значений - 0 или 1, то в штриховых изображениях может присутствовать только два цвета, например, чёрный и белый. Примерами таких изображенийявляются отсканированный текст, чертёж, гравюра.

Полутоновые (gray scale) изображения. На каждый пиксель полуто-

нового изображения приходится 1 байт (8 бит) информации, т. е. глубина цвета составляет 8 бит/пиксель.

Поскольку в 1 байт можно записать целое число в диапазоне от 0 до 255, то в полутоновых изображениях может присутствовать до 256 полутонов (градаций серого) в диапазоне от чёрного (0) до белого (255). Наиболее характерный пример такого рода изображений – так называемая чёрно-белая фотография.

Дуплексные (дутоновые, dutone) изображения. Несмотря на то,

что дуплексные изображения могут визуально восприниматься как цветные, их принято относить к разновидности полутоновых с глубиной цвета 8 бит/пиксель. В отличие от последних в дуплексных изображениях могут присутствовать одна (monotone), две (dutone), три (tritone) или четыре (quadtone) компоненты. При этом каждая компонента может иметь свой цвет, реализуя одно и то же изображение. В результате сложения компонент изображение приобретает оттенок и расширенный тональный диапазон. Широко используются такие разновидности дуплексов, как стальной тон (чёрный цвет с холодным голубым) и сепия (чёрный с коричневым).

8

Изображения с индексированным цветом. Изображения с индексиро-

ванным цветом могут быть цветными или монохромными. Глубина цвета составляет обычно 4 или 8 бит/пиксель, соответственно палитра цветов может включать 16 или 256 цветов. Палитра хранится вместе с изображением в виде таблицы, где каждому цвету ставится в соответствие индекс от 0 до 15 (для глубины цвета 4 бита) или от 0 до 255 (для глубины цвета 8 бит). Такого рода цветовая модель используется в тех случаях, когда требуется цветное изображение, однако существуют жёсткие ограничения на объём памяти, занимаемой изображением. Недостатком индексированных изображений является невозможность передачи достаточного для цветной фотографии количества оттенков. Поэтому такие изображения используются в основном для рисованной Web-графики.

Изображения в режиме RGB. Могут содержать до 16,7 млн. цветов. Цвет каждой точки является результатом оптического суммирования в различных пропорциях трёх основных компонент (базовых цветов): красной (Red), зелёной (Green) и синей (Blue) (рисунок 3). Интенсивность каждого базового цвета может изменяться в диапазоне от 0 (отсутствие компоненты) до 255 (полная интенсивность компоненты). Соответственно на каждую компоненту приходится 8 бит информации, а глубина цвета составляет 24 бита/пиксель (3 компоненты * 8 бит/пиксель). Модель RGB иначе называется аддитивной, поскольку белый цвет получается при оптическом сложении всех трёх основных компонент с максимальной интенсивностью: R255+G255+B255. Аддитивная модель является естественной для устройств, работа которых основана на излучении и пропускании светового пучка, а не отражении цвета.

Рисунок 3 – Цвета, составляющие систему RGB

К таким устройствам относятся мониторы, сканеры, цифровые фотокамеры. Например, цвет точки на мониторе является результатом взаимодействия электронного пучка с красным, зелёным или синим люминофорным покрытием экрана. Поэтому, если изображение предполагается использовать для просмотра на экране монитора, то следует отдавать предпочтение модели RGB. Необходимо учитывать, что базовые цвета, генерируемые одним устройством, могут отличаться от базовых цветов, ге-

9

нерируемых другим устройством, поэтому изображения в аддитивной цветовой модели являются аппаратно зависимыми.

Изображения в режиме CMY (CMYK). Если оптически вычесть один из основных цветов RGB из белого, то получится цвет, дополнительный соответственно к красному, зелёному или синему. Если вычесть красный (R), то зелёный и синий дадут голубой (или бирюзовый) цвет (Cyan); если вычесть зелёный (G), то красный и синий дадут пурпурный (Magenta), если вычесть синий (В), то красный и зелёный дадут жёлтый (Yellow). Полученные дополнительные цвета являются основными для модели CMY, называемой субтрактивной. Глубина цвета также составляет 24 бита/пиксель.

При смешивании основных цветов оттенки получаются посредством поглощения одних световых волн и отражения других. Так, голубая краска поглощает красный цвет и отражает зелёный и синий (соответственно мы видим голубой). В аддитивной модели световые потоки суммируются, а в субтрактивной - вычитаются.

Модели RGB и CMY являются дополнительными друг к другу, т. е. изображение в модели RGB можно преобразовать в модель CMY путём простой инверсии интенсивности соответствующих компонент. Модель CMY характерна для случая, когда происходит поглощение и отражение различных составляющих светового пучка, например для изображения, напечатанного на бумаге (рисунок 4). Поэтому для изображений, предназначенных для печати тем или иным способом, предпочтительной является субтрактивная модель.

Рисунок 4 – Цвета, составляющие систему CMY

Теоретически при смешении трёх основных компонент С, М, Y максимальной интенсивности должен получаться чёрный цвет. Однако, из-за несовершенства печатного процесса, примесей в красках и т.п. добиться глубокого чёрного цвета, таким образом, не удаётся. Кроме того, мелкие элементы чёрного цвета (например, текст) при неидеальном совмещении трёх цветов становятся неразличимыми. Поэтому в триаду субтрактивной модели вводят дополнительный чёрный цвет (К от BlacK - чёрный), а модель превращается из CMY в CMYK. Это позволяет полу-

10