Виды компьютерной графики

Выпускная работа Виды компьютерной графики

Введение

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом «де-факто» для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных 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 (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.

На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации.

Заметное место в компьютерной графике отведено развлечениям. Появилось даже такое понятие, как механизм графического представления данных (Graphics Engine). Рынок игровых программ имеет оборот в десятки миллиардов долларов и часто инициализирует очередной этап совершенствования графики и анимации.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию.

1. Виды компьютерной графики

1.1 Растровая графика Форматы: .tif .bmp .gif .jpg .png …

Изображения в растровой графике состоят из отдельных точек различных цветов, образующих цельную картину (наподобие мозаики) Типичным примером растровой графики служат отсканированные фотографии или изображения созданные в графическом редакторе PhotoShop. Применение растровой графики позволяет добиться изображения высочайшего фотореалистичного качества. Но такие файлы очень объемны и трудно редактируемы (каждую точку приходиться подправлять вручную) При изменении размеров качество изображения ухудшается. Так при уменьшении исчезают мелкие детали, а при увеличении картинка превращается в набор пикселей :) При печати растрового изображения или при просмотре его на устройствах, имеющих недостаточную разрешающую способность значительно ухудшается восприятие образа.

Изображение (объект) может быть монохромным (штриховым), черно-белой фотографией (в градациях серого) и цветным. Любой рисунок можно представить набором мозаичных точек.

Суть принципа точечной графики: если надо закодировать какой-то объект, то на него «накладываем» сетку и создаем матрицу (таблицу) той же размерности, заполняя единицами ячейки, наложенные на объект, и нулями вне объекта. Если границы оригинал-объекта параллельны границам ячеек сетки, получается идеальная матрица (bitmap) из нулевых и единичных битов, которая представляет закодированное изображение объекта. Если эту матрицу вывести на экран или принтер или на диск для хранения, то получим оттиск объекта. Таким образом, с помощью отдельных блоков можно закодировать объект — известный древний способ рисования по клеточкам!

Но идеальный случай, когда границы объекта совпадают с направляющими линиями матрицы, реализуется редко. Ясно, что, если имеем полностью пустые и полностью заполненные квадратики — это биты 0 и 1. А если не полностью заполненные и не полностью пустые? Очевидно, что в общем случае нужно установить порог: Ниже этого порога — нолики? а выше единицы. Например, если порог меньше ½, то 0, если больше, то 1.

Разрешение измеряется в единицах:

ppi (pixel per inch — пиксел на инч (дюйм)) — количество пикселов на единицу длины в 1 дюйм;

dpi (dots per inch — точки на дюйм) — количество точек на единицу длины в 1 дюйм;

1 дюйм = 25,4 мм.

Достоинства растровой графики:

1. Каждый пиксел независим друг от друга.

2. Техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств для ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).

3. Фотореалистичность (можно получать живописные эффекты, например, туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость и т. д.).

4. Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение.

5. Можно использовать в Web-дизайне Недостатки растровой графики:

1. Объём файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности). При этом совершенно неважно, что отображено на фотографии: белый снежный пейзаж с одиноким столбом вдалеке, или сцена рок-концерта с обилием цвета и форм. Если три параметра одинаковы, размер файла будет практически одинаковым.

2. При попытке слегка повернуть на небольшой угол изображение, например, с чёткими тонкими вертикальными линиями, чёткие линии превращаются в чёткие «ступеньки» (это означает, что при любых трансформациях: поворотах, наклонах и т. д. в точечной графике невозможно обойтись без искажений).

3. Невозможность увеличения изображений для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удаётся. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой (пикселизация).

Описание растровых форматов

GIF

В 1987 году специалисты из фирмы CompuServe поднатужились и явили миру новый формат для хранения изображений в режиме индексированных цветов. Формат GIF (Graphics Interchange Format) создан крупнейшей сетевой службой CompuServe (ныне подразделение AOL, America OnLine) специально для передачи растровых изображений в глобальных сетях. В 1989 году формат был модифицирован, и его новая версия получила название gif89a. Gif ориентирован в первую очередь на хранение изображений в режиме индексированных цветов (не более 256), также поддерживает компрессию без потерь LZW. Но главная соковыжималка для картинок в формате gif — это, все-таки, приведение их к меньшему числу цветов. Само собой, что такое пройдет без последствий лишь на картинках с изначально небольшим количеством цветов: рисованной графике, элементах оформления, маленьких надписях (кстати, для хорошего сглаживания надписи классическим шрифтом на однородном фоне достаточно от 7 до 11 цветов в зависимости от кегля).

Используется только по своему первоначальному предназначению — в Интернете, поскольку поддерживает только индексированные изображения. Не поддерживает дополнительных каналов, обтравочных контуров, цветовых профилей. Версия GIF 89a позволяет сохранять в одном файле несколько индексированных изображений. Браузеры способны демонстрировать все эти изображения по очереди, получая в результате несложную анимацию. В файле анимации хранятся не только кадры анимации, но и параметры ее демонстрации. GIF анимация в силу своей простоты наиболее распространена в Интернете. Кроме того, один из цветов в палитре индексированного изображения можно объявлять прозрачным. В браузере сквозь участки этого цвета будет виден фон страницы.

