Общие сведения о графических редакторах

Понятия компьютерной графики

Компьютерная графика представляет собой одну из современных технологий создания различных изображений с помощью аппаратных и программных средств компьютера, отображения их на экране монитора и затем сохранения в файле или печати на принтере.

Графические редакторы – пакеты, предназначенные для обработки графической информации.

Существует два способа представления графических изображений:

растровый;

векторный.

Соответственно различают растровый и векторный форматы графических файлов, содержащих информацию графического изображения. Растровые форматы хорошо подходят для изображений со сложными гаммами цветов, оттенков и форм. Это такие изображения, как фотографии, рисунки, отсканированные данные. Векторные форматы хорошо применимы для чертежей и изображений с простыми формами, тенями и окраской.

Пакеты прикладных программ растровой графики предназначены для работы с фотографическими изображениями. Они включают средства по кодированию изображений в цифровую форму, обработки и редактирования изображений (насыщенность, контрастность цветовая гамма). Предусмотрены средства преобразования в изображения с разными степенями разрешения и разными форматами данных – BMP, GIF, PCX и т.д., а также средства вывода готовых изображений в виде твердых копий. Лидером среди растровых пакетов является Adobe Photoshop. Среди других следует упомянуть Aldus Photostyler, Picture Publisher, Photo Works Plus. Все программы рассчитаны на работу в среде Windows.

ППП векторной графики – профессиональные пакеты для работы, связанной с художественной и технической иллюстрацией, дизайном и занимают промежуточное положение между САПР (системами автоматизации проектирования) и НИС (настольными издательскими системами). Они включают в себя:

- инструментарий создания графических иллюстраций – дуги, окружности, эллипсы, ломаные и многоугольники и т.д.;

- средства разбиения и объединения объектов, копирования, штриховки, перспективы;

- средства обработки текста – различные шрифты, выравнивание, параграфы и т.д.;

- средства импорта и экспорта графических объектов разных графических форматов – BMP, CDR, PCX, WMF и т.д.;

- средства вывода на печать в полиграфическом исполнении экранного образа;

- сложные средства настройки цвета – оттенки серого вместо цветов, замещение цвета подслоя, компенсация размеров точки при печати и т.д.

Стандартом является пакет Coreldraw. Среди других можно выделить Adobe Illustrator, Aldus Freehand, Professional Draw.

Растровая графика

Наиболее просто реализовать растровое представление изображения. Растр, или растровый массив (bitmap), представляет совокупность битов, расположенных на сетчатом поле-канве. Бит может быть включен (единичное состояние) или выключен (нулевое состояние). Состояния битов можно использовать для представления черного или белого цветов, так что, соединив на канве несколько битов, можно создать изображение из черных и белых точек.

Растровое изображение напоминает лист клетчатой бумаги, на котором каждая точка закрашена черным или белым цветом, в совокупности формируя рисунок, как показано на рис.1.1.

Рисунок 1.1 - Растровое изображение

Основным элементом растрового изображения является пиксел (pixel). Под этим термином часто понимают несколько различных понятий:

- отдельный элемент растрового изображения,

- отдельная точка на экране монитора,

- отдельная точка на изображении, напечатанном принтером.

Поэтому на практике эти понятия часто обозначают как:

- пиксел – отдельный элемент растрового изображения

- видеопиксел – элемент изображения на экране монитора,

- точка – отдельная точка, создаваемая принтером или фотонаборным автоматом.

Цвет каждого пиксела растрового изображения – черный, белый, серый или любой из спектра – запоминается с помощью комбинации битов. Чем больше битов используется для этого, тем большее количество оттенков цветов для каждого пиксела можно получить. Число битов, используемых компьютером для хранения информации о каждом пикселе, называется битовой глубиной или глубиной цвета.

Наиболее простой тип растрового изображения состоит из пикселов, имеющих два возможных цвета – черный и белый. Для хранения такого типа пикселов требуется один бит памяти компьютера, поэтому изображения, состоящие из пикселов такого вида, называют 1-битовыми изображениями. Для отображения большего количества цветов используется больше битов информации. Число возможных и доступных цветов или градаций серого цвета каждого пиксела равно двум в степени, равной количеству битов, отводимых для каждого пиксела. 24 бита обеспечивают более 16 миллионов цветов. О 24-битовых изображениях часто говорят как об изображениях с естественными цветами, так как такого количества цветов более чем достаточно, чтобы отобразить всевозможные цвета, которые способен различить человеческий глаз.

