Поговорим об изображениях. Изображение стоит у колыбели человеческой истории. Кто первым додумался запечатлеть на камне мир, который его окружал? В настоящее время компьютерная графика является важным информационным элементом.
Изображения обычно поступают в компьютер следующими основными способами:
После этого изображения можно подвергнуть последующей обработке различными способами.
Сканеры воспринимают цветные и черно-белые изображения с различным разрешением и позволяют вводить информацию о цвете. Полученное со сканера изображение (или его часть) можно вставить в нужное приложение или документ в неизменном виде, либо воспользоваться графическими программами для обработки, например, для раскрашивания или прорисовки деталей, изменения размеров, контраста, яркости.
Если вам потребуется создать оригинальное изображение, можно использовать любую из распространенных программ, предназначенных для этой цели. В большинстве случаев профессиональные компьютерные художники и дизайнеры, чтобы добиться оптимальных результатов, пользуются не одним пакетом, а несколькими: они прибегают и к программам, ориентированным на растровые изображения, и к объектно-ориентированным программам для работы с векторной графикой.
Растровая графика (bitmap) - способ сохранения изображения, при котором изображение является матрицей элементов - пикселей (pixels). Пиксель - сокращение от picture element, что в переводе означает «элемент изображения».
Размер растровой картинки может быть задан как Х пикселей по ширине и Y пикселей по высоте. Растровые изображения создаются такими графическими программами, как Adobe Photoshop, CorelPhotoPaint
Векторные изображения - способ сохранения изображения, при котором изображение сохраняется в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок. Простейший геометрический объект - это вектор, поэтому векторные изображения есть набор математического описания векторов. Эти изображения могут также включать в себя данные в формате растровой графики. Рисунки этого типа создаются графическими приложениями, такими как CorelDraw, программами обработки растровых рисунков, превращающими растровую картинку в векторный файл, например, Corel Trace.
Компьютер может обрабатывать только числа, поэтому рисунки должны быть представлены в цифровом виде, или, как принято говорить, закодированы. Для кодирования рисунок разбивают на небольшие одноцветные части. Все цвета, использованные в изображении, нумеруют, и для каждой части записывают номер ее цвета. Запомнив последовательность расположения частей и номер цвета для каждой части, можно однозначно описать любой рисунок. Однако количество цветов в природе бесконечно, и приходится похожие цвета нумеровать одинаковыми числами. В зависимости от количества используемых цветов можно закодировать более или менее реалистичное изображение. Понятно, что чем меньше цветов в рисунке, тем меньше номеров приходится использовать, и тем проще закодировать изображение.
В самом простом случае используется только черный и белый цвет. Для кодирования черно-белых рисунков достаточно двух цифр, а так как в вычислительной технике применяется двоичная система счисления, то кодирование монохромных изображений не представляет большой трудности.
Рисунки, закодированные описанным способом, называются растровыми изображениями, растрами или битмапами, от английского слова bitmap - набор бит. Части, на которые разбиваются изображения, и есть пиксели. Пиксели часто называют точками. Рисунок из множества пикселей можно сравнить с мозаикой. Из большого количества разноцветных камешков собирается произвольная картина.
Если для представления каждого пикселя в черно-белом рисунке достаточно одного бита, то для работы с цветом этого явно недостаточно. Однако подход при кодировании цветных изображений остается неизменным. Любой рисунок разбивается на пиксели, т. е. небольшие части, каждая из которых имеет свой цвет. Например, рисунок можно разбить более чем на тысячу частей, или пикселей. Так как в рисунке присутствует больше двух цветов, каждая часть изображения будет представлена в памяти компьютера не одним, а несколькими битами. В зависимости от количества бит, отведенных для кодирования каждого пикселя, в изображении могут присутствовать от двух до десятков миллионов цветов.
Различные приложения поддерживают разное количество цветов. При выборе формата, в котором будет сохранен файл, необходимо учитывать ограничения на цвета, налагаемые этим форматом и приложением, в котором предполагается использовать этот файл.
Отметим, что формат файла с большим количеством цветов не обязательно «охватывает» все цвета файла с меньшим количеством цветов. Например, в 24¬битовом цветном файле могут отсутствовать оттенки серого цвета.
Растровые изображения достаточно широко используются в вычислительной технике. Фотографии и рисунки, введенные в компьютер, хранятся именно в виде растровых изображений. Большинство рисунков во всемирной компьютерной сети Интернет представляют собой растровые файлы. Имеется множество программ, предназначенных для работы с растровыми рисунками. Зная способ кодирования изображения, программа для работы с графикой может воспроизвести его на экране монитора или распечатать на принтере. С помощью специальных программ - графических редакторов - вы можете отредактировать изображение.
Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их
трудно увеличивать или уменьшать, т. е. масштабировать. При уменьшении
растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну,
поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении -
увеличивается размер каждой точки, поэтому появляется ступенчатый эффект.
Кроме того, растровые изображения занимают много места в памяти и на диске.
Чтобы избежать указанных проблем, изобрели так называемый векторный способ
кодирования изображений.