Настраиваемая палитра (не более 256 цветов), задаваемая прозрачность одного из цветов, возможность сохранения с чередованием строк (при просмотре сначала выводится каждая 8-я, затем каждая 4-я и т. д. — это позволяет судить об изображении до его полной загрузки). Способен содержать несколько кадров в одном файле с последующей последовательной демонстрацией (т.н. «анимированный GIF»). Уменьшение размера файла достигается удалением из описания палитры неиспользуемых цветов и построчного сжатия данных (записывается количество точек повторяющегося по горизонтали цвета, а не каждая точка с указанием ее цвета). Такой алгоритм дает лучшие результаты для изображений с протяженными по горизонтали однотонными объектами. К сожалению, с 1995 года разработчик GIF компания Compuserve сделала платным любое его использование в программных продуктах (кроме бесплатного ПО). Это приводит к постепенному вытеснению этого популярного формата из Интернет. Можно сказать, что на поверхности его держит только способность содержать анимацию. Она используется для создания рекламных баннеров.

JPEG

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) впервые реализовал новый принцип сжатия с потерями информации. Он основан на удалении из изображения той части информации, которая слабо воспринимается человеческим глазом. Лишенное избыточной информации изображение занимает гораздо меньше места, чем исходное. Степень сжатия, а, следовательно, и количество удаляемой информации, плавно регулируется. Низкие степени сжатия дают лучшее качество изображения, а высокие могут существенно его ухудшить. Наиболее широко JPEG используется при создании изображений для электронного распространения на компакт дисках или в Интернете.

Компактность файлов JPEG делает этот формат незаменимым в тех случаях, когда размер файлов критичен, например, при их передачи по каналам связи. В полиграфии использовать его не рекомендуется, хотя формат допускает хранение цветовых профилей и контуров обтравки. JPEG поддерживает полутоновые и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK. Не поддерживаются дополнительные цветовые альфа-каналы. Используйте формат JPEG только для хранения фотографических изображений на рисунках с четкими границами и большими заливочными областями сильно проявляются дефекты сжатия. Особенно характерно проявление грязи вокруг темных линий на светлом фоне и видимых квадратных областей. Последний дефект связан с тем, сто алгоритм сжатия обрабатывает изображения квадратными блоками со стороной 8 пикселов.

Миллионы цветов и оттенков, палитра не настраиваемая, предназначен для представления сложных фотоизображений. Разновидность progressive JPEG позволяет сохранять изображения с выводом за указанное количество шагов (от 3 до 5 в Photoshop’e) — сначала с маленьким разрешением (плохим качеством), на следующих этапах первичное изображение перерисовывается все более качественной картинкой. Анимация или прозрачный цвет форматом не поддерживаются. Уменьшение размера файла достигается сложным математическим алгоритмом удаления информации — заказываемое качество ниже — коэффициент сжатия больше, файл меньше. Главное, подобрать максимальное сжатие при минимальной потере качества. Кроме коэффициента сжатия еще приходится делать выбор между типами формата — стандартный, оптимизированный или прогрессивный. Наиболее подходящий формат для размещения в Интернете полноцветных изображений. Вероятно, до появления мощных алгоритмов сжатия изображения без потери качества останется ведущим форматом для представления фотографий в Web. Плохо, что качество теряется при каждом последующем сохранении.

Существует три подформата jpg: обычный, optimized (файлы несколько меньше, но не поддерживаются старыми программами) и Progressive (чересстрочное отображение, аналог interlaced в gif). Некоторые приложения позволяют хранить изображение в jpg в режиме CMYK и даже включать в файл обтравочные контуры. Однако, использовать jpg для полиграфических нужд категорически не рекомендуется из-за взаимодействия регулярной структуры блоков 8×8 пикселей, получающихся в результате компрессии, с не менее регулярной структурой типографского растра, что в итоге приводит к образованию муара. Из долговременного пользования этим безусловно полезным форматом можно извлечь две вещи. Во-первых, не стоит сохранять в нем все, что попало, а только крупные фотографии с большим количеством плавных цветовых переходов. А, во-вторых, ни в коем случае не стоит сохранять одно и то же изображение в jpg больше одного раза: слишком заметными оказываются деструктивные изменения картинки от повторного использования компрессии.

BMP

Растровый формат BMP (BitMap), созданный Microsoft, ориентирован на применение в операционной системе windows. Он используется для представления растровых изображений в ресурсах программ. Поддерживаются только изображения в модели RGB с глубиной цвета до 24 бит. Не поддерживаются дополнительные цветовые и альфа-каналы, контуры обтравки, управление цветом. В принципе формат предполагает использование простейшего алгоритма сжатия (Run Length Encoding, RLE) без потерь информации, но этот вариант используется редко из-за потенциальных проблем несовместимости.

WBMP

Последняя версия Photoshop 7 в модуле Save for Web умеет сохранять картинки в формате Wireless Bitmap (WBMP), специально оптимизированном для сотовых телефонов, смартфонов, карманных компьютеров и прочих мобильных устройств. Описание этого формата вместе с языком разметки WML (Wireless Markup Language) включено в спецификацию WAP (Wireless Application Protocol). Кроме Photoshop создавать изображения WBMP способна также Macromedia Fireworks 4 и выше. Формат поддерживает только два цвета, но можно имитировать больше с помощью разброса пикселей (dithering). Теоретически файлы WBMP могут содержать анимацию. Сжатие не поддерживается, что очень удивительно, так как на практике графический файл для WAP не может быть больше 1461 байт (это ограничение связано с небольшим объемом памяти сотовых телефонов). Из-за скромного разрешения дисплеев мобильных устройств безопасный размер файлов ограничено 90×24 пикселями. Помимо вышеперечисленных недостатков WBMP еще довольно сыроват: лишь немногие устройства способны отображать графику в этом формате.

