Графические
редакторы
Отметим некоторые области
применения компьютерной графики: оформление визиток и объявлений,
иллюстративная и деловая графика, подготовка рисунков для отчетов, статей,
книг; моделирование реально не существующих объектов; построение трехмерных
сцен и анимационных фильмов; создание рекламных роликов и др.
Для составления подобных
документов служат специальные прикладные программы – графические редакторы
(ГР).
ГР снабжены набором
инструментов для инвертирования, зеркального отображения, ретуширования
изображения, формирования текстовых сообщений, имитации различных манер
живописи, изменения яркости и контрастности, создания иллюзии движения и др.
Разработаны ГР для построения двумерных (плоских) и трехмерных,
статистических и динамических объектов.
Все ГР можно разделить на
два класса: растровые и векторные. В растровых ГР изображение строится на
растре маленьких равных по величине квадратиков (элементов изображений,
пикселей).
В векторных ГР все линии
определяются начальными точками и формулами, описывающими эти линии.
Растровая графика получается
в результате сканирования фотографий, иллюстраций, в результате съемки с
помощью цифрового фотоаппарата или цифровой видеокамеры. Растровый рисунок
можно создать с помощью растрового графического редактора.
Основным элементом РГ
является точка (ее положение, яркость, цвет).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Растровое изображение
формируется из множества отдельных точек (пикселей), расположенных на
пересечении столбцов и строк. Слева показана буква, нарисованная с помощью
растровой графики.
Термину “растровая графика”
в английском языке соответствует термин “Bitmap-графика”. В переводе это
означает графику, основанную на карте (плане) расположения битов. Приведенный
рисунок подтверждает справедливость такого названия.
Качество точечного
изображения характеризует разрешающая способность, которая измеряется в точках
на дюйм (dots inch – dpi). Полиграфическое качество
печати требует разрешения порядка 250 dpi.
Фотоснимок размером 10х12 см
будет содержать примерно 1000х1200 пикселей. Если для кодирования цвета каждого
пикселя использовать 24 бита (это дает более 16 миллионов цветовых оттенков),
то для хранения всей информации о такой фотографии потребуется более 3,4 Мбайт.
Приведенное число говорит о том, что для запоминания растрового изображения
требуется большой объем памяти. Большой объем памяти является первым недостатком
растровых рисунков.
Еще одним недостатком
растровых рисунков является искажение изображения при изменении масштаба
изображения. При увеличении появляются пиксели, а при уменьшении – происходит
искажение пропорций. При использовании растровой графики на линиях и кривых,
имеющих наклон, просматриваются более или менее заметные “ступеньки”.
Достоинством растрового
способа представления информации заключается в почти неограниченных
возможностях изменения формы и цвета объекта.
Типичным представителем этого
класса ГР является графический редактор Paint, входящий в состав
операционной системы Windows.
В векторной графике при
изменении масштаба объекта пропорции точно выдерживаются, благодаря запоминанию
математической модели объекта, а не карты (таблицы, матрицы) расположения
разноцветных пикселей.
Векторными графическими
редакторами являются: Adobe Illustrator,
Macromedia Freehand и Corel Draw.
Растровыми графическими редакторами являются: Paint, Adobe Photoshop, Photostyler, Adobe Photo-Paint, Picture Publisher,
Corel Photo-paint.
Основным элементом векторной
графики (ВГ) является линия и математическая формула, которая описывает эту
линию.
При использовании растровой
графики создается из множества последовательно расположенных точек, и чем
длиннее линия, тем больший объем памяти она требует для своего хранения.
При использовании векторной
графики запоминается формула, поэтому не зависимо от длины все линии одинаковой
формы занимают одинаковое место в памяти. С помощью дополнительных параметров
задаются цвет, толщина линии и ее вид (сплошная, пунктирная, штрих пунктирная и
т.д.).
Изменение масштаба
изображения не приводит к искажениям.
Векторы представляют собой
математическое описание объектов. Чтобы компьютер нарисовал прямую линию, нужно
указать координаты двух точек. Для изображения окружности достаточно указать
координаты центра и радиус и т.д.
Наибольшее распространение в
векторной графике получили кривые Безье – разновидность кривых третьего
порядка.
Динамическое изображение
создают с помощью редакторов 3D Studio MAX, Corel Draw и Animator Pro.
В пакете 3D Studio MAX используется следующая
схема формирования изображения; задается небольшое количество ключевых кадров (keyframes),
а все остальные связывающие их кадры, пакет строит автоматически посредством интерполяции
(математическая операция восстановления недостающих данных).
Редактор 3D Studio MAX позволяет выполнять
следующие преобразования изображаемых объектов: перемещение вдоль заданной
траектории; вращение; деформацию (сжатие или растяжение); морфинг (плавная
трансформация одного объекта в другой). Пакет позволяет использовать несколько
источников света для освещения объектов и несколько камер для наблюдения за
объектами с разных точек зрения. Грани объектов могут быть прорисованы (заполнены)
различными фигурами, образцы которых хранятся в библиотеке.
Поскольку компьютерная
прорисовка, или рендеринг (rendering), трехмерных поверхностей
занимает достаточно много времени, объекты в большинстве программ первоначально
создаются в виде “проволочных моделей”. Такая модель представляет собой сетку
(заготовку), набранную из многоугольников и принимающую форму каркаса (скелета)
создаваемого объекта.
Для создания сферы
достаточно нарисовать окружность и задать вращение вокруг какого-либо диаметра.
Аналогично, стакан с гладкими стенками получиться, если нарисовать его контур и
построить поверхность путем вращения этого контура вокруг его центральной оси.
Чтобы сделать поверхность
каркаса видимой необходимо обтянуть его “кожей”. Превращение каркасов,
представляющих собой “проволочные сетки”, в “телесных” трехмерные поверхности
из различных материалов называется прорисовкой, тонированием, растушевкой или
рендерингом (rendering).
Для достижения
фотографической точности создаваемого изображения, применяется расчет хода
световых лучей от источников к объекту. Можно даже учесть недостаточную прозрачность
воздуха (среды), что приведет к более яркой и четкой окраске ближних предметов
по сравнению с дальними (создает перспективу). Существуют средства, позволяющие
добавить к изображению объекта разнообразные эффекты, такие, как туман или
“смазывание”, которое встречается при фотографировании движущегося объекта.
Современное применение
компьютерной графики очень разнообразно. Для каждого направления создается
специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами,
или графическими пакетами.
Научная графика. Назначение – визуализация
(т.е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая
обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с
наглядным представлением их результатов.
Деловая графика. Эта область компьютерной
графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе
различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация,
статистические сводки – вот объекты, для которых с помощью деловой графики
создаются иллюстративные материалы.
Конструкторская графика. Используется в работе
инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной
графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования
(САПР). Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме
поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей,
прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции.
Иллюстративная графика. Программные средства
иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для
произвольного рисования, черчения, подобно тому, как он это делает на бумаге с
помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов.
Художественная и рекламная
графика.
Это сравнительно новая отрасль, но уже ставшая популярной во многом благодаря
телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы,
компьютерные игры, видеоуроки, видеопризентации и многое другое.
Мультимедиа – сравнительно молодая
отрасль новых информационных технологий. Под словом «мультимедиа» понимают
воздействие на пользователя по нескольким информационным каналам одновременно.
Можно еще сказать так: мультимедиа – это объединение высококачественного
изображения на экране компьютера (в том числе графической анимации и
видеокадров) со звуковым сопровождением.