В векторном способе кодирования геометрические фигуры, кривые и прямые линии, составляющие рисунок, хранятся в памяти компьютера в виде математических формул геометрических абстракций, таких как круг, квадрат, эллипс и подобных фигур. Например, чтобы закодировать круг, не надо разбивать его на отдельные пиксели, а следует запомнить его радиус, координаты центра и цвет. Для прямоугольника достаточно знать размер сторон, место, где он находится, и цвет закраски. С помощью математических формул можно описать самые разные фигуры.
Чтобы нарисовать более сложный рисунок, применяют несколько простых фигур. Любое изображение в векторном формате состоит из множества составляющих частей, которые можно редактировать независимо друг от друга. Эти части называются объектами. Так как с помощью комбинации нескольких объектов можно создавать новый объект, объекты могут иметь достаточно сложный вид.
Размеры, кривизна и местоположение для каждого объекта хранятся в виде числовых коэффициентов. Благодаря этому появляется возможность масштабировать изображения с помощью простых математических операций, в частности, простым умножением параметров графических элементов на коэффициент масштабирования. При этом качество изображения остается без изменений.
При использовании векторной графики можно не задумываться о том, готовите ли вы миниатюрную эмблему или рисуете двухметровый транспарант. Вы работаете над рисунком совершенно одинаково в обоих случаях. В любой момент вы можете преобразовать изображение в любой размер без потерь качества. Важным преимуществом векторного способа кодирования изображений является то, что размеры графических файлов векторной графики имеют значительно меньший размер, чем файлы растровой графики.
Однако есть и недостатки работы с векторной графикой. Прежде всего, некоторая условность получаемых изображений. Так как все рисунки состоят из кривых, описанных формулами, трудно получить реалистичное изображение. Для этого понадобилось бы слишком много элементов, поэтому рисунки векторной графики не могут использоваться для кодирования фотографий. Если попытаться описать фотографию, размер полученного файла окажется больше, чем соответствующего файла растровой графики.
Большинство простых графических программ работает с растровой графикой. Для работы с векторной графикой используются мощные специальные редакторы, с которыми работают профессионалы. Однако некоторые графические редакторы растровой графики позволяют включать в изображение векторные объекты. В свою очередь, редакторы векторной графики могут работать с растровыми рисунками.
Как уже отмечалось, каждый пиксель растрового изображения содержит информацию о цвете. Любой векторный объект также содержит информацию о цвете его контура и закрашенной области. Информация может занимать от одного до тридцати двух битов, в зависимости от глубины цвета. Если мы работаем с черно-белыми изображениями, то цвет кодируется нулем или единицей. Никаких проблем в этом случае не возникает. Для несложных рисунков, содержащих 256 цветов или столько же градаций серого цвета, нетрудно пронумеровать все используемые цвета.
Но для изображений в истинном цвете, содержащих миллионы разных оттенков,
простая нумерация не подходит. Для них разработаны несколько моделей
представления цвета, помогающих однозначно определить любой оттенок.
Цветовая модель определяет способ создания цветов, используемых в
изображении. Всего разработано три основных цветовых модели и множество их
модификаций [6]. Коротко рассмотрим основные модели представления цвета.
Цветовые модели (способ образования цветовой палитры)
Из школьного курса физики мы знаем, что солнечный свет можно разложить на отдельные цветовые составляющие. В то же время, собрав вместе в нужных пропорциях разноцветные лучи, мы получим луч белого цвета. Изменим немного пропорции - и у нас готов источник света заданного цвета. В телевизорах и компьютерных мониторах использует люминофор, который светится красным, зеленым и синим цветом. Смешивая эти три цвета, можно получить разнообразные цвета и их оттенки. На этом и основана модель представления цвета RGB (рис. 1), названная так по начальным буквам входящих в нее цветов: Red - красный, Green - зеленый, Blue - синий. Это аддитивная (суммирующая) модель. Она адекватна цветовому восприятию человеческого глаза. Поэтому построение изображения на экранах мониторов, в сканерах, цифровых камерах и других оптических приборах соответствует модели RGB.
Любой цвет в этой модели представляется тремя числами, описывающими величину каждой цветовой составляющей. В компьютерной технике цвет описывается кодом, состоящим из знака «#» и 6 позиций 16- ричных чисел (от 0 до F). Под каждую составляющую отводится по две позиции. Черный цвет образуется, когда интенсивность всех трех составляющих равна нулю (#000000), а белый - когда их интенсивность максимальна (#FFFFFF).
Множество компьютерного оборудования работает с использованием модели RGB, кроме того, эта модель очень проста. Этим объясняется ее широкое распространение. К сожалению, в модели RGB теоретически невозможно получить некоторые цвета, например насыщенный сине-зеленый, поэтому работать с моделью цвета RGB не всегда удобно. Кроме того, модель RGB связана с реализацией ее на конкретных устройствах. Поэтому в компьютерной графике используются и другие модели цвета.
Цветовое разрешение растровой графики (число битовых плоскостей) относится к числу битов, используемых для кодирования цвета каждого пиксела. Напомним, что компьютер работает, используя биты (bit - binary digital - двоичное число). Это наименьшая единица измерения для компьютера. Бит может принимать только два значения: либо нуль, либо единица. Восемь бит составляют один байт данных и могут использоваться для представления любого числа от 0 до 255.