Основной недостаток растровой графики состоит в том, что каждое изображения для своего хранения требует большое количество памяти. Простые растровые картинки, такие как копии экрана компьютера или черно-белые изображения, занимают до нескольких сотен килобайтов памяти. Детализированные высококачественные рисунки, например, сделанные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, занимают уже десятки мегабайтов. Для разрешения проблемы обработки объемных (в смысле затрат памяти) изображений используются два основных способа:

- увеличение памяти компьютера;

- сжатие изображений.

Другим недостатком растрового представления изображений является снижение качества изображений при маштабировании.

Векторная графика

Векторное представление, в отличие от растровой графики, определяет описание изображения в виде линий и фигур, возможно, с закрашенными областями, заполненными сплошным или градиентным цветом. Хотя это может показаться более сложным, чем использование растровых массивов, но для многих видов изображений использование математических описаний является более простым способом.

В векторной графике для описания объектов используются комбинации компьютерных команд и математических формул для описания объектов. Это позволяет различным устройствам компьютера, таким как монитор и принтер, при рисовании этих объектов вычислять, где необходимо помещать реальные точки.

Векторную графику часто называют объектно-ориентированной или чертежной графикой. Имеется ряд простейших объектов, или примитивов, например: эллипс, прямоугольник, линия. Эти примитивы и их комбинации используются для создания более сложных изображений. Если посмотреть содержание файла векторной графики, обнаруживается сходство с программой. Он может содержать команды, похожие на слова, и данные в коде ASCII, поэтому векторный файл можно отредактировать с помощью текстового редактора. Приведем в условном упрощенном виде команды, описывающие окружность:

объект – окружность;

центр – 50, 70; радиус – 40;

линия: цвет – черный, толщина – 0.50;

заливка – нет.

Данный пример показывает основное достоинство векторной графики – описание объекта является простым и занимает мало памяти. Для описания этой же окружности средствами растровой графики потребовалось бы запомнить каждую отдельную точку изображения, что заняло бы гораздо больше памяти.

Кроме того, векторная графика в сравнении с растровой имеет следующие преимущества:

- простота маштабирования изображения без ухудшения его качества;

- независимость объема памяти, требуемой для хранения изображения, от выбранной цветовой модели.

Недостатком векторных изображений является их некоторая искусственность, заключающаяся в том, что любое изображение необходимо разбить на конечное множество составляющие его примитивов.

Растровая и векторная графика существуют не обособленно друг от друга. Так, векторные рисунки могут включать в себя и растровые изображения. Кроме того, векторные и растровые изображения могут быть преобразованы друг в друга – в этом случае говорят о конвертации графических файлов в другие форматы. Достаточно просто выполняется преобразование векторных изображений в растровые. Не всегда осуществимо преобразование растровой графики в векторную, так как для этого растровая картинка должна содержать линии, которые могут быть идентифицированы программой конвертации (типа CorelTrace в составе пакета CorelDraw) как векторные примитивы. Это касается, например, высококачественных фотографий, когда каждый пиксел отличается от соседних.

Разрешающая способность

Разрешающая способность – это количество элементов в заданной области. Этот термин применим ко многим понятиям, например, таким как:

- разрешающая способность графического изображения;

- разрешающая способность принтера как устройства вывода;

- разрешающая способность мыши как устройства ввода.

Например, разрешающая способность лазерного принтера может быть задана 300 dpi (dot per inche – точек на дюйм), что означает способность принтера напечатать на отрезке в один дюйм 300 отдельных точек. В этом случае элементами изображения являются лазерные точки, а размер изображения измеряется в дюймах.

Разрешающая способность технических устройств по-разному влияет на вывод векторной и растровой графики.

Так, при выводе векторного рисунка используется максимальное разрешений устройства вывода. При этом команды, описывающие изображение, сообщают устройству вывода положение и размеры какого-либо объекта, а устройство для его прорисовки использует максимально возможное количество точек. Таким образом, векторный объект, например, окружность, распечатанная на принтерах разного качества, имеет на листе бумаги одинаковые положение и размеры. Однако более гладко окружность выглядит при печати на принтере с большей разрешающей способностью, так как состоит из большего количества точек принтера.

