Розділ іі Практичне застосування програмного забезпечення Adobe Photoshop cs5

2.1. Особливості растрової графіки як елемента роботи з об’єктами комп’ютерної верстки

Представлення даних на моніторі у графічному виді вперше було реалізовано всередині 50-х років для великих ЕОМ, що застосовувалися в наукових і військових дослідженнях. Тепер графічний спосіб відображення даних є приналежністю великого числа комп’ютерних систем. Графічний інтерфейс є необхідним для програмного забезпечення різного класу, починаючи з операційних систем [13, с.15].

В залежності від способу формування зображень, комп’ютерну графіку можна поділити на:

• растрову;

• векторну;

• фрактальну;

• тривимірну [13, с.20].

Растрова графіка застосовується у випадках, коли графічний об’єкт представлено у вигляді комбінації точок (пікселів), яким притаманні колір та яскравість, і які певним чином розташовані на координатній сітці. Такий підхід є ефективним у випадку, коли графічне зображення має багато напівтонів, а інформація про колір є важливішою за інформацію про форму. Під час редагування растрових об’єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній. Растрова графіка залежить від роздільної здатності монітора, оскільки її об’єкти описуються точками у координатній сітці певного розміру. Роздільна здатність вказує кількість точок на одиницю довжини [13, с. 43].

Потрібно розрізняти:

• роздільну здатність оригіналу;

• роздільну здатність екранного зображення;

• роздільну здатність друкованого зображення [12, с.29].

Роздільна здатність оригіналу вимірюється у точках на дюйм (dpi ­ dots per inch) і залежить від вимог до якості зображення та розміру файлу, способу оцифрування або методу створення готового зображення, вибраного формату файлу та інших параметрів. Зрештою, чим вищі вимоги до якості зображення, тим більша має бути роздільна здатність.

У спеціальній літературі існує плутанина в термінах. Деякі з авторів роздільну здатність моніторів вимірюють в dpi (dot per inch), сканерів в ppi (pixel per inch) – піксель на дюйм, а принтерів в lpi (line per inch) – ліній на дюйм [12, 13, 21]. Інші автори [22, 24, 26] роздільність будь якого зображення, не залежно від способу його одержання, вимірюють тільки у dpi. На нашу думку, чим вища роздільна здатність, тим більшу кількість пікселів містить зображення, і тим більшою кількістю деталей (тобто якістю) характеризується зображення. З іншого боку, більш високий рівень роздільності зображення прямо пов’язаний з великим розміром файлу.

Web-дизайнери, зазвичай, працюють із зображеннями 72-96 dpi, у той час як поліграфісти від 300 dpi і вище (рис. 2.1).

а) б)

Рисунок 2.1 – Зображення високої роздільної здатності а) (файл 977 Кб) і низької б) (файл 41 Кб)

Роздільна здатність екранного зображення. Для екранного зображення елементарну точку растру називають пікселем. Розмір пікселя змінюється залежно від вибраної екранної роздільної здатності, роздільної здатності оригіналу й масштабу відображення. Монітори можуть забезпечити роздільну здатність 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200, 3200х2400 і вище. Відстань між сусідніми точками люмінофора в якісному моніторі складає 0,22-0,25 мм. Для екранного зображення достатня роздільна здатність – 72 dpi [13, с.34].

Роздільна здатність друкованого зображення. Розмір точки растрового зображення залежить від застосованого методу і параметрів растрування оригіналу. Під час растрування на оригінал накладається сітка ліній, комірки якої утворюють елемент растра. Частота сітки растру вимірюється числом ліній на дюйм (lpi – lines per inch) і називається лінеатурою. Розмір точки растру розраховується для кожного елемента і залежить від інтенсивності тону в цій комірці. Якщо у растрі є абсолютно чорний колір, тоді розмір точки растру співпадає з розміром елементу растру (100 % наповненості). Для абсолютно білого кольору наповненість складає 0 %. На практиці наповненість коливається у межах 3-98 % [24, с.102].