PCX

Формат PCX (PC eXchange) — один из первых растровых форматов, созданных фирмой ZSoft для программы PC Paintbrush. Поддерживает монохромные, индексированные и полноцветные изображения модели RGB. Не поддерживаются дополнительные цветовые и альфа-каналы, контуры обтравки, управление цветом. Формат предполагает использование простейшего алгоритма сжатия (Run Length Encoding, RLE) без потерь информации. Ныне имеет преимущественно историческое значение. Свою пальму первенства по примитивизму когда-то взрастил и формат pcx: он почти так же прост внутри, как и bmp. Возможности у этого формата такие же, как и у bmp, только поддержка OS/2 отсутствует. Зато pcx можно посмотреть большинством программ под DOS, в том числе внутренним просмотрщиком Norton Commander.

PCD

Формат PCD (Photo CD) был разработан фирмой Kodak для хранения сканированных фотографических изображений. Сканирование выполняется на специальной аппаратуре (рабочих станциях Kodak, PIW), а его результат записывается на компакт-диск особого формата, Kodak Photo CD. Его можно просматривать с помощью промышленных видеоплееров и игровых приставок на обычном телевизоре. На практике Photo CD чаще применяются в издательских технологиях как источник изображений. Большинство производителей библиотек фотоснимков используют именно этот формат на своих компакт-дисках. Формат PCD имеет ряд полезных особенностей, делающих эту его область применения превалирующей. Файл PCD содержит изображение сразу в нескольких фиксированных разрешениях. Базовое (Base) разрешение, 512×768 пикселов, используется для просмотра на телевизорах NTSC и PAL. Кроме него имеются пониженные разрешения Base4, Base16 и более высокие 4Base, 16Base и 64Base. Последнее разрешение, 64Base, равное 4096×6144 пикселов, есть только на дисках стандарта Pro Master. Любопытно, что наличие в одном файле шести вариантов одного изображения не увеличивает его размер. Дело в том, что копии высокого разрешения представлены в виде разностей с базовым. Таким образом, удается избежать дублирования графической информации. Изображения на Photo CD представлены в особой цветовой модели YCC, разработанной специалистами Kodak и во многом аналогичной модели Lab.

YCC тоже имеет три базовых компонента, яркостный и два хроматических. Поскольку глаз более чувствителен к яркостям, чем к цвету, половина цветовой информации отбрасывается при сканировании: на каждые два пиксела приходится только одно значение хроматических компонентов. Благодаря этому удается сократить объем графических данных и размер PCD-файла. Для дальнейшего уменьшения размеров файла используется обычная схема сжатия без потерь качества LZW. Существуют несколько форматов Photo CD. Формат Master Photo CD содержит изображения, сканированные с обычной фотопленки формата 35 мм. Максимальное разрешение для этого типа 16 Base. Профессиональным фотографам адресован формат Master Pro Photo CD, для которого используется пленка большего формата (120 мм и 4×5 дюймов). Для полиграфических приложений предназначен формат Print Photo CD. Оригинал сканируется профессиональными сканерами (Crosfield, Linotype, Scitex) и сохраняется с несжатым разрешением 64 Base. Формат Catalog Photo CD позволяет разместить на одном диске до 4500 изображений с базовым разрешением. И, наконец, на мультимедийные приложения ориентирован формат Portfolio PhotoCD. На компакт-диске такого формата можно разместить до 800 изображений, а также звук, интерактивные сценарии и т. п.

TIF, TIFF

Формат TIFF (Tagged Image File Format) создан объединенными силами таких гигантов, как Aldus, Microsoft и Next специально для хранения сканированных изображений. Исключительная гибкость формата сделала его действительно универсальным. ТIFF — один из самых древних форматов в мире микрокомпьютеров, на сегодняшний день он является самым гибким, универсальным и активно развивающимся. В нем можно хранить графику в любом режиме: от битового и индексированных цветов до Lab, CMYK и RGB (кроме дуплексов и многоканальных документов). Хотя с момента его создания прошло уже много времени, TIFF до сих пор является основным форматом, используемым для хранения сканированных изображений и размещения их в издательских системах и программах иллюстрирования. Версии формата существуют на всех компьютерных платформах, что делает его исключительно удобным для переноса растровых изображений между ними. TIFF поддерживает монохромные, индексированные, полутоновые и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK с 8- и 16-битными каналами. Он позволяет хранить обтравочные контуры, калибровочную информацию, параметры печати. Допускается использование любого количества дополнительных альфа-каналов. Дополнительные цветовые каналы не поддерживаются. Большим достоинством формата остается поддержка практически любого алгоритма сжатия. Наиболее распространенным является сжатие без потерь информации по алгоритму LZW (Lempel Ziv Welch), обеспечивающему очень высокую степень компрессии. Кстати, этот же алгоритм используется многочисленными программами сжатия общего назначения, поддерживающими формат ZIP.

