Вопросы и ответы на экзамен по МДК.01.02 Основы проектной и компьютерной графики специальность 54.02.01 (Дизайн по отраслям)
методическая разработка

Вопросы и ответы на экзамен

по МДК.01.02 Основы проектной и компьютерной графики

специальность 54.02.01 (Дизайн по отраслям)

1. Определение компьютерной графики.
2. Виды компьютерной графики. Их достоинства и недостатки.
3. Области применения компьютерной графики.
4. Дисплей как техническое средство компьютерной графики.
5. Векторная графика: суть, достоинства, недостатки и область применения.
6. Понятие графического примитива. Наиболее распространенные графические примитивы и операции над ними.
7. Математические основы векторной графики. Кривые Безье. Типы опорных точек.
8. Понятие линии, узла, сегмента, контура векторного изображения.
9. Основные редакторы векторной графики. Форматы файлов векторной графики
10. Растровая графика: суть, достоинства, недостатки и область применения.
11. Понятие пикселя и растра.
12. Разрешение растровой графики, виды разрешения.
13. Масштабирование растровых изображений.
14. Физический размер изображения.
15. Разрешение: типы и единицы измерения.
16. Связь разрешения и физического размера изображения.
17. Связь между параметрами изображения и размерами файла.
18. Формат графического файла. Типы форматов.
19. Векторные, растровые и универсальные форматы.
20. Алгоритмы сжатия графической информации. Их классификация.
21. Кодирование изображения. Понятие глубины цвета.
22. Цветовые палитры, их виды.
23. Понятие цветовой модели. Типы цветовых моделей.
24. Понятие цветового режима.

1. Определение компьютерной графики.

Компьютерная графика (также машинная графика) – это область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе матрицы ламп, можно было получать узоры.

В 1961 году программист Стивен Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры («Spacewar!») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский ученый Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый векторный редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причем она являлась таковой еще до появления самого термина.

В середине 1960-х годов появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертежную машину.

В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Н. Н. Константинова была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появление возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее, электронно-лучевой трубке. Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, стало возможным вести коммерчески успешные проекты в этой области. К основным сферам применения компьютерной графики относятся:

• Графический интерфейс пользователя.
• Спецэффекты, Визуальные эффекты, цифровая кинематография.Цифровое телевидение, Всемирная паутина, видеоконференции
• Цифровая фотография и существенно возросшие возможности по обработке фотографий.
• Цифровая живопись.
• Визуализация научных и деловых данных.
• Компьютерные игры, системы виртуальной реальности.
• Системы автоматизированного проектирования.
• Компьютерная томография.
• Компьютерная графика для кино и телевидения.
• Лазерная графика.

Компьютерная графика является также одной из областей научной деятельности. В области компьютерной графики защищаются диссертации, а также проводятся различные конференции.

2. Виды компьютерной графики. Их достоинства и недостатки.

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.

Растровая графика.

Растровый метод – изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой.

Растровые изображения состоят из прямоугольных точек – растр. Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала. В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) предоставлена единственным параметром – цветом. Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения, т.е. качество растровых изображений зависит от их размера.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий.

Достоинства растровой графики:

• аппаратная реализуемость;
• программная независимость (форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеют решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение);
• фотореалистичность изображений.

Недостатки растровой графики:

• значительный объем файлов (определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности);
• принципиальные сложности трансформирования пиксельных изображений;
• эффект пикселизации – связан с невозможностью увеличения изображения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение приводит к тому, что точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается, а увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой;

Векторная графика

Векторный метод – это метод представления изображения в виде совокупности отрезков и дуг и т.д. В данном случае вектор – это набор данных, характеризующих какой–либо объект.

Векторные изображения состоят из контуров. Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов, ограниченных узлами. Сегменты могут иметь прямолинейную или криволинейную форму. Замкнутые контуры могут иметь залив. Заливка может быть сплошная, градиентная, узорная, текстурная. Любые контуры могут иметь обводку.

Контур – понятие математическое и толщины он не имеет. Чтобы контур сделать видимым ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета, проведенную строго по контуру.

Векторные изображения строятся вручную, однако они могут быть также получены из растровых изображений с помощью трассировки. 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. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики много проще.

Достоинства векторной графики:

• полная свобода трансформации (изменение масштаба без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла);
• огромная точность;
• небольшой размер файла по сравнению с растровым изображением;
• прекрасное качество печати;
• отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое;
• объектно-ориентированный характер векторной графики (возможность редактирования каждого элемента изображения в отдельности);

Недостатки векторной графики:

• практически невозможно экспортировать из растрового формата в векторный (можно, конечно, трассировать изображение, хотя получить хорошую векторную картинку нелегко);
• невозможно применение обширной библиотеки эффектов, используемых при работе с растровыми изображениями.

Фрактальная графика.

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. Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается от неё тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или по системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменив коэффициенты в уравнении, можно получить совершенно другую картину. Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Фрактал – это геометрическая фигура, состоящая из частей, и которая может быть поделена на части, каждая из которых будет представлять уменьшенную копию целого (по крайней мере, приблизительно)

Основное свойство фракталов — самоподобие. Любой микроскопический фрагмент фрактала в том или ином отношении воспроизводит его глобальную структуру. В простейшем случае часть фрактала представляет собой просто уменьшенный целый фрактал.

3. Области применения компьютерной графики.

Область применения компьютерной графики не ограничивается одними художественными эффектами. Во всех отраслях науки, техники, медицины, в коммерческой и управленческой деятельности используются построенные с помощью компьютера схемы, графики, диаграммы, предназначенные для наглядного отображения разнообразной информации. Конструкторы, разрабатывая новые модели автомобилей и самолетов, используют трехмерные графические объекты, чтобы представить окончательный вид изделия. Архитекторы создают на экране монитора объемное изображение здания, и это позволяет им увидеть, как оно впишется в ландшафт.

Научная графика. Первые компьютеры использовались лишь для решения научных и производственных задач. Чтобы лучше понять полученные результаты, производили их графическую обработку, строили графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Первые графики на машине получали в режиме символьной печати. Затем появились специальные устройства - графопостроители (плоттеры) для вычерчивания чертежей и графиков чернильным пером на бумаге. Современная научная компьютерная графика дает возможность проводить вычислительные эксперименты с наглядным представлением их результатов.

Деловая графика - область компьютерной графики, предназначенная для наглядного представления различных показателей работы учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы. Программные средства деловой графики включаются в состав электронных таблиц.

Конструкторская графика используется в работе инженеров-конструкторов, архитекторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом САПР (систем автоматизации проектирования). Средствами конструкторской графики можно получать как плоские изображения (проекции, сечения), так и пространственные трехмерные изображения.

Иллюстративная графика — это произвольное рисование и черчение на экране компьютера. Пакеты иллюстративной графики относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения. Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами.

Художественная и рекламная графика - ставшая популярной во многом благодаря телевидению. С помощью компьютера создаются рекламные ролики, мультфильмы, компьютерные игры, видеоуроки, видеопрезентации. Графические пакеты для этих целей требуют больших ресурсов компьютера по быстродействию и памяти. Отличительной особенностью этих графических пакетов является возможность создания реалистических изображений и «движущихся картинок». Получение рисунков трехмерных объектов, их повороты, приближения, удаления, деформации связано с большим объемом вычислений. Передача освещенности объекта в зависимости от положения источника света, от расположения теней, от фактуры поверхности, требует расчетов, учитывающих законы оптики.

Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране дисплее. Художник создает на экране рисунки начального и конечного положения движущихся объектов, все промежуточные состояния рассчитывает и изображает компьютер, выполняя расчеты, опирающиеся на математическое описание данного вида движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения.

4. Дисплей как техническое средство компьютерной графики.

В XIX веке во Франции возникла техника живописи, которую назвали пуантилизмом: рисунок составлялся из разноцветных точек, наносимых кистью на холст. Подобный принцип используется и в компьютерах. Точки на экране компьютера выстроены в ровные ряды. Совокупность точечных строк образует графическую сетку, или растр.

Одна точка носит название видеопиксель (краткое название — пиксель). Слово «пиксель» происходит от английского picture element — элемент рисунка. Чем гуще сетка пикселей на экране, тем лучше качество изображения. Размер графической сетки обычно представляется в форме произведения числа точек в строке на число строк: М х N.

На современных мониторах используются, например, такие размеры графической сетки:

• 1280 х 1024;
• 1366 х 768;
• 1920 х 1080 и более.

Размер монитора характеризуется длиной диагонали его экрана, выраженной в дюймах (1 дюйм = 2,54 см). Бывают мониторы с диагональю 15, 17, 19 и более дюймов.

Существуют мониторы, работа которых основана на разных физических принципах. Первоначально на ПК использовались только мониторы на основе электронно-лучевой трубки — ЭЛТ-мониторы. На экране такого монитора пиксель образуется люминесцирующим веществом, которое светится под воздействием луча, испускаемого электронной пушкой. Такой луч пробегает по порядку (сканирует) все строки сетки пикселей. При этом он модулируется: на точки, которые должны светиться, падает, а на темных точках прерывается

Поскольку после прекращения воздействия электронного луча на точку экрана ее свечение быстро затухает, постольку сканирование периодически повторяется с высокой частотой (75-85 раз в секунду и более). При такой частоте наше зрение не замечает мерцания изображения.

Первоначально на компьютерах использовались черно-белые мониторы. На черно-белом экране пиксель, на который падает электронный луч, светится белым цветом. Неосвещенный пиксель — черная точка. При изменении интенсивности электронного потока получаются промежуточные серые тона (оттенки).

Каждый пиксель на цветном экране — это совокупность трех точек разного цвета: красного, зеленого и синего. Эти точки расположены так близко друг к другу, что нам они кажутся слившимися в одну точку.

Из сочетаний красного, зеленого и синего цветов складывается вся красочная палитра на экране.

Электронная пушка цветного монитора испускает три луча. Каждый луч вызывает свечение точки только одного цвета. Для этого в мониторе используется специальная фокусирующая система.

Все большее распространение получают жидкокристаллические мониторы — ЖК-мониторы. По сравнению с электронно-лучевыми мониторами они значительно меньше по весу, имеют плоскую форму. При работе с ЖК-монитором меньше устают глаза.

На рисунке дана схема системы вывода изображения на экран. Она включает в себя монитор (другое название — дисплей) и видеоадаптер, который через информационную магистраль связан с центральным процессором и оперативной памятью.

Видеоадаптер (другое название — видеокарта) — устройство, управляющее работой графического дисплея. Видеоадаптер состоит из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора.

Видеопамять предназначена для хранения видеоинформации — двоичного кода изображения, выводимого на экран. В видеопамяти содержится информация о состоянии каждого пикселя экрана.

Видеопамять — это электронное энергозависимое запоминающее устройство. На современных компьютерах ее размер составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов.

