Виды компьютерной графики и графических файлов

Виды компьютерной графики и графических файлов

Цифровые изображения, применяющиеся в издательской деятельности, подразделяются на две категории: растровые и векторные.

Они существенно отличаются по способу формирования графической информации.

Как следствие, программы создания и редактирования изображения совершенно различны.

Векторные изображения состоят из контуров. Для описания контуров в программах редактирования векторной графики применяют так называемые кривые Безье — параметрические кривые третьего порядка.

Контуры состоят из одного или нескольких смежных сегментов, ограниченных узлами.

Контур — это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из контуров. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например квадрат можно рассматривать, как четыре связанные линии.

Объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но на экран изображение выводится в виде точек (так устроен монитор), поэтому перед выводом на экран программа производит вычисление экранных точек объекта.

Чем большее количество контуров содержится в изображении, тем оно выглядит более живым и детализированным.

Однако, с другой стороны, чем больше контуров, тем больше вычислений необходимо произвести для построения изображения, т.к. после каждого внесенного изменения все изображение полностью пересчитывается.

Векторные изображения не в состоянии обеспечить близкую к оригиналу реалистичность, но они компактны и допускают свободное масштабирование совершенно без потери качества.

Преимуществом векторных изображений является также их легкое редактирование.

Способ представления растровых изображений совершенно отличен от векторных. Растровые изображения состоят из прямоугольных точек, называемых растром. Такое представление изображений существует не только в цифровом виде.

При пристальном взгляде на монитор или экран телевизора можно разглядеть маленькие точки люминофора — пиксели, из которых состоит экранное изображение.

В цифровом изображении каждая точка растра (пиксель) представлена единственным параметром — цветом. Именно это имеется в виду, когда рассматривается понятие «значение пикселя».

Растровые изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму переводится каждый мельчайший фрагмент оригинала.

Такие изображения сохраняются в файлах гораздо большего объема, чем векторные, поскольку в них запоминается информация о каждом пикселе изображения.

Т.о., размер растровых изображений зависит от их качества. Как следствие того, что они состоят из пикселей фиксированного размера, свободное масштабирование без потери качества невозможно.

Глубина цвета — это величина, определяющая количество бит, необходимых для запоминания одного пикселя (выражается в степенях числа 2, описывает максимальное число цветов или градаций серого в изображении).

В черно-белом изображении на запоминание одного пикселя требуется 1 бит (20)

Полутоновое изображение может содержать 256 оттенков и каждый пиксель кодируется 1байтом. 28 = 8 бит = 1 байт.

Цветное изображение в модели RGB кодируется 3 байтами.8×3=24 разрядная кодировка (224). В этом режиме может быть передано до 16 777 216 цветов.

Число существующих цветов, вообще говоря, безгранично. Некоторые устройства, к которым можно отнести и человеческие глаза, способны воспринимать цвета.

Другие устройства способны воспроизводить цвета. Однако делают они это по-разному. Человеческий глаз не способен воспринять цвета ультрафиолетового и инфракрасного диапазона, однако то, что он воспринимает, все равно гораздо больше, чем может передать экран монитора, офсетная печать или фотоснимок.

Их цветовой охват — диапазон цветов, которые могут быть воспроизведены, зафиксированы или описаны каким-либо образом, — меньше, чем цветовой охват человеческого глаза.

Из-за разницы в цветовых охватах различных устройств для передачи и получения изображений создано несколько цветовых моделей. Многообразие было предусмотрено вследствие того, что ни одна из цветовых моделей не является идеальной.

На экране монитора нельзя точно передать чистый голубой и чистый желтый цвета, а при печати совсем не передаются цвета, составляющие которых имеют очень низкую плотность.

Существующие цветовые модели используются для взаимосвязи между устройствами с различными цветовыми охватами.

Модель RGB

RGB — сокращение английских слов Красный (Red), Зеленый (Green), Синий (Blue). Эта модель предназначена для описания излучаемых цветов. Базовые компоненты модели основаны на трех лучах — красном, синем и зеленом, т.к. человеческое восприятие цвета основано именно на них.

Вся остальная палитра создается путем смешения трех основных цветов в различных соотношениях.

Следует отметить, что при сложении двух основных цветов полученный цвет будет светлее, чем базовые составляющие. С другой стороны, белый цвет и оттенки серого создаются путем смешения трех базовых цветов в равной степени, но с различной насыщенностью. Изображения на экране монитора, а также получаемые методом сканирования кодируются в модели RGB.

Цветовое пространство модели иногда представляют в виде цветового куба.

По осям откладываются значения цветовых каналов, каждый из которых может принимать значения от нуля (свет отсутствует) до 255 (наибольшая яркость света). Внутри куба содержатся все цвета модели.

В точке начала отсчета координатных осей все значения каналов равны нулю (черный цвет), а в противоположной точке максимальные значения каналов при смешении образуют белый цвет.

Если две эти точки соединить отрезком, то на этом отрезке будет располагаться шкала оттенков от черного к белому — серая шкала.

Три вершины куба дают три чистых исходных цвета. В свою очередь, каждая из трех других вершин между ними дает чистый, смешанный из двух основных, цвет. Каждый цветовой канал и серая шкала имеют 256 градаций.

Модель CMY предназначена для описания отраженных цветов.

Цвета этой модели основаны на вычитании части спектра падающего света (белого). При смешении двух основных цветов результат окажется темнее любого из исходных, поскольку каждый из цветов поглощает свою часть спектра.

Каналы CMY представляют собой остаток вычитания основных RGB-компонентов из белого цвета (как известно, белый цвет состоит из полного спектра цветов).