PSD

Формат PSD (PhotoShop Document) — это собственный формат программы Adobe Photoshop. Единственный формат, поддерживающий все возможности программы. Предпочтителен для хранения промежуточных результатов редактирования изображений, так как сохраняет их послойную структуру. Все последние версии продуктов фирмы Adobe Systems поддерживают этот формат и позволяют импортировать файлы Photoshop непосредственно.

К недостаткам формата PSD можно отнести недостаточную совместимость с другими распространенными приложениями и отсутствие возможности сжатия.

Поддерживаются все цветовые модели и любая глубина цвета от бело-черного до true color, сжатие без потерь. Начиная с версии 3.0, Adobe добавила поддержку слоев и контуров, поэтому формат версии 2.5 и ранее выделяется в отдельный подформат. Для совместимости с ним в более поздних версиях Photoshop имеется возможность включить режим добавления в файл одного базового слоя, в котором слиты все слои. Такие файлы свободно читаются большинством популярных просмотрщиков, импортируются в другие графические редакторы и программы для 3D моделирования.

FLM

FLM (Filmstrip) — собственный формат Adobe Premier, программы редактирования видеоинформации и создания презентаций.

IFF

Формат IFF (Amiga Interchange File Format) используется на компьютерах Commodore Amiga с программно-аппаратным комплексом Video Toaster. Он ориентирован на создание и обработку высококачественных видеоматериалов в реальном времени. Поддерживается также некоторыми программами рисования на платформе Windows, например Deluxe Paint фирмы Electronic Arts. Формат IFF поддерживает все типы изображений, за исключением многоканальных и полноцветных CMYK. Обтравочные контуры, цветовые профили и альфа-каналы не поддерживаются.

PXR

Формат PXR (Pixar) предназначен для обмена со специализированными графическими станциями Pixar, ориентированными на трехмерное моделирование и анимацию. Поддерживаются только полутоновые и полноцветные RGB изображения с единственным альфа каналом.

PNG

На сегодня самый прогрессивный формат графики для Сети — это png (Portable Network Graphics, читается «пинг»). Этот луч света и уникальное решение кучи головной боли, он позволяет создавать «зоны прозрачности» как .gif, но в довесок может быть и полупрозрачным (сквозь него может просвечивать фон), был, по сути, выпадом независимых групп и консорциумов в сторону безмерно обнаглевшей компании Ulead, которая в 1995 году «прихватизировала» народный алгоритм сжатия без потерь LZW. Вместо последнего в формате png используется алгоритм Deflate, дающий, кстати, несколько лучшие результаты, чем LZW. Изначально призванный заменить морально устаревший gif на искусственных ландшафтах Сети, png предлагает целый ряд новых возможностей, недостаток которых в gif не раз делал его объектом бессильных ругательств.

Это достаточно «молодой» формат для Web-графики, конкурирующий с GIF. Все последние версии браузеров поддерживают его без специальных подключаемых модулей. Формат поддерживает полутоновые и полноцветные RGB-изображения с единственным альфа-каналом, а также индексированные и монохромные изображения без альфа-каналов. Альфа-канал служит маской прозрачности. Таким образом, формат PNG — единственный из распространенных в Интернете форматов, позволяющий получать полноцветные изображения с прозрачным фоном. В формате PNG использован мощный алгоритм сжатия без потерь информации, основанный на популярном LZW-сжатии.

Будучи ориентированным на Web, формат PNG не поддерживает многоканальных изображений, цветовых профилей и контуров обтравки.

Существует два подформата: PNG8 и PNG24, цифры означают максимальную глубину цвета, возможную в подформате.

В PNG24 наконец-то была реализована поддержка 256 градаций прозрачности за счет дополнительного альфа-канала с 256 градациями серого. С помощью этой функции, например, полупрозрачный логотип может выглядеть одинаково на абсолютно любом фоне. К тому же png нашпигован такими полезными возможностями, как двумерный interlacing (т.е. изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам) и встроенная гамма-коррекция, позволяющая сохранять изображения, яркость которых одинакова как на PC, так и на компьютерах Mac, Sun и Silicon Graphics. Загорелись? Я тоже. Давайте остывать вместе. Ни одна из полезных функций не поддерживается ни одним из существующих браузеров.

PNG8 — мало распространен из-за слабой рекламы, создавался специально для Интернета как замена первых двух форматов и благодаря патентной политике Compuserve постепенно вытесняет GIF. Позволяет выбирать палитру сохранения — серые полутона, 256 цветов, true color (истинные цвета). В зависимости от свойств изображения действительно иногда предпочтительнее GIF-a. Позволяет использовать «прозрачный» цвет, но, в отличие от GIF-a таких цветов может быть до 256. В отличие от GIF сжатие без потери качества производится и по горизонтали и по вертикали (алгоритм собственный, параметры тоже не настраиваемые). Не поддерживает анимацию.

Почему же такой замечательный и удобный формат не получил распространения? Дело в том, что наша «самая любимая» фирма Microsoft сочла этот формат неперспективным на основании того, что разработан он не ими.

SCT

Формат SCT (Scitex Continuous Tone) используется сканерами, фотонаборными автоматами и графическими станциями Scitex для получения высококачественной полиграфической продукции. Особый формат используется патентованным растеризатором Scitex. Он поддерживает полутоновые и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK без альфа-каналов. Обтравочные контуры и цветовые профили не поддерживаются.