Усі точки растру мають однакову оптичну щільність, що наближується до абсолютно чорного кольору. Ілюзія темнішого кольору створюється за рахунок збільшення розмірів точок і скорочення проміжного поля між ними за однакової відстані між центрами елементів растру. Такий метод називається растрування з амплітудною модуляцією. Під час застосування методу з частотною модуляцією, інтенсивність тону регулюється зміною відстані між сусідніми точками однакового розміру, тобто в комірках растру з різною інтенсивністю тону знаходиться різне число точок. Зображення, растровані частотно-модульним методом, якісніші, оскільки розмір точок мінімальний [26, с. 144].

У процесі застосування методу стохастичного растрування, враховується число точок, необхідне для відображення потрібної інтенсивності тону у комірці растру. Згодом ці точки розташовуються всередині комірки на відстані, що підраховується випадковим методом. Регулярна структура растру всередині комірки й зображення відсутня. Такий спосіб потребує великих затрат обчислювальних ресурсів і високої точності поліграфічного устаткування, тому застосовується лише для художніх робіт [9, с.169].

Глибина кольору. Характеризує число відтворюваних градацій яскравості пікселя в чорно-білих зображеннях і кількість кольорів у кольоровому зображенні.

У чорно-білих зображеннях рівні яскравості представляються у вигляді відтінків сірого кольору, а в кольорових зображеннях ці рівні проявляються у вигляді різних колірних тонів. Очевидно, що чорно-біла фотографія сприймається як менш якісна, порівняно з кольоровою. Інакше кажучи, чим більше кольорових відтінків у зображенні, тим вища глибина кольору.

Існує декілька типів зображень з різною глибиною кольору:

• чорно-білі;

• у відтінках сірого;

• з індексованими кольорами;

• повноколірні [27, с.24].

Чорно-білі зображення. На один піксель зображення відводиться 1 біт інформації – чорний і білий. Глибина кольору – 1 біт.

Зображення у відтінках сірого. Піксель сірого зображення кодується 8 бітами (1 байт). Глибина кольору – 8 біт, піксель може приймати 256 різних значень ­ від білого (255) до чорного (0 яскравості). Приклад десяти-ступеневої шкали відтінків сірого наведено на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 – Десять градацій сірого кольору (від білого (100 %) до чорного (0 %))

Зображення з індексованими кольорами. Перші кольорові монітори працювали з обмеженою колірною гамою (16, а згодом 256 кольорів). Такі кольори називаються індексованими і кодуються 4 або 8 бітами у вигляді колірних таблиць. У такій таблиці всі кольори вже визначені і можна використовувати лише їх.

Повноколірні зображення. Глибина кольору не менше як 24 біти, що дає можливість відтворити понад 16 мільйонів відтінків. Повноколірні зображення називаються True Color (правдивий колір). Бітовий об’єм кожного пікселя розподіляється по основних кольорах обраної колірної моделі, по 8 бітів на колір. Колірні складові будуються на основі каналів, спільне зображення каналів визначає колір самого зображення. Повноколірні зображення, на відміну від розглянутих вище, є багатоканальними і залежать від колірної моделі (RGB, CMY, CMYK, Lab, HBS), які відрізняються за глибиною кольорів і способом математичного опису кольорів [21, с.122].

Інтенсивність тону (контрастність). Поділяється на 256 рівнів. Більше число градацій не сприймається людським оком і є надлишковим. Менша кількість погіршує сприйняття інформації (мінімальним є 150 рівнів). Для відтворення 256 рівнів тону достатньо мати розмір комірки растру 16х16 точок.

Розмір файлу. Засобами растрової графіки створюють та обробляють зображення, які потребують високої точності передачі кольорів і напівтонів. Розміри файлів напряму пов’язані зі збільшенням роздільної здатності і можуть досягати десятка мегабайтів [23, с.111].

Масштабування растрових зображень. У процесі збільшення растрового зображення, можна спостерігати пікселізацію, тобто під час масштабування збільшується розмір точок і стають помітними елементи растру. Для усунення цього, необхідно заздалегідь оцифрувати оригінал із роздільною здатністю, достатньою для якісного відтворення під час масштабування. Також під час масштабування застосовують метод інтерполяції – метод, суть якого полягає у додаванні необхідної кількості проміжних точок (не допускаючи пікселізацію зображення) [25 с.226].