Дисплейный процессор — вторая составляющая видеоадаптера. Дисплейный процессор читает содержимое видеопамяти и в соответствии с ним управляет работой дисплея.

Таким образом, к видеопамяти имеют доступ два процессора: центральный и дисплейный. Центральный процессор записывает видеоинформацию, а дисплейный периодически читает ее и передает на монитор, на котором эта информация превращается в изображение.

5. Векторная графика: суть, достоинства, недостатки и область применения.

В векторной графике создают изображения при помощи математических формул, которые представляют собой своего рода набор объектов, отрезков. Растровая графика – это изображения из пикселей, совокупностей точек.

Эти два подраздела неразрывно связаны между собой. К примеру, просматривая изображение, вы не увидите на мониторе набор формул. Вам будет показана непосредственно картинка. Векторная графика преобразуется в растровую перед выводом на экран. Этот процесс происходит автоматически посредством работы видеокарты.

В основе векторной графики лежит линия. Формулы задают ее координаты. Таким образом, создается контур изображения. Это понятие подразумевает собой 2D графику.

Свойства картинки (цвет заливки, толщина линий и т.д.) находятся в прерогативе растровой графики.

Векторы имеют ряд преимуществ наряду с другими способами передачи графической информации. Они способны наиболее точно передать изображение и чаще всего используются для создания точных графиков и чертежей, которые не требуют фотореализм.

Достоинства векторной графики:

1. Основным положительным качеством данного способа передачи информации является его компактность. Файл, содержащий описание (формулы), может занимать мало места, независимо от того, какого размера будет сам объект.
2. Благодаря формульному описанию, сами объекты можно неограниченно увеличивать. При этом качество изображения не будет изменяться в худшую сторону.
3. Объекты можно форматировать, изменять их положение, группировать. Качество остается неизменным.
4. Над объектами можно производить математические преобразования, а также пересечения, дополнения.
5. Толщина контурной линии может быть постоянной, независимо от масштаба самого изображения.

Однако, несмотря на большое количество положительных качеств, векторная графика обладает и недостатками:

1. В том случае, если детализация изображения сложная, размер исполнительного файла будет достаточно большим. Исходя из этого, может возникнуть трудность реалистичной передачи графики.
2. Обратный переход из растровой графики происходит достаточно сложно и влияет на качество вектора.
3. Сложности с совместимостью программного обеспечения.

6. Понятие графического примитива. Наиболее распространенные графические примитивы и операции над ними.

Различные графические векторные редакторы имеют свои отличительные особенности, могут содержать различный функционал и своеобразный интерфейс. Но, не смотря на различия, в основе любого векторного редактора лежит стандартный набор графических примитивов.

Графические примитивы — это заранее определенные элементы, которые можно поместить в чертеж при помощи одной команды. Каждый графический примитив формируется на основании геометрического описания объекта. Примитивы можно классифицировать как односложные и составные, плоские и объемные.

Основные графические примитивы:

1. Точка — это один из простейших примитивов, который характеризуется тремя пространственными координатами X, Y и Z.
2. Линия — это часть прямой линии, задаваемая двумя крайними точками с нулевой шириной (1 пиксель). Линия является наиболее фундаментальным примитивом для любого чертежа.
3. Полилиния - ломаная линия.
4. Прямоугольник - фигура, для которой указываются координаты начальной и противоположной угловых точек.
5. Дуга - часть окружности, которая геометрически определяется центром, радиусом и двумя центральными углами.
6. Круг (эллипс) - часть плоскости, ограниченная окружностью.
7. Фигура — это часть плоскости, ограниченная четырехугольником (треугольником).

Каждый примитив формируется своей командой, чаще всего совпадают по имени с примитивом. Для некоторых примитив пользователю предлагается несколько способов построения одного и того же примитива по различным исходным данным, например окружность можно построить по центру и радиусу, по центру и диаметру, по трем точкам на плоскости и т.д. Каждый примитив обладает рядом свойств (например, принадлежность слою, цвет, видимость, тип линии и т.д.).

Примитивы имеют следующие свойства:

- цвет;

- тип линий;

- масштаб типа линий;

- принадлежность слою;

- уровень и высота.

Над примитивами можно выполнять следующие операции:

- создавать;

- удалять;

- устанавливать свойства;

- получать копии;

- перемещать;

- поворачивать;

- отображать зеркально;

- масштабировать;

- штриховать;

- закрашивать и др.

7. Математические основы векторной графики. Кривые Безье. Типы опорных точек.

Если основным элементом растровой графики является пиксель, то в случае векторной графики в роли базового элемента выступает линия. Любой объект состоит из набора линий, соединенных между собой узлами. Фрагмент линии, соединяющий соседние узлы, называется сегментом. Сегмент может быть задан с помощью уравнения прямой или уравнения кривой линии, требующих для своего описания разного количества параметров.

Кривые Безье — это частный вид кривых третьего порядка, требующий для своего описания меньшего количества параметров. В основе построения кривых Безье лежит использование двух касательных, проведенных к крайним точкам отрезка линии. На кривизну (форму) линии влияет угол наклона и длина отрезка касательной, значениями которых можно управлять в интерактивном режиме путем перетаскивания их концевых точек. Таким образом, касательные выполняют функции виртуальных рычагов, позволяющих управлять формой кривой.

В начале 70-х годов профессор Пьер Безье, проектируя на компьютере корпуса автомобилей «Рено», впервые применил для этой цели особый вид кривых, описываемых уравнением третьего порядка, которые впоследствии стали известными под названием кривые Безье.

Эти линии имеют особое значение как для векторной, так и растровой графики. Кроме того, появление кривых Безье вызвало настоящий переворот и в трехмерной графике. В настоящее время кривые Безье присутствуют в любом современном графическом пакете. Также большинство компьютерных шрифтов состоят из кривых Безье. Гибкость в построении и редактировании кривых Безье во многом определяется характеристиками узловых точек.

Узлы (опорные точки). В векторных редакторах (как, впрочем, и в растровых) форму произвольного контура изменяют путем манипуляции узлами. Узлы можно перемещать, изменять их тип, добавлять, удалять.

Таким образом, в основе всех процедур, связанных с редактированием (отчасти и созданием) любого типа контуров, лежит работа с узлами.

Типы узловых точек. Касательная линия всегда является касательной к сегменту кривой в узловой точке. Ее наклон и длина определяют наклон и радиус изгиба соответствующего криволинейного сегмента. Перемещение узловых точек и настройка касательных линий позволяют изменять форму криволинейных сегментов. Вид касательных линий и соответственно методы управления кривизной сегмента в узловой точке определяются типом узловой точки. Различают три типа узловых точек:

• гладкий узел;
• симметричный узел;
• острый узел.

8. Понятие линии, узла, сегмента, контура векторного изображения.

Основным объектом векторной графики является линия. В некоторых редакторах ее называют кривой (curve). При этом прямая (line) рассматривается как частный случай кривой. В некоторых программах вместо понятия кривая используется понятие контур (path). По-видимому, понятие контур наиболее адекватно отражает суть, поскольку контур может быть и прямой, и кривой, и фигурой, и ломаной. Далее мы будем придерживаться термина контур.

Каждый векторный контур может иметь две или более опорных точек (узлов). В некоторых редакторах их называют узлами (nodes).

Элемент векторного контура, заключенный между двумя опорными точками (узлами), называется сегментом векторного контура. Если контур имеет более двух опорных точек (узлов), то он состоит из нескольких сегментов. Форму векторного контура изменяют перемещением опорных точек (узлов), изменением их свойств, добавлением новых опорных точек или удалением части опорных точек векторного контура.

Векторный контур может быть открытым или замкнутым. Если последняя опорная точка (узел) векторного контура одновременно является и его первой точкой (простого геометрического совпадения этих точек недостаточно), то векторный контур считается замкнутым. В противном случае он открыт. Свойства замкнутых и открытых векторных контуров различаются.

Векторный контур является элементарным графическим объектом. Из контуров можно создавать новые объекты или их группы. С несколькими контурами можно выполнить операции группирования, комбинирования и объединения. Эти операции образуют, соответственно: группу объектов, составной векторный контур или новый контур. В операции группирования каждый контур группы сохраняет свои опорные точки (узлы) и свойства. В операции комбинирования векторные контуры сохраняют свои опорные точки (узлы), но свойства составного контура становятся новыми. В операции объединения образуются новые опорные точки и изменяются свойства исходных объектов.

Узлом называется точка на плоскости изображения, определяющая положение одного из концов сегмента кривой и его направление в месте выхода из узла. Сегментом называется часть линии, соединяющая два смежных узла. Эти два типа элементарных объектов неразрывно связаны, они не могут существовать в отрыве друг от друга или вне линии. В замкнутой линии число узлов и сегментов одинаково, в незамкнутой – различается на единицу.

Имеющиеся в составе линии узлы могут быть краевыми и промежуточными. Краевым называется узел, смежный только с одним сегментом линии.

Промежуточный узел располагается между двумя смежными сегментами. Кроме того, один из узлов линии является начальным. В незамкнутой линии это один из краевых узлов, в замкнутой – один из промежуточных.

Сегменты линии подразделяются на прямолинейные и криволинейные. Прямолинейным называется сегмент, представляющий собой отрезок прямой линии, криволинейным – сегмент, в любой точке которого радиус кривизны отличен от бесконечности.

Различают три типа узлов:

• точки излома (узел, в котором наклон и длину направляющих рукояток можно изменять независимо друг от друга. К точкам излома условно относят также узлы, в которых соприкасаются два прямолинейных сегмента);
• сглаженные узлы (узел, в котором направляющие рукоятки лежат на общей прямой, проведенной через выделенный узел. По крайней мере, один из сегментов, примыкающих к сглаженному узлу, должен быть криволинейным);
• симметричные узлы (узел, в котором направляющие рукоятки лежат на общей прямой, проведенной через выделенный узел, и имеют одинаковую длину. Симметричные узлы могут располагаться только на стыке двух криволинейных сегментов).

9. Основные редакторы векторной графики. Форматы файлов векторной графики.

Для создания векторных изображений используют такие редакторы, как:

1. Corel Draw.
2. Adobe Illustrator.
3. Adobe Free Hand и др.

Corel Draw. С ними работают профессионалы дизайна и рекламы.  Это самый популярный графический редактор среди любителей, начинающих профессионалов и продвинутых художников-графиков. Актуальные версии Corel Draw позволяют выбирать предустановки, где расположение рабочих областей напоминает Photoshop или Illustrator. Благодаря поддержке 64-разрядных ОС обеспечивается высокая производительность программы. Онлайн-сервис Content Center дает возможность обмениваться цветовыми градиентами и векторными узорами с другими пользователями.

Adobe Illustrator. Данное ПО – мировой стандарт для отрасли полиграфии. Именно Illustrator позволяет качественно переносить изображения из компьютера на бумагу или любой другой запечатываемый носитель. Предусмотрен революционный уровень масштабирования – до 64000 %.

