Створення комп’ютерної графіки
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.
1. Визначення векторної і растрової графіки, основні відмінності, переваги та недоліки
4. Поняття колірного простору, основні колірні моделі (RGB, CMYK)
5. Поняття графічного формату. Основні графічні формати (GIF, JPEG, PNG), їх відмінні риси, переваги і недоліки
1. Визначення векторної і растрової графіки, основні відмінності, переваги та недоліки
комп'ютерний графіка піксель растровий
Якщо в векторній графіці базовим елементом зображення є лінія, то в растровій графіці - точки, звані пікселі, розташовані на сітці. Растрова графіка залежить від дозволу, оскільки інформація, що описує зображення, прикріплена до сітки певного розміру. При редагуванні растрової графіки, якість її подання може змінитися. Зокрема, зміна розмірів растрової графіки може привести до "разлохмачіванію" країв зображення, оскільки пікселі будуть перерозподілятися на сітці. Висновок растрової графіки на пристрої з більш низьким дозволом, ніж дозвіл самого зображення, знизить його якість. Основою растрового уявлення графіки є піксель (точка) з зазначенням її кольору. При описі, наприклад, червоного еліпса на білому тлі доводиться вказувати колір кожної точки як еліпса, так і фону. Зображення представляється у вигляді великої кількості точок - чим їх більше, тим візуально якісніше зображення і більше розмір файлу. Тобто одна і та ж картинка може бути представлена з кращим або гіршим якістю відповідно до кількості точок на одиницю довжини - дозволом (зазвичай, точок на дюйм - dpi або пікселів на дюйм - ppi). Крім того, якість характеризується ще і кількістю квітів і відтінків, які може приймати кожна точка зображення. Чим більшою кількістю відтінків характеризується зображення, тим більше розрядів потрібно для їх опису. Червоний може бути кольором номер 001, а може і - 00000001. Таким чином, чим якісніше зображення, тим більше розмір файлу. Растрове уявлення зазвичай використовують для зображень фотографічного типу з великою кількістю деталей або відтінків.
На жаль, масштабування таких картинок в будь-яку сторону зазвичай погіршує якість. При зменшенні кількості точок губляться дрібні деталі деформуються написи (правда, це може бути не так помітно при зменшенні візуальних розмірів самої картинки - тобто збереженні дозволу).
Додавання пікселів призводить до погіршення різкості і яскравості зображення, тому що нових точок доводиться давати відтінки, середні між двома і більше межують квітами. Поширені формати .tif. gif. jpg. png. bmp. pcx і ін. Найбільш популярними програмними засобами створення растрових зображень являються: Painter компанії Fractal Design, FreeHand компанії Macromedia, Fauve Matisse, PixelPaint Pro компанії Pixel Resources і Photoshop компанії Adobe.
Таким чином, вибір растрового або векторного формату залежить від цілей і завдань роботи з зображенням. Якщо потрібна фотографічна точність передачі кольору, то краще растровий формат. Логотипи, схеми, елементи оформлення зручніше представляти у векторному. Зрозуміло, що і в растровому і у векторному поданні графіка (як і текст) виводяться на екран монітора або друковане пристрій у вигляді сукупності точок.
Adobe Photoshop - на сьогоднішній день це найпотужніший пакет для професійної обробки растрової графіки. Це цілий комплекс, що володіє численними можливостями модифікації растрового малюнка, що має величезний набір різних фільтрів і ефектів, причому є можливість підключати інструменти незалежних виробників.
Пакет пропонує, наприклад, кошти для відновлення пошкоджених зображень, ретушування фотографій або створення найфантастичніших колажів, які тільки може дозволити собі наша уява. Загалом, потенціал цього пакета поістене величезний. Починаючи з версії 5.5 в пакет включена програма Adobe ImageReady, що надають величезні можливості по обробці графіки під WEB (оптимізація зображень, створення анімованих gif, "розрізання" картинок на більш дрібні і т.д.). Девіз розробників Adobe Photoshop - "Camera of your mind" - передбачає не тільки технічну досконалість, але і повну свободу творчості, на яку людина, що працює з цією програмою, просто приречений.
Тривимірна графіка (3D, 3 Dimensions, вимірювання) - розділ комп'ютерної графіки, що охоплює алгоритми і програмне забезпечення для оперування об'єктами в тривимірному просторі, а також результат роботи таких програм. Найбільше застосовується для створення зображень в архітектурній візуалізації, кінематографі, телебаченні, комп'ютерних іграх, друкованої продукції, а також в науці.
Тривимірне зображення відрізняється від плоского побудовою геометричної проекції тривимірної моделі сцени на екрані комп'ютера за допомогою спеціалізованих програм.
При цьому модель може як відповідати об'єктам з реального світу (автомобілі, будівлі, ураган, астероїд), так і бути повністю абстрактною (проекція чотиривимірного фрактала).
Для отримання тривимірного зображення потрібні наступні кроки:
· Моделювання - створення математичної моделі сцени і об'єктів в ній.