Формати зображень. Спосіб організації інформації в графічному файлі носить назву його формату. Поряд з розширенням, формат файлу має відношення до якості цифрового зображення. Тому знання файлових форматів та їх характеристик є одним із важливих моментів роботи з комп’ютерною графікою в будь-якому її напрямі.

Усі формати, що використовуються для запису зображень, можна умовно розділити на дві категорії:

• у растровому вигляді (BMP, TIFF, PSD, JPEG, PNG, GIF);

• у векторному вигляді (WMF, EPS, CDR, AI та інші).

Растровий файл є таблицею (bitmap), у кожній клітинці якої встановлено піксель. Зазвичай, растрові формати призначені для виведення на екран, що актуально у веб-дизайні. Растрові формати відрізняються один від одного здатністю нести додаткову інформацію (колірні моделі, канали, шари, анімацію) і мають різні можливості їх стиснення [27, с. 23].

Формат BMP (від слова bitmap) – це рідний формат для графічного редактора MS Paint. Він підтримується всіма графічними редакторами, що працюють під управлінням операційної системи Windows. Може зберігати дані тільки в колірній моделі RGB, не зберігає в заголовку дані про роздільну здатність файлу, тому неможливо задати геометрію зображення (як, наприклад, у TIFF). Через ці обмеження формат BMP непридатний в поліграфії, і його підтримка здійснюється для сумісності зі старими програмами, а також конвертації даних для інших (не поліграфічних) потреб. Використовується для стиснення інформації за алгоритмом RLE. Метод стиснення RLE (run length encoding ­ кодування з змінною довжиною рядка) є одним з найпростіших. В основі принципу дії закладено механізм пошуку однакових пікселів в одному файлі [22, с. 34].

Формат TIFF (tagged image file format, TIF) є одним із найбільш поширених форматів. Йому доступний весь діапазон колірних моделей ­ від монохромного до RGB і CMYK. Цей формат розроблено спільно компаніями Aldus Corporation і Microsoft, як універсальний відкритий формат, що допускає модифікації. Тому файл TIF-формату, створений на IBM PC або сумісному комп’ютері, підтримується операційною системою Macintosh і більшістю Unix-подібних платформ. Він також підтримується практично всіма основними пакетами растрової і векторної графіки, програмами редагування і верстки тексту. На сьогоднішній день формат TIF є кращим вибором під час імпорту растрової графіки у векторні програми та видавничі системи. TIF підтримує також додаткові функції:

• використання додаткових каналів (зберігання альфа-каналів або каналів масок);

• використання стиснення. Ця властивість дозволяє зменшувати розміри файлу до 50 % від вихідного за допомогою LZW алгоритму стиснення, що виконується практично без втрати інформації;

• можливості виконання попереднього кольороподілу. Ця функція реалізується шляхом запису результатів кольороподілу в окремий файл у колірній моделі CMYK, що спрощує подальшу процедуру розміщення файлу зображення на сторінці і виведення документа на друк [22, с.259].

PSD (Adobe Photoshop document) – це формат програми Adobe Photoshop. PSD дозволяє зберігати зображення з додатковими атрибутами включаючи все, що може зробити Photoshop. Зберігає графічну інформацію в різноманітних форматах і колірних моделях, зберігає інформацію про роздільну здатність і габаритні розміри зображення, а також може зберігати альфа-канали, маски і відсічні контури. PDS дозволяє задавати довільні колірні моделі (Duotone, Triotone, Quadrotone). Зберігає прозорість і шари, а також векторні дані (Shape в нових версіях пакета). Структура даних у цьому форматі під час збереження, зводиться до компресії за алгоритмом, подібним до LZW (без втрат якості). Тому збереження і відкриття файлу в цьому форматі відбувається трохи довше, ніж відкриття нестисненого аналога, і потрібно більше пам’яті. Формат файлу вважається одним із стандартних форматів, крім цього, він використовується всіма продуктами лінійки Adobe, але не є крос-платформенним та універсальним [27, с.232].