Особым удобством отличается интерфейс. Пользователи без труда находят все необходимые инструменты. Кроме того, Adobe Illustrator корректно работает с вектором. Созданные в программе изображения, как правило, без изменений выводят на фотонаборном автомате.

Интерактивные инструменты фигур обеспечивают поддержку динамической корректировки. Символы можно изменять с помощью заливки, обводки и т. п. Также предусмотрены масштабирование, повороты, наклоны, отражения и т. д. При этом связь с родительским символом не нарушается.

Если проект не был сохранен, для его восстановления необходимо просто перезагрузить Illustrator. Программа предлагает варианты диагностики и ликвидации ошибок.

ПО можно устанавливать на мобильных устройствах с такими операционными системами, как iOS, Android и Windows.

Adobe Free Hand. Интерфейс данного ПО более насыщен инструментами и различными возможностями редактирования, чем Illustrator. При этом методы работы в двух программах схожи. После использования Corel Draw привыкнуть к Free Hand проще, чем к Illustrator.

С помощью представленной программы для векторной графики можно создавать многостраничные сайты. Adobe Free Hand уменьшает затраты времени на разработку и редактирование иллюстраций. Для этого дизайнеры и художники используют шаблоны фонов и страниц, библиотеки символов и т. д.

Форматы векторной графики:

• AI (Adobe Illustrator) — векторный формат файлов программы Adobe Illustrator.
• EPS (Encapsulated Post Script).
• CDR (Corel Draw) — векторный формат файлов программы Corel Draw.
• CMX (Corel Presentation Exchange).
• EMF (Enhanced Metafile, расширенный метафайл Windows).
• WMF (Windows Metafile).
• SVG (Scalable Vector Graphics).

EPS — он хорошо известен тем, кто продает свою векторную графику на микростоках. EPS (Encapsulated Post Script) может хранить как растровую, так и векторную графику. EPS — это один из самых универсальных форматов векторной графики, он поддерживается большинством популярных редакторов векторной графики. И именно поэтому формат EPS 10 и EPS 8 принимаю на микростоках как основной формат векторной графики.

CMX – векторный формат графических программ компании Corel. Его главное предназначение — передача рисунков между разными программами.

EMF и WMF – довольно простые форматы векторной графики, позволяющие хранить основную информацию. EMF может содержать как векторную, так и растровую информацию в одном файле. EMF лучше чем WMF поддерживает кривые, используемые в рисунках Flash, прекрасно воспринимает «составленные» из нескольких программ векторные изображения (к примеру Chem Win и MS Power Point). WMF более старый, чем EMF формат. Он широко применяется в офисном пакете MS Office.

SVG - основан на XML разметке, используется для двухмерной векторной графики, как анимированной, так и неподвижной.

10. Растровая графика: суть, достоинства, недостатки и область применения.

Растровое изображение — это изображение, в основе которого стоит таблица. Ячейки таблицы – это пиксели.

Пиксель – это единица измерения размеров растрового изображения. Один пиксель – это одна клеточка в растровом изображении. Соответственно растровые изображения состоят из пикселей, только они настолько малы, что в нормальном виде их трудно различить. Каждый пиксель растрового изображения имеет следующие свойства: цвет и координаты расположения пикселя. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. 

Достоинства растровой графики:

1. Возможность воспроизведения изображений любого уровня сложности. Количество деталей, воспроизводимых на изображении во многом, зависит от количества пикселов.
2. Точная передача цветовых переходов.
3. Наличие множества программ для отображения и редактирования растровой графики. Абсолютное большинство программ поддерживают одинаковые форматы файлов растровой графики. Растровое представление, пожалуй, самый «старый» способ хранения цифровых изображений.

Недостатки растровой графики:

1. Большой размер файла. Фактически для каждого пиксела приходится хранить информацию о его координатах и цвете.
2. Невозможность масштабирования (в частности, увеличения) изображения без потери качества.

Растровая графика применяется:

• для хранения и обработки полутоновых изображений (сканированные или изначально созданные на компьютере картины, фотографии);
• в веб-дизайне. Применяемые на веб-страницах изображения, как правило не велики, а вывод их на экран осуществляется самим веб-обозревателем без применения дополнительных программ.

11. Понятие пикселя и растра.

Растр — это матрица ячеек, называемых пикселами. Любой пиксел имеет свой цвет. Совокупность пикселов различного цвета образует изображение. В зависимости от расположения пикселов в пространстве различают квадратный, прямоугольный, гексагональный и другие типы растров. Для описания расположения пикселов используют разнообразные системы координат. Общим для всех таких систем является то, что координаты пикселов образуют дискретный ряд значений. Часто используется система целых координат — номеров пикселов. Начало координат, как правило, располагается в левом верхнем углу.

Размер растра, как правило, измеряется количеством пикселов по горизонтали и вертикали. Разрешающая способность характеризует расстояние между соседними пикселами — шаг дискретной сетки растра. Разрешающую способность измеряют количеством пикселов на единицу длины.

Наиболее популярной единицей измерения является dpi (dots per inch) — количество пикселов в одном дюйме длины (2.54 см). Шаг не тождественен размерам пикселов: размер пикселов может равняться шагу, а может принимать другие значения. Форма пикселов растра определяется особенностями устройства графического вывода. Например, пикселы могут иметь форму прямоугольника или квадрата, а также иметь круглую форму и по размерам могут не равняться шагу растра.

Другой важный параметр - количество цветов (глубина цвета). Отметим, что глаз человека способен различать порядка 350000 цветов. Изображения можно классифицировать следующим образом:

1. Двухцветные (бинарные) (1 бит на пиксел). Характерный и наиболее распространенный пример – черно-белые изображения.
2. Полутоновые. Градации серого или другого цвета. Например, 256 градаций (1 байт на пиксел).
3. Цветные изображения. Глубина цвета 16 бит на пиксел (65536 цветов) называется High Color; 24 бита на пиксел (16.7 млн. цветов) — True Color. В компьютерных графических системах используют и большую глубину цвета — 32, 48 и более битов на пиксел.

Существуют различные методы улучшения качества растровых изображений, которые основываются на субъективном восприятии разрешающей способности и количества цветов. Как правило, улучшение одной характеристики происходит за счет ухудшения другой. Также в растровых системах при невысокой разрешающей способности существует проблема ступенчатого эффекта (aliasing): при большом шаге сетки растра пикселы линий образуют нечто похожее на ступени лестницы.

12. Разрешение растровой графики, виды разрешения.

Разрешение — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотоплёнки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение (больше элементов) типично обеспечивает более точные представления оригинала. Другой важной характеристикой изображения является разрядность цветовой палитры.

Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным. Более того, возможна не квадратная решётка элементов изображения, а например шестигранная (гексагональная) или вовсе не регулярная (стохастическая), что не мешает говорить о максимальном количестве точек или управляемых элементов изображения на единицу длины или площади.

Ошибочно под разрешением понимают размеры фотографии, экрана монитора или изображения в пикселах. Размеры растровых изображений выражают в виде количества пикселей по горизонтали и вертикали, например: 1600×1200. В данном случае это означает, что ширина изображения составляет 1600, а высота — 1200 точек (такое изображение состоит из 1 920 000 точек, то есть примерно 2 мегапикселя). Количество точек по горизонтали и вертикали может быть разным для разных изображений. Изображения, как правило, хранятся в виде, максимально пригодном для отображения экранами мониторов — они хранят цвет пикселей в виде требуемой яркости свечения излучающих элементов экрана (RGB), и рассчитаны на то, что пиксели изображения будут отображаться пикселями экрана один к одному. Это обеспечивает простоту вывода изображения на экран.

При выводе изображения на поверхность экрана или бумаги, оно занимает прямоугольник определённого размера. Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения. Если пиксели изображения выводятся пикселами устройства вывода один к одному, размер будет определяться только разрешением устройства вывода. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем больше точек отображается на той же площади и тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка. При большом количестве точек, размещённом на маленькой площади, глаз не замечает мозаичности рисунка.

Справедливо и обратное: малое разрешение позволит глазу заметить растр изображения («ступеньки»). Высокое разрешение изображения при малом размере плоскости отображающего устройства не позволит вывести на него всё изображение, либо при выводе изображение будет «подгоняться», например для каждого отображаемого пиксела будут усредняться цвета попадающей в него части исходного изображения. При необходимости крупно отобразить изображение небольшого размера на устройстве с высоким разрешением приходится вычислять цвета промежуточных пикселей. Изменение фактического количества пикселей изображения называется передискретизация, и для неё существуют целый ряд алгоритмов разной сложности.

При выводе на бумагу такие изображения преобразуются под физические возможности принтера - проводится цветоделение, масштабирование, и растеризация для вывода изображения красками фиксированного цвета и яркости, доступными принтеру.

Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о желаемом масштабе при выводе на печать, то есть о желаемом разрешении в dpi (эта величина говорит о количестве точек на единицу длины: например 300 dpi означает 300 точек на один дюйм). Это исключительно справочная величина. Как правило, для получения распечатка фотографии, который предназначен для рассматривания с расстояния порядка 40 — 45 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi. Исходя из этого можно рассчитать, какого размера отпечаток можно получить из имеющегося изображения или какого размера изображение надо получить, чтоб затем сделать отпечаток нужного размера.

Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:

1. dpi (англ. dots per inch) — количество точек на дюйм.
2. ppi (англ. pixels per inch) — количество пикселей на дюйм.
3. lpi (англ. lines per inch) — количество линий на дюйм, разрешающая способность графических планшетов (дигитайзеров).
4. spi (англ. samples per inch) — количество семплов на дюйм; плотность дискретизации (англ. sampling density), в том числе разрешение сканеров изображений.

По историческим причинам величины стараются приводить к dpi, хотя с практической точки зрения ppi более однозначно характеризует для потребителя процессы печати или сканирования. Измерение в lpi широко используется в полиграфии. Измерение в spi используется для описания внутренних процессов устройств или алгоритмов.

Для векторных изображений, в силу принципа построения изображения, понятие разрешения неприменимо.

13. Масштабирование растровых изображений.

В компьютерной графике и цифровой обработке изображений, масштабирование описывает изменение размера цифрового изображения.

При масштабировании растровой графики изменяется разрешение их изображения. Это означает, что новое изображение с большим или меньшим количеством точек изображения (пикселей) создается из данной растровой графики. Когда количество пикселей увеличивается (апскейлинг), это обычно связано с видимой потерей качества. С точки зрения цифровой обработки сигналов, масштабирование растровой графики является примером преобразования частоты дискретизации, преобразования дискретного сигнала из одной частоты дискретизации (здесь - локальной частоты дискретизации) в другую.

Масштабирование изображений используется, среди прочего, в веб-браузерах, программах обработки изображений, средствах просмотра изображений и файлов, программных лупах, с цифровым масштабированием, увеличением секций и созданием изображений предварительного просмотра, а также при выводе изображений на экраны или принтеры.

