Модели машинной графики

[Введите текст]

В данной дипломной работе рассматривается современные тенденции развития настольных издательских систем и графических систем, цель создания, история возникновения понятия об издательской системе, как развивались настольные издательские системы и на какой ступени развития находится в данный момент.

Актуальность исследования данной темы растет с каждым днем благодаря широкому распространению цифровой фототехники, компьютерного дизайна и публикаций, обусловлены потребностью в развитии соответствующих программных продуктов

Назначение программ этого класса состоит в автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Этот класс программного обеспечения занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования.

Цель ВКР — Дать оценку характеристик и возможностей графических редакторов, издательских систем. Исходя из поставленных целей определим задачи:

— Определение понятия компьютерная графика,

— Проанализировать историю и характеристики графических систем,

— Дать оценку и краткую характеристику программных продуктов,

— Произвести анализ технологий машинной графики,

— В конце исследования сделать выводы.

Объект исследования — компьютерная графика, предмет исследования — программный продукт.

Из графических систем можно выделить самую простую — Paint. Paint — простейший графический редактор, предназначенный для создания и редактирования растровых графических изображений в основном формате Windows (BMP) и форматах Интернета (GIFи JPEG). Он приемлем для создания простейших графических иллюстраций, в основном схем, диаграмм и графиков, которые можно встраивать в текстовые документы; в Paint можно создавать рекламу, буклеты, объявления, приглашения, поздравления и др.

Графический редактор Paint ориентирован на процесс «рисования» изображения и комбинирования готовых фрагментов, а не на обработку готовых изображений, таких как отсканированные фотографии.

В распоряжение Paint предлагает различные средства и инструменты для «художественного» творчества — палитра цветов, кисть, аэрозольный баллончик, ластики для стирания, «карандаши» для рисования геометрических фигур (линий, прямоугольников, эллипсов, многоугольников). Редактор позволяет вводить тексты, и богатый набор шрифтов из комплекта Windows дают возможность выполнять на картинках эффектные надписи. Имеются и «ножницы» для вырезания фрагментов картинки, — вырезанный элемент можно переместить, скопировать, уменьшить, увеличить, развернуть и т. д.

Самая распространенная из графических систем это программа растровой графики Adobe Photoshop CSX, создана известной фирмой-производителем графических программных продуктов Adobe Systems Incorporated. Она предназначена для разработки растровых документов с целью их публикации в виде типографской продукции, а также для электронной публикации в качестве графических Web-страниц или их составных частей.

Программа является в настоящее время самым совершенным и популярным средством обработки документов растровой графики. Она допускает обработку документов совместно с программой Adobe ImageReady CSX, устанавливаемой вместе с ней. Обе эти программы входят в состав пакета графических программ Adobe Creative Suite CSX.

Трехмерная графика как и простая графика настолько прочно вошли в нашу жизнь, что мы, сталкиваясь с ней, порой даже не замечаем ее. Разглядывая интерьер комнаты на огромном рекламном щите, янтарный блеск льющегося пива в рекламном ролике, наблюдая, как взрывается самолет в остросюжетном боевике, многие не догадываются, что перед ними не реальные съемки, а результат работы мастера трехмерной графики. Область применения графики необычайно широка: от рекламы и киноиндустрии до дизайна интерьера и производства компьютерных игр.

При создании рекламы графика помогает представить продвигаемый товар в наиболее выгодном свете, например, с ее помощью можно создать иллюзию идеально белых рубашек, кристально чистой минеральной воды, аппетитно разломленного шоколадного батончика, хорошо пенящегося моющего средства и т. д. В реальной жизни рекламируемый объект может иметь какие-нибудь недостатки, которые легко скрыть, используя в рекламе трехмерных «двойников». Использование компьютерных технологий при проектировании и разработке дизайна интерьера помогает увидеть конечный вариант задолго до того, как обстановка будет воссоздана. Трехмерная графика позволяет создавать трехмерные макеты различных объектов (кресел, диванов, стульев и т. д.), повторяя их геометрическую форму и имитируя материал, из которого они созданы.