GIF (Graphics Interchange Format) – використовує 8-бітовий колір та ефективно стискає суцільні кольорові області, зберігаючи деталі зображення. Кількість кольорів у зображенні може бути від 2 до 256. Це можуть бути будь-які кольори з 24-бітної палітри. Файл у форматі GIF може містити прозорі ділянки. Якщо використовується відмінний від білого кольору фон, він буде проглядатися крізь «дірки» у зображенні. Формат GIF підтримує покадрову зміну зображень, унаслідок цього він є популярним для створення банерів і простої анімації. Для отримання кольорів, які відсутні в палітрі, можливе застосування розсіювання (dithering), накладання періодичної структури (patttern) і домішування шуму (noise). Формат GIF зберігає зображення в колірній моделі RGB, що задані як індексовані кольори (Indexed color в Photoshop). Під час збереження файлу використовується стиснення, яке не погіршує якість вихідного зображення (RLE або LZW-подібна компресія) [26, с.334].

Joint Photographic Experts Group (*. JPEG, *. JPG) – формат для зберігання растрових даних у колірних моделях Grayscale, CMYK, RGB. Підтримує збереження інформації про геометричні розміри зображення. Не підтримує альфа-канали. Дозволяє зберігати в зображенні дані видалених контурів, які використовуються для усунення небажаного фону з зображення під час переміщення його у верстку. Зображення в цьому форматі стискаються за спеціальним алгоритмом, що дозволяє зменшувати розмір вихідного файлу в 3, 5 і більше разів. Однак, стискання даних з цього алгоритму додає в зображення спотворення, що є незворотними і за багаторазового повторного збереження даних в цьому форматі помітно погіршується якість зображення. Під час збереження даних існує компроміс між розміром вихідного файлу та його якістю. Існує різновид стиснення за алгоритмом JPEG – Progressive JPEG, який зберігає зображення в кілька етапів: спочатку у найнижчому розширенні, потім в більш високому і так до максимального. У процесі збереження файлів у форматі JPEG завжди варто вибирати максимальний рівень якості, і не зберігати в цьому виді робочі або проміжні файли. Спотворення, що додаються компресією JPEG, проявляються у вигляді кубічної структури або характерних «брудних» точок у місцях контрастних переходів кольорів. Особливо це помітно під час поканального перегляду зображення. Кількість кольорів у зображенні – близько 16 мільйонів, що цілком достатньо для збереження його фотографічної якості [13, с.138].

PNG (portable network graphics). Формат був спеціально розроблено для мережі Інтернет. Передбачалося, що новий формат PNG зможе замінити GIF. У форматі PNG реалізовано: компресію без втрат ­ черезрядкове завантаження interlacing, прозорість фону – transparency, (як в GIF, правда, черезрядковість в PNG – 7-ми рівнева), передача кольору з глибиною до 48 біт на піксель плюс альфа-канал і гамма-індикатор. PNG реалізує відкритий, незапатентований алгоритм стиснення даних, що дає, кращі результати, ніж GIF. На відміну від GIF (максимальна к-сть кольорів 256), PNG дозволяє зберігати повноколірні зображення з 24 і навіть 48 бітами на піксель.

PNG реалізує більш ефективний алгоритм черезрядкового (яку в даному випадку правильніше було б називати «через-піксельного») стискання. Перший прохід, який дає загальне уявлення про зображення, займає в PNG не одну восьму вихідного файлу, як в GIF, а лише одну шістдесят четверту, і тим не менш, розпізнавання картинки, в даному випадку помітно краще. PNG дозволяє зберігати повну інформацію про ступінь прозорості в кожній точці зображення у вигляді, так званого, альфа-каналу. Кожен піксель PNG-файлу, незалежно від його кольору та місця розташування, може мати будь-яку градацію прозорості ­ від нульової (повна непрозорість) до абсолютної невидимості. Одним із недоліків формату PNG є неможливість зберігати декілька зображень в одному файлі і створювати щось схоже на GIF-анімацію. Хоча існують спеціальні формати, які дозволяють зберігати не тільки анімацію, але і звуковий супровід до нього (формати AVI, MPEG і інші), одержані файли цих форматів є більшими, ніж в анімації, створеній у форматі GIF (нехай і з гіршою якістю) [27, с.76].