Методы масштабирования растровой графики.

 Масштабирование с фильтром реконструкции. Программы редактирования изображений обычно предлагают несколько методов масштабирования. Наиболее часто поддерживаемые методы - повторение пикселей, билинейная и бикубическая интерполяция - масштабируют изображение с помощью фильтра восстановления. При масштабировании указанная сетка изображения должна быть перенесена в выходную сетку разных размеров. Таким образом, масштабирование можно четко представить, поместив пиксельную сетку выходного изображения, подлежащего вычислению, поверх пиксельной сетки входного изображения. Каждому пикселю выходного изображения назначается значение цвета, которое вычисляется из пикселей входного изображения, которые находятся поблизости. Используемый фильтр реконструкции определяет, какие пиксели входного изображения используются для вычисления и как их значения цвета взвешиваются.

Масштабирование с использованием радиально-симметричного восстанавливающего фильтра. Значение цвета выходного изображения вычисляется как сумма значений цвета входного изображения, взвешенная фильтром восстановления. При масштабировании фильтр двумерной реконструкции помещается на каждый пиксель выходного изображения. Значение цвета вычисляется как сумма значений цвета пикселей входного изображения, которые перекрываются несущей фильтра восстановления, взвешенных по значению фильтра восстановления в этих пикселях. Обычно фильтры реконструкции уменьшаются по мере удаления от центра. В результате значения цвета, расположенные близко к выходному пикселю, имеют больший вес, а те, которые находятся дальше - меньший. Размер фильтра восстановления зависит от растра входного изображения и, в случае уменьшения, от растра выходного изображения.

Повторение пикселей. При повторении пикселей, также называемом ближайшим соседом, значение цвета ближайшего пикселя входного изображения присваивается каждому пикселю выходного изображения. Уменьшение изображений с помощью этого метода может привести к серьезному искажению, которое проявляется в виде артефактов изображения. При увеличении с помощью повторения пикселей получается блочное, «пиксельное» представление. В случае увеличения повторение пикселей соответствует реконструкции с помощью прямоугольного фильтра размером 1 × 1. Такой фильтр перекрывает только один пиксель входного изображения, а именно ближайший.

Билинейная интерполяция. При масштабировании с использованием билинейной интерполяции значение цвета выходного изображения вычисляется из четырех ближайших значений цвета входного изображения. При билинейной интерполяции значение цвета пикселя в выходном изображении интерполируется из четырех соседних значений цвета во входном изображении. Этот фильтр является разделяемым и может быть рассчитан как серия интерполяций с помощью одномерного фильтра реконструкции. Сначала вычисляется интерполированное значение цвета для каждой из двух задействованных линий изображения, а затем выполняется интерполяция между этими двумя вертикальными точками.

Бикубическая интерполяция. При бикубической интерполяции значение цвета выходного изображения интерполируется из соседних значений цвета входного изображения с использованием кубических сплайнов. Есть несколько общих кубических шлицев с разными свойствами; поэтому термин «бикубическая интерполяция» неоднозначен.

Процесс супер разрешения. При масштабировании с использованием так называемых методов сверхвысокого разрешения (SR) используется информация из соседних изображений одного изображения из последовательности. Более высокое качество достигается за счет больших вычислительных затрат. Такие методы особенно актуальны для медицины, астрофотографии и судебно-медицинской экспертизы записей с камер наблюдения.

Искажение изображения в зависимости от содержимого. Зависящее от содержимого искажение изображения — это процесс, при котором пропорции изображений изменяются при сохранении соответствующего содержимого изображения.

Масштабирование пиксельной графики. Для увеличения пиксельных изображений с резкими краями были разработаны специальные алгоритмы, которые обеспечивают лучшие результаты, чем методы, описанные выше для этих типов изображений. Некоторые из этих алгоритмов могут масштабировать изображения в два, три или четыре раза по сравнению с их исходным размером в реальном времени.

14. Физический размер изображения.

Размеры изображения:

1. Физический размер изображения.
2. Логический размер изображения.
3. Разрешение.

Чтобы понимать принципы работы с растровой графикой, важно разобраться в размерах изображения – не менее важно, чем знать теорию цвета. Точно так же, как неполноцветное изображение ограничивает нас в выразительных средствах и иногда не позволяет полностью передать все нюансы рисунка, малый размер изображения не позволит нам передать мелкие детали рисунка или помешает использовать его в большом размере.

Осложняет дело и то, что у растрового изображения есть два разных размера. С одной стороны, на экране монитора или на листе бумаги изображение можно измерить линейкой и получить размер в сантиметрах. С другой стороны, существует размер в пикселах – он определяет количество пикселов в изображении.

Размер в пикселах принято называть физическим размером изображения. Это твердая, незыблемая величина, которая достаточно точно описывает изображение, такой размер является абсолютным.

Размер в сантиметрах, миллиметрах и других линейных единицах измерения принято называть логическим размером, поскольку он описывает только сиюминутное состояние изображения – тот размер, с которым его сейчас вывели на экран монитора или на печать, и это размер относительный.

Оба размера связаны между собой третьей величиной, которая именуется разрешением.

Физический размер изображения – это количество пикселов в изображении по ширине и по высоте. Таким образом, мы получаем размеры изображения в пикселах. Чем больше пикселов в изображении и чем больше его физический размер, тем выше может быть качество изображения. При большем количестве пикселов мы можем сохранить более мелкие детали изображения, которые были бы не видны при меньшем количестве. Поскольку пиксел является наименьшей деталью изображения, детали размером меньше 1 пиксела не могут быть сохранены в изображении.

Нужно особо подчеркнуть, что хотя размер изображения в пикселах можно изменить (используя графический редактор), но улучшить его качество и «проявить» недостающие детали невозможно. Поскольку вся информация об изображении записана в пикселах, новой информации при увеличении их количества взяться просто неоткуда. Таким образом, очень важно, чтобы уже на стадии создания или оцифровки изображение содержало достаточное количество пикселов.

Вычислить необходимое и достаточное количество пикселов в изображении раз и навсегда – невозможно. Строго говоря, это зависит от того, как изображение будет использоваться, – для большого плаката нужно большое изображение, а для картинки в углу веб-сайта размер изображения должен быть небольшим.

Однако уменьшить изображение намного легче, чем увеличить его: в этом случае нужно всего лишь избавиться от лишней информации, а не «придумать» несуществующую и каким-то образом восстановить мелкие детали рисунка. Поэтому, если мы не знаем заранее будущих размеров изображения или не можем их вычислить достаточно точно, следует делать запас в большую сторону: оцифровывать или создавать изображение с максимальным возможным физическим размером, с тем чтобы потом уменьшить его в случае необходимости.

Логический размер изображения, измеряемый в сантиметрах, миллиметрах или других единицах длины, является относительным. Изображение может быть легко увеличено или уменьшено на мониторе, выведено на печать с большим или меньшим размером.

Неприятным фактом является то, что при увеличении или уменьшении логического размера изображения пикселы также увеличиваются и уменьшаются. Увеличивая логический размер изображения, мы нарушаем иллюзию «цельности» картинки, поскольку пикселы становятся заметны.

Как правило, незначительное увеличение изображения проходит практически бесследно. Однако при увеличении в два и более раза пикселы становятся хорошо заметны, что визуально снижает качество изображения. Становится заметен недостаток деталей в изображении, нарушается иллюзия цельности.

Как и в случае с изменением физического размера, уменьшение логического размера – значительно меньшая проблема, хотя изображение все равно пострадает: мелкие детали станут неразличимы.

Величина под названием «разрешение» является «связующим звеном» между логическим и физическим размером. Она определяет соотношение между ними и позволяет судить о качестве изображения.

Измеряя разрешение, мы фактически измеряем размер одного пиксела. Поскольку размер этот очень мал (если, конечно, мы пытаемся добиться высокого качества и иллюзии цельного изображения), то не принято измерять его в долях миллиметра. Разрешение измеряют в количестве пикселов на дюйм или на сантиметр, то есть – сколько пикселов нужно выстроить в ряд, чтобы они составили один линейный дюйм (или сантиметр). Обозначается разрешение сокращением ppi (pixel per inch, то есть «пикселов на дюйм») или – для разрешения печатного устройства – dpi (dots per inch, «точек на дюйм»).

15. Разрешение: типы и единицы измерения.

Для изображений большое значение имеет понятие разрешение, которое выражается количеством точек на единицу длины. Различают разные типы разрешения:

• монитора;
• изображения;
• печати.

Разрешение монитора указывается двумя значениями и определяет количество точек по горизонтали и вертикали. Элементарную точку на экране принято называть пикселем. Таким образом, значение 800 x 600 означает, что видимая область монитора имеет 800 пикселей по горизонтали и 600 — по вертикали. Пиксель — это относительная единица измерения, ее величина зависит от установленного экранного разрешения и размера монитора. Например, для 15-дюймового монитора популярным разрешением является 800 x 600 пикселей. Картинка с такими же размерами (800 x 600) будет занимать всю область экрана. Увеличив разрешение до 1024 x 768, вы, тем самым, уменьшите размеры изображения на экране.

Разрешение монитора имеет важное значение для web-дизайнеров, ведь от этого параметра зависит и размер помещаемых на web-страницу изображений. При неудачном учете этого значения рисунок может не поместиться целиком на web-страницу, и тогда появится горизонтальная полоса прокрутки, которая создает неудобства посетителям сайта и может испортить дизайн. Таким образом, для сайта, который ориентирован на разрешение монитора пользователей 800 x 600, ширину изображений следует ограничить размером 700—770 пикселей. Данная величина получается с учетом ширины полосы прокрутки браузера и толщины вертикальных рамок окна.

Количество пикселей, показываемых на единицу длины изображения, характеризует величину разрешения экранного изображения и называется пиксель на дюйм (pixel per inch — ppi). Если изображение предназначено только для вывода на экран монитора, а не для печати, то графические программы, как правило, устанавливают разрешение 72 ppi.

Для любого печатающего устройства характерна величина, выражающая, сколько точек на дюйм он может воспроизвести. Эта величина называется dpi (dot per inch — количество точек на дюйм). Для примера, большинство лазерных принтеров поддерживает разрешение 600 dpi и выше. Размер точки определяется характеристиками принтера и свойствами изображения.

Поскольку графические редакторы в силу физических различий между пикселем экрана и печатной точкой не в состоянии передать величину точки, то плотность точек заменяется количеством пикселей на экране. Так, для изображения, которое на печати будет иметь размер один на один дюйм, при разрешении 72 dpi количество пикселей будет равно 5184 (72 x 72). Увеличение разрешения до 300 dpi увеличит и количество пикселей до 90 тыс. (300 x 300). Более высокое разрешение, как правило, передает и большее количество деталей в изображении.

