1.1.1. Основные виды компьютерных изображений

←Предыдущий раздел

К оглавлению↑

Следующий раздел→

Под видами компьютерной графики подразумевается способ хранения и отображения изображения на мониторе. Как и в любом другом искусстве в компьютерной графике есть свои специфические виды графических изображений. Основные из них:

• растровое изображение
• векторное изображение
• трехмерное изображение
• фрактальное изображение

Есть еще и псевдографика (изображения символами). Но она устарела и на сегодняшний день практически не используется, поэтому о ней речь не идет. 

Растровая графика 

Этот вид графики наиболее распространен потому, что любой тип изображения отображается на экране компьютера в растровой форме – по типу телевизионного растра. Другой причиной является особенность нашего восприятия. Видимое нами проецируется на сетчатку глаза и воспринимается миллионами ее светочувствительных элементов, разбивающих изображение на множество точек, которые попадают в мозг, где воспринимается как видимый объект. 

На экране монитора растровая графика напоминает лист бумаги в клетку, где каждая клетка окрашена определенным цветом, в совокупности образуя рисунок. Вы можете взять лупу и рассмотреть экран монитора или компьютера под увеличением. И вы увидите растр своими глазами.

Минимальный элемент растрового изображения - точка, которая называется "пиксель".

Пиксель можно сравнить с клеточкой бумаги. Из совокупности всех клеточек (пикселей) состоит компьютерное растровое изображение. А растровое изображение или растр – это сетка или матрица, которая состоит из окрашенных точек (пикселей). Растр имеет много характеристик, фиксируемых компьютером. Две важные характеристики – размер и расположение пикселей. Файл растровых изображений должен их сохранить, чтобы создать картинку.

Еще одна важная характеристика для растровых изображений - цвет. Так, например, точка растра (изображения) описывается конкретным местоположением на этом растре и цветом. В растровой графике рисунок, если его увеличить, похож на изображение в технике мозаики.

Для демонстрации на рис. 1 приведены три масштаба изображения одного растрового рисунка. На первом изображении рисунок дан в полном размере. На втором – в умеренном, а на третьем – в сильном увеличении. Если в первом случае изображение выглядит как фотографии, на втором оно уже становится размытым, а на третьем отчетливо видна плитка растра.

Рис. 1. Демонстрация растра

Из этого примера можно понять в чем разница между растровым рисунком и его изображением на экране. Рисунок – это то, что хранится в компьютере, а его изображение – то, что мы видим на экране. Рисунок может содержать огромное число пикселей, но быть показан в маленьком размере, когда преимущества этого количества пикселей никак не проявляется. И, наоборот, рисунок может содержать малое число пикселей, но быть показан на экране монитора в большом разрешении. В таком случае зритель может видеть некачественное изображение, размытое, либо очень зернистое. Все зависит от того, какое число точек экрана занимает один пиксель рисунка. Таким образом, при подготовке изображения для показа на мониторе (на странице сайта или в презентации) желательно выбирать или готовить изображение с нужным количеством пикселей, исходя из размера того участка страницы, который ему отведен. При этом не стоит выбирать число пикселей рисунка по горизонтали и вертикали излишне избыточным, поскольку линейное увеличение числа пикселей по горизонтали и вертикали приведет к неоправданному увеличению объема необходимой компьютерной памяти в квадратичной степени.

Очевидно, что любой цифровой рисунок – это сильно уменьшенная мозаика. Уменьшенная настолько, что глаз человека воспринимает эти точки как одно сплошное изображения. Плотность точек на конкретном изображении называется его разрешением. Более подробно о растровой графике мы поговорим в раделе, который называется "Внутреннее представление растровых компьютерных изображений".

