Файл: Теор_граф.doc

Различают три вида компьютерной графики. Это растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

2.1. Растровые изображения состоят из прямоугольных точек, называемых растром. Такое представление изображений существует не только в цифровом виде. При пристальном взгляде на монитор или экран телевизора можно разглядеть маленькие точки люминофора – пиксели, из которых состоит экранное изображение. Рассматривая любую иллюстрацию в книгах и журналах, также можно заметить, что изображение построено из точек. Однако точки растра достаточно малы для того, чтобы глаз человека воспринимал совокупность разноцветных точек как единую картину, а не каждую из них в отдельности. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) представлена параметром – цветом. Именно это имеется в виду, когда рассматривается понятие «значение пикселя».

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. Большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку.

Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения. Таким образом, качество растровых изображений зависит от их размера.

Основными недостатками растровой графики являются:

большие размеры файлов,
плохое масштабирование изображений,
Трудность создания художественного текста.

Достоинства:

возможность автоматического получения исходных (оцифрованных) рисунков,

использование точечных теней и полутонов создает фотореалистичность,
большая библиотека эффектов и фильтров.

2.2. Векторные изображения состоят из элементарных объектов. Наименьшим элементом векторной графики является линия (вектор). Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из простейших объектов создают более сложные, которые затем используют как элементы еще более сложных объектов, и т. д. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

Контуры и заливки – основа построения векторного изображения. Векторные изображения, как правило, строятся вручную. Векторные изображения не в состоянии обеспечить близкую к оригиналу реалистичность, но они компактны, и, поскольку состоят из «реализованных математических моделей», то допускают свободное масштабирование совершенно без потери качества. Преимуществом векторных изображений является также их легкое редактирование.

Следует отметить, что всем известные шрифты Тrue Туре – пример векторных изображений. Именно поэтому они не теряют своего качества при любом масштабировании.

Программные средства для работы с векторной графикой предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах.

Недостатки векторной графики:

сложность создания теней и их эффектов в художественных иллюстрациях,
сложность создания исходных (типовых) элементов, рисунков,
сложность трассировки из векторного формата,
нет автоматического ввода графической информации.

Достинства:

применяют для оформительских и чертежных работ,
хорошее качество при масштабировании,
малый объем при сохранении,
контрастность и яркость изображений
возможность трассировки в растровый формат (буфер обмена Windows).

1.3. Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Изображение строится по формуле. В памяти компьютера хранится не изображение, а только формула, с помощью которой можно получить бесконечное количество различных изображений. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

1.4. Форматы файлов растровой и векторной графики.

Форматы растровой графики

Расширение	Полное название формата	Назначение
рсх	PC Paintbrush Format	Сейчас используется довольно редко, а в свое время имел широкую популярность. Формат рсх - открытый, его можно было использовать для доработки и изучения.
Bmp	Windows Bitmap	Этот формат тесно связан с экранным представлением картинки в Windows. Он оптимален для размещения картинок на рабочем столе, а также используется при разработке программного обеспечения (в заставках, пиктограммах). При конвертировании в bmp сохраняется качество исходного файла.
ico, cur, ani	Icon, Cursor, Animated Cursor	ico — по сути представляет из себя bmp определенного размера (16х16) пикселов. cur — то же, но для вывода курсоров (стрелка, песочные часы и т.д.); ani – анимированный курсор.
gif	CompuServe Graphics Interface Format	Формат оптимальный для хранения графики с небольшой глубиной цвета (до 256 цветов) и размещения ее в Интернете. Хранит данные со сжатием. Подходит для экранной графики. Позволяет создавать изображения - на прозрачном фоне», а также загрузку «через строку», что позволяет добиваться интересных результатов в Web-графике. Второй конек формата — возможность хранения нескольких изображений в одном файле, что позволяет вывести анимированный ролик на Web-странице.
Jpg (jpe, ipeg, jif ...)	Joint Photographies Expert Group	Пожалуй, самый популярный формат экранной графики на сегодняшний день. Очень мощный алгоритм сжатия с потерей качества (1,5 Мб файл в формате bmp с различной степенью ухудшения качества в JPEG займет 10-150 Кб).
Tif (tif)	Tagged Image File Format	Наиболее оптимальный формат для сохранения готовых растровых изображений и передачи их в печать. Полностью сохраняет качество исходного изображения при конвертировании, «помнит» разрешение, размер печатного оттиска. Создан фирмами Aldus и Microsoft. В цветовых моделях RGB и CMYK формат TIFF поддерживает до 16,7 млн. оттенков (24 бит).
psd	PhotoShop Document	Формат хранения документов Adobe PhotoShop. Обеспечивает хранение картинки и возможность ее дальнейшего редактирования, содержит полную информацию о всех свойствах изображения. Вследствие этого может занимать больше места, чем tiff.

