Графический редактор и процессор

Компьютерная графика

Это спец.область информатики, изучающая методы и средства создания и обработке изображений. Сущ. 2 принципиально разных подходов к формированию изображений:

1. Растровая графика

2. Векторная графика.

Растровая графика

Растровое изображение состоит из точек, называемых пикселами.

Изображение на экране монитора состоит из цветных пикселей. Пиксель— это единица цвета монитора, точка-зерно, состоящая из точек трех цветов, в сумме дающих цвет пикселя.

Минимальный размер современного экрана в пикселях равен 640 × 480 точек.

Разрешение аппаратуры — количество точек на единицу длины, измеряемое по вертикали или горизонтали. В качестве длины всегда выступает американский дюйм, равный примерно 2,5 см. Обычно разрешение аппаратуры по обоим направлениям, горизонтали и вертикали, одинаковое, поэтому для обозначения разрешения используется только одно число.

Точка по-английски «dot», дюйм — «inch», точек на дюйм — «dot per inch», поэтому выражение «точек на дюйм» сокращается как «dpi».

Разрешение мониторов составляет 75—100 точек-пикселей на дюйм. ( dpi)

Основные цвета монитора

Всего 3 основных цвета. Красный (red), синий (blue) и зеленый (green) RBG модель - это основные цвета монитора

Каждый цвет обладать яркостью — силой свечения цвета. Если все три цвета имеют минимальную яркость, т. е. ее отсутствие, то на экране получается черный цвет, максимальную — ярко-белый. Чтобы получить в чистом виде один из трех основных цветов, нужно погасить остальные два.

Пары трех основных цветов максимальной яркости выглядят для человеческого глаза как следующие цвета

фиолетовый = красный + синий;

голубой (синезеленый, бирюзовый) = синий + зеленый;

желтый (yellow) = красный + зеленый.

Глубина цвета — это количество цветов, приходящихся на один пиксель. Это разнообразие оттенков достигается разной степенью яркости люминофоров трех цветов, составляющих пиксель.

Графические программы позволяют создавать изображения из 2, 4, 8 …… 256 и тд. цветов. ( 2ⁿ )

Для хранения информации о яркости каждого люминофора требуется дополнительная память.

16 (= 2⁴) цветов на один пиксель при 4-битной кодировке цвета недостаточно для просмотра фотографий. 256 (= 2⁸) цветов на один пиксель при 8-битном цвете приемлемо. 16-битный цвет, называемый High Color (хороший цвет) (216 цветов), вполне достаточен для непрофессиональных работ.

24-битный цвет имеет 1 байт памяти на каждый из трех цветов пикселя. Он необходим, например, для правильной цветопередачи страниц Интернета. Поэтому в настройках монитора выставляют True Color (истинный цвет) (224 или 232 цветов).

Рисунок в растровом формате можно создать в программе на компьютере и получить путем сканирования картинки со сканера.

Фотографии и другие полутоновые картинки существуют только в растровом формате. Растр — способ представления и хранения графической информации в виде матрицы пикселей, т. е. точно в таком виде, в каком эта информация выводится на экран монитора или принтер.

ОСНОВНЫМ НЕДОСТАТКОМ РАСТРОВОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ БОЛЬШОЙ ОБЪЕМ ПАМЯТИ, ТРЕБУЕМЫЙ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пиксела, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько Мегабайт, т.е. столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста.

Самый распространенный графический формат Windows — это растровый формат BMP. Его файлы имеют расширение .bmp. Обычно в них хранится первоначальная графическая информация, полученная, например, путем сканирования. Эти файлы не сжаты, поэтому имеют большой размер.

В Интернете на веб-страницах распространены два растровых формата.

1. Формат GIF имеет файлы с расширением .gif. Он позволяет хранить анимацию, сохраняя в одном файле несколько последовательных кадров. Файлы в этом формате сжаты без потерь информации.

2. Формат JPEG имеет файлы с расширением .jpg. Он позволяет при сжатии файлов задавать степень сжатия, т. е. процент потерь информации.

Чем больше потерь, тем меньший размер будет иметь файл. Фотографии с 50 % потерь обычно смотрятся в Интернете вполне удовлетворительно.