Графический 8-битный файл (256-цветный) использует 8 бит на пиксель и имеет соответствующую таблицу цветов, называемую палитрой. Каждый пиксел может иметь значение от 0 до 255, и это значение относится к положению цвета в палитре. Каждый цвет в палитре кодируется как комбинация 256 (8 бит) оттенков красного, 256 оттенков зеленого и 256 оттенков синего цветов. Таким образом, в 256-цветном файле используется 256 цветов из 16,7 миллионов возможных комбинаций.
Цветной графический 16-битный файл не использует палитру; для сохранения красных, зеленых и синих цветовых компонентов каждого пиксела отводится 16 бит. Имеются две вариации: RGB555 использует 5 бит для красной, 5 бит для зеленой и 5 бит для синей составляющих (32 768 цветов); RGB565 использует 5 бит для красной, 6 бит для зеленой и 5 бит для синей составляющих (65 536 цветов).
Цветной графический 24-битный файл отводит 8 бит для красной, 8 бит для зеленой и 8 бит для синей составляющих цвета каждого пиксела. Можно использовать 16,7 миллионов возможных цветовых сочетаний, и поэтому самые маленькие отличия между ними могут быть едва замечены глазом.
Цветной графический 32-битный файл отводит 8 бит для красной, 8 бит для зеленой, 8 бит для синей и 8 бит для альфа-канала для каждого пиксела. Альфа-канал определяет уровень прозрачности каждого пиксела в изображении. Пиксел полностью прозрачен при значении 0 и совершенно непрозрачен при значении 255. Альфа-канал используется программным обеспечением для применения масок.
Черно-белые полутоновые изображения записываются в 8-битный файл с 256 оттенками серого цвета (от белого до черного). Чем больше битовых плоскостей в файле, тем больше места требуется на диске для его сохранения.
Большинство цветов, которые мы видим в окружающем нас мире, являются следствием отражения и поглощения света. Например, солнечный свет, падая на зеленую траву, частично поглощается, и отражается только его зеленая составляющая. При печати на принтере на бумагу наносится цветная краска, которая отражает только свет определенного цвета. Все остальные цвета поглощаются или вычитаются из солнечного света. На эффекте вычитания цветов построена другая модель представления цвета, называемая CMYK (рис. 2). Эти буквы также взяты из названий используемых цветов: Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый, blacK - черный. Строго говоря, Magenta не является пурпурным цветом. Точное название этого цвета - фуксин, но в компьютерной литературе и в программах принято называть этот цвет пурпурным. В разновидности этой модели, называемой CMY, отсутствует черный цвет, но эта разновидность применяется значительно реже.
Выбор цветов для модели неслучаен, они тесно связаны с цветами модели RGB. Голубой цвет образуется при поглощении красного, пурпурный - при поглощении синего. При нанесении большого количества красок разных цветов поглощается больше цвета и меньше отражается. Таким образом, при смешении максимальных значений этих трех цветов мы должны получить черный цвет, а при полном отсутствии краски должен получиться белый цвет. Однако в действительности при смешении трех красок получается грязно-бурый цвет, так как используемые реальные красители отражают и поглощают цвет не так, как описано в теории. Черный цвет получается только при добавлении черной краски, поэтому в модель CMYK и добавлена черная составляющая.
Система CMYK является субтрактивной (вычитающей), широко применяется в полиграфии. Типографское оборудование работает исключительно с этой моделью, да и современные принтеры тоже используют красители четырех цветов. При печати на бумагу наносится несколько слоев прозрачной краски, и в результате мы получаем цветное изображение, содержащее миллионы различных оттенков.
Системы RGB и CMYK удобны при работе с конкретным оборудованием, но не очень удобны для человеческого восприятия. Представив себе желаемый цвет, вы не сможете сказать, сколько в нем составляющих цветов той или иной модели.
Следующая модель основана на восприятии цвета человеком. Все цвета в ней описываются тремя числами. Одно задает собственно цвет, другое - насыщенность цвета, а третье - яркость. Цвет в этой модели независим от используемых технических средств. Есть несколько вариантов модели, называемых разными терминами, но означающих одно и то же. Чаще других встречается модель HSV, в которой каждый цвет описывается цветовым тоном - Hue, насыщенностью - Saturation и яркостью - Value.
В модели HSV цветовой тон часто указывается как точка в цветовом колесе, т. е. в круге, в котором есть все цвета видимого спектра. Насыщенность - это параметр цвета, определяющий тусклость цвета. По краю цветового круга располагаются максимально насыщенные цвета, а в центре - минимально насыщенные. Цвет с уменьшением насыщенности осветляется, и при нулевой насыщенности любой цвет становится белым. Соответственно, при нулевой яркости все цвета становятся черными. Иногда вместо круга рисуют квадрат. Похожая модель используется в стандартных диалогах Windows для выбора произвольного цвета.
