Представление изображений в цифровом виде.

Цифровое изображение - массив данных, полученный путем дискретизации (аналого-цифрового преобразования) оригинала. Будучи закодированным с помощью особого алгоритма и записанным на носитель, этот массив данных становится файлом.

В современном процессе полиграфического производства все иллюстрации и элементы оформления представлены цифровыми изображениями различных типов. Цифровые изображения по способу дискретизации оригинала подразделяются на растровые, векторные и смешанного типа.

К растровым изображениям относятся двухмерные массивы данных (матрицы пикселей), каждый элемент которых представляет участок оригинала с усредненным цветовым показателем.

Основные характеристики растрового изображения - размер и глубина цвета.

Размер изображения в пикселях - это количество строк и столбцов матрицы, использующихся для хранения изображения. Глубина цвета - это характеристика, определяющая качество воспроизведения цвета, количество оттенков, которые могут отображать элементы матрицы пикселей. В интернет-изданиях для оформления сайтов могут использоваться изображения, глубина цвета которых составляет 4, 2, даже 1 бит, и этого бывает достаточно для воспроизведения технической графики (черно-белых схем, диаграмм и т.д.).

Основной недостаток растровых цифровых изображений - невозможность их масштабирования без потери качества.

Растровые изображения используются во всех случаях, когда необходимо воспроизвести аналоговый оригинал, будь то фотография, рисунок, сложный элемент оформления, который нерационально переводить в векторы.

Вторым видом цифровых изображений являются векторные изображения.

Наименьшими элементами векторного изображения являются вектор и кривая Безье. Вектор в компьютерной графике - это отрезок, соединяющий две точки с заданными координатами.

Основное достоинство векторного изображения - это возможность масштабирования без потери качества, сравнительно небольшой размер файлов, их содержащих. Главный недостаток векторных изображений - это то, что они почти всегда воспроизводят оригинал в упрощенном виде.

Цифровые изображения смешанного типа представляют собой массивы данных, содержащие информацию как в виде матрицы пикселей, так и в виде описания векторов, кривых Безье, примитивов и текстовых блоков.

В основе вертикальной структуры векторно-растровых изображений лежит понятие слоя. Слой - это область данных, содержащая информацию об отдельном элементе вертикальной структуры изображения.

Изображения смешанного типа сочетают в себе достоинства и недостатки тех типов изображений, которые присутствуют в них в виде элементов (слоев).Также следует отметить, что современные графические редакторы позволяют создавать многостраничные изображения.

Основным достоинством изображений смешанного типа является возможность свободного редактирования каждого слоя отдельно, а основным недостатком - большой объем массива данных и, соответственно, конечного файла.

Наиболее употребительными форматами хранения и формирования компьютерных изображений являются: векторное и растровое.

51. Современные графические редакторы. Классификация цветовых моделей.

К современным графическим редакторам относятся:

• редактор векторной графики- CorelDraw;
• редактор анимированной векторной графики-Macromedia Flash
• редактор растровой графики-Adobe Photoshop

Цветовой моделью называют способ предоставления информации о цвете. Это свойство изображений распространяется не только на растровые изображения но и на векторные. В этом разделе рассматриваются модели CMYK, RGB, Lab, Graysсale, Bitmap и Pantone. У каждой модели есть свои преимущества и недостатки и каждая из них имеет свое назначение.