Scitex используется исключительно на этапе растрирования смеси из векторных и растровых данных в одну битовую карту, предназначенную для high-end фотонаборных автоматов фирмы Scitex — она то и сохраняется в этом формате.

Можно не доверять растрирование файла сервисному бюро, а самому сохранить макет в формате Scitex.

Он не поддерживает никаких алгоритмов сжатия.

PCT/PICT

Pict (Macintosh QuickDraw Picture Format) — это внутренний формат операционной системы Mac, аналог bmp. Он способен нести в себе растровую и векторную информацию, текст и даже звук.

Такая потрясающая гибкость формата лишний раз подтверждает эффективность использования Mac при работе с мультимедиа.

Изображение может храниться как в RGB, так и в CMYK, причем глубина цвета варьируется от индексированных цветов до true color; реализован алгоритм компрессии без потерь RLE. Формат pict открывается всеми приложениями, разработанными для Mac (QuickTime, Photoshop, etc.)

RAW

Замечательный контраст с предыдущим форматом составляет формат raw. Он не поддерживает ничего. То есть совсем. Не хранятся даже данные о количестве каналов, глубине цвета и разрешении, так что во время открытия вам придется вводить эти параметры вручную, по памяти. Изображение хранится просто как поток пикселей с фиксированным заголовком, куда можно впоследствии поместить любую текстовую информацию. Кстати, размер этого заголовка в байтах вам тоже придется указывать при открытии картинки в этом формате. Архаизм? Нет! Просто претензия на полную мультиплатформенность и совместимость со всеми программами. Претензия, к слову сказать, неудачная: далеко не каждый графический редактор или просмотрщик поддерживает raw. Простота, доведенная в погоне за совместимостью до полного маразма.

TGA

Довольно старый формат TGA (Targa) создан специально для работы с графическим акселератором TrueVision. Этот акселератор широко используется приложениями на платформе DOS. Формат поддерживает 24-битное и 32-битные RGB изображения с одним альфа-каналом, а также полутоновые, индексированные и 16-битные RGB изображения без альфа-каналов. Обтравочные контуры и цветовые профили не поддерживаются. Также пользуется уважением среди программ DOS формат targa (Truevision Targa Image File). Он поддерживает глубину цвета от 8 до 32 бит на пиксель и использует алгоритм компрессии без потерь RLE. Файлы формата targa часто применялись DOS версией 3DStudio Max для хранения текстур.

FPX

Еще один формат, не ставший популярным ввиду слабой маркетинговой поддержки — это FlashPix. Он был разработан фирмой Kodak, известной по формату PhotoCD своими попытками загнать в один файл несколько копий одного и того же изображения с разными разрешениями. FlashPix не стал исключением из фирменного правила и тоже поддерживает несколько копий с разным разрешением в одном файле. Веб-дизайнер, никогда не сталкивавшийся с файлами полиграфического качества, возможно спросит о смысле такого расточительного расходования дискового пространства. Он есть. Дело в том, что в полиграфии нередко работают с изображениями, занимающими десятки и даже сотни мегабайт. Их приведение к нужному размеру занимает гораздо больше времени, чем просто считывание копии с нужным разрешением, а размер файлов в предпечатной подготовке роли не играет. FlashPix также обладает встроенной системой защиты изображений с помощью водяных знаков. Формат достаточно редкий, и немногие программы умеют с ним работать.

PXR

Для рядового пользователя Pixar — всего лишь музейная редкость. Это и понятно: он применяется исключительно на high-end графических станциях Pixar, предназначенных для профессиональной трехмерной анимации. Его возможности невелики: отсутствие компрессии, поддержка лишь модели RGB и градаций серого и одного альфа-канала.

ICO

ICO — формат мелких картинок (иконок) в WWW. Картинки используются браузерами для маркировки Web-проектов в строке URL и в избранном. Поддерживается и используется программками для создания иконок типа IconXP.

FLA

FLA — внутренний формат программы для создания интерактивной анимации Flash.

SWF

SWF — формат публикации Flash для отображения на разных платформах.

MNG

разрабатывается

1.2 Векторная графика

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.).

1.2.1 ПРОГРАММЫ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ

В настоящее время создано множество пакетов иллюстративной графики, которые содержат простые в применении, развитые и мощные инструментальные средства векторной графики, предназначенной как для подготовки материалов к печати, так и для создания страниц в интернете.

Для создания графического объекта потребуется программа иллюстративной векторной графики. Качество и полезность средств векторной графики определяются главным образом возможностями масштабирования.

Пакеты векторной или иллюстративной графики всегда основывались на объектно-ориентированном подходе, позволяющем рисовать контуры объектов, а затем закрашивать их или заполнять узорами. Вы можете очень точно воспроизводить эти контуры, задавая любой размер, поскольку они формируются при помощи математической модели из точек и кривых, а не как растровые изображения — в виде сетки, заполненной прямоугольными пикселями.

К числу новых возможностей, обнаруженных нами в этой категории изделий, относится многоцветная градиентная закраска. Такие примитивы, как многоугольники, звезды и спирали, стали обычными атрибутами подобных пакетов. Связанные цвета позволяют заменить красный цвет розы на желтый, изменив только базовый цвет; все связанные оттенки изменятся автоматически. Многослойные интерактивные цветные «диапозитивы» обеспечивают ранее недостижимую глубину и вы можете преобразовывать векторные изображения в растровые в рамках векторного графического файла. Если вчерашние пакеты векторной графики позволяли только помещать растровое изображение в ваш файл, то с помощью современных программ можно встраивать представленные в растровой форме изображения, изменять их размеры и даже накладывать специальные эффекты и маски. Это облегчает процесс получения окончательного изображения средствами многослойной графики — объединением векторных и растровых файлов необходимым, для создания логотипов, печатных рекламных объявлений и картинок для Web.