В большом квадрате, расположенном слева, вы выбираете цвет и его оттенок. Цветовые тона меняются при горизонтальном передвижении от красного через все цвета радуги снова к красному. По вертикали меняется насыщенность каждого цвета. В верхней части расположены насыщенные, сочные цвета, а внизу - блеклые. С помощью правой шкалы устанавливается яркость цвета, причем она не связана с собственно цветовой составляющей.
Модель HSV не зависит от оборудования и удобна для восприятия человеком. Именно поэтому с ней часто работают различные программы, в дальнейшем преобразуя цвета в модель RGB для показа на экране монитора, или в модель CMYK - для печати на принтере. Кроме того, модель HSV удобно использовать при редактировании рисунков. Например, вы хотите заменить зеленый лист на желтый в редактируемой фотографии. Достаточно поменять только цветовую составляющую используемых цветов, не меняя яркость и насыщенность. Рисунок при этом не изменится, но примет иной оттенок.
Цветовое пространство можно использовать для описания диапазона тех цветов, которые воспринимаются наблюдателем или воспроизводятся устройством. Этот диапазон называется гаммой. Данный трехмерный формат также очень удобен для сравнения двух или нескольких цветов. Трехмерные цветовые модели и трехзначные цветовые системы, такие, как RGB, CMY и HSV, называются трехкоординатными колориметрическими данными.
Для любой системы измерения требуется повторяемый набор стандартных шкал. Для колориметрических измерений цветовую модель RGB в качестве стандартной использовать нельзя, потому что она неповторяема - это пространство зависит от конкретного устройства. Поэтому возникла необходимость создания универсальной цветовой системы. Такой системой является CIE. Для получения набора стандартных колориметрических шкал в 1931 г. Международная комиссия по освещению - Commission Internationale de l'Eclairage (CIE) - утвердила несколько стандартных цветовых пространств, описывающих видимый спектр. При помощи этих систем можно сравнивать между собой цветовые пространства отдельных наблюдателей и устройств на основе повторяемых стандартов.
Цветовые системы CIE подобны другим трехмерным моделям, рассмотренным выше, поскольку для того, чтобы определить положение цвета в цветовом пространстве, в них тоже используются три координаты. Однако, в отличие от описанных выше, пространства CIE, т. е. CIE XYZ, CIE L х a х b и CIE L х u х v, не зависят от устройства, т. е. диапазон цветов, которые можно определить в этих пространствах, не ограничивается изобразительными возможностями того или иного конкретного устройства или визуальным опытом определенного наблюдателя.
Модель CIE Lab (рис. 3) создана как усовершенствованная модель CIE и также является аппаратно-независимой.
Идея, лежащая в основе модели Lab, состоит в том, что каждый шаг в увеличении числового значения одного канала соответствует тому же визуальному восприятию, что и другие шаги.
В модели Lab величина L характеризует светлоту (Lightness) и может изменяться от 0 до 100 %. Индекс «а» определяет диапазон цвета по цветовому колесу от зеленого до красного и имеет значение от -120° (зеленый) до +120° (красный); индекс «Ь» определяет диапазон от синего (-120°) до желтого (+120°). В центре колеса насыщенность цветов равна 0. Цветовой охват Lab полностью включает цветовые охваты всех других цветовых моделей и человеческого глаза. Издательские программы используют модель Lab как промежуточную при конвертации RGB —» CMYK.
Есть и иные модели представления цвета, но в подавляющем большинстве случаев используются перечисленные выше. Такое подробное описание цветовых моделей связано с тем, что многие программы предлагают вам для выбора цвета задать его составляющие в какой-либо модели. Например, если вам будет предложено ввести значения R, G и B, то вы будете знать, что задаете величины красной, зеленой и синей составляющей для получения требуемого цвета.
Мы рассмотрели, как компьютер кодирует графическую информацию. Но для хранения на диске последовательность бит, представляющая собой закодированный рисунок, должна располагаться в файле. Правила построения файла должны помочь любой программе легко извлечь из него информацию и восстановить закодированное изображение. Многие графические редакторы предлагают для сохранения рисунков использовать свой собственный формат. Если вы всю работу выполняете именно в этом редакторе, то так и следует поступить. Но при этом следует помнить, что другие программы, возможно, не смогут работать с файлами данного формата. Если вы хотите использовать несколько программ для создания и редактирования изображений или вам требуется передавать изображения кому-либо, следует использовать распространенные графические форматы.
Растровая графика хранится во множестве различных форматов [5, 6]. Некоторые
из них сохраняют изображение как необработанные данные, а другие используют
методы сжатия для уменьшения места, требуемого для сохранения изображения.
Выбор наилучшего формата для сохранения файла зависит от многих причин.
Рассмотрим те форматы, которые используются для мультимедиа, презентации,
видео и обработки изображений.
Windows BitMap (.BMP) - формат файлов растровых рисунков, разработанный Microsoft, является основным графическим форматом Windows. Он позволяет хранить черно-белые, серые или цветные изображения с использованием цветовой модели RGB. Хотя формат позволяет применять сжатие информации, большинство программ не поддерживают эту возможность. Главным достоинством данного формата является его простота и, как следствие, поддержка всеми без исключения программами, работающими с графикой в операционной системе Windows. Основным недостатком формата является слишком большой размер файлов, особенно при использовании глубины цвета в 24 бита. Кроме того, в этом формате недоступны некоторые дополнительные возможности, предоставляемые другими форматами.