Иногда путают разрешение изображения и печати в связи с тем, что в некоторых графических программах используется только один термин — dpi. Поэтому следует учитывать, что если изображение предназначено для вывода на экран монитора, на web-страницу, например, то разрешение в данном случае должно пониматься как ppi (пиксель на дюйм).

16. Связь разрешения и физического размера изображения.

Любое графическое изображение может быть показано как на экране, так и распечатано на принтере. По этой причине графические редакторы поддерживают два взаимосвязанных размера изображения — один измеряется в пикселях и предназначен для вывода на экран, а другой — измеряется в сантиметрах, миллиметрах, дюймах и других типографских единицах и показывает, какой ширины и высоты будет напечатано изображение.

Изменение разрешения изображения никак не сказывается на ширине и высоте напечатанного изображения, но существенно влияет на качество печати, хотя увидеть конечный результат на экране невозможно. Вместо этого будет изменяться количество пикселей по горизонтали и вертикали, чтобы сохранить плотность точек на прежнем уровне. Увеличивая разрешение в два раза, вы тем самым увеличиваете количество пикселей в 4 раза, линейные размеры изображения удваиваются по ширине и высоте.

При резком уменьшении разрешения исчезают мелкие детали, и возникает паразитный узор, называемый муаром.

Механизм возникновения муара состоит во взаимодействии двух сеток, разрешение которых близко друг другу. Периодическая структура изображения (минимальные периодические линии оригинала) лежит в граничной зоне (близка разрешению) дискретизации. Муар – это проблема, сопровождающая процесс растеризации. Он может появиться и при операции изменения размеров изображения.

17. Связь между параметрами изображения и размерами файла.

Размер файла с пиксельным изображением зависит от разрешения пиксельного изображения и от цветовой модели. Он имеет прямо пропорциональную зависимость от произведения числа пикселов по горизонтали и вертикали на глубину цвета использованной цветовой модели.

Размеры пиксельных изображений, предназначенных для вывода на печать, могут достигать величин сотен и тысяч мегабайт. При работе с такими изображениями неизбежно замедление даже на самых мощных компьютерах. Поэтому размеры пиксельного изображения в пикселах и его разрешение должны точно соответствовать назначению этого изображения.

Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок, предназначенный для домашнего просмотра (стандартный размер 10х15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветоделенное цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.

18. Формат графического файла. Типы форматов.

Знание файловых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в допечатной подготовке изданий, в подготовке изображений для web-страниц и в компьютерной графике вообще. Все форматы имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в работе. Формат файла определяется по его расширению. Поэтому в большинстве случаев обозначение формата и расширение совпадают.

Существует несколько различных типов графических форматов, каждый из которых сохраняет данные определенным способом. В настоящее время наиболее широко используются растровый, векторный и метафайловый форматы. Существуют, однако, и другие типы форматов — форматы сцены, анимации, мультимедиа, гибридные, гипертекстовые, гипермедиа, объемные, язык моделирования виртуальной реальности, аудиоформаты, форматы шрифтов, язык описания страницы.

Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений. Растровые файлы, по сути дела, содержат точную пиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.

.TIF. При сохранении иллюстрации в этом формате не используется ни один из видов компрессии (сжатия). В этом формате получают максимально возможную степень качества и соответствия, сохраненной в файле копии изображения. Это единственный формат, используемый в профессиональном дизайне для хранения изображений высокого качества. Качественные TIF-изображения могут занимать несколько сотен мегабайт. TIF-формат является лучшим выбором при передаче изображений и растровой графики в векторные программы и издательские системы.

.JPG. Этот формат используется для сжатия изображения в десятки раз. Формат позволяет использовать различные степени сжатия, делая тем самым выбор либо в сторону увеличения качества, либо в сторону уменьшения файла. В профессиональной полиграфии этот формат не используется из-за существенных потерь качества изображения. Для просмотра изображения на экране монитора или для распечатки на принтере качества JPG-формата достаточно. В формате JPG используется метод сжатия jpeg. Этим методом лучше сжимаются растровые изображения фотографического качества и плохо сжимаются логотипы или схемы. В этом формате хорошо и с меньшими потерями сжимаются большие изображения с высоким разрешением 200-300 ppi и плохо сжимаются с низким разрешением 72-150 ppi. Нежелательно сохранять изображения в JPG-формате, где важны все тонкости цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание некоторой цветовой информации. В этом формате следует сохранять только конечный вариант работы, потому что любое пересохранение приводит к новым потерям данных и превращениям изображения в кашу.

.GIF. Этот формат имеет метод сжатия, который обозначается LZW. Этот формат имеет ограниченную палитру цветов. Основное ограничение GIF состоит в том, что цветное изображение может иметь не больше 256 цветов, поэтому цвета в этом формате становятся грубыми, а само изображение зернистым. Не используется в полиграфии и не рекомендуется для изображений, предназначенных для монитора или принтера. В GIF-формате пиксели изображения записываются через строку. По этой технологии, получив только часть файла уже можно увидеть изображение целиком, но с низким качеством. В случае с контрастностью изображения с четкими границами между цветами или в случае с однотонным изображением при использовании этого формата большая степень сжатия, чем JPG, причем качество не изменяется. В GIF можно оставить один-два цвета прозрачными, и они станут невидимыми в программах-браузерах просматриваемых web-страниц. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного альфа-канала в изображении, которое сохраняется вместе с файлом. Кроме того, этот файловый формат может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые Интернет-браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. С помощью нескольких картинок создается иллюзия движения, называемая GIF-анимацией. GIF-формат используется для создания web-страниц: баннеров (рекламных заставок), элементов фона.

.PNG. Это формат, разработанный относительно недавно, предназначенный для того, чтобы заменить GIF-формат. В нем используется метод сжатия без потерь качества, который обозначается deflate. Сжатые индексированные файлы (с небольшим количеством цветов) имеют меньший размер по сравнению с аналогичными GIF-файлами. Глубина цвета в файлах может быть любой до 48 бит. В отличие от GIF-формата PNG поддерживает не только прозрачность, но и полупрозрачность. В файловом формате PNG записана информация о гаммах коррекции. Гамма представляет собой некоторое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана монитора от напряжения на электродах. Это число считывается из файла, позволяющего ввести поправку яркости при отображении. Требуется оно для того, чтобы картинки, созданные в ОС Macintosh выглядели одинаково в других ОС. Эта особенность позволяет добиться одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя.

.EPS. Это самый удобный и универсальный способ хранения графических данных. Предназначен для передачи векторных и растровых изображений в издательские системы. Создается всеми программами, работающими с графикой. Этот формат используется только тогда, когда печать осуществляется на устройстве, поддерживающем язык PostScript. В формате EPS сохраняются данные в буфере обмена у всех графических программ фирмы Adobe. Вместе с EPS-файлами можно сохранять эскизы изображений. Эскиз – это копия с низким разрешением, которая сохраняется вместе с файлом EPS и позволяет увидеть, что находится внутри изображения. Открыть EPS-файл для редактирования могут только программы фирмы Adobe – Photoshop, Illustrator. Остальные графические программы могут открывать только в режиме просмотра.

.PDF. Это независящий от графических программ формат для создания электронной документации, презентаций, а также для передачи графики через сети. PDF-файла создаются путем конвертирования из PostScript-файла или функцией экспорта. Программы Photoshop, Illustrator могут создавать только одностраничный файл PDF. Все данные в формате PDF могут сжиматься. Причем к разного типа информации применяются разные типы сжатия. Файл PDF может быть оптимизирован – из него удаляются повторяющиеся элементы, устанавливается постраничный порядок загрузки страниц с приоритетом сначала для текста, потом для графики. Формат PDF используется для передачи по сетям в компактном виде графики и текста. Особенностью многостраничных файлов является то, что они могут сдержать элементы, обеспечивающих поиск и просмотр электронных документов, а также могут содержать гипертекстовые ссылки и электронное оглавление. Наиболее удобным средством для работы с PDF-файлами является программа Acrobat. Причем есть 2 варианта этой программы: Acrobat Professional (для создания многостраничных файлов) и Acrobat Reader (для просмотра PDF-файлов).

.PSD. Это внутренний формат программы Photoshop. Стал поддерживаться все большим количеством графических программ. Этот формат позволяет записывать изображение с многими слоями и дополнительными альфа-каналами, а также с каналами простых цветов и контурами, и другой специфической информацией.

.BMP. Растровый формат, который является родным графическим форматом Windows. Поддерживается всеми редакторами. В этом формате хранятся небольшие растровые изображения, предназначенные для использования в системе Windows. Это формат невысокого качества и с низкой степенью сжатия. Его не рекомендуется использовать не для web-дизайна, не для передачи.

.PCX. Этот формат является самым известным. Практически любая программа, работающая с графикой, поддерживает этот формат. Формат PCX поддерживает метод сжатия, который обозначается RLE. Этот формат используется для штрихованных изображений и для изображений с небольшой глубиной цвета.

Файлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.

Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.

.WMF. Это векторный формат, который используется графическими программами ОС Windows. Этот формат служит для передачи векторных изображений через буфер обмена в среде Windows. Этот формат принимается практически всеми программами, работающими с векторной графикой. Использовать этот формат для растровых изображений нельзя. Недостатки: искажение цвета и несохранение ряда параметров, которые устанавливаются для изображений в графических программах.

.AI. Внутренний формат программы Illustrator. Может открываться программой Photoshop и, кроме того, этот формат поддерживают все программы, связанные с векторной графикой. Этот формат является лучшим средством при передаче векторных изображений из одной программы в другую. Растровые графические элементы при передаче через AI-формат в большинстве случаев теряются.

. CDR. Это внутренний формат программы Corel Draw. Этот формат имеет большую популярность, как и сам пакет программ. Многие программы могут импортировать векторные файлы в форматы Corel Draw. В формате CDR содержаться и растровые графические объекты. В этом формате применяется компрессия, причем для векторных и растровых файлов применяется разная компрессия.

Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.

19. Векторные, растровые и универсальные форматы.

«Смотри №19»

20. Алгоритмы сжатия графической информации. Их классификация.

Цель сжатия данных - обеспечить компактное представление данных, вырабатываемых источником, для их более экономного сохранения и передачи по каналам связи.

Сжатие информации является одним из способов ее кодирования. Вообще коды делятся на три большие группы - коды сжатия (эффективные коды), помехоустойчивые коды и криптографические коды. Коды, предназначенные для сжатия информации, делятся, в свою очередь, на коды без потерь и коды с потерями. Кодирование без потерь подразумевает абсолютно точное восстановление данных после декодирования и может применяться для сжатия любой информации. Кодирование с потерями имеет обычно гораздо более высокую степень сжатия, чем кодирование без потерь, но допускает некоторые отклонения декодированных данных от исходных.

Все методы сжатия информации можно условно разделить на два больших непересекающихся класса: сжатие с потерей информации и сжатие без потери информации.