Из всех новшеств наибольший интерес представляют фирменные внешние модули (plug-ins) Web, обогащающие Сеть средствами векторной графики и навигации. Файл векторной графики неизмеримо меньше растрового файла для такого же изображения и это позволяет увеличивать масштаб фрагментов изображения до 25 тыс. процентов. Теперь появилась возможность назначать URL (унифицированный указатель ресурса) любому объекту.

Принципы, лежащие в основе последних пакетов, полностью меняют представления о векторной графике. CorelXara 1.5 реализует качественно новый подход к визуализации, располагает потрясающими средствами создания выходных файлов .GIF и JPEG и феноменально быстрым внешним модулем браузера для работы с векторной графикой. Пакет Expression 1.0 фирмы Fractal Design позволяет строить контуры из других сложных векторных графических изображений, предоставляя в распоряжение пользователя бесконечное разнообразие визуальных возможностей, недостижимое с помощью других программ.

В отличие от предназначенного для начинающих пользователей программного обеспечения настольных издательских систем или программ редактирования фотоизображений, где, как правило, содержатся наиболее часто используемые средства редактирования, графические пакеты для новичков обычно ориентированы на решение конкретных задач, например построение диаграмм или техническое черчение. Приобрести навыки свободного рисования кривых Безье трудно даже для профессионала; не менее сложно освоить и основные принципы машинного черчения, например изображение разрезов и сечений. Кроме того, многие начинающие пользователи не ощущают различий между растровой и векторной графикой и могут не знать, в каких случаях какими пакетами пользоваться. По этим причинам начинающие должны соизмерять свои задачи с возможностями программы и переходить к полнофункциональному пакету рисования, только когда будут готовы к этому.

В большинстве случаев для создания простых иллюстраций начинающим достаточно уметь работать с теми программными средствами, которые, возможно, у них уже имеются. Комплекты программ Microsoft, Corel и Lotus содержат инструменты рисования в своих модулях текстового процессора и презентационной графики, а также библиотеки клипартов. В Microsoft Office 97 предусмотрена новая линейка заданий, содержащая множество вариантов выбора для создания рисунков, логотипов и текста при работе с разными приложениями. Кроме того, с помощью функций AutoShape можно создавать большое число стандартную форм и даже символов для построения диаграмм (которые могут отбрасывать тени или даже получаться с помощью «экструзии» и благодаря этому приобретать объемность), а галерея WordArt предоставляет интересные и цветные стили текста, которыми можно пользоваться для заголовков или ярлыков.

Для задач технического характера обратим внимание на такие программы построения диаграмм, как FlowCharter 7 фирмы Micrografx (http://www.micrografx.com) или Visio Professional 4.5 фирмы Visio Corp. (http://www.visio.com). Если же начать работать в области САПР, то существует несколько вполне доступных по ценам и возможностям пакетов, в том числе AutoCAD LT фирмы Autodesk (http://www.autodesk.com) или Design CAD 97 фирмы ViaGrafx (http://www.viagrafx.com).

Чтобы подготовить чертежи для небольших строительных проектов, например реконструкции этапа дома или модернизации кухни, можно воспользоваться пакетами Planix и Draftix фирмы SoftDesk Visual Home фирмы Books That Work или 3D Home Architect, Edition 2 фирмы Broderbund Software (http://www.broderbund.com/3dhome).

Далее следует обзор наиболее известных редакторов векторной графики.

Corel Draw 8−9

Пакет CorelDraw всегда производит сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Новый пакет располагает бесспорно самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, а при этом по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов — более гибкими. Однако что касается новые функций, в частности подготовки публикаций для Web, то здесь CorelDraw уступает CorelXara.

Работа CorelDraw с цветами CMYK оставляет желать лучшего. Цвета файлов GIF и JPEG заметно отличались от цветов, выводимых для пробного отпечатка Matchprint, в то время как пакет FreeHand воспроизводил одинаковые цвета на экране, в файлах Web и на обоих принтерах.

Без затруднений

С помощью инструментального средства сглаженной экструзии нам без труда удалось построить трехмерное изображение гитары из двумерного контура. Мы назначили интерактивные «двухточечные» градиентные диапозитивы растровым изображениям и простым векторным объектам; для каждой из двух указанных точек задается степень прозрачности в процентах. Эта технология была заимствована из CorelXara 1.0, однако CorelDraw не позволяет указывать более двух значений прозрачности для каждого объекта или группы, в то время как с помощью CorelXara 1.5 можно задавать в два раза больше значений прозрачности.

Художественные возможности оформления текста в CorelDraw безупречны, а принимаемые по умолчанию параметры для межбуквенных интервалов при размещении текста вдоль кривой не требуют настройки, исключающей наложение букв, — в отличие от Canvas и FreeHand. Инструмент лупа не имеет себе равных — он позволяет получить множество специальных эффектов, в том числе возможность увеличения только фрагмента изображения и автоматической настройки цветов текста в зависимости от цвета фона.