Данный формат используется в операционных системах Windows и Windows NT на компьютерах с процессорами Intel и совместимых с ними. Поддерживает 256 цветов, 16-битные (RGB555) или 24-битные цвета. Размер рисунка не ограничен. Поддерживается собственный метод сжатия без потерь. Как мы уже говорили, сжатие без потерь ничего не отбрасывает из имеющейся информации, и поэтому создает файлы больших размеров, чем при других способах сжатия. Мы не рекомендуем применять его в мультимедиа-приложениях. Это удобный формат для обмена данными между различными приложениями Windows.
Adobe Photoshop (.PSD) - формат файлов растровых рисунков, разработанный для программы Adobe Photoshop. Поддерживается программами для Macintosh и Windows. Максимальный размер изображения составляет 30 000 х 30 000 пикселов. Поддерживает метод сжатия RLE. Широко используется в коммерческой графике.
Kodak Photo CD (.PCD) - формат файлов растровых рисунков, разработанный Eastamn Kodak. Поддерживается приложениями для всех операционных систем. Позволяет сохранять изображение в 24-битных цветах. Максимальный размер изображения составляет 2 048 х 3 072 пиксела. Используется для сохранения изображения на компакт-дисках.
Graphics Interchange Format (.GIF) - формат файлов растровых рисунков для обмена графическими данными, разработанный CompuServe Inc. Поддерживается приложениями для операционных систем MS-DOS, Macintosh, UNIX, Amiga и др. Чаще всего он применяется для размещения рисунков в Интернете. К достоинствам формата можно отнести возможность создания рисунков с прозрачным фоном (transparency). Имеется особая разновидность формата, называемая анимационным форматом GIF. В файлах этого формата хранится несколько рисунков, которые, последовательно меняя друг друга при просмотре, создают эффект анимации.
Основным недостатком этого формата является слишком малая глубина цвета. Допускается использование не более 256 цветов. Фотографии в этом формате сохранять не рекомендуется, но для простых рисунков, в которых не слишком много цветов, этот формат достаточно удобен. Максимальный размер изображения 64 000 х 64 000 пикселов. Предусмотрен метод сжатия без потерь LZW, который имеет превосходный коэффициент сжатия (размер изображения можно уменьшить примерно на 40 %) и приемлемое быстродействие при просмотре сжатых файлов. В основном используется как формат обмена данными, однако поддерживается многими приложениями. Этот формат очень популярен в Internet.
Joint Photographic Experts Group JPEG (.JPG) - формат растровых рисунков, разработанный C-Cube Microsystems. Поддерживается приложениями для всех операционных систем. Позволяет хранить изображения в 24-битных цветах. Максимальный размер изображения 64 000 х 64 000 пикселов. Если надо значительно уменьшить размер рисунка, в котором имеется множество цветов, то сжатием без потерь обойтись не удастся. В этом случае вам следует воспользоваться сжатием с потерей качества. Формат JPEG поддерживает метод сжатия JPEG, его использование позволяет достигать высокого сжатия. При сохранении изображения в этом формате вы можете выбрать степень сжатия в зависимости от требований к качеству изображения. Файлы этого формата характеризуются низкой скоростью просмотра. Используется как формат сохранения и обмена данными для файлов, сжатых с помощью метода JPEG. Можно минимизировать потери, но при этом размер файла получится достаточно большим, хотя и меньшим, чем был до сжатия. При сильном сжатии в рисунке появляются характерные ступеньки, и некоторые тона пропадают из изображения, хотя общие очертания не изменяются, и рисунок не слишком сильно отличается от оригинала. При сравнении качества оригинала и копии, полученной с помощью максимального сжатия с потерей качества, следует учитывать, что размер файла уменьшился в двести пятьдесят раз! Именно благодаря таким мощным возможностям сжатия формат JPEG широко используется в Интернете, и не только в нем. Формат JPEG используется для размещения в Интернете фотографий и других реалистичных изображений, в которых имеется много рисунков и мелких деталей.
Portable Network Graphics (.PNG) - формат растровых рисунков, разработанный для обмена графическими данными. Сохраняет изображение в 256 цветах или в 24-битных цветах. Поддерживается метод сжатия LZW, позволяющий достичь высокой степени сжатия (не хуже GIF). При сжатии метод не очень быстрый, но имеет приемлемое быстродействие при просмотре сжатых файлов. Позволяет создавать графические изображения с прозрачным фоном. Используется как формат обмена данными, в последнее время стал поддерживаться многими приложениями. Приобретает все большую популярность в Internet.
TARGA (.TGA) - формат растровых рисунков, разработанный фирмой Truevision. Он назван по имени серии цветных графических карт истинного разрешения (Truevision series of color graphics cards) и используется для профессиональных графических и видео приложений. Поддерживается приложениями для MS-DOS, Windows, UNIX, Atari, Amiga и других операционных систем. Позволяет сохранить изображение в 256 цветах, 16 - битных цветах (RGB 555), 24-битных цветах или 32-битных цветах (с альфа¬каналом). Размер рисунков не ограничен. Поддерживается метод сжатия RLE. Широко используется в приложениях, применяемых для рисования, графики и создания изображения. Используется также для покадрового редактирования видеоизображений. Это популярный формат для обмена растровыми файлами между различными платформами.