· Рендеринг - побудова проекції відповідно до обраної фізичної моделлю.
У сцені можуть брати участь наступні типи об'єктів:
· Геометричні примітиви - сфера, куб, конус, а також тіла, що описуються квадратними і кубічними рівняннями;
· Каркаси (англ. Mesh) - групи пов'язаних між собою "встик" трикутників, що утворюють ілюзію тіла або поверхні середовища;
· Середовища рідини в стаканах, гази, наприклад, повітря в атмосфері, дими;
Є й концептуально більш складні типи, як, наприклад, спотворення простору або системи частинок.
Завдання тривимірного моделювання - описати ці об'єкти і розмістити їх на сцені за допомогою геометричних перетворень відповідно до вимог до майбутнього зображенню.
На цьому етапі математична (векторна) просторова модель перетворюється в плоску картинку. Якщо потрібно створити фільм, то рендерится послідовність таких картинок, по одній для кожного кадру. Як структура даних, зображення на екрані представлено матрицею точок, де кожна точка визначена принаймні трьома числами: інтенсивністю червоного, синього і зеленого кольору. Таким чином рендеринг перетворює тривимірну векторну структуру даних в плоску матрицю пікселів. Цей крок часто вимагає дуже складних обчислень, особливо якщо потрібно створити ілюзію реальності. Найпростіший вид рендеринга - це побудувати контури моделей на екрані комп'ютера за допомогою проекції, як показано вище. Зазвичай цього недостатньо і потрібно створити ілюзію матеріалів, з яких виготовлені об'єкти, а також розрахувати спотворення цих об'єктів за рахунок прозорих середовищ (наприклад, рідини в склянці). Існує кілька технологій рендеринга, часто комбінованих разом. наприклад:
· Сканлайн (scanline) - розрахунок кольору кожної точки картинки побудовою променя з точки зору спостерігача через уявне отвір в екрані на місці цього пікселя "в сцену" до перетину з першою поверхнею. Колір пікселя буде таким же, як колір цієї поверхні .;
· Трасування променів (рейтрейсінг) - те саме, що і сканлайн, але колір пікселя уточнюється за рахунок побудови додаткових променів (відбитих, переломлених і т.д.) від точки перетину променя погляду;
· Глобальна ілюмінація, radiosity) - розрахунок взаємодії поверхонь і середовищ у видимому спектрі випромінювання за допомогою інтегральних рівнянь
4.Понятіе колірного простору, основні колірні моделі (RGB, CMYK)
Кольорова палітра є модель представлення кольору, засновану на використанні колірних координат. Кольорова палітра будується таким чином, щоб будь-який колір був представимо точкою, що має певні координати, причому так, щоб одному набору координат відповідав один колір.
Кольорові простору описуються набором колірних координат і правилами побудови квітів. Наприклад, RGB є тривимірним колірним простором, де кожен колір описаний набором з трьох координат - кожна з них відповідає компоненті кольору в розкладанні на червоний, зелений і синій кольори. Кількість координат задає розмірність простору. Існує маса колірних просторів різної розмірності - від одновимірних, які можуть описати виключно монохромне зображення, до шести і десяти-мірних, таких, наприклад, як простір CMYKLcLm (Cyan, Magenta, Yellow, Key color, lightCyan, lightMagenta). Простору високої розмірності найчастіше використовуються в цілях друку на плоттерах або апаратах для цветопроб.
RGB (абревіатура англійських слів Red, Green, Blue - червоний, зелений, синій) - адитивна кольорова модель, як правило, що описує спосіб синтезу кольору для відтворення кольору. В українській традиції іноді позначається як КЗС.
Вибір основних кольорів обумовлений особливостями фізіології сприйняття кольору сітківкою ока. Колірна модель RGB знайшла широке застосування в техніці.
Адитивної вона називається тому, що кольори отримують за рахунок додавання (англ. Addition) до чорного. Інакше кажучи, якщо колір екрану, освітленого кольоровим прожектором, позначається в RGB як (r1, g1, b1), а колір того ж екрану, освітленого іншим прожектором, - (r2, g2, b2), то при освітленні двома прожекторами колір екрану буде позначатися як (r1 + r2, g1 + g2, b1 + b2).
Зображення в даній колірній моделі складається з трьох каналів. При змішуванні основних кольорів (основними кольорами вважаються червоний, зелений і синій) - наприклад, синього (B) і червоного (R), ми отримуємо пурпурний (M magenta), при змішуванні зеленого (G) і червоного (R) - жовтий (Y yellow), при змішуванні зеленого (G) і синього (B) - ціановий (С cyan). При змішуванні всіх трьох колірних компонентів ми отримуємо білий колір (W).
В телевізорах і моніторах застосовуються три електронних гармати (світлодіода, світлофільтру) для червоного, зеленого і синього каналів.
Колірна модель RGB має по багатьом тонам кольору більш широкий колірний обхват (може уявити більш насичені кольори), ніж типовий охоплення кольорів CMYK, тому іноді зображення, чудово виглядають в RGB, значно тьмяніють і гаснуть в CMYK.