Векторная графика

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ В ПАМЯТИ ЭВМ СОХРАНЯЕТСЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КАЖДОГО ГРАФИЧЕСКОГО ПРИМИТИВА- ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА (НАПРИМЕР, ОТРЕЗКА, ОКРУЖНОСТИ, ПРЯМОУГОЛЬНИКА И Т.П.), ИЗ КОТОРЫХ ФОРМИРУЕТСЯ ИЗОБРАЖЕНИЕ. В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ОТРИСОВКИ ОКРУЖНОСТИ ДОСТАТОЧНО ЗАПОМНИТЬ ПОЛОЖЕНИЕ ЕЕ ЦЕНТРА, РАДИУС, ТОЛЩИНУ И ЦВЕТ ЛИНИИ. По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 - 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка. ОСНОВНЫМ НЕДОСТАТКОМ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЕТСЯ НЕВОЗМОЖНОСТЬ РАБОТЫ С ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫМИ ХУДОЖЕСТВЕННЫМИ ИЗОБРАЖЕНИЯМИ, ФОТОГРАФИЯМИ И ФИЛЬМАМИ. Природа избегает прямых линий, правильных окружностей и дуг. К сожалению, именно с их помощью (поскольку эти фигуры можно описать средствами математики, точнее- аналитической геометрии) и формируется изображение при использовании векторной графики.

ПОЭТОМУ ОСНОВНОЙ СФЕРОЙ ПРИМЕНЕНИЯ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ ЯВЛЯЮТСЯ ЧЕРТЕЖИ, СХЕМЫ, ДИАГРАММЫ И Т.П.

Компьютерные шрифты, используемые в текстовых редакторах и других программах, созданы и хранятся в векторном формате. Есть растровые шрифты, но их мало, у них нельзя менять размер. Векторные шрифты True Type – позволяют менять положение (поворачивать), выглядят как на мониторе, так и при печати

Как отличить векторную графику от растровой? Если Вы видите на экране фотографию или рисунок с близким к естественному изображением, с большим числом цветов и оттенков, то, скорее всего, Вы имеете дело с растровой графикой. Если чертеж, диаграмму, простой стилизованный рисунок,- с векторной. Если программа позволяет стирать, копировать или перемещать целые фрагменты (площади) изображения, то это растровая графика. Если удалить, скопировать, переместить можно только какие-то определенные фигуры или их части, то это графика векторная.

Векторные форматы *.dwg, *.dxf, *.pic, *.wmf.

Основными недостатками растровой графики являются большие размеры файлов и невозможность масштабирования изображений (увеличения или уменьшения) без изменения данных. Векторная графика свободна от этих недостатков, но ее слабым местом является сложность создания художественных иллюстраций, поэтому средства векторной графики применяют для оформительских и чертежных работ.

Наименьшим элементом векторной графики является линия (вектор). Векторная графика объектно ориентирована. Из простейших объектов создают более сложные, которые затем используют как элементы еще более сложных объектов, и т. д.

Фрактальная графика

Фрактальная графика вычисляемая. Изображение строится по формуле. В памяти компьютера хранится не изображение, а только формула, с помощью которой можно получить бесконечное количество различных изображений. Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом.

Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Взгляните на ветку папоротникового растения, и вы увидите, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня.
В отдельных ветках деревьев чисто математическими методами можно проследить свойства всего дерева.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Графический редактор и процессор

Графический редактор позволяет создавать, редактировать простыми средствами, просматривать и сохранять растровые рисунки.

Графический процессор — это графический редактор, обладающий интеллектуальными средствами, основанными на использовании формул.

Например, в нем можно повернуть картинку на любой угол или изменить ее масштаб на любую величину.

Графический процессор может преобразовывать картинки с помощью разнообразных графических эффектов. Графический процессор также позволяет сканировать, если к компьютеру подключен сканер.

Любой графический редактор включает в себя текстовый редактор и позволяет набирать тексты.

. Виды графических редакторов

Перечислим распространенные графические редакторы под Windows.

Редактор (растровый): Paint.

Простой растровый процессор: Microsoft Photo Editor.

Простой векторный процессор: MS Word рисует в своих документах.

Мощные растровые процессоры: Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint.

Мощные векторные процессоры: Corel Draw, Adobe Illustrator.

Мультимедиа

Звуковая периферия

Для работы со звуком нужны следующие периферийные устройства:

1) звуковая карта, или звуковая плата, для оцифровки звука. Она размещается внутри системного блока в гнезде на системной плате;

2) колонки и головные телефоны для прослушивания звука. Колонки размещаются вне компьютера; можно использовать колонки от звуковых центров. Головные телефоны надеваются на голову;

3) микрофон для записи звука. Микрофон обычно размещается на столе.

Головные телефоны с прикрепленным микрофоном называют гарнитурой.

Характеристики звука, оцифровка

Звук имеет следующие две основные характеристики.