TIFF (.TIF). Профессиональные художники используют в работе формат, называемый TIFF. Он позволяет сохранять изображения любой глубины цвета с использованием как модели RGB, так и CMYK. Допускается применение сжатия, которое существенно уменьшает размеры файла без потери качества. Кроме того, в файлах данного формата допускается сохранение дополнительной информации, которую графические редакторы могут интерпретировать по-своему. Это преимущество формата является и его главным недостатком. Каждая программа может записать в файл служебную информацию, понятную только ей самой. При попытке открытия такого файла другая программа выдаст сообщение об ошибке и откажется работать с изображением. Помимо этого, не все программы правильно работают с файлами, в которых использовалась цветовая модель CMYK.
Все особенности реализации формата TIFF разными программами хорошо известны профессиональным художникам, поэтому они без труда решают возникающие проблемы. А по возможностям данный формат значительно лучше остальных, поэтому он так популярен среди профессионалов. Начинающему художнику следует использовать формат TIFF осторожно, пробуя его возможности и беря на заметку ошибки работы с файлами в разных программах. Формат используется при выводе на печать.
Подведем итоги и попытаемся ответить на вопрос, каким же форматам отдать предпочтение при использовании в мультимедиа-разработках?
Если вы используете растровую графику для мультимедиа-проекта с 256 цветами, форматы GIF и PNG - хороший выбор. Не используйте JPG или любые другие 24-битные цветные форматы в этом случае.
Для 16- или 24-цветных мультимедиа-проектов также подходит формат PNG. Формат JPG позволит достичь более высокого сжатия, но потеря в качестве делает невозможным его применение для растровых картинок с прозрачными областями.
Графических пакетов - программ графических редакторов, позволяющих создавать и редактировать как растровые, так и векторные изображения - на сегодняшний день существует великое множество.
Графические редакторы ориентированы на манипулирование существующими изображениями (в основном сканированными) и обладают набором инструментов, позволяющих корректировать любой аспект изображения.
Этот пакет предоставляет практически неограниченные возможности. Многие профессионалы считают, что он необходим для обработки фотографий. Чтобы начать работу, достаточно открыть новое окно или загрузить сканированное изображение. Затем можно создать слои, во многом напоминающие листы прозрачной кальки, разместить или нарисовать на них графические элементы и отредактировать любой из них независимо от других. Возможность работы со слоями и поддержка многослойной структуры документов - значительное усовершенствование, появившееся в программе недавно. Оно дает вам большую свободу при создании самых сложных композиций, позволяет в любой момент вернуться на несколько шагов и возобновить работу не с самого начала, а с какого-то промежуточного этапа.
При необходимости вы можете импортировать объекты из программ векторной графики. Поддерживается экспорт изображения целиком или его фрагмента в необходимом графическом формате. В программе также имеются инструменты для создания и редактирования векторных контуров, при помощи которых нетрудно создать маски, выделить фрагмент изображения произвольной формы.
Более 40 фильтров позволяют создавать разнообразные специальные эффекты. Для программы различными производителями разработано более 100 функциональных дополнительных модулей или модулей специальных эффектов.
Программа обеспечивает гибкие и разносторонние возможности по обработке и оптимизации изображений. Обладая полным набором инструментов для коррекции цвета, ретуширования, регулировки контрастности и насыщенности цветов, маскирования, создания различных цветовых эффектов и т. д., вы можете быстро выполнить монтаж разнообразных сюжетов, руководствуясь своей фантазией.
Составляющая часть пакета Adobe ImageReady позволяет создавать анимационные картинки в формате gif.
Название программы Photo-Paint фирмы Corel можно перевести как «фотографии и краска». Легко догадаться, что этот графический редактор предназначен для обработки фотографий и создания собственных рисунков, т. е. для работы с растровой графикой. С помощью Photo-Paint можно легко убрать человека с фотографии, добавить тучи на небо или нарисовать картину. Кроме того, вам предоставляется возможность использования профессиональных графических эффектов, которые преобразуют любой рисунок в оригинальную картину.
До недавнего времени бесспорным лидером среди редакторов растровой графики был Adobe Photoshop, но, начиная с пятой версии, Photo-Paint оказывает ему достойную конкуренцию. Например, в десятой версии программы имеются все необходимые средства для профессиональной обработки изображений. Corel Photo-Paint по возможностям редактирования фотографий и изображений не уступает Adobe Photoshop, а по возможностям создания иллюстраций с использованием имитации традиционной техники живописи значительно превосходит его и приближается к программе Painter. Кроме того, Photo-Paint тесно связан с редактором векторной графики CorelDRAW, популярность которого чрезвычайно высока.
Особенностью последних версий Corel Photo-Paint можно назвать высокую степень интерактивности. Интеллектуальный интерфейс меняется в зависимости от ситуации, и для выполнения практически любой операции требуется минимальное количество действий. У некоторых людей такая технология вызывает определенные трудности, им нравится более консервативный интерфейс Adobe Photoshop.
