Графические технологии. Виды компьютерной графики. Растровая и векторная графика. Paint.NET и его инструменты. Inkscape и его инструменты
Технологии обработки графической информации.
Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых “векторов” - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Например, функция, графиком которой является круг, прямая линия или другие более сложные кривые.
Совокупность таких “векторов” и есть векторное изображения.
С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов. Но для начала, определимся с термином "графический объект". Это либо само графическое изображение или его часть. В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются как и пиксели или спрайты (в растровой графике), так и векторные объекты, такие как круг, квадрат, линия, кривая и т.д. (в векторной графике).
Для дальнейшего рассмотрения проблемы постройки объектов с помощью векторной графики, необходимо уяснить разницу между двумя основными видами компьютерной графики - растровой и векторной.
Векторная графика
Основным логическим элементом векторной графики является геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы - прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты.
Преимущество векторной графики заключается в том, что форму, цвет и пространственное положение составляющих ее объектов можно описывать с помощью математических формул.
Важным объектом векторной графики является сплайн. Сплайн -- это кривая, посредством которой описывается та или иная геометрическая фигура. На сплайнах построены современные шрифты TryeType и PostScript.
У векторной графики много достоинств. Она экономна в плане дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые, программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер файла.
Объекты векторной графики легко трансформируются и модифицируются, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения. Масштабирование, поворот, искривление могут быть сведены к паре-тройке элементарных преобразований над векторами.
В тех областях графики, где важное значение имеет сохранение ясных и четких контуров, например, в шрифтовых композициях, в создании логотипов и прочее, векторные программы незаменимы.
Векторная графика может включать в себя и фрагменты растровой графики: фрагмент становится таким же объектом, как и все остальные (правда, со значительными ограничениями в обработке).
Важным преимуществом программ векторной графики является развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ.
Однако, с другой стороны, векторная графика может показаться чрезмерно жесткой, "фанерной". Она действительно ограничена в чисто живописных средствах: в программах векторной графики практически невозможно создавать фотореалистические изображения.
А кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для точечной графики.
В последнее время все большее распространение получают программы 3-мерного моделирования, также имеющие векторную природу.
Обладая изощренными методами отрисовки (метод трассировки лучей, метод излучательности), эти программы позволяют создавать фотореалистичные растровые изображения с произвольным разрешением из векторных объектов при умеренных затратах сил и времени.
В любом случае, если вы работаете с графикой, то неизбежно будете иметь дело с обеими ее формами - векторной и растровой. Понимание их сильных и слабых сторон позволит вам выполнить свою работу максимально эффективно.
Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.
При редактировании элементов векторной графики Вы изменяете параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Вы можете переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.
Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполняемости (вспомните, круг и окружность - разные фигуры). Красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения. Очевидно, такое описание займет значительно меньше места, чем в первом случае. Еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR-TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).
Растровая графика
Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике.
При редактировании растровой графики Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.
Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселей на дюйм – ppi).
Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.
Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.
Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых броузерами без установки дополнительных модулей – GIF, JPG, PNG.
Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные броузеры понимают только растровые форматы – .gif, .jpg и .png (последний пока мало распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в .gif или .jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще именно в векторных средах – если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся элемент легко редактируется. При рисование в растровом режиме Вы рискуете непоправимо испортить фон.
Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор – растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты – возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок... Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется “дырка”. В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно “щелкнуть” один раз в любой из точек сгруппированного объекта. Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.
Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. 8-я версия Illustrator'a способна загружать .psd-файлы Photoshop'a и использовать каждый из полученных слоев. Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением соответствующего файла.
Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно .wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью непосредственного редактирования.