1. Громкость звука в данный момент времени.

2. Частота звука как частота колебаний воздуха в данный момент времени. Человек обычно слышит звуки с частотами 20—20 тысяч Герц.

Звуковой сигнал преобразовывается в электрический с помощью микрофона. Электрический сигнал – аналоговый, т.е. непрерывный. Чтобы перевести его в цифровой надо его пропустить через аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), он находится на звуковой карте. При воспроизведении звука происходит обратное преобразование.

Звуковые редакторы редактируют файлы с оцифрованным звуком.

Непосредственная оцифровка

При хранении на компьютере звук цифруется, кодируется и хранится в файлах. Оцифровка звука может происходить двумя разными способами.

Первый способ оцифровки — это дискретизация непосредственно колебаний, которые генерируют звук. В простейшем случае получаются несжатые файлы с расширением .wav. Этот формат содержит оцифрованный звук и всегда готов для его воспроизведения.

Однако звук в этих файлах не сжат, поэтому они занимают много места.

В Интернете очень много файлов со сжатым звуком формата .mp3, можно найти практически любое произведение. Появились файлы формата .asf, могущие вместе со звуком хранить и сжатую видеоинформацию.

Звук занимает большой объем: 1 минута звучания даже в сжатом виде занимает от 150 до 1000 Кб в зависимости от качества оцифровки.

Запись музыки

Цифровую музыку обычно создают сразу на компьютере. В этом случае звук записывается в виде MIDI-файла. MIDI-файл занимает сравнительно маленький объем, поскольку формат MIDI хранит не готовый к воспроизведению звук, а лишь его нотную запись сразу для всех различных инструментов, участвующих в исполнении. При воспроизведении звук инструментов либо синтезируется компьютером, либо берется из специальной базы звучания инструментов.

Запись звука

Звук можно создать самому, записав его через микрофон, подключенный непосредственно к компьютеру. В этом случае сразу получают файл с оцифрованным звуком.

Звук можно записать на магнитофоне (или диктофоне), а затем переписать его с магнитофона на компьютер как на другой магнитофон.

Также можно переписать звук с компьютера на магнитофон.

Можно исполнить и записать музыку прямо на компьютере, запустив компьютерную программу, превращающую клавиатуру в фортепьянные клавиши и даже в любой инструмент.

К компьютеру подключается MIDI-клавиатура как периферийное устройство. Запустив специальную программу, играют на этой клавиатуре, как на фортепиано, записывая оцифрованную музыку и слушая ее через колонки.

Аудио-диски

Стандартные аудио-диски, используемые на аудио-проигрывателях и магнитолах, проигрываются на компьютерах, имеющих CD-дисководы.

На аудио-дисках информация записана не в виде файлов, а в виде звуковой дорожки, как на грампластинке. Поэтому прослушать аудио-диски можно на компьютере без звуковой карты. В этом случае музыку слушают наголовных телефонах, подключенных непосредственно к CD-дисководу. На некоторых CD-дисководах для этого имеется регулятор громкости звука.

Анимация

Расширением графики являются анимация и видео.

Анимация — это просто картинки, сменяющие друг друга. Любая компьютерная игра включает в себя анимационные эффекты. Как уже отмечалось, графический GIF-формат может хранить анимацию.

Анимацию также можно получить, запрограммировав смену картинок с помощью языков программирования. В Интернете такими языками являются Ява, Ява-скрипт и Flash.

Видео

Видео — демонстрация на компьютере видеоинформации — фильмов, клипов и их фрагментов,— предназначенной для просмотра на телевизоре.

В отличие от аудио-дисков видео-диски содержат запись видео-информации в виде файла. Эти файлы могут иметь ничего не говорящее расширение .dat или мультимедийные, т. е. видео-звуковые, расширения .asf или .avi. Видеофайлы читаются специальными программами воспроизведения

видео или мультимедиа, например, Windows Media.

Мультимедиа

Мультимедийный компьютер — это компьютер, имеющий CD-дисковод, звуковую карту и колонки. Мультимедиа имеет большой объем и мультимедийные программы хранятся обычно на внешних носителях.

Мультимедиа — использование компьютерной программой в комплексе трех компонент: текста, графики и звука. Графика обычно расширяется до анимации или видео.

Мультимедиа существует только на компьютере; на телевидении пока мультимедиа нет. Связано это с тем, что непременный компонент мультимедиа — обратная связь, или интерактивность, которую может обеспечить только компьютер. Мультимедиа является управляемой средой.