Программное обеспечение стоит довольно дорого, и поэтому каждый владелец компьютера мог позволить себе изучить Aldus PageMaker, Ventura Publisher или QuarkXPress. В середине девяностых издательским делом занимались многие. Если во всем мире программный пакет выбирали по выполняемым ею функциям, то сейчас по доступности в изучении и принципу «нравится/не нравится». Именно поэтому в странах бывшего СССР появилось огромное количество людей, выбравшее программный пакет PageMaker: дело в том, что доступные в те времена версии QuarkXPress были копированы пиратами и из-за серьезной защиты, примененной фирмой Quark, и на миллионном рынке компьютеров прочно закрепился PageMaker. В Quark-е тогда верстали преимущественно крупные дизайн-бюро, оснащенные компьютерами типа «Макинтош» и позволявшие себе купить лицензионное программное обеспечение. Большой шум стоял на рынке издательских систем 3−5 лет назад. Фирма Adobe выпустила свой новый программный пакет для вёрсти QuarkXPress. Намерение Adobe вытеснить Quark с рынка было очевидным: интерфейс InDesign был ближе и понятнее пользователям XPress, нежели пользователям PageMaker, который маркетологи фирмы почти забыли по него, заявив, что «эта линия продолжаться не будет». [7, С. 104]

1. Общие сведения графических систем

1.1 Понятия компьютерной графики

Компьютерная графика (машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются в качестве инструмента для синтеза (создания) изображений и для того, чтобы обработать визуальную информацию, полученной от реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.

У первых компьютеров не было никаких отдельных средств для работы с рисунком, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память электронных машин, создавая на основе матрицы ламп, было возможно получить изображение.

В 1961 г. программист С. Рассел возглавлял проект над созданием первой машинной игры с рисунком. Игровое название — «Spacewar!» («Космические войны»), занял приблизительно 200 человеко-часов. Игра была создана машиной PDP-1. В 1963 г. американский ученый Аджвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволил сводить рисовать точки, строки и круги на трубке цифровым перо. Поддерживались основные движения с примитивами: перемещение, копирование, и т. д. Фактически, это был первый векторный монтажер, реализованный на компьютере. Также возможно назвать программу первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

В середине шестидесятых годов появилась разработка в промышленном использовании компьютерной графики. Так, под управлением Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 г. General Motors представила DAC систему автоматизированного проектирования, разработанную вместе с IBM. В 1968 г. группа под направлением Н. Н. Константиновой была создана компьютерная математическая модель движения кошки. BESM-4 машины, выполняя записанную программу решения о дифференциальных уравнениях рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер.

Компьютерная графика испытала большой прогресс с пришествием возможности помнить изображение и вывести их на визуализацию в электронно-лучевой трубке.

Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика была включена в повседневную жизнь, было возможным провести коммерчески успешные проекты в этой области. Основные области применения технологий компьютерной графики:

— Графический интерфейс пользователя;

— Спецэффекты, Визуальные эффекты (VFX), цифровая кинематография;

— Цифровое телевидение, всемирная паутина, видеоконференции;

— Цифровая фотография и по существу увеличенные возможности при обработке фотографий;

— Цифровое рисование;

— Визуализация научной информации и бизнес-данных;

— Компьютерные игры, системы виртуальной реальности (например, тренировочный тренажер управления самолета);

— Системы автоматизированного проектирования;

— Компьютерная томография;

— Компьютерная графика для кино и телевидения;

— Лазерный рисунок.

По методам задания изображений графику можно разделить на категории:

Двумерная графика (2D).

Двухмерная компьютерная графика классифицируется как представление графической информации, и следование из этого алгоритмами обработки изображений. Обычно компьютерная графику делят на векторную и растровую, хотя выделяют также фрактальный тип представления изображений.

Рисунок 1 — Пример векторного изображения

Векторная графика представляет изображение как коммутируемый из геометрических примитивов (Рис. 1). Обычно это точки, прямые, круги, прямоугольники, также как общий случай, сплайны некоторого порядка. К объектам присваиваются некоторые атрибуты, например, толщина строк, приспосабливается цвет заполнения. Изображение сохранено как коммутируемая из координат, векторов и других чисел, характеризующих коммутируемый из примитивов. При воспроизведении наложенных объектов имеет значение их порядок.

Изображение в векторном формате дает открытое пространство для того, чтобы редактировать. Изображение может масштабироваться, поворачиваться, деформироваться потерянное без, также трехмерноемоделирование в векторной графике легче, чем в растре. Дело в том, что каждое такое преобразование фактически выполняется так: старое изображение (или фрагмент) стирается, и вместо него, новое находится в работе. Математическое описание векторного изображения остается прежним, значения некоторых переменных, например, коэффициенты только изменяются. В преобразовании растрового изображения исходными данными являются только описание пикселей, поэтому есть проблема переключения меньшего числа пикселей на большее (в увеличении), или большего на более малом (при уменьшении). Элементарный метод — замена одного пикселя несколькими того же цвета (метод копирования ближайшего пикселя: Nearest Neighbour). Более совершенные методы используют алгоритмы интерполяции, при которой новые пиксели получают некоторый цвет, код которого рассчитывается на основе кодов цветов прилегающих пикселей. Масштабирование в программе Adobe Photoshop (двухлинейная и бикубическая интерполяция) находится выполненным похожим способом.