Сжатие без потери информации.

Эти методы сжатия нас интересуют в первую очередь, поскольку именно их применяют при передаче текстовых документов и программ, при выдаче выполненной работы заказчику или при создании резервных копий информации, хранящейся на компьютере.

Методы сжатия этого класса не могут допустить утрату информации, поэтому они основаны только на устранении ее избыточности, а информация имеет избыточность почти всегда (правда, если до этого кто-то ее уже не уплотнил). Если бы избыточности не было, нечего было бы и сжимать.

Вот простой пример. В русском языке 33 буквы, десять цифр и еще примерно полтора десятка знаков препинания и прочих специальных символов. Для текста, который записан только прописными русскими буквами вполне хватило бы шестидесяти разных значений. Тем не менее, каждый символ обычно кодируется байтом, который содержит 8 битов и может выражать 256 различных кодов. Это первое основание для избыточности.

Программы, выполняющие сжатие информации, могут вводить свою кодировку (разную для разных файлов) и приписывать к сжатому файлу некую таблицу (словарь), из которой распаковывающая программа узнает, как в данном файле закодированы те или иные символы или их группы. Алгоритмы, основанные на перекодировании информации, называют алгоритмами Хафмана.

Наличие повторяющихся фрагментов — третье основание для избыточности. В текстах это встречается редко, но в таблицах и в графике повторение кодов — обычное явление. Так, например, если число 0 повторяется двадцать раз подряд, то нет смысла ставить двадцать нулевых байтов. Вместо них ставят один ноль и коэффициент 20.

Такие алгоритмы, основанные на выявлении повторов, называют методами RLE (Run Length Encoding).

Большими повторяющимися последовательностями одинаковых байтов особенно отличаются графические иллюстрации, но не фотографические (там много шумов и соседние точки существенно различаются по параметрам), а такие, которые художники рисуют «гладким» цветом, как в мультипликационных фильмах.

Сжатие с потерей информации.

Сжатие с потерей информации означает, что после распаковки уплотненного архива мы получим документ, который несколько отличается от того, который был в самом начале. Понятно, что чем больше степень сжатия, тем больше величина потери и наоборот. Разумеется, такие алгоритмы неприменимы для текстовых документов, таблиц баз данных и особенно для программ. Незначительные искажения в простом неформатированном тексте еще как-то можно пережить, но искажение хотя бы одного бита в программе сделает ее абсолютно неработоспособной.

В то же время, существуют материалы, в которых стоит пожертвовать несколькими процентами информации, чтобы получить сжатие в десятки раз. К ним относятся фотографические иллюстрации, видеоматериалы и музыкальные композиции. Потеря информации при сжатии и последующей распаковке в таких материалах воспринимается как появление некоторого дополнительного «шума». Но поскольку при создании этих материалов определенный «шум» все равно присутствует, его небольшое увеличение не всегда выглядит критичным, а выигрыш в размерах файлов дает огромный (в 10-15 раз на музыке, в 20-30 раз на фото- и видеоматериалах).

К алгоритмам сжатия графических файлов с потерей информации относится такой известный алгоритм как JPEG. Алгоритм JPEG используется при сжатии фотоизображений. Графические файлы, сжатые этим методом, имеют расширение JPG.

Алгоритмы сжатия с потерей информации применяют только для потребительских задач. Это значит, например, что если фотографии передаются для просмотра, то подобные алгоритмы применять можно. Если же они передаются для дальнейшей обработки, например для редактирования, то никакая потеря информации в исходном материале недопустима.

Величиной допустимой потери при сжатии обычно можно управлять. Это позволяет экспериментировать и добиваться оптимального соотношения размер/качество. На фотографических иллюстрациях, предназначенных для воспроизведения на экране, потеря 5% информации обычно некритична, а в некоторых случаях можно допустить и 20-25%.

Алгоритмы сжатия без потери информации.

RLE 

Групповое кодирование - Run Length Encoding (RLE) - один из самых старых и самых простых алгоритмов архивации.  К положительным сторонам алгоритма, можно отнести то, что он не требует дополнительной памяти при работе, и быстро выполняется. Алгоритм применяется в форматах РСХ, TIFF, ВМР. Интересная особенность группового кодирования в PCX заключается в том, что степень архивации для некоторых изображений может быть существенно повышена всего лишь за счет изменения порядка цветов в палитре изображения.

LZW

LZW-код (Lempel-Ziv & Welch) является на сегодняшний день одним из самых распространенных кодов сжатия без потерь. Именно с помощью LZW-кода осуществляется сжатие в таких графических форматах, как TIFF и GIF, с помощью модификаций LZW осуществляют свои функции очень многие универсальные архиваторы. Работа алгоритма основана на поиске во входном файле повторяющихся последовательностей символов, которые кодируются комбинациями длиной от 8 до 12 бит. Таким образом, наибольшую эффективность данный алгоритм имеет на текстовых файлах и на графических файлах, в которых имеются большие одноцветные участки или повторяющиеся последовательности пикселов.

Отсутствие потерь информации при LZW-кодировании обусловило широкое распространение основанного на нем формата TIFF. Этот формат не накладывает каких-либо ограничений на размер и глубину цвета изображения и широко распространен, например, в полиграфии. Другой основанный на LZW формат - GIF - более примитивен - он позволяет хранить изображения с глубиной цвета не более 8 бит/пиксел.

Алгоритмы сжатия с потерей информации.

JPEG

Алгоритм JPEG был разработан группой фирм под названием Joint Photographic Experts Group. Целью проекта являлось создание высокоэффективного стандарта сжатия как черно-белых, так и цветных изображений, эта цель и была достигнута разработчиками. В настоящее время JPEG находит широчайшее применение там, где требуется высокая степень сжатия - например, в Internet.

В отличие от LZW-алгоритма JPEG-кодирование является кодированием с потерями. Сам алгоритм кодирования базируется на очень сложной математике, но в общих чертах его можно описать так: изображение разбивается на квадраты 8*8 пикселов, а затем каждый квадрат преобразуется в последовательную цепочку из 64 пикселов. Далее каждая такая цепочка подвергается так называемому DCT-преобразованию, являющемуся одной из разновидностей дискретного преобразования Фурье. Оно заключается в том, что входную последовательность пикселов можно представить в виде суммы синусоидальных и косинусоидальных составляющих с кратными частотами (так называемых гармоник). В этом случае нам необходимо знать лишь амплитуды этих составляющих для того, чтобы восстановить входную последовательность с достаточной степенью точности. Чем большее количество гармонических составляющих нам известно, тем меньше будет расхождение между оригиналом и сжатым изображением.

Большинство JPEG-кодеров позволяют регулировать степень сжатия. Достигается это очень простым путем: чем выше степень сжатия установлена, тем меньшим количеством гармоник будет представлен каждый 64-пиксельный блок.

Безусловно, сильной стороной данного вида кодирования является большой коэффициент сжатия при сохранении исходной цветовой глубины. Именно это свойство обусловило его широкое применение в Internet, где уменьшение размера файлов имеет первостепенное значение, в мультимедийных энциклопедиях, где требуется хранение возможно большего количества графики в ограниченном объеме.

Отрицательным свойством этого формата является неустранимое никакими средствами, внутренне ему присущее ухудшение качества изображения. Именно этот печальный факт не позволяет применять его в полиграфии, где качество ставится во главу угла.

Однако формат JPEG не является пределом совершенства в стремлении уменьшить размер конечного файла. В последнее время ведутся интенсивные исследования в области так называемого вейвлет-преобразования (или всплеск-преобразования). Основанные на сложнейших математических принципах вейвлет-кодеры позволяют получить большее сжатие, чем JPEG, при меньших потерях информации. Несмотря на сложность математики вейвлет-преобразования, в программной реализации оно проще, чем JPEG. Хотя алгоритмы вейвлет-сжатия пока находятся в начальной стадии развития, им уготовано большое будущее.

Фрактальное сжатие.

Фрактальное сжатие изображений — это алгоритм сжатия изображений c потерями, основанный на применении систем итерируемых функций (IFS, как правило являющимися аффинными преобразованиями) к изображениям.

Данный алгоритм известен тем, что в некоторых случаях позволяет получить очень высокие коэффициенты сжатия для реальных фотографий природных объектов, что недоступно для других алгоритмов сжатия изображений в принципе. Из-за сложной ситуации с патентованием широкого распространения алгоритм не получил.

Основа метода фрактального кодирования — это обнаружение самоподобных участков в изображении. В соответствии с данным методом изображение разбивается на множество неперекрывающихся ранговых подизображений (range subimages) и определяется множество перекрывающихся доменных подизображений (domain subimages). Для каждого рангового блока алгоритм кодирования находит наиболее подходящий доменный блок и аффинное преобразование, которое переводит этот доменный блок в данный ранговый блок. Структура изображения отображается в систему ранговых блоков, доменных блоков и преобразований.

Для фрактального алгоритма компрессии, как и для других алгоритмов сжатия с потерями, очень важны механизмы, с помощью которых можно будет регулировать степень сжатия и степень потерь. К настоящему времени разработан достаточно большой набор таких методов.

21. Кодирование изображения. Понятие глубины цвета.

В разных отраслях науки, культуры и техники разработаны специальные формы для записи информации.

Код — это группа обозначений, которую можно использовать для отображения информации. Процесс преобразования сообщения в комбинацию символов в соответствии с кодом называется кодированием.

Существует три основных способа кодирования информации:

1. Числовой способ — с помощью чисел.
2. Символьный способ — информация кодируется с помощью символов того же алфавита, что и исходящий текст.
3. Графический способ — информация кодируется с помощью рисунков или значков.

Почти все созданные и обработанные изображения, хранящиеся в компьютере, можно поделить на две группы:

• растровая графика;
• векторная графика.

Код пикселя содержит информацию о его цвете. Например, два цвета (чёрный — 0, белый — 1) выглядят так в виде двоичного кода.

Для кодирования не цветных изображений обычно используют 256 оттенков серого, начиная от белого, заканчивая чёрным. Для кодирования всех цветов надо 8 битов (1 байт).

Для кодирования цветных изображений обычно используют три цвета: красный, зелёный и синий. Цветной тон получается при смешивании этих трёх цветов.

Размер изображения можно посчитать, умножив его ширину на длину в пикселях. Например, изображение размером 200х100 пикселей, занимает 60000 байт.

Глубина цвета — термин компьютерной графики, означающий количество бит (объём памяти), используемое для хранения и представления цвета при кодировании, либо одного пикселя растровой графики или видеоизображения, либо для каждого цвета составляющего один пиксель. Для стандартов потребительского видео битовая глубина определяет количество бит, используемых для каждого цветового компонента. 

