Основные понятия растровой графики
Базовые основы компьютерной графики.
Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программноаппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком, либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумаги, кинопленка, ткань и пр.). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир.
Посмотрите вокруг - обложки журналов, рекламная печатная продукция, фильмы и мультфильмы, презентации, страницы в Интернете, моментальные фотографии, компьютерная томография, моделирование тканей и одежды,опытно-конструкторскиеразработки - все это области применения компьютерной графики, основу которой составляет работа по созданию цифровых изображений.
Согласитесь, что создавать изображение на компьютере наиболее эффективно и экономично выгодно, нежели использование традиционных методов, хотя бы потому, что цифровое изображение проще хранить, тиражировать, переделывать, компоновать с текстом.
Заметим, что создавать цифровое изображение - это не только рисовать рисунок при помощи мышки или, например, пера дигитайзера, но и импортировать (вводить) готовое изображение при помощи сканера, цифрового фотоаппарата, видеокамеры и затем работать с ним в окне графической программы - это тоже процесс создания.
|
|
|
Иными словами, компьютерная графика не является простым рисованием при помощи компьютера, а представляет собой довольно сложный комплекс, состоящий из двухмерной графики, полиграфии,Web-дизайна,трехмерной графикиЗD-графикии программ, имитирующие классические инструменты художника.
Попытаемся дать фундаментальное определение дисциплине, с основами которой нам надо познакомится за непродолжительный период времени.
Определение. Компьютерная графика- это специальная дисциплина, изучающая автоматизацию процессов подготовки, преобразования, хранения и воспроизведения графической информации с помощью ЭВМ.
Интерактивная компьютерная графика - это тоже использование ЭВМ для подготовки и воспроизведение изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения.
Интерактивная графика представляет собой важный раздел компьютерной графики, когда пользователь имеет возможность динамически управлять содержимым изображения, его формой размером и цветом на поверхности дисплея с помощью интерактивных устройств управления, которыми в нашем случае будут являться панели инструментов графических прикладных программ.
|
|
|
Заметьте, что, учитывая необходимые знания и умения по другим специальным дисциплинам, знание компьютерной графики, в особенности ее
интерактивной части, дает оператору ЭВМ возможность дополнительного заработка, потому что работать «на дому», периодически выполняя небольшие заказы от рекламных компаний, - это популярный сегодня способ повысит свое благосостояние. Те возможности которыми обладали несколько лет назад лишь самые крупные дизайнерские студии сегодня доступны многим надо лишь знать средства обеспечивающие эти возможности и уметь правильно ими распорядится.'
Виды компьютерной графики. Основные понятия.
Различают три вида компьютерной графики: растровая векторная и фрактальная. Они различаются от способа формирования изображения в двухмерной графике. Двухмерная или 2D графика - это основа всей компьютерной графики так как в ней рассматривается формирование изображение на плоскости при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.
Наиболее просто реализовать растровое представление изображения. Растр или растровый массив описывает изображения с использованием черно-белыхили цветных точек называемых пикселями расположенными на сетке.
|
|
|
С точки зрения компьютера растровый рисунок - это совокупность битов расположенных на сетчатом поле канве. Бит может быть включен (единичное состояние или выключен (нулевое состояние). Состояние битов можно использовать для представления цветов, соединив на канве несколько битов, можно создать изображение из черно-белыхили цветных точек.
При редактировании растровой графики мы редактируем пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера.
По аналогии с детской мозаикой, в которой. Убирая один маленький элемент, можно изменить весь художественный образ, редактирование растровых изображений может повлиять на качество изображения. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к «разлохмачиванию» краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке.
Поэтому растровую графику редко применяют для создания изображения «вручную». Растровые графические программы предназначены в первую очередь для обработки готовых изображений: отсканированных иллюстраций, фотографии, которые удобно использовать при разработке электронных или полиграфических изданий. Причем вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит качество.
|
|
|
Векторная графика описывает изображения с использованием прямых изогнутых линий, называемых векторами (vector), а также параметров, описывающих цвета и расположение этих векторов (draw).
При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Мы можем переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления.
Поэтому программные средства для работы с векторной графикой, наоборот, предназначены для создания изображения и меньшей степени для их
обработки. Такие средства широко используются в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях. Оформительские работы, основанные на использовании шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Кроме того, векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества изображения.
Фрактальная графика (fractal) основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, т.е. никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты. Кроме того, фрактальные узоры часто используют в качестве красивых фрактальных заливок в редакторах растровой и векторной графики.
Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.
Основные понятия растровой графики.
Основным элементом растрового изображения является пиксель (точка). Под этим термином часто понимают несколько различных понятий. Поэтому на практике эти понятия часто обозначают так:
•пиксель (растр) - отдельный элемент растрового изображения;
•пиксель - элемент изображения на экране монитора;
•точка - отдельная точка, создаваемая принтером или фотонаборным автоматом.
Так как для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины, следует различать:
•разрешение оригинала;
•разрешение экранного изображения;
•разрешение печатного изображения.