PhotoDraw входит в состав Office 2000 и объединяет возможности пакетов векторной и растровой графики. Он содержит большой набор рисованных фигур и множество типов линий для их оформления, включая разнообразные художественные мазки кистью либо фотоизображения. При использовании шаблонов специальный мастер проведет вас через все шаги создания иллюстрации необходимого типа. PhotoDraw поддерживает сохранение иллюстраций в формате большинства других приложений. Он включает большое количество различных эффектов, которые могут быть применены к изображениям и отдельным объектам, в частности можно выбирать эффекты добавления тени, задания прозрачности, смазывания или усиления границ объектов, придания им трехмерности, перспективных искажений, а также специальных эффектов, придающих изображению вид рисунка пером, наброска, живописного произведения и многих других. Предусмотрено применение plug-in фильтров, предназначенных для Photoshop.
Графический пакет, разработанный фирмой Ulead Systems, предназначен не только для создания и редактирования изображений. Он предлагает также средства для создания и управления базами данных фотографий, просмотра файлов изображений, создания мультимедийных слайд- шоу, захвата изображения с экрана, преобразования файлов. Технология pick- and-apply позволяет применять расширения из наборов стилей, эффектов, градиентов и текстур, собранных в позиции меню Easy Palette, и сразу видеть результаты преобразований. Поддерживает работу со слоями, предварительный просмотр в реальном времени, расширенные специальные эффекты, размещение текста на заданной кривой, инструменты ретуширования изображения.
Графический редактор, предоставляющий широкий выбор кистей для рисования и ретуширования изображения, более 25 стандартных фильтров для его обработки, базовый набор стандартных эффектов и подключаемые фильтры для пакета Photoshop. Поддерживает работу со слоями изображения и многоуровневую отмену действий. В его состав также включен Animation Shop - утилита для создания анимационных GIF-файлов, которые можно использовать в Интернете или в собственных мультимедиа¬приложениях.
Графический пакет, разработанный российской фирмой STOIK Software. Он позволяет создавать и редактировать графические файлы, монтировать и обрабатывать цифровое видео и даже имеет встроенный модуль морфинга. Пакет содержит более 70 высококачественных фильтров для работы с изображениями, инструменты цветокоррекции, фильтрации и ретуширования. Все фильтры пакета можно применить не только к одному изображению, но и к их последовательности.
Программа Painter редактирования растровой живописи фирмы Metacreations обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, этот графический пакет моделирует различные кисти (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать рисунки акварелью и маслом, а также добиваться эффекта натуральной среды.
Существуют также рисовальные программы, которые моделируют традиционные
инструменты и средства художников. Поддержка графических планшетов для ввода
рисунков - главная особенность этих программ. Обычно они используются
профессиональными художниками или пользователями, имеющими развитые
художественные способности. Painter Classic считается одной из лучших
программ для рисования кистями. Похожими свойствами обладает также Fauve
Matisse.
Программы обработки векторной графики
К числу новых возможностей, обнаруженных нами в этой категории изделий, относится многоцветная градиентная закраска. Такие примитивы, как многоугольники, звезды и спирали, стали обычными атрибутами подобных пакетов. Связанные цвета позволяют заменить красный цвет розы на желтый, изменив только базовый цвет; все связанные оттенки изменятся автоматически. Многослойные интерактивные цветные «диапозитивы» обеспечивают ранее недостижимую глубину и вы можете преобразовывать векторные изображения в растровые в рамках векторного графического файла. Если вчерашние пакеты векторной графики позволяли только помещать растровое изображение в ваш файл, то с помощью современных программ можно встраивать представленные в растровой форме изображения, изменять их размеры и даже накладывать специальные эффекты и маски. Это облегчает процесс получения окончательного изображения средствами многослойной графики - объединением векторных и растровых файлов, необходимым для создания логотипов, печатных рекламных объявлений и картинок для Web.
Из всех новшеств наибольший интерес представляют фирменные внешние модули (plug-ins) Web, обогащающие сеть средствами векторной графики и навигации. Файл векторной графики неизмеримо меньше растрового файла для такого же изображения и это позволяет увеличивать масштаб фрагментов изображения до 25 000 %. Теперь появилась возможность назначать URL (унифицированный указатель ресурса) любому объекту.
Принципы, лежащие в основе последних пакетов, полностью меняют представления о векторной графике. CorelXara 1.5 реализует качественно новый подход к визуализации, располагает потрясающими средствами создания выходных файлов .GIF и JPEG и феноменально быстрым внешним модулем браузера для работы с векторной графикой. Пакет Expression 1.0 фирмы Fractal Design позволяет строить контуры из других сложных векторных графических изображений, предоставляя в распоряжение пользователя бесконечное разнообразие визуальных возможностей, недостижимое с помощью других программ.