Монохромные изображения кодируются с помощью одномерной шкалы яркости. Обычно это набор из чёрного и белого цвета и промежуточных оттенков серого, но могут использоваться и другие комбинации: например, монохромные мониторы часто используют зелёный или оранжевый цвет свечения вместо белого. Изображение кодируется с помощью дискретного набора цветов, каждый из которых описан с помощью палитры независимо друг от друга. С увеличением количества бит в представлении цвета количество отображаемых цветов стало непрактично большим для цветовых палитр. При большой глубине цвета на практике кодируют яркости красной, зелёной и синей составляющих — такое кодирование называют RGB-моделью.

8-битный «реальный» цвет.

Сильно ограниченная, однако «реальная» цветовая схема, в которой по три бита (по восемь возможных значений) для красной (R) и зелёной (G) составляющих, и два оставшихся бита на пиксель для кодирования синей (B) составляющей (четыре возможных значения), позволяют представить 256 (8×8×4) различных цвета. Нормальный человеческий глаз менее чувствителен к синей составляющей, чем к красной и зелёной, поэтому синяя составляющая представляется одним битом меньше. Такая схема использовалась в MSX2-серии компьютеров в 1990-х годах.

12-битный «реальный» цвет кодируется 4 битами (по 16 возможных значений) для каждой из R, G и B-составляющих, что позволяет представить 4096 (16×16×16) различных цветов. Такая глубина цвета иногда используется в простых устройствах с цветными дисплеями (например, в мобильных телефонах).

HighColor

HighColor или HiColor разработан для представления оттенков «реальной жизни», то есть наиболее удобно воспринимаемый человеческим глазом. Такой цвет кодируется 15 или 16 битами:

• 15-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для зелёной и 5 для синей, то есть 25 = 32 возможных значения каждого цвета, которые дают 32 768 (32×32×32) возможных цвета.
• 16-битный цвет использует 5 бит для представления красной составляющей, 5 для синей, но 6 бит (26 = 64 возможных значения) для представления зелёной, так как человеческий глаз более чувствителен к зелёной составляющей. Таким образом получаются 65 536 (32×64×32) цветов. 16-битный цвет упоминается как «тысячи цветов» (thousands of colors) в системах Macintosh.
• Большинство современных ЖК-дисплеев отображают 18-битный цвет.

TrueColor

TrueColor приближен к цветам «реального мира», предоставляя 16,7 млн различных цветов. Такой цвет наиболее приятен для восприятия человеческим глазом различных фотографий, для обработки изображений.

Deep Color

В конце 1990-х годов некоторые high-end графические системы, например SGI, начали использовать более 8 бит на канал - например, 12 или 16 бит. Программы профессионального редактирования изображений стали сохранять по 16 бит на канал, предоставляя «защиту» от накапливания ошибок округления, погрешностей при вычислении в условиях ограниченной разрядной сетки чисел.

Для дальнейшего расширения динамического диапазона изображений были созданы различные модели. Например High Dynamic Range Imaging (HDRI), использует числа с плавающей запятой и позволяет наиболее точно описывать в изображениях интенсивный свет и глубокие тени в одном и том же цветовом пространстве. Различные модели описывают такие диапазоны, применяя более 32 бит на канал.

22. Цветовые палитры, их виды.

Цветовая палитра (палитра цвета) — фиксированный набор (диапазон) цветов и оттенков, имеющий физическую или цифровую реализацию в том или ином виде (например, атлас цветов, системная цветовая палитра, Московская цветовая палитра).

Существуют три основные палитры цветов^

1. Самая известная и популярная — RAL. Впервые стандарт RAL был представлен в 1927 году Немецким Институтом Гарантий Качества и Сертификации (Райхс-Аусшус фюр Лифербедингунген — RAL) по просьбе производителей лакокрасочной продукции. Институт установил стандарт на цветовое пространство, разделив его на диапазоны и обозначив каждый цвет однозначным цифровым индексом. Номера четырёхзначные, (№ XXXX) где 1xxx — жёлтые (27 шт) , 2xxx — оранжевые (12 шт), 3xxx — красные (22 шт), 4xxx — фиолетовые (10 шт), 5xxx — синие (23 шт), 6xxx — зеленые (32 шт), 7xxx — серые (37 шт), 8xxx — коричневые (19 шт), 9xxx — светлые и тёмные (12шт). Для определения цвета по системе RAL издаются вееры, каталоги и программное обеспечение. Всего содержится более двух тысяч оттенков по RAL.

2. Более современная и быстрорастущая NCS (англ. Natural Color System, естественная система цвета). Эта цветовая модель была предложенная Скандинавским институтом цвета (Skandinaviska Färginstitutet AB), Стокгольм, Швеция в 1979 году. Она основана на системе противоположных цветов и нашла широкое применение в промышленности для описания цвета продукции. При описании цвета по NCS используются шесть простых цветов: белый, чёрный, красный, жёлтый, зелёный и голубой (то есть таких, которые нельзя описать сочетанием двух других, кроме зелёного, его можно получить сочетанием жёлтого и синего). Все остальные цвета представлены сочетанием основных (например, оранжевый — одновременно красноватый и желтоватый). Это облегчает интуитивное понимание цвета из его кодированной записи, в то время как в таких системах как RGB мысленная визуализация цвета по трём цифрам довольно сложна. В описании цвета учитывается близость к черному — темнота цвета, чистота цвета (насыщенность) и процентное соотношение между двумя основными цветами. Полная запись цвета может также включать кодовую букву, обозначающую версию стандарта NCS. Для определения цвета по системе NCS издаются каталоги и программное обеспечение. Последняя редакция цветового веера содержит 1950 цветов.

3. Pantone. Используется в основном в полиграфии. Разработанная американской фирмой Pantone Inc в середине XX века. Использует цифровую идентификацию цветов изображения для полиграфии печати как смесевыми, так и триадными красками. Эталонные пронумерованные цвета напечатаны в специальной книге, страницы которой веерообразно раскладываются. Существует множество каталогов образцов цветов Pantone, каждый из которых рассчитан на определённые условия печати. Например, для печати на мелованной, немелованной бумаге, каталог для металлизированных красок (золотая, серебряная) и т. д. Производитель настаивает на том, что «веера» необходимо ежегодно заменять, так как за это время процесс выцветания и истирания изображения делает цвета неточными.

Смешивание цветов в поиске нужных комбинаций является интересным и увлекательным занятием, особенно для дизайнеров. С помощью цветовой палитры они добиваются нужных красочных решений при проектировании UI или логотипов. В умелых руках таким образом создаются визуально привлекательные фирменные стили, которые успешно резонируют с эмоциями целевой аудитории.

Дизайнер оперирует богатым арсеналом цветовых схем, при использовании которых очень важно добиваться гармонии. В этом как раз и помогают цветовые палитры, позволяя получать согласованный и эстетически привлекательный дизайн. Придуманы они были не одно тысячелетие назад, но в современной цифровой эпохе получили еще большую популярность. Цветовые палитры представляются в форме HEX-кодов, с помощью которых мы сообщаем компьютеру о том, какой цвет нам нужен.

Виды цветовых палитр

Монохроматическая

Подразумевает использование одного цвета, его тональностей и теней. Монохроматическая цветовая гармония всегда оказывается предпочтительным выбором. За счет уникального контраста оттенков она делает дизайн более привлекательным.

Аналоговая

Аналоговые палитры основываются на цветах, располагающихся рядом на цветовом круге. Такие палитры используются в случаях, когда нужно создать дизайн без контрастов. В оформлении сайтов это означает соблюдение гармонии цвета за счет заполнения фона страницы аналоговыми цветами.

Комплементарная

Комплементарная палитра строится на основе двух противоположных цветов круга и используется для создания эффекта контраста.

Сплит-комплементарная

В основе сплит-комплементарной схемы лежит та же контрастная пара цветов, только в этом случае один из них разбивается на два соседних.

Триадическая

Триадическая цветовая схема строится из трех равноудаленных друг от друга цветов круга. С помощью такой палитры удается одновременно добиться и контраста, и гармонии.

Прямоугольная

Прямоугольная палитра включает две пары комплементарных цветов. Наиболее опытные дизайнеры используют ее для создания завораживающих изображений.

В современном цифровом мире существует широкий спектр инструментов для создания цветовых палитр. Можно выбирать цвета из предлагаемого этими инструментами круга и автоматически генерировать HEX-коды для дальнейшего использования в проектах. Существуют также инструменты, генерирующие цветовые палитры на основе загружаемых изображений. Такой способ создания нужных палитр очень эффективен и существенно сокращает время разработки дизайна.

К известным инструментам работы с палитрами относятся:

• Adobe Color;
• Coolors;
• Canva Color Wheel;
• Paletton;
• Color Hunt;

23. Понятие цветовой модели. Типы цветовых моделей.

Существует немало цветовых моделей, наиболее часто используемые можно разделить на три группы:

• аппаратно-зависимые — цветовые модели данной группы описываю цвет применительно к конкретному, цветовоспроизводящему устройству (например монитору), — RGB, CMYK
• аппаратно-независимые — эта группа цветовых моделей для того, чтобы дать однозначную информацию о цвете — XYZ, Lab
• психологические — эти модели основываются на особенностях восприятия человека — HSB, HSV, HSL

Цветовая модель RGB

Данная цветовая модель описывает цвет источника света (сюда можно отнести, например экран монитора или телевизора). Из огромного множества цветов, в качестве основных (первичных) было выделено три цвета: красный (Red), зеленый (Green), синий (Blue ). Первые буквы названий основных цветов образовали название цветовой модели RGB.

Когда смешиваются два основных цвета, получившийся цвет осветляется: красный и зеленый дают желтый, зеленый и синий дают голубой, из синего и красного получится пурпурный. Если смешать все три основных цвета, образуется белый. Такие цвета называются аддитивными.

 Эту модель можно представить в виде трехмерной системы координат, где каждая отражает значение одного из основных цветов в диапазоне от нуля до максимума. Получился куб, внутри которого находятся все цвета, образующие цветовое пространство RGB.

Важные точки и линии модели RGB

1. Начало координат: в этой точке значения всех основных цветов равны нулю, излучение отсутствует, т. е. это — точка черного цвета.

2. В ближайшей к зрителю точке все составляющие имеют максимальное значение, это значит максимальное свечение — точка белого цвета.

3. На линии, соединяющей эти точки (по диагонали куба), расположены оттенки серого цвета: от черного к белому.  Этот диапазон иначе называют серой шкалой (Grayscale).

4. Три вершины куба дают чистые исходные цвета, остальные три отражают двойные смешения исходных цветов.

Плюс этой модели состоит в том, что она описывает все 16 миллионов цветов, а минус в том, что при печати часть (самые яркие и насыщенные) этих цветов потеряется. Так как RGB аппаратно-завиисмая модель, то одна и та же картинка на разных мониторах может отличаться по цвету, например потому что экраны этих мониторов сделаны по разным технологиям или мониторы по разному настроены.