Форматы векторной графики

Расширение	Полное название формата	Назначение
cdr	Corel Draw Format	Формат хранения векторного изображения, разработанного в CorelDraw. Формат файла зависит от версии CorelDraw. Открыть в 6 версии файлы, созданные в 10-й, не удастся.
wmf, emf	Windows Enchanced Metafile	Формат Microsoft для простой графики. Хорош для обмена с MsOffice.
swf	Flash Shockwave	Формат программы Macromеdia Flash для размещения векторной графики в Интернет.
ai	Adobe Illustrator	Формат программы Adobe Illustrator. Представляет собой урезанный вариант eps.
eps	Encapsulated PostScript	Промышленный стандарт для печатного вывода. Основан на языке описания страниц, PostScript, т.е. подразумевается, что устройство вывода с данным языком работает. Создан фирмой Adobe. Если вам необходимо сохранить изображения для использования их программах верстки, таких, как QuarkXPress, Adobe Illustrator или PageMaker, используйте формат eps.

1.5. Параметры изображений

Разрешение изображения и его размер

Количество точек, приходящееся на некоторую единицу длины (традиционно - на дюйм) называется разрешением, которое определяет качество картинки. Чем выше разрешение (т.е. число точек, цвета которых сохранены) тем, выше качество изображения. Еще одна величина, характеризующая качество изображения – число линий на дюйм.

Кроме dpi (точек на дюйм) и lpi (линий на дюйм), разрешение может измеряться в пикселах (точках на экране монитора). Для примера – разрешение монитора компьютера может составлять, например, 1024768 пикселов. Это означает, что в каждой горизонтальной линии точек на экране 1024 точки, а линий 768. При этом разрешение экрана в точках на дюйм составляет порядка 72.

Более высокое разрешение обеспечивает лучшее качество изображения, но требует большого объема памяти. Разрешение большей части напечатанных изображений, с которыми вы сталкиваетесь, равно 300 dpi (dots per inch — точек на дюйм). С другой стороны, разрешение монитора компьютера равно 72 dpi, что значительно меньше. Если вы намерены размещать изображение в Web, то разрешение выше 72 dpi будет ненужной тратой пикселей. Для печати на лазерном принтере достаточно разрешение 200 dpi. Если же вы хотите создать профессиональные цветные отпечатки, лучше установить разрешение 300 dpi.

Именно недостаточное разрешение изображений, полученных из интенета, дает плохое качество изображений при распечатках на лазерном принтере.

Связь между линейным размером иллюстрации и размером файла при разных разрешениях отпечатка:

Размер отпечатка	75 dpi	150 dpi	300 dpi	600 dpi
10х15 см (фотоснимок)	380 Кбайт	1,5 Мбайт	6 Мбайт	24 Мбайт
25х30 см (обложка журнала)	1,9 Мбайт	7,5 Мбайт	30 Мбайт	120Мбайт
50х30 см (paзворот журнала)	3,8 Мбайт	1,5 Мбайт	60 Мбайт	240 Мбайт

Цветовое разрешение

При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение (его еще называют глубиной цвета). Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отображаться одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пиксела. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно, одновременное отображение 16,5 млн. цветов. Этот режим называется True Color

Черно-белое изображение.

В монохромном изображении каждая точка может быть окрашена либо только черным, либо только белым цветом. Монохромные изображения требуют очень мало памяти для хранения и вывода информации. Рисунок тушью, сохраненный в виде монохромного изображения будет выглядеть очень реалистично, поскольку тушь имеет очень однородный черный цвет.

Полутоновое изображение.