В отличие от предназначенного для начинающих пользователей программного обеспечения настольных издательских систем или программ редактирования фотоизображений, где, как правило, содержатся наиболее часто используемые средства редактирования, графические пакеты для новичков обычно ориентированы на решение конкретных задач, например построение диаграмм или техническое черчение. Приобрести навыки свободного рисования кривых Безье трудно даже для профессионала; не менее сложно освоить и основные принципы машинного черчения, например изображение разрезов и сечений. Кроме того, многие начинающие пользователи не ощущают различий между растровой и векторной графикой и могут не знать, в каких случаях какими пакетами пользоваться. По этим причинам начинающие должны соизмерять свои задачи с возможностями программы и переходить к полнофункциональному пакету рисования, только когда будут готовы к этому.
В большинстве случаев для создания простых иллюстраций начинающим достаточно уметь работать с теми программными средствами, которые, возможно, у них уже имеются. Комплекты программ Microsoft, Corel и Lotus содержат инструменты рисования в своих модулях текстового процессора и презентационной графики, а также библиотеки клипартов.
В Microsoft Office предусмотрена новая линейка заданий, содержащая множество вариантов выбора для создания рисунков, логотипов и текста при работе с разными приложениями. Кроме того, с помощью функций AutoShape можно создавать большое число стандартных форм и даже символов для построения диаграмм (которые могут отбрасывать тени или даже получаться с помощью «экструзии» и благодаря этому приобретать объемность), а галерея WordArt предоставляет интересные и цветные стили текста, которыми можно пользоваться для заголовков или ярлыков.
Для создания реалистичных трехмерных изображений используются различные приемы. Для создания «неровных» объектов, например, волос или дыма, используется технология формирования объекта из множества частиц. Вводится инверсная кинематика и другие техники оживления, возникают новые методы совмещения видеозаписи и анимационных эффектов, что позволяет сделать сцены и движения более реалистичными.
Кроме того, технология открытых систем позволяет работать сразу с несколькими пакетами. Можно создать модель в одном пакете, разрисовать ее в другом, оживить в третьем, дополнить видеозаписью в четвертом. И, наконец, функции многих профессиональных пакетов можно сегодня расширить с помощью дополнительных приложений, написанных специально для базового пакета.
Один из самых известных пакетов BD-анимации производства фирмы Kinetix. Программа обеспечивает весь процесс создания трехмерного фильма: моделирование объектов и формирование сцены, анимацию и визуализацию, работу с видео. Программа претендует на роль конкурента мощным пакетам для рабочих станций SGI. Интерфейс программы един для всех модулей и обладает высокой степенью интерактивности. 3D Studio MAX реализует расширенные возможности управления анимацией, хранит историю жизни каждого объекта и позволяет создавать разнообразные световые эффекты, поддерживает 3D-акселераторы и имеет открытую архитектуру, т. е. позволяет третьим фирмам включать в систему дополнительные приложения.
Пакет TrueSpace фирмы Caligari предназначен для трехмерной анимации и отличается легкостью в использовании, гибкостью в управлении формами, поддержкой сплайнов и булевых операций над объектами. Это пакет 3D- моделирования, анимации и рендеринга. Новаторский интерфейс показывает линейки инструментов прямо в 3D-пространстве и выравнивает их по объекту, кроме того, они контекстно-зависимы. TrueSpace имеет встроенный язык сценариев (Python). Расширения (Plugin) и открытость архитектуры позволяют увеличить возможности пакета.
Пакет LightWave 3D, созданный фирмой NewTek имеет дружественный интерфейс, сильные средства моделирования, анимации и визуализации, хорошую библиотеку объектов и текстур, а также разрешает создавать VRML- файлы, что позволяет работать с ним в сети. По своим функциональным возможностям близок к 3D Studio MAX.
Пакет Electric Image фирмы Animation System включает большой комплекс анимационных средств, спецэффекты, инструментарий для работы со звуком и генератор шрифтов с настраиваемыми параметрами. Хотя у этой программы нет средств моделирования, но зато есть возможность импорта свыше тридцати различных форматов моделей. Пакет также поддерживает работу с иерархическими объектами и средствами инверсной кинематики.
Программа фирмы Softimage работает на платформах SGI и Windows NT. Она поддерживает моделирование на базе полигонов и сплайнов, создание спецэффектов, работу с частицами и технологию переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей. Это высокопрофессиональный пакет 3D- анимации. Ему доступны такие инструменты, как моделлинг, анимация и рендеринг, позволяющие применять их в создании спецэффектов в фильмах, телепередачах, играх.
Программа обеспечивает набор профессиональных инструментов для 3D- дизайна и анимации. Пользователи могут создавать различные модели с использованием булевых операций и деформаций. К этим моделям можно применять различные текстуры или видеоизображения, а также рисовать прямо на их поверхности. Полнофункциональная анимация использует нерезкость движений для придания им реалистичности. Параметры визуализации позволяют не только задавать направления лучей, но и придавать изображению вид рисованного мультфильма.
Пакет трехмерной анимации фирмы «AHas|Wavefront». Его средства
моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и
поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных
комплексов инструментов создания объектов на основе полигонов и, главное,
сплайнов. Пакет позволяет создавать реалистичные образы, в частности,
благодаря отличным возможностям освещения: направленного и рассеянного, с
использованием бликов и других эффектов.