Значительно большее влияние разрешающая способность устройства вывода оказывает на вывод растрового рисунка. Если в файле растрового изображения не определено, сколько пикселов на дюйм должно создавать устройство вывода, то по умолчанию для каждого пиксела используется минимальный размер. В случае лазерного принтера минимальным элементом служит лазерная точка, в мониторе – видеопиксел. Так как устройства вывода отличаются размерами минимального элемента, который может быть ими создан, то размер растрового изображения при выводе различных устройств также будет неодинаков.

Цвета

Некоторые предметы видимы потому, что излучают свет, а другие – потому, что его отражают. Когда предметы излучают свет, они приобретают в нашем восприятии тот цвет, который видит глаз человека. Когда предметы отражают свет, то их цвет определяется цветом падающего на них света и цветом, который эти объекты отражают. Излучаемый свет выходит из активного источника, например, экрана монитора. Отраженный свет отражается на поверхности объекта, например, листа бумаги.

Существует два метода описания цвета: система аддитивных и субтрактивных цветов.

Система аддитивных цветов работает с излучаемым светом. Аддитивный цвет получается при объединении разноцветных лучей света. В системе используются три основных цвета: красный, зеленый, синий. При смешивании их в разных пропорциях получается соответствующий цвет.

В системе субстрактивных цветов происходит обратный процесс: какой-либо цвет получается вычитанием других цветов из общего луча света. При этом белый цвет получается в результате отсутствия всех цветов, а присутствие всех цветов дает черный цвет. Система субстрактивных цветов работает с отраженным цветом, например, от листа бумаги. Белая бумага отражает все цвета, окрашенная – некоторые поглощает, остальные отражает.

В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета – дополнительные красному, зеленому и синему. Когда эти цвета смешивают на бумаге в равной пропорции, получается черный цвет.

Существуют и другие системы кодирования цветов, например, представление его в виде тона, насыщенности и яркости.

Тон представляет собой конкретный оттенок цвета, отличный от других: красный, голубой, зеленый и т.п. Насыщенность характеризует относительную интенсивность цвета. При уменьшении, например, насыщенности красного цвета, он делается более пастельным или блеклым. Яркость (или освещенность) цвета показывает величину черного оттенка, добавляемого к цвету, что делает его более темным.

Масштабирование изображений

Масштабирование заключается в изменении вертикального и горизонтального размеров изображения. Маштабирование может быть пропорциональным – в этом случае соотношение между высотой и шириной рисунка не изменяется, а меняется общий размер, и непропорциональным – в этом случае оба измерения изменяются по-разному.

Маштабирование векторных рисунков выполняется просто и без потери качества. Так как объекты векторной графики создаются по их описаниям, то для изменения масштаба векторного объекта, достаточно изменить его описание. Например, чтобы увеличить в два раза векторный объект, следует удвоить значение, описывающее его размер.

Маштабирование растровых рисунков является намного более сложным процессом, чем для векторной графики, и часто сопровождается потерей качества. При изменении размеров растрового изображения выполняется одно из следующих действий:

- одновременное изменение размеров всех пикселов (в большую или меньшую сторону);

- добавление или убавление пикселов из рисунка для отражения производимых в нем изменений, называемых выборкой пикселов в изображении.

На рис.1.2 показан пример маштабирования растрового изображения увеличения его в два раза по каждому измерению.

Рисунок 1.2 - Маштабирование растрового изображения.

Форматы графических объектов

Название	Тип	Использование	Фирма	Расширение
BMP (Windows BitMap)	растровый	Хранение и отображение информации в среде Windows	Microsoft	bmp
GIF (Grafics Inter-change Format)	растровый	Передача данных в сети Compuserve	Compuserve Inc.	gif
Kodak Photo CD	растровый	Для фотографической информации	Eastman Kodak	pcd
PCX (PC Paintbrush File Format)	растровый	В графических редакторах	Zsoft Corp.	pcx
JPEG (Joint Photographic Experts Group)	растровый	Для фотографической информации	Joint Photografic Experts Group	jpg
TIFF (Tagged Image File Format)	растровый	Обмен данными между настольными и издательскими системами	Aldus Corp.	tif
DXF (Drawing Interchange Format)	векторный	Обмен чертежами и данными САПР	Autodesk Inc.	dxf
CDR (Corel Drawing)	векторный	Чертежная, издательская и другие виды графики	Corel	cdr
WMF (Windows MetaFile)	векторный	Хранение и отображение информации в среде Windows	Microsoft	wmf

Краткая информация о графических файлах приведена в табл.1. 1

12 3 4 5 6 Следующая ⇒