Можно вырезать изображения, накладывать цветные фильтры и придавали растровым изображениям вид изогнутой страницы, используя двухи трехмерные эффекты и внешние модули PhotoShop. Когда нам нужно было редактировать пикселы, CorelDraw автоматически переключал нас на Corel Photo-Paint, где мы могли редактировать файл и сохранять его непосредственно в CorelDraw. Однако, помимо базовых возможностей масштабирования и средств динамического назначения размеров, CorelDraw не содержит специальных средств подготовки технических иллюстраций, подобных Smart Mouse в Canvas или копирования массивов в Designer.

Не так все гладко

Возможности реализовать модели CMYK — в этом отношении CorelDraw преследуют неудачи — все еще вызывают опасения, хотя программа теперь может работать с системой управления цветом Kodak CMS. Во-первых, для сохранения совместимости с предыдущими версиями CorelDraw нужно каждый раз при открывании CorelDraw в меню View отключать цветокоррекцию Kodak. Во-вторых, если ваши принтеры не входят в ограниченный список разрешенных для применения периферийных устройств, нет гарантии, что всегда найдется соответствующий групповой драйвер. Мы просто не смогли вывести цветное изображение с помощью принтера HP DeskJet 310C, поскольку для него отсутствовал драйвер устройства, как и групповой драйвер RGB, который мог бы его заменить. Это означает, что цвета на нашем экране печатались синий — голубым, коралловый ярко-розовым, а цвет спелой сливы — фиолетовым.

Когда мы собрались воспользоваться созданной художественной иллюстрацией для узла Web, то обнаружили еще один недостаток. CorelDraw экспортирует цвета так же, как они отображаются при отключенных средствах цветокоррекции, поэтому в наших растровых файлах GIF и JPEG были те же неправильные цвета, что и при выводе на принтер HP. Мы выяснили, что для получения хорошего изображения на странице Web, лучше всего выбрать режим супердискретизации при экспортировании растровых файлов. Программа просмотра Corel. CMX работала мучительно медленно, а файлы CMX оказались по размеру больше, чем файлы CDR, с чем нельзя примириться при работе с Web. Изображение гитары, представленное файлом в формате Barista, просто не могло быть выведено на экран. Barista — разработанный Corel формат на базе языка Java для отображения документов в Web — представляет собой перспективную технологию, но в настоящее время им лучше пользоваться только для простых документов.

Несмотря на мощный инструментарий, CorelDraw грешит отдельными недостатками. Широкий набор инструментальных средств делает CorelDraw исключительно удобным для рисования, но неестественный вид печатных страниц и страниц Web ограничивает возможности применения этого пакета. Если вы хотите получить от CorelDraw все, на что он способен, мы советуем подождать следующей версии, регулярно проверять Web-узел фирмы Corel на наличие новых редакций и начать с телефонного звонка в службу технической поддержки, чтобы убедиться в правильности настройки средств цветокоррекции.

Adobe Illustrator 6

Фирма Adobe Systems представила, наконец, следующую версию своего пакета Adobe Illustrator 6.0. Новая версия — одна из самых дорогих среди автономных программ векторной графики, рассматриваемых в этом обзоре.

Adobe Illustrator работает в среде Windows 95, но в нем используются диалоговые окна в стиле Windows 3.1 и короткие имена файлов. По функциональным возможностям Illustrator сегодня настолько уступает пакету CorelDraw, не говоря уже о Macromedia FreeHand 7, что мы не стали бы рекомендовать этот пакет для профессиональных художников-графиков, до тех пор пока Adobe не выпустит его существенно модернизированную версию.

Славное прошлое

Ветеран векторной графики — пакет Illustrator — когда-то представлял собой выдающееся достижение в этой области и послужил моделью, которая легла в основу всех представленных в данном обзоре программ. Но с тех пор в каждом новом продукте появлялось какое-нибудь усовершенствование. Например, Macromedia FreeHand лучше выполняет импортирование файлов EPS и AI и при этом обеспечивает высокую точность цветопередачи в формате CMYK, которой всегда отличался Illustrator. CorelDraw уже давно подняла планку, предусмотрев в своих пакетах градиентную закраску, истинные слои, булевы операции и специальные эффекты. Canvas 5 располагает средствами редактирования растровых изображений на уровне пикселов, а его рабочая область достигает почти 140 м², в то время как для Illustrator эта область составляет всего 0,2 м². Micrografx Designer предоставляет превосходный инструментарий для рисования, интегрируется с Windows 95 и Microsoft Office и содержит средства для подготовки технических иллюстраций, а CorelXara обеспечивает истинную прозрачность для векторных объектов и возможность встраивания растровых изображений. В свою очередь Fractal Design Expression с помощью инструмента Skeletal Strokes позволяет получать самые необычные эффекты и видоизменять изображение.

К сожалению, сравнительно ограниченный набор средств пакета Illustrator не означает, что он прост в применении. Мы подсчитали, что для градиентная закраска изображения радуги, требующая 5 щелчков мышью в CorelDraw, в случае пакета Illustrator потребует 67 щелчков, поскольку вам придется создавать переходы дл каждой пары основных цветов. Градиентная заливка текста вдоль траектории была столь трудоемка, что мы решили модифицировать наш тестовый сценарий для Illustrator.