Чотирьохкольорова автотіпія (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Key color) - субтрактивна схема формування кольору, яка використовується перш за все в поліграфії для стандартної триадной друку. Схема CMYK, як правило, має порівняно невеликим колірним охопленням.
По-русски ці кольори часто називають так: блакитний, пурпурний, жовтий; але професіонали мають на увазі cyan, magenta і yellow (про значення K см. далі). Друк чотирма фарбами, відповідними CMYK, також називають печаткою тріадними фарбами.
Ясно, що колір в CMYK залежить не тільки від спектральних характеристик барвників і від способу їх нанесення, але і їх кількості, характеристик паперу та інших факторів. Фактично цифри CMYK є лише набором апаратних даних для фотоскладального автомата або CTP і не визначають колір однозначно.
Так, історично в різних країнах склалося кілька стандартизованих процесів офсетного друку. Сьогодні це американський, європейський і японський стандарти для крейдованому і крейдованого паперів. Саме для цих процесів розроблені стандартизовані паперу і фарби. Для них же створені відповідні колірні моделі CMYK, які використовуються в процесах кольороподілу. Однак, багато друкарень, в яких працюють фахівці з достатньою кваліфікацією (або здатні на час запросити такого фахівця), нерідко створюють профіль, що описує друкований процес конкретної друкарської машини з конкретною папером. Профіль цього вони пропонують своїм замовникам.
5. Поняття графічного формату. Основні графічні формати (GIF, JPEG, PNG), їх відмінні риси, переваги і недоліки
Графічний формат - це спосіб запису графічної інформації. Графічні формати файлів призначені для зберігання зображень, таких як фотографії та малюнки.
2.BMP - (Windows Bitmap) розроблявся фірмою Microsoft як сумісний з усіма додатками Windows. Для додатків в операційній системі OS / 2 є власна версія BMP. У форматі BMP можна зберігати чорно-білі, сірі напівтонові, індексні кольорові і кольорові зображення системи RGB (але не двоколірні або кольорові зображення системи CMYK). Недолік цих графічних форматів: великий обсяг. Наслідок - мала придатність для Internet-публікацій.
4.TIFF (target image file format) - був розроблений спеціально для використання в додатках, пов'язаних з компонуванням сторінки і спрямований на подолання труднощів, які виникають при перенесенні графічних файлів з IBM-сумісних комп'ютерів на Macintosh і назад. Він підтримується всіма основними графічними пакетами і пакетами редагування зображень і Новомосковскется на багатьох платформах. Використовує стиснення зображення (LZW). Формат TIFF дуже зручний, але за це доводиться розплачуватися величезними розмірами одержуваних файлів (наприклад, файл формату А4 в колірній моделі CMYK з роздільною здатністю 300 dpi, які зазвичай застосовуються для високоякісного друку, має розмір близько 40 Мбайт). Крім того, існує кілька "діалектів" формату, які не кожна програма, яка підтримує TIFF, легко "розуміє".
5.JPEG - мільйони кольорів і відтінків, палітра не настроюється, призначений для представлення складних фотозображень. Різновид progressive JPEG дозволяє зберігати зображення з виведенням за вказану кількість кроків (від 3 до 5 в Photoshop'e) - спочатку з маленьким дозволом (поганою якістю), на наступних етапах первинне зображення перемальовується все більш якісною картинкою. Анімація або прозорий колір форматом не підтримуються. Зменшення розміру файлу досягається складним математичним алгоритмом видалення інформації - чим замовляється якість нижче, тим коефіцієнт стиснення більше, файл менше. Головне, підібрати максимальне стиснення при мінімальній втраті якості. Останній ідентифікує і відкидає дані, які людське око не в змозі побачити (незначні зміни в кольорі не розрізняються людиною, тоді як вловлюється навіть найменша різниця в інтенсивності, тому JPEG менше підходить для обробки чорно-білих напівтонових зображень), що призводить до суттєвого зменшення розміру файлу. Таким чином, на відміну від методу стиснення LZW або RLE в результаті застосування технології JPEG дані губляться назавжди. Так, файл, одного разу записаний в форматі JPEG, а потім переведений, скажімо, в TIFF, вже не буде тим же, що і оригінал. Найбільш відповідний формат для розміщення в Інтернеті повнокольорових зображень. Ймовірно, до появи потужних алгоритмів стиснення зображення без втрати якості залишиться провідним форматом для подання фотографій в Web.
6. Артюшин Л.Ф. Основи відтворення кольору у фотографії, кіно і поліграфії, М. 1970;
7. Вавілов Н. Світло і колір в природі
8. Гуревич М.М. Колір і його вимір, М. - Л. 1950;
9. Кустарёв А.К. Колориметрія кольорового телебачення, М. 1967;
10. Ивенс Р.М. Введення в теорію кольору, пер. з англ. М. 1964: Додати
Розміщено на Allbest.ru