• RGB - это аббревиатура английских названий цветов: Red (красный), Green(зеленый), Blue (голубой). Все множество цветов и оттенков в этой модели образуется полутонами красного, зеленого и голубого. Таким образом, например, формируется изображение на экране электронно-лучевой трубки мониторов и телевизоров, также формируется изображение при сканировании и цифровой фотографии. К изображениям в модели RGB, в полиграфии, следует относиться очень осторожно, поскольку весьма большую часть цветов RGB невозможно корректно передать при печати. Поэтому в полиграфии предпочтительнее использование изображений в представлении систем CMYK или LAB.
• СMYK от английских Cyan, Magenta, Yelow, blacK (голубой, малиновый, желтый, черный) именно из смешения этих основных цветов получаются все оттенки модели CMYK. Это наиболее распространенная модель в полиграфии поскольку точно соответствует цветам печати в офсете. Но и в эта модель не охватывает всех оттенков которые способен воспринять человеческий глаз. Поэтому сохранение изображений в CMYK хотя и вполне пригодно для использования в большинстве типографских процессов, те не менее приводит к потере части информации о цвете.
• LAB - достоинством этой модели является её независимость от способа воспроизводства цвета. В её системе измерения можно описывать как цвета печати, так и цвета, излучаемые монитором. Для построения LAB модели также используются три компонента. Если модель HSB оперируют понятиями Тон, Насыщенность и Яркость; модель RGB понятиями Красный, Зелёный и Голубой, то цветовая модель LAB использует понятия яркость (Lightness) и интенсивность (Chrome), которые вместе составляют информацию об освещённости (Luminance) в изображение, содержащуюся в канале L. Канал A хранит информацию о Тонах от зелёного до пурпурного, и, наконец, информация о Тонах от голубого до желтого приходится на канал B.
• Grayscale - градации серого.

Классификация и различия цветовых моделей

• Цветовые модели можно классифицировать по их целевой направленности:
• XYZ — описание восприятия; L*a*b* — то же пространство в других координатах
• Аддитивные модели — рецепты получения цвета на мониторе, например RGB
• Полиграфические модели (CMYK) — получение цвета при использовании разных систем красок и полиграфического оборудования
• Модели, не связанные с физикой оборудования, являющиеся стандартом передачи информации
• Математические модели, полезные для каких-либо способов цветокоррекции, но не связанные с оборудованием, например HSV.

52. Устройства ввода и отображения графической информации. создание изображений и анимация.

Устройства ввода графической информации находят широкое распространение благодаря компактности и наглядности способа представления информации для человека. По степени автоматизации поиска и выделения элементов изображения, устройства ввода графической информации делятся на 2 больших класса: автоматические и полуавтоматические. В полуавтоматических устройствах ввода графической информации функции поиска и выделения элементов изображения возлагаются на человека, а преобразование координат считываемых точек выполняется автоматически. В автоматических устройствах процесс поиска и выделения элементов изображения осуществляется без участия человека. Эти устройства строятся либо по принципу сканирования всего изображения с последующей его обработкой и переводом из растровой формы представления в векторную, либо по принципу слежения за линией, обеспечивающей считывание графической информации, представленной в виде графиков, диаграмм, контурных изображений. Основной областью применения устройств ввода графической информации являются системы автоматизированного проектирования, обработки изображений, обучения, управление процессами, мультипликации и др. К этим устройствам относятся сканеры, кодирующие планшеты (дигитайзеры), световое перо, сенсорные экраны, цифровые камеры, видеокамеры.

ПринтерыМатричные принтеры. Процесс печати в таких принтерах осуществляется следующим образом: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге, через красящую ленту.

Лазерные принтеры. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображений (примерно такой же используется в копировальных аппаратах). Этот процесс включает создание рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей визуализацией этого рельефа с помощью частиц сухого порошка — тонера, наносимого на бумагу.

Сканер - устройство получения изображений высокого разрешения (до 11000 spi). Принцип работы состоит в последовательном освещении сканируемого материала ксеноновой или флюоресцентной лампой и регистрации отраженного цвета ПЗС3).

Цифровые фотоаппараты и видеокамеры аналогичны по принципам действия (система линз, проецирующая попадающий в объектив свет на небольшую плоскую площадку) традиционным аналоговым фото- и видеокамерам, соответственно. Основное различие состоит в том, что в аналоговых устройствах на этой площадке находится кадр светочувствительной пленки, а в цифровых устройствах - светочувствительная матрица ПЗС (англ. CCD) или КМОП (англ. CMOS) сенсоров. Так как эти сенсоры чувствительны только к яркости, то для получения цветного изображения применяют светофильтры.

Устройства отображения:

Плазменные панели. В плазменных панелях, подобно ЖК-панелям, экран состоит из нескольких слоев; так же, как и у ЖК-панелей, с двух сторон подведены электроды, только между ними находятся уже не жидкие кристаллы, а смесь инертных газов неона и ксенона.