Под размером растрового изображения понимают количество пикселей в ширину, умноженное на количество пикселей в высоту. Если, к примеру, изображение, хранящееся на компьютере, имеет размер 800 пикселей в ширину и 600 пикселей в высоту, то говорят, что оно имеет размер «800 на 600 пикселей», опуская само слово «пикселей», а пишут «800х600». Память компьютера представляет собой сплошной линейный «поток» значений, а не прямоугольную матрицу. Поэтому изображения хранятся построчно, то есть сначала записывается слева направо первая (верхняя) строка, затем – вторая и так далее. Изображение размером 800х600 содержит 480 000 пикселей. Чтобы определить объем компьютерной памяти, необходимой для хранения этого изображения, нужно число 480 тысяч пикселей умножить на количество байтов, необходимых для хранения одного пикселя..

В памяти компьютера хранится не сам пиксель, а информация о нем – числа, соответствующие его цвету. Цвет пикселя – важная характеристика растрового изображения. Изображение описывается конкретным цветом каждой точки растра. Более подробно о растровой графике мы поговорим в ниже в разделе, который называется «Цветовые модели».

Наиболее популярной графической программой, предназначенными для обработки растровых изображений, являются Adobe Photoshop, который появился в 1992 г. сначала на компьютерах фирмы Apple, а во второй половине 1990-х годов с появлением операционной системы MS Windows 3.1 появилась урезанная версия этой программы для Windows.

Photoshop постоянно развивается. Над расширением его возможностей и усовершенствованием его интуитивно понятного пользовательского интерфейса работают несколько институтов фирмы Adobe. Регулярно выпускаются новые версии программы с большим числом добавлений и изменений. Современные выпуски этой программы могут работать не только с растровой графикой. В них уже появился инструментарий для работы с векторной графикой и элементы работы с трехмерными изображениями.

Дизайнеры и фотографы работают с разными версиями Adobe Photoshop, поскольку для дизайнерских целей, выполнения фотомонтажа, ретуши и обработки фотографий те задачи и тот инструментарий, которые появились уже в версии Adobe Photoshop 8, явились базовыми и остались неизменны. При переходе на новые версии, пользователи, ранее работавшие с базовой версией программы, быстро осваивают достаточно доброжелательный, хотя и очень сложный интерфейс очередной версии. Более того, мы в нашем курсе намеренно не уделяем особого внимания новым добавлениям, поскольку их дальнейшее освоение слушателями зависит от знания базовой части программы, умения пользоваться ее богатым инструментарием и наличию навыков выполнения базовых операций с изображениями.

Векторная графика

Что представляет собой векторное изображение и чем оно отличается от растра? Чем оно интересно и какие возможности представляет?

Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из наклеенных на ватман плоских фигурок, вырезанных из разноцветной бумаги, фотографий, рисунков, нанесенных цветными фломастерами линий, текста. На компьютере это – не ватман, а ,в каком-то смысле, монтажное поле. На этом поле мы можем поместить различные элементы, например, графики, рисунки, линии и загружаемые в векторный редактор растровые изображения. Мы может создавать текстовые блоки, менять параметры текста, раскрашивать его.

На векторном рисунке можно разместить различные графические примитивы – эллипсы, прямоугольники и другие фигурки. Можно создавать прямые линии и кривые, задавая их форму подобно тому, как эту форму задают портные с помощью лекал, или рисуя их сами. По сути, векторные фигуры являются математически описываемыми контурами и линиями, поэтому они, в отличии от растровых, допускают любое масштабирование без потери качества. Исключение могут составлять лишь внедренные в векторный рисунок растровые изображения.

Можно поворачивать, масштабировать или искажать все элементы рисунка, менять их положение и порядок, прикрывая одни и открывая другие подобно тому, как мы можем заслонять фотографию или ее часть, наклеивая на нее другую, либо открывать ее, выкладывая поверх другой. Мы можем задавать свет, текстуру, прозрачность внутренней заливки фигур, цвет, толщину и текстуру линий. Можно редактировать фигуры, меняя их форму и другие характеристики. На рисунке 2 приведен пример такого векторного изображения.

Рис. 2. Демонстрация векторного изображения

С помощью векторной графики можно решить множество художественно-графических задач. Кроме того, можно масштабировать векторное изображение или его элементы без потери качества, что ценно, например, при создании большой по размеру рекламы. Увеличение или уменьшение объекта производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Любое векторное изображение можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом относительно друг друга.