Цветовая модель CMYK

Если предыдущая модель описывает светящиеся цвета, то CMYK наоборот, для описания цветов отраженных. Еще они называются субтрактивными («вычитательными»), потому что они остаются после вычитания основных аддитивных. Так как цветов для вычитания у нас три, то и основных субтрактивных цветов тоже будет три: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow).

Три основных цвета модели CMYK, называют полиграфической триадой. Печатая этими красками, происходит поглощение красной, зеленой и синей составляющих. В изображении CMYK каждый пиксель имеет значение процентного содержания триадных красок.

Когда смешиваем две субтрактивных краски, то результирующий цвет затемняется, а если смешать три, то должен получиться черный цвет. При нулевом значении всех красок получаем белый цвет. А когда значения всех составляющих равны — получаем серый цвет.

На деле получается, что если смешать три краски при максимальных значениях, вместо глубокого черного цвета у нас получится скорее грязный темно-коричневый. Это происходит потому, что полиграфические краски не идеальны и не могут отразить весь цветовой диапазон.

Что бы компенсировать эту проблему к этой триаде добавили четвертую краску черного цвета, она и добавила последнюю букву в названии цветовой модели С — Cyan (Голубой), М — Magenta (Пурпурный), Y — Yellow (Желтый), К — blacK (Черный). 

Как и RGB, CMYK тоже модель аппаратно-зависимая. Зависит конечный результат от краски, от типа бумаги, от печатной машины, от особенностей технологии печати. Поэтому одно и то же изображение в разных типографиях может быть напечатанным по-разному.

Цветовая модель HSB

Если вышеописанные модели соединить в одну, то результат можно изобразить в виде цветового круга, где основные цвета моделей RGB и CMY расположены в следующей зависимости: каждый цвет находится напротив комплементарного цвета, его дополняющего и между цветами, с помощью которых он образован.

Чтобы усилить какой-то цвет, нужно ослабить цвет, находящийся напротив (дополняющий). Например, чтобы усилить желтый, нужно ослабить синий.

Для описания цвета в данной модели есть три параметра: Hue (оттенок) — показывает положение цвета на цветовом круге и обозначается величиной угла от 0 до 360 градусов, Saturation (насыщенность) — определяет чистоту цвета (уменьшение насыщенности похоже на добавление белого цвета в исходный цвет), Brightness (яркость) — показывает освещенность или затененность цвета (уменьшение яркости похоже на добавление черной краски). Первые буквы в названии этих параметров и дали название цветовой модели.

Модель HSB хорошо согласуется с человеческим восприятием: цветовой тон — длина волны света, насыщенность — интенсивность волны, а яркость — количество света. Минусом модели HSB является необходимость конвертировать ее в RGB для отображения на экране монитора или в CMYK для печати.

Цветовая модель Lab

Эту модель создала Международная комиссия по освещению для того, чтобы уйти от недостатков предыдущих моделей. Было необходимо создать аппаратно-независимую модель для определения цвета независящую от параметров устройства. В модели Lab цвет представлен тремя параметрами:

• L — светлота
• a — хроматический компонент в диапазоне от зеленого до красного
• b — хроматический компонент в диапазоне от синего до желтого

При переводе цвета из какой-нибудь модели в Lab, все цвета сохраняются, так как пространство Lab самое большое. Поэтому данное пространство используют как посредника при конвертации цвета из одной модели в другую.

Цветовая модель Grayscale

Самое простое и понятное пространство используется для отображения черно-белого изображения. Цвет в данной модели описывается всего одним параметром. Значение параметра может быть в градациях (от 0 до 256) или в процентах (от 0% до 100%). Минимальное значение соответствует белому цвету, а максимальное — черному.

Индексные цвета

Вряд ли допечатнику придется работать с индексными цветами, но знать, что это такое, не помешает.

Когда-то давно, на заре компьютерных технологий, компьютеры могли отображать на экране не больше 256 цветов одновременно, а до этого 64 и 16 цветов. Исходя из таких условий был придуман индексный способ кодирования цвета. Каждый цвет, содержащийся в изображении, получил порядковый номер, с помощью этого номера описывался цвет всех пикселов, имеющих соответствующий цвет. Но у разных изображений наборы цветов разные и по этому пришлось в каждой картинке хранить свой набор цветов (набор цветов назвали — цветовая таблица).

Современные компьютеры (даже самые простые) способны отображать на экране 16,8 млн цветов, поэтому нет особой необходимости в использовании индексных цветов. Но с развитием интернета эта модель вновь используется. Все потому, что такой файл может иметь гораздо меньший размер.

24. Понятие цветового режима.

Различные цветовые режимы:

1. Режим RGB (миллионы цветов)
2. Режим CMYK (цвета четырехцветной печати)
3. Режим индексированных цветов (256 цветов)
4. Режим градаций серого (256 оттенков серого)
5. Битовый режим (2 цвета)

Цветовой режим, или режим изображения, определяет, как объединяются цвета на основе количества каналов в цветовой модели. Разные цветовые режимы дают различные уровни детализации цвета и размер файла. Например, используйте цветовой режим CMYK для изображений в полноцветной печатной брошюре, а цветовой режим RGB для изображений, предназначенных для Интернета или электронной почты, чтобы уменьшить размер файла, сохраняя достоверность цветов.

Цветовой режим RGB

Режим RGB в Photoshop использует модель RGB, назначая каждому пикселу значение интенсивности. В изображениях с 8 битами на канал значения интенсивности находятся в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый) для каждого из RGB-компонентов цвета (красный, зеленый, синий). Например, ярко-красный цвет имеет значение R=246, G=20 и B=50. Если значения всех трех компонентов одинаковы, получается затемнение нейтрально-серого цвета. Если значения всех компонентов равны 255, то получается чистый белый, а если 0, то чистый черный.

Чтобы воспроизвести цвета на экране, в изображениях RGB используются три цвета, или канала. В изображениях, содержащих 8 бит на канал, каждый пиксел содержит 24 бита (3 канала по 8 бит) цветовой информации. В 24-битных изображениях три канала позволяют воспроизводить до 16,7 миллиона цветов на пиксел. В 48-битных (16 бит на канал) и 96-битных (32 бита на канал) изображениях каждый пиксел может воспроизводить еще больше цветов.

Помимо того, что модель RGB является режимом по умолчанию для новых изображений, создаваемых в Photoshop, она еще используется для отображения цветов компьютерными мониторами. Это означает, что при работе в цветовых режимах, отличных от RGB (например, в CMYK), Photoshop конвертирует изображение в RGB для отображения на экране.

Несмотря на то, что RGB является стандартной цветовой моделью, точный диапазон отображаемых цветов может быть разным в зависимости от приложения и устройства вывода.

Режим CMYK

В режиме CMYK пикселу для каждой из триадных красок присваивается значение в процентах. Самым светлым цветам (цветам подсветки) назначается меньшее значение, а более темным (цветам тени) — большее. Например, ярко-красный цвет может состоять из 2 % голубого, 93 % пурпурного, 90 % желтого и 0 % черного. Если в изображениях CMYK все четыре компонента равны 0 %, то получается чистый белый цвет.

Режим CMYK предназначен для подготовки изображения к печати с использованием триадных цветов. В результате преобразования RGB-изображения в CMYK получается цветоделение. Если исходное изображение было RGB, его лучше всего отредактировать в режиме RGB и только в самом конце редактирования преобразовать в CMYK. В режиме CMYK можно также работать непосредственно с изображениями CMYK, полученными со сканера или импортированными из профессиональных систем.

Несмотря на то, что CMYK — это стандартная цветовая модель, точный диапазон воспроизводимых цветов может различаться в зависимости от печатной машины и условий печати.

Цветовой режим Lab

Цветовая модель Lab Международной светотехнической комиссии основана на восприятии цвета человеческим глазом. В режиме Lab числовые значения описывают все цвета, которые видит человек с нормальным зрением. Поскольку значения Lab описывают, как выглядит цвет, а не сколько конкретной краски требуется устройству (например, монитору, настольному принтеру или цифровой камере) для воспроизведения цветов, модель Lab считается аппаратно-независимой цветовой моделью. Системы управления цветом используют Lab в качестве справочника цветов, чтобы получать предсказуемые результаты при преобразовании цвета из одного цветового пространства в другое.

Изображения Lab можно сохранять в следующих форматах: Photoshop, Photoshop EPS, Large Document Format (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw, TIFF, Photoshop DCS 1.0 и Photoshop DCS 2.0. 48-битные (16 бит на канал) изображения Lab можно сохранять в форматах Photoshop, Large Document Format (PSB), Photoshop PDF, Photoshop Raw и TIFF.

Режим градаций серого

В режиме градаций серого в изображениях используются различные оттенки серого цвета. В 8-битных изображениях допускается до 256 оттенков серого. Каждый пиксел изображения в градациях серого содержит значение яркости в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый). В 16- и 32-битных изображениях количество оттенков серого значительно больше.

Значения оттенков серого также могут быть выражены в процентах суммарного покрытия черной краской (значение 0 % эквивалентно белому, а 100 % — черному).

Битовый режим

Битовый режим представляет каждый пиксел изображения одним из двух значений (черный или белый). Изображения в этом режиме называются битовыми (1-битными), поскольку на каждый пиксел приходится ровно один бит.

Режим «Дуплекс»

В режиме «Дуплекс» создаются монотонные, дуплексные (двуцветные), триотонные (трехцветные) и тетратонные (четырехцветные) изображения в градациях серого с использованием от одной до четырех заказных красок.

Режим «Индексированные цвета»

Режим «Индексированные цвета» выдает 8-битные изображения, содержащие не более 256 цветов. При преобразовании в режим индексированных цветов Photoshop строит таблицу цветов изображения (CLUT), в которой хранятся и индексируются цвета, используемые в изображении. Если цвет исходного изображения отсутствует в этой таблице, программа выбирает ближайший из имеющихся цветов или выполняет дизеринг для имитации недостающего цвета.

Хотя палитра цветов этого режима ограниченна, он позволяет уменьшить размер файла изображения, при этом сохраняя качество изображения, необходимое для мультимедийных презентаций, веб-страниц и т. п. Возможности редактирования в этом режиме ограниченны. Если необходимо большое редактирование, следует временно перейти в режим RGB.

Многоканальный режим

Изображения в многоканальном режиме содержат 256 уровней серого для каждого из каналов и могут пригодиться при специализированной печати.

При преобразовании изображений в многоканальный режим могут оказаться полезны следующие сведения:

• Слои не поддерживаются, и поэтому выполняется их сведение.
• Цветовые каналы исходного изображения становятся каналами смесевых цветов.
• При преобразовании изображения CMYK в многоканальный режим создаются голубой, пурпурный, желтый и черный каналы смесевых цветов.
• При преобразовании изображения RGB в многоканальный режим создаются голубой, пурпурный и желтый каналы смесевых цветов.
• Удаление канала из изображения RGB, CMYK или Lab автоматически преобразовывает это изображение в многоканальный режим путем сведения слоев.