Базовый инструментарий

С помощью инструментов рисования пакета Illustrator нам удалось получить вполне приемлемое изображение контура гитары, но в нашем распоряжении не было средств градиентной закраски, экструзии («выдавливания») и плавных сопряжений для сгруппированных или сложных объектов. В конце концов нам удалось создать переход (blend) для градиентной закраски изображений двух гитар и воспользоваться другим переходом, чтобы получить простые изображения гитар между ними. Казалось, что Illustrator загрузил наш файл LOGO. EPS, но после того, как сохранения файла с логотипом мы не смогли вновь открыть его в Illustrator. Нам удалось выйти из положения, загрузив этот файл в FreeHand, удалив файл EPS, вызвавший отказ, сохранив его в виде файла AI и затем вновь открыв его в Illustrator. Цвета нашего встроенного цветного файла TIFF для предварительного просмотра были очень искажены, а Illustrator не предусматривает даже такие обычные функции, как цветокоррекция, фильтры или преобразование растрового файла. Поставляемый с пакетом Illustrator программный модуль Adobe Separator (наряду с модулями Adobe Streamline, Adobe Type Manager и Adobe Type on Call) выполняет цветоделение CMYK.

Размещение текста вдоль криволинейной направляющей не вызывало затруднений, но Illustrator «настаивал» на увеличении расстояния между буквами, чтобы исключить их наложения. Мы не смогли изменить межбуквенные интервалы, которые были слишком большими, пока не настроили их с помощью Kerning Control. Программа Illustrator импортировала файл RTF, правильно указав название шрифта вверху абзаца, но при этом изменила шрифт на Helvetica. Кроме того, Illustrator не позволяет экспортировать файлы .GIF и JPEG дл использования в Web. И хотя качество цветной печати остается самой сильной стороной пакета Illustrator, возможности обработки цветов CMYK в FreeHand понравились нам ничуть не меньше (кроме того, одна и та же версия FreeHand может работать в среде как дл Windows, так и Mac). Нужно помнить также о проблемах, возникающих при применении Illustrator с графическими платами на основе S3 (Adobe предупреждает пользователей об этом).

Illustrator, в свое время проложивший путь остальным графическим пакетам, сегодня отошел на второй план. До тех пор пока Adobe серьезно не переделает его, мы рекомендуем поискать какой-нибудь другой пакет. Если же вы все еще работаете в Illustrator и созданными с его помощью файлами, рассмотрите FreeHand в качестве альтернативы.

Micrografx Designer 7

Micrografx Designer 7 — приятная в применении, хоть и не крупная программа, легко справившаяся с большинством тестов, — также заслуживает особого упоминания благодаря своим превосходным средствам для технических иллюстраций. Designer 7 наряду с FlowCharter 7 и Picture Publisher 7 образует ядро комплекта Micrografx Graphics Suite, представляет собой одну из наименее дорогих среди программ данного обзора.

Инструментальные средства рисования пакета Designer — одни из самых простых для освоения и применения. На контекстно-зависимой строке инструментария вверху экрана расположены кнопки для создания и редактирования линий, кривых, звезд и даже многоугольников с криволинейными сторонами (curvygon). Средство экструзии придало изображению нашей гитары глубину и особую освещенность; стандартные средства наклона и поворота позволили расположить эти гитары в трехмерном пространстве. Диалоговое окно форматирования объекта содержит непривычно крупные пиктограммы и области выбора образцов внутренней закраски, стиля линий и заполнений, текста и таких характеристик объекта, как имя, размер и расположение. К сожалению, иногда диалоговое окно форматирования объекта не показывало нашего заполнения объекта, что приводило к неправильному использованию заполнения, принимаемого по умолчанию, при изменениях шрифта.

Текст, располагаемый вдоль криволинейной направляющей, создавал невидимую копию исходной направляющей. Хотя мы могли редактировать невидимую направляющую и текст при этом изменял свое расположение, он не «реагировал» на изменения видимых очертаний объекта. Подобно CorelXara, в Designer не предусмотрено окно редактирования текста, что заставляет вас редактировать его постоянно в режиме полного соответствия WYSIWYG. Перемещения между слоями очень неудобны и хотя можно пользоваться несколькими страницами различного формата, для перемещения объектов между страницами требуется монтажный буфер.

Мощный инструментарий

Инструмент для технического черчения позволил нам начертить несколько расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга объектов и увидеть результат прежде, чем его принять. Мы создали множество точек привязки для легко динамически форматируемых размерных линий. Уникальное средство Reference Point дает возможность устанавливать ограничения на расстояния вдоль осей x и y и на величину угла поворота или принудительно размещать все объекты на определенном расстоянии от определенной точки.

Designer 7 наделен множеством функций — таких, например, как итеративное смешение цветов, — отсутствующих в предыдущих версиях, но мы, тем не менее, обнаружили несколько серьезных недостатков. Когда мы «скрывали» объект или делали его видимым, терялось форматирование текста, а при расположении текста вокруг объекта возникали недопустимые переносы слов. Привязка к направляющим осуществлялась только при изменении размеров объекта, но не при его перетаскивании. Кроме того, Designer неправильно импортировал наш логотип EPS и преобразовал цвета модели CMYK в цвета RGB при импортировании файла Adobe Illustrator. В программе не предусмотрено также цветоделение и коррекции цветов на экране.