Контур в векторном объекте выполняет двойную функцию. С помощью контура можно менять форму объекта. Контур векторного объекта можно оформлять, предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии. Каждый элемент

векторного изображения представляет собой отдельный объект, у которого можно изменить контур, текстуру и цвет заполнения, а также пропорции.

Возможность редактирования (изменения) контура может применяться при работе над дизайном изделия. Хорошо применять векторное изображение в разработке орнамента для украшения декоративного изделия. Разработав один элемент орнамента, его можно многократно размножить без дополнительной прорисовки. Векторное изображение позволяет выполнять точные построения, значит, его можно использовать для изготовления чертежей и любой другой конструкторской документации.

К сожалению, возникают проблемы при передаче в другие программы векторных изображений с множественными оттенками и с большим числом мелких элементов, поскольку объем потребной памяти для хранения каждого элемента не зависит от его масштаба (в отличии от растра) и будет представляться не совокупностью точек, а сложной математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых является формулой. Увеличение числа объектов и их усложнение приводит к существенному увеличению объема файла векторного изображения. В противоположность к векторным файлы растровых изображений исходно имеют существенно больший размер, так как в памяти компьютера каждая из точек растра сохраняется в виде однотипного набора параметров. Однако, масштабирование растрового рисунка, например, в два раза ведет к снижению занимаемой им памяти компьютера в четыре раза, в то время, как масштабирование векторного изображения или его элементов не меняет его размера. Но это же обстоятельство является плюсом векторной графики, так как увеличение масштаба изображения в ней не снижает его качества и не увеличивает объем памяти, необходимой для записи его на компьютере и для работы с ним.

Наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображений, являются Adobe Illustrator и CorelDRAW.

Трехмерная графика

Трехмерная графика позволяет изменять элементы трехмерной сцены, источники их освещения и места наблюдения, с позиций которых мы и получаем конечное изображение. Эта графика применяется при разработке дизайн-проектов интерьера, архитектурных объектов, в рекламе, при создании обучающих и игровых компьютерных программ, видео-роликов, наглядных изображений деталей и изделий в машиностроении и т. д. В трехмерной графике изображения моделируются и перемещаются в виртуальном пространстве, природной среде или интерьере, а их анимация позволяет увидеть объект с любой точки, переместить в искусственно созданной среде и пространстве в сопровождении специальных эффектов.

Трехмерная графика позволяет создавать кинопродукцию профессионального качества. В процессе разработки и анимации трехмерной графики приходится распределять движение объектов сцены не только в пространстве, но и во времени. В трехмерной графике моделируются не только сцены и движение объектов, но и разного типа и цвета источники освещения, эффекты отражения света и цвета от различных материалов, тени и блики.

Фрактальная графика 

Этот вид компьютерной графики сегодня развивается наиболее быстро. Фрактальная графика весьма перспективна. Ее математической основой является фрактальная геометрия. В основе построения изображений во фрактальной графике лежит принцип наследования геометрических свойств объектов-наследников от «родительских» объектов.

В то же время трехмерная и фрактальная виды компьютерной графики лежат значительно далеко от темы нашего курса не рассматриваются в нем.

Дизайнеры работают с каждым изображением по-разному, используя различные графические пакеты программ.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите основные виды компьютерной графики.
2. Что такое "Пиксель"?
3. Почему для показе на экране монитора не стоит выбирать изображения большого размера и как определить желаемый размер изображения для показе на экране монитора?
4. Что понимается под размером растрового изображения?
5. Назовите наиболее популярные программы для работы с растровой и векторной графикой.
6. В чем различие векторной и растровой графики?
7. Назовите основные типы элементов, входящих в векторные изображения.
8. Назовите плюсы и минусы векторной и графики по отношению к растровой.

←Предыдущий раздел

К оглавлению↑

Следующий раздел→