ПроекторыПроекторы используются для демонстрации изображений больших размеров. Для этого применяются системы линз, проецирующие маленькое изображение на большой экран. По технологии построения первичного изображения внутри проектора делятся на:

Проекторы на ЭЛТ . Эта технология рассмотрена выше в разделе про ЭЛТ-дисплеи.

Проекторы на ЖК. Эта технология рассмотрена выше в разделе про ЖК-дисплеи.

Проекторы на технологии DLP. DLP - Digital Light Processing (англ. Цифровая Обработка Света) - фирменная технология компании Texas Instruments. Для создания первичного изображения в таких проекторах используется лампа, освещающая систему микрозеркал (по одному на пиксель).

Принтеры

Следует заметить, что многие принтеры сами по себе могут иметь довольно сложные встроенные Процессоры Растровых Изображений (англ. RIP - Raster Image Processor), служащие для формирования растровых изображений.

Матричные принтеры Самой низкокачественной технологией печати обладают матричные принтеры. Печатающая головка, перемещающаяся в одном измерении по ширине страницы, состоит из нескольких игл (обычно 9 или 24). Краска нанесена на ленту, находящуюся между бумагой и головкой. При ударе иглы по бумаге на ней остается след от краски с ленты, таким образом и получается изображение.

Струйные принтеры Печатающая головка, перемещающаяся по ширине бумаги, состоит из множества микрокамер с микросоплами, при пропускании электрического импульса через микрокамеру в ней образуется пузырь, который выталкивает из сопла каплю краски на бумагу.

Лазерные принтеры являются самыми эффективными с точки зрения стоимости печати страницы. В настоящее время преобладают в черно-белой печати.Принцип действия следующий:

Сначала на всю поверхность барабана с фотопроводящим покрытием наносится положительный заряд, обычно с помощью коронирующего электрода. Потом некоторые участки барабана освещаются лазерным лучом, что приводит к снятию заряда в этих местах. Затем поверхность барабана проходит через порошкообразный тонер, положительно заряженные частички которого отталкиваются от заряженных участков барабана и прилипают к незаряженным. После этого тонер с барабана переносится на бумагу, которая для этого предварительно заряжается отрицательно с помощью другого коронирующего электрода. Бумага потом подвергается нагреву, при котором частички тонера прочно приплавляются к ней.

Создание изображений и анимации на примере графического редактора Gimp.

Для создания и обработки растровой графики. Частично поддерживается векторная графика. Проект основан в 1995 году Спенсером Кимбеллом и Питером Маттисом как дипломный проект, в настоящий момент поддерживается группой добровольцев. Распространяется на условиях GNU General Public License.

Работа с фотографиями

В GIMP присутствует достаточно неплохой набор инструментов цветокоррекции:

кривые;

уровни;

микшер каналов;

постеризация;

тон-насыщенность;

баланс цветов;

яркость-контраст;

обесцвечивание.

При помощи фильтров, инструментов, масок и слоёв с разными типами наложения (всего 22) можно:

выравнивать заваленный горизонт;

убирать искажения, вносимые оптикой;

корректировать перспективу;

выполнять клонирование объектов с учётом перспективы;

кодировать фотографии;

удалять дефекты вроде пыли на матрице (штамп, лечебная кисть);

имитировать использование различных цветофильтров;

«вытаскивать» потерянную детализацию в тенях;

многое другое.

Создание анимации в GIMP.

Анимационные изображения в формате gif встречаются повсеместно в Internet. Банеры, кнопки, логотипы, все они, используя даже небольшую анимацию, вносят в содержание страницы некую динамику. Существует множество различных программ, направленных специально на создание анимационных gif-изображений.

Основные принципы создания:

1. Каждый кадр анимации представляет собой отдельный слой изображения.

2. Каждому кадру можно указать два параметра: время показа в микросекундах и его тип, combine (объединение) или replace (замещение). Параметры задаются в имени слоя и заключаются в скобки, например: Слой1 (1000ms)(combine).

3. Оптимизация слоев позволяет заметно уменьшить размеры анимационного изображения.