При этом остаются следующие цвета: Cyan — голубой (белый цвет минус красный), Magenta — пурпурный (белый минус зеленый), Yellow — желтый (белый минус синий).

Т.к. черный цвет получить методом смешения трех основных цветов не удастся, то в качестве усовершенствования этой модели появилась модель CMYK, в модель CMY был добавлен новый компонент — черный цвет. В цветовой модели CMYK — это и есть буква К (BlacK). Таким образом, CMYK — четырехканальная цветовая модель.

Модель CMYK предназначена для описания печатных изображений. Ее цветовой охват значительно ниже, чем у RGB, так как модель CMYK описывает отраженные цвета, интенсивность которых всегда меньше, чем у излучающих.

Смешение всех компонентов при максимальных значениях дает черный цвет. С другой стороны, при полном отсутствии краски и, соответственно, нулевых значениях основных компонентов получится белый цвет. Применительно к CMYK белый цвет следует воспринимать как белую бумагу. При смешивании основных компонентов с равными значениями получаются оттенки серого цвета и образуется серая шкала.

Эта цветовая модель имеет несколько особенностей, из-за которых переход в нее может создать некоторые проблемы. Дело в том, что цветовой охват CMYK недостаточно велик и перевод в эту модель из модели RGB может привести к некоторым искажениям цветопередачи. Часть цветов из охвата модели RGB не может быть передана на бумаге, вследствие чего не входит в охват модели CMYK. Эта модель имеет проблемы с передачей ярко-голубых, синих, зеленых и оранжевых цветов. При конвертировании эти цвета приводятся к наиболее близким к ним в модели CMYK.

Цветовая модель Lab, являющаяся аппаратно-независимой моделью, основана на человеческом восприятии цвета. При одинаковой интенсивности глаз человека воспринимает зеленый цвет лучей наиболее ярким, несколько менее ярким — красный цвет и еще более темным — синий.

Необходимо иметь в виду, что яркость является характеристикой восприятия, а не самого цвета.

Любой цвет в модели Lab определяется яркостью (Ligthness) и двумя хроматическими компонентами — параметром а, изменяющимся в пределах от зеленого до красного, и параметром в, изменяющимся от синего до желтого. Яркость в модели Lab полностью отделена от цвета, что делает модель удобной для регулировки контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения.

Цветовая модель HSB. В основе модели лежит восприятие цветов глазом человека.

Hue — характеризуется величиной угла (положением цвета на цветовом круге). Т. е. это сам цвет.

Saturation — насыщенность (% белого в цвете)

Brightness — яркость или освещенность (% черного вцвете) Модель HSB используется при регулировке цветов изображения.

Форматы файлов представляют различные способы сохранения изображения на диске.

Некоторые форматы обеспечивают уникальные схемы сжатия изображения, другие дают возможность PS обмениваться изображениями с различными прикладными программами, выполняемыми как в Windows, так и на других платформах.

Собственный формат — PSD (PhotoShop Document) — это расширение стандартного формата представления данных в PS (он же формат по умолчанию). PSD это единственный формат, поддерживающий все элементы и объекты изображений, созданных в PS. Единственное, что не сохраняется в этом формате, — это сведения палитры History.

По умолчанию в этом формате используется сжатие данных без потерь. Это лучший формат изображений, находящихся в процессе разработки или нуждающихся в редактировании. Другими словами, все рабочие версии необходимо сохранять именно в этом формате.

Недостаток — данный формат поддерживают относительно мало приложений, он также не подходит для использования в программах макетирования страниц, для сохранения изображения в Web, для печати.

TIFF (Tagged Image File Format) — создан специально для хранения сканированных изображений. TIFF использует алгоритм сжатия без потерь. Это универсальный формат. TIFF является основным форматом для хранения сканированных изображений и размещения их в программах иллюстрирования и издательских системах.

GIF (Graphics Interchange Format — Формат графического обмена) чаще всего используется для передачи графической информации через Internet (в виде вложений, на Web страницах, в почтовых сообщениях). Формат GIF оптимально настроен на сохранение изображений, состоящих из ограниченного количества цветов, и полутоновых рисунков. Качество теряется не при сжатии, а во время преобразованию изображения из цветового режима RGB в Index Color. Поскольку палитра RGB насчитывает около 16,7 млн. цветов, Index Color только 256 (макс. количество цветов, поддерживаемых GIF). Многоцветные изображения лучше сохранять в формате JPEG.

JPEG (Join Photographic Expert Group). — используется для значительного уменьшения размера файла. JPEG сжимает изображение с потерей качества (данных). Причем, потеря качества наблюдается при каждом сохранении изображения в этом формате, вне зависимости от их количества. В процессе сохранения в формате JPEG часть данных определенным образом интерполируется. В процессе интерполяции часть пикселей окрашивается в другие цвета.

Качество сжатия определяется визуально. По этому в основу интерполяции положена чувствительность восприятия человеческим глазом отдельных цветов. При сжатии в формате JPEG с изображения удаляются цвета, слабо воспринимаемые человеческим глазом. Качество лучше, чем у изображений GIF.

BMP (Bitmap) — собственный формат программы MS Paint, ориентированный на применение в os Windows. Используется для создания изображений в файлах справочной системы или для рабочего стола Windows. Чтобы сэкономить память, необходимо уменьшить количество цветов до 256 (Index Color).

PDF (Portable Document Format — Переносимый формат документов) является разновидностью языка PostScript, позволяющей просматривать на экране электронные документы. Универсальность формата состоит в том, что созданные в различных программах публикации можно сохранять в этом формате и просматривать на различных компьютерах с помощью программы Acrobat Reader.

EPS (Encapsulated PostScript) — представляет собой упрощенный вариант PostScript. Используется в PS, как формат обмена файлами между приложениями.