Adobe Illustrator Document ­ характерний формат файлу для пакета Adobe Illustrator. Може містити растрову і векторну інформацію в колірних моделях RGB і CMYK і, по суті, представляє собою документ у форматі PostScript з додатковою інформацією, специфічною для пакета верстки. Старіші версії документів сумісні в пакеті більш нової версії, і завжди можна відкрити документ, створений у давнішому пакеті, але не навпаки. У процесі збереження файлу в цьому форматі у його заголовок додається зменшена копія для попереднього перегляду в форматі TIFF або PICT (Preview). Під час збереження файлів в цьому форматі, можна вказати версію пакету, в якому передбачається його відкриття (за замовчуванням – поточна версія або остання версія збереження), а також вказати, чи потрібно включати до файлу всі поміщені растрові об’єкти або просто залишити посилання на них (links). У першому випадку розміри файлу можуть бути досить значними. Формат файлу сумісний у всіх пакетах фірми Adobe.

Якому формату віддати перевагу? Все залежить від цілей і завдань. Загальна рекомендація полягає в тому, що краще зберігати результати роботи у форматі, що є рідним для використовуваної програми. Наприклад, у Photoshop ­ *.PSD, в CorelDRAW – *.CDR.

Прикладні програми растрової графіки призначені для створення книжкових та журнальних ілюстрацій, обробки оцифрованих фотографій, слайдів, відеокадрів, кадрів мультиплікаційних фільмів. Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм:

• Adobe – PhotoShop,

• Corel – PhotoPaint,

• Fractal Design – Painter,

• стандартний додаток у Windows – PaintBrush [18, с.220].

Програми растрової графіки можуть використовувати:

• художники-ілюстратори;

• художники-мультиплікатори;

• художники-дизайнери;

• фотографи ретушери;

• поліграфісти;

• web-дизайнери;

• вільний художник, з масою творчих ідей та потенціалу.

Переваги растрової графіки:

• простота автоматизованого вводу (оцифрування) зображень, фотографій, слайдів, рисунків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів;

• фотореалістичність. Можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори, створювати глибину предметів.

Недоліки растрової графіки:

• складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом;

• растрове зображення має певну роздільну здатність і глибину представлення кольорів. Ці параметри можна змінювати лише у визначених межах і, зазвичай, із втратою якості;

• розмір файлу є пропорційним до площі зображення роздільної здатності і типу зображення, і за хорошої якості має великий розмір.

Растрова графіка представляє зображення у вигляді масиву (матриці) цифр. Тому під час великого збільшення всі точкові зображення виглядають як мозаїчна сітка, що складається з найдрібніших осередків. Сама сітка отримала назву растрової карти (bitmap), а її одиничний елемент (як уже зазначалося раніше) називається пікселем. Оскільки пікселі малі, то межі між ними непомітні, тому око сприймає піксельну мозаїку як одне ціле зображення. Тим не менш, під час збільшення растрового зображення (і це один з недоліків растрової графіки) точкова структура растрового зображення є очевидною. Справа в тому, що в процесі масштабування растрових зображень виникають характерні ступінчасті спотворення (aliasing). У більшості растрових редакторів цю «драбинку» вдається частково прибрати за рахунок спеціальних прийомів (anti-aliasing), але якість картинки від цього помітно знижується. Цей ефект особливо проявляється під час використання растрових шрифтів (розширення FON), які на відміну від векторних (з розширенням TTF) стають нечіткими (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Спотворення растрового шрифту шляхом масштабування

Аналізуючи переваги і недоліки растрової графіки зазначимо наступне. За своєю суттю всі навколишні об’єкти людина бачить на растровій основі: навряд чи хто сприймає ранковий туман над річкою як набір математичних формул (векторів). Тому вагомою превагою растрової графіки є простота її розуміння, сприйняття людиною, а також простота оцифрування подібної інформації апаратними засобами, сканером, цифровою фотокамерою, монітором, принтером.

Однак растрові графічні файли великі за обсягом і складні: як тільки потрібно відсканувати будь-яку фотографію з максимальними розширенням і глибиною кольору, для її збереження потрібно лазерний диск. Інший недолік: під час повернення растрового рисунку на певний кут чіткі лінії перетворюються на сходинки. Тобто будь-які трансформації (повороти, масштабування, нахили) у точковій графіці не бувають без спотворень. Аналогічна ситуація із текстом.