Полутоновое изображение получило свое название из-за того, что представлено в виде полутонов — 256 оттенков серого: от черного (0) до белого (255), которых вполне достаточно, чтобы корректно отобразить черно-белую фотографию или карандашный рисунок.

1.6. Цветовые модели и палитры.

Палитры.

Палитрой называется совокупность стандартных цветов, точность воспроизведения каждого из которых гарантируется технологией воспроизведения цвета, соответствующей этой палитре. В различных графических редакторах может быть от одной до нескольких палитр.

Индексная палитра.

Когда изображение имеет только 256 цветов, кодируемых одним байтом, каждый цветовой оттенок представлен одним числом, причем это число выражает не цвет пиксела, а индекс цвета (его номер). Сам же цвет разыскивается по этому номеру в сопроводительной цветовой палитре, приложенной к файлу. Такие цветовые палитры еще называют индексными палитрами. Разные изображения могут иметь разные цветовые палитры. Например, в одном изображении зеленый цвет может кодироваться индексом 64, а в другом изображении этот индекс может быть отдан розовому цвету. Если воспроизвести изображение с «чужой» цветовой палитрой, то зеленая елка на экране может оказаться розовой.

Фиксированная палитра.

В тех случаях, когда цвет изображения закодирован двумя байтами (режим High Color), на экране возможно изображение 65 тысяч цветов. Разумеется, это не все возможные цвета, а лишь одна двести пятьдесят шестая доля общего непрерывного спектра красок, доступного в режиме True Color. В таком изображении каждый двухбайтный код выражает какой-то цвет из общего спектра. В этом случае используют понятие фиксированной палитры. Ее не надо прикладывать к файлу, поскольку в любом графическом файле, имеющем шестнадцатиразрядное кодирование цвета, один и тот же код всегда выражает один и тот же цвет.

«Безопасная» палитра.

Термин безопасная палитра используют в Web-графике. Поскольку скорость передачи данных в Интернете пока оставляет желать лучшего, для оформления Web-страниц не применяют графику, имеющую кодирование цвета выше 8-разрядного. При этом возникает проблема, связанная с тем, что создатель Web-страницы не имеет ни малейшего понятия о том, на какой модели компьютера и под управлением каких программ будет просматриваться его произведение.

Поэтому наиболее популярные программы для просмотра Web-страниц (броузеры) заранее настроены на некоторую одну фиксированную палитру. Если разработчик Web-страницы при создании иллюстраций будет применять только эту палитру, то он может быть уверен, что пользователи всего мира увидят рисунок правильно.

В этой палитре не 256 цветов, как можно было бы предположить, а лишь 216. Это связано с тем, что в Интернете работают люди с разными компьютерами, а не только с IBM PC, и не все компьютеры могут воспроизводить 256 цветов.

Такая фиксированная палитра, жестко определяющая индексы для кодирования 216 цветов, называется «безопасной» палитрой.

Плашечные цвета.

Цветная печать производится последовательным наложением четырех базовых красок — голубой, пурпурной, желтой и черной. Если рассматривать иллюстрацию в цветном журнале через лупу, можно увидеть, что она состоит из переплетающегося узора точек разных цветов. Глаз человека воспринимает вместо разноцветных точек реалистичное изображение — происходит своего рода оптический обман, реального смешения красок не происходит.

Однако есть и другой способ печати. Можно изготовить краску нужного цвета, а затем положить ее на бумагу в соответствии с печатной формой. Таким образом, будет получен требуемый цвет и его оттенки. Цвета, печатаемые заранее смешанными красками, называют плашечными.

Цветовые модели.

Моделью цвета определяется механизм, с помощью которого можно воспроизвести любой из цветов в пределах цветового охвата модели.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK, HSB, LAB и другие. Мы рассмотрим модели RGB и CMYK, наиболее применяемые в компьютерной графике.

Цветовая модель RGB.

Наиболее проста для понимания и очевидна модель RGB. В этой модели любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета — 24-разрядный. True Color. В этом режиме на кодирование каждой цветовой составляющей R(красной), G(зеленой) и В(синей) отводится по одному байту (8 битов). Яркость каждой составляющей выражается числом от 0 до 255, и любой цвет из 16,5 миллионов компьютер может воспроизвести по трем кодам.