Разрешение оригинала (изображения)- это свойство самого оригинала,
измеряется в точках на дюйм (dpi), зависит от требований к качеству изображения, размеру файла, способа создания исходной иллюстрации, избранном формату файла и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера.
В общем случае действует правило: чем выше требование к качеству. Тем выше должно быть разрешение оригинала.
Разрешение экранного изображения- это свойство компьютерной системы, зависит от монитора, видеокарты и операционной системы, измеряется в пикселах указывает количество точек, которые могут быть выведены по ширине и высоте экрана одновременно, варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (настроек диапазона стандартных значений), от разрешения оригинала и от масштаба отображения.
Мониторы для обработки изображений с диагональю 20-21дюйм (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1200, 1920x1600 пикселей. Расстояние между соседними точками
люминофора у качественного монитора составляет 0,22-0,25мм.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере - 150-200dpi, для вывода нафотоэкспонирующее устройство -200-300dpi.
Установлено эмпирическое правило, которое гласит: при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.
Разрешение печатного изображения связано с понятием линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумаги, пленка и т.д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладываеся сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lpi) и называетсялиниатурой.
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейки. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадает с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемоемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3% до 98%. При этом все точки растра имеет одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек, и как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (АМ).
Интенсивность тона (так называемую светлоту) принято подразделять на 256 уровней. Большее число градаций не воспринимается зрением человека и является избыточным. Меньшее число ухудшает восприятие изображения (минимально допустимым для качественной полутоновой иллюстрации принято значение 150 уровней). Нетрудно подсчитать, что для воспроизведения 256 уровней тона достаточно иметь размер ячейки растра 256=16x16 точек.
При выводе копии изображения на принтере или полиграфическом оборудовании линиатуру растра выбирают, исходя из компромисса между требуемым качеством, возможности аппаратуры и параметров печатных материалов. Для лазерных принтеров рекомендуемая линиатура составляет 65100 lpi, для газетного производства - 65-85lpi, длякнижно-журнального- 85133 lpi, для художественных и рекламных работ -133-300lpi
При печати изображений с наложением растров друг на друга, например многоцветных, каждый последующий растр поворачивается на определенный угол. Традиционными для цветной печати считаются углы поворота: 105 для голубой печатной формы, 75° для пурпурной, 90° для желтой и 45° для черной. (Почему мы говорим именно об этих цветах, мы узнаем несколько позже, когда будем рассматривать цветовые разрешения и цветовые модели). При этом ячейка растра становится косоугольной, и для воспроизведения 256 градаций тона с линиатурой 150 lpi уже недостаточно разрешения 16x150=2400 dpi.
Поэтому для фотопечати профессионального класса принято минимальное стандартное разрешение 2540 dpi, обеспечивающее качественное растрирование при разных углах поворота растра. Таким образом, коэффициент, учитывающий поправку на угол поворота растра, для цветных изображений составляет 1,06.
Качество воспроизведения тоновых изображений принято оценивать динамическим диапазоном (D). Это оптическая плотность, численно равная десятичному логарифму величины, обратной коэффициенту пропускания (для оригиналов, рассматриваемых «на просвет», например, слайдов) или коэффициенту отражения (для прочих оригиналов, например, полиграфических отпечатков).
Для оптических сред, пропускающих свет, динамический диапазон лежит в пределах от 0 до 4. Для поверхностей, отражающих свет, значение динамического диапазона составляет от 0 до 2. Чем выше динамический диапазон, тем большее число полутонов присутствует в изображении и тем лучше качество его восприятия.
Разрешение печатного изображениязависит от свойств самого печатаю-
щего устройства, выражает количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке отдельной длины, измеряется в dpi и определяет размер изображения при заданном качестве печати, либо наоборот, качество изображения при заданном размере.
Таким образом, мы рассмотрели понятия «разрешение» применительно к трем совершенно разным объектам: собственно изображению, монитору и печатающему устройству. Друг с другом эти виды разрешения никак не связаны до тех пор, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь «картинка» в файле на жестком диске, на экране монитора и при печати на бумаге.
Физический размер изображениязадается при создании изображения либо в пикселях - если изображение готовится для демонстрации на экране, либо в единицах длины - если изображение готовят для печати, и храниться вместе с файлом.
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 10x15 см., оцифрованный с разрешением 200-300dpi,цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате ТIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает45-50Мбайт., цветное изображение формата А4 занимает120-150Мбайт.
Поэтому одним из недостатков растровой графики можно считать больше объемы файлов, что вполне объяснимо, учитывая, что для каждой точки рисунка отводится в зависимости от цветности одна или несколько ячеек оперативной памяти, соответственно, чем качественнее и больше рисунок, тем больше памяти он занимает.
Вторым недостатком растровых изображений является их пикселизация при увеличении (если не приняты специальные меры). Если в оригинале
присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию и не дает возможности рассмотреть мелкие детали изображения.
Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании.
Другой прием состоит в применении стохастического растра, позволяющего уменьшить эффект пикселизации в определенных пределах.
Наконец, при масштабировании используют метод интерполяции, когда увеличение размера иллюстрации происходит не за счет масштабирования точек, а путем добавления необходимого числа промежуточных точек.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 2033; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!