| Paint.NET - простой, но мощный и удобный редактор графики. Позиционируется как отличная замена стандартному MS Paint из поставки Windows. Поддерживаемые форматы: BMP, JPEG, PNG, TIF, GIF, TGA и собственный формат PDN. Основные возможности: работы со слоями, применение эффектов, работа со сканером и камерой, коррекция красных глаз, масштабирование от 1% до 3200%. При первом открытии программы добавить изображение очень легко - или простым перетаскиванием мышкой, или через диалог открытия файлов. По умолчанию будет открыта панель инструментов - маленькое окно с иконками основных инструментов. Тут сразу же видны инструменты, которые обычно есть только в многофункциональных редакторах - это выделение произвольной области рисунка (не только прямоугольной), рисование произвольных фигур, волшебная палочка, выделяющая области одинакового цвета и т.д. Под меню «Изображение» можно найти такие инструменты, как поворот изображения на определенный угол, изменение его размера и зеркальное отображение. Paint.NET позволяет работать со слоями, и для этого предназначен пункт меню «Слои». Если вы добавите несколько слоев, то их иконки будут отображаться в правом верхнем углу. В меню «Коррекция» есть удобные инструменты для работы с фотографиями. Тут вы можете работать с насыщенностью цветов, менять оттенок, осветлять или затемнять фото, менять яркость и контраст и т.д. Что касается эффектов, то в Paint.NET их около 30. Есть удаление эффекта красных глаз, несколько видов размытия картинки, различные искажения, и изменения стиля рисования (эскиз, картина маслом и т.д.). Основные особенности • Простой интуитивно-понятный интерфейс. Все особенности и элементы интерфейса проектировались с расчетом на то, чтобы пользователь немедленно приступил к работе; • Слои. Как правило, только дорогие платные программы для работы с изображениями умеют работать со слоями. Paint.NET предоставляет эту возможность бесплатно; • Мощные инструменты. Paint.NET имеет мощные, но простые инструменты для работы с векторной графикой, выделения (волшебная палочка), клонирования изображений, а также простой текстовый редактор, инструменты для масштабирования (от 1% до 3200%) и замены цвета; • Неограниченная история. Для исправления возможных ошибок допущенных в процессе редактирования фотографий или рисунков в программе Paint.NET предусмотрена функция истории. Каждое ваше действие может быть удалено и потом возобновлено опять. Длинная истории ограничивается только доступным дисковым пространством; • Специальные эффекты. Paint.NET содержит множество специальных эффектов для улучшения изображений. Кроме стандартных, знакомых нам по аналогичным платным программам, присутствующий также уникальный эффект - 3D вращение. Как обычно, присутствуют и такие незаменимые функции как яркость изображения, контраст, оттенок, насыщенность и т.п.; • Плагины. Для графического редактора Paint.NET разработано множество плагинов, обогащающих возможности программы или просто добавляют новые спецэффекты. |
Inkscape - векторный графический редактор с открытым кодом. По своему функционалу эта программа приближается к векторным редакторам профессионального уровня наподобие Adobe Illustrator и CorelDraw. Inkscape позволяет работать с векторами в формате SVG, конструировать простые и сложные формы, добавлять текст, использовать режимы наложения, применять узорчатые и градиентные заливки, группировать объекты и распределять их по слоям
Панель инструментов inkscape расположена в верхней части рабочей области экрана редактора сразу по главным меню. Панель инструментов inkscapeсодержит значки-иконки, которые вызывают определенные команды редактора. Эти команды также доступны в главном меню или по комбинации клавиш. Панель инструментов предназначена для более легкого доступа к наиболее используемым функциям редактора. Из панели инструментов inkscape в один клик можно открыть новый или существующий документ, напечатать его, загрузить изображение, отменить предыдущие команды, масштабировать, откройте диалоговое окно для настройки свойства документа и т.д. Каждый значок при наведении курсора мыши отображает свою функцию с помощью всплывающих подсказок.
Если все значки панели инструментов inkscape не помещаются на экране, то доступ к ним может быть осуществлен через кнопку с двумя стрелочками с правого края панели. Щелкнув по ним, вы увидите в виде меню все остальные команды панели, значки которых не помещаются на панели. Значки могут не помещаться на панели инструментов inkscape из-за размера экрана или разрешения монитора.
Окно инструментов
Окно инструментов inkscape, состоит из вертикального ряда кнопок, расположенного в левой части окна редактора. На картинке выше эта панель приведена горизонтально для экономии места. Окно инструментов inkscape - это основной элемент для работы в векторном редакторе Inkscape. Окно инструментов inkscape содержит основной набор графических инструментов для создания и редактирования фигур. В окне инструментов inkscape присутствуют инструменты для работы с геометрическими фигурами, а также свободной трансформации фигур и линий, инструменты для работы с текстом и цветом (заливка и градиенты).
При работе с инструментами, сразу под горизонтальной панелью вы можете заметить контекстную панель управления inkscape.
В зависимости от того, какой инструмент выбран в окне инструментов inkscape, изменяется вид контекстной панели inkscape. В контекстной панели отображаются настройки и параметры активного инструмента. В зависимости от ситуации изменение этих параметров может сразу повлиять на выбранный объект, а в некоторых случаях изменения параметров вступят в силу только при создании нового объекта или повлияют на существующие и новые объекты.