Одновременно, не возможно представить любое изображение как коммутируемое из примитивов. Такой метод представления хорош для схем, используется для масштабируемых шрифтов, строгих рисунков, очень широко используется для создания мультфильмов и просто роликов разного содержания.

ПО для работы с векторной графикой имеется в виду прежде всего для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в распространении представительств, конструкторских бюро и издательств. Операции проекта, основанные на использовании шрифтов и элементарных геометрических элементов, решаются средствами намного легче векторной графики.

Растровая графика.

Рисунок 2 — Пример растрового изображения

Растровая графика всегда работает с двухмерной решеткой (матрица) пикселей. К каждому пиксельному значению — сравниваются яркость, цвета, прозрачности — или сочетание этих значений. У растрового изображения есть некоторое число строк и столбцов.

Без особых потерь могут только быть уменьшены растровые изображения, хотя некоторые подробные данные изображения затем исчезают навсегда, что по-другому в векторном представлении. Увеличение растровых изображений оборачивается «красивым» видом на увеличенные квадраты того или иного цвет, которые были пикселями ранее (см. рис. 2).

В растровом типе представимо любое изображение, однако у этого метода хранения есть недостатки: большая емкость памяти, необходимая для работы с изображениями, потери при редактировании.

Растровая графика применяется при разработки электронных (разнородная среда) и полиграфических издания. Рисунки, выполненные посредством растровой графике, редко создают вручную посредством компьютерных программ. Чаще с этой целью используйте отсканированные иллюстрации, приготовленные художниками, или фотографии. Недавно для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фотои видеокамеры. Сравнение векторной и растровой графики представлено в Приложение A.

Фрактальная графика.

Рисунок 3 — Фрактальное дерево

Фрактал — объект, который разделяют элементы, наследующие свойства первичных структур. Поскольку более детальное описание элементов меньшего масштаба происходит по простому алгоритму, описать такой объект можно всего лишь несколькими математическими уравнениями.

Фракталы позволяют описывать целые классы изображений, для которых детализированне описания требуется мало памяти. С другой стороны, фракталы слабо применимы к изображениям из этих классов. Пример этого типа рисунка изображен на рис. 3.

Возможность фрактальной графики смоделировать изображения природы вычислительным путь, которые часто используеются для автоматической генерации необычных иллюстраций.

Трёхмерная графика (3D).

Трёхмерная графика оперирует с объектами в трёхмерном пространстве. Обычно результаты представляют собой плоскую картинку, проекцию. Трёхмерная компьютерная графика широко используется в кино, компьютерных играх.

В трёхмерной компьютерной графике все объекты обычно представляются как набор поверхностей или частиц. Минимальную поверхность называют полигоном. В качестве полигона обычно выбирают треугольники (рис.4).

Рисунок 4- Пример 3 В графики

Все визуальные преобразования в 3-D управляют матрицами 3. В компьютерной графике используется три типа матриц:

— матрица поворота;

— матрица сдвига;

— матрица масштабирования.

Возможно представить любой многоугольник в виде набора из координат его вершин. Так, у треугольника будет 3 вершины. Координаты каждой вершины представляют вектор (x, y, z). Увеличивая вектор адекватной матрицей, мы получаем новый вектор. Делая такое преобразование со всеми вершинами многоугольника, мы получаем новый многоугольник, и преобразовывающий все многоугольники, мы получаем новый объект, который перевернул/сместил/масштабировал относительно начального.

Ежегодно проходят соревнования трехмерного рисунка, такие как Magick next-gen или Dominance War.

CGI рисунок.

Рисунок 5 — Представление цветов в компьютере

Для передачи и хранения цвета в компьютерной графике используются различные формы ее представления. Обычно цвет представляет набор из чисел, координаты в некоторой колориметрической системе (рис. 5 см.).

Стандартные способы хранения и обработки цвета в компьютере обусловлены свойствами человеческого зрения. Системы RGB для дисплеев и CMYK для работы в типографских делах больше всего используются.

Система с большим, чем три, число компонентов также иногда используется. Кодируется спектр отражения или испускания источника, что позволяет более точно описать физические свойства цвета. Такие схемы используются в фотореалистическом трехмерном рендеринге.

Любое изображение на мониторе, вследствие его плоскости, становится растром, поскольку монитор — матрица, он состоит из столбцов и строк Трёхмерная графика существует лишь в нашем воображении, так как-то, что мы видим на мониторе — проекция трехмерной фигуры, а уже создаём пространство мы сами.

Таким образом, рисунок визуализации бывает только растровый и векторный, и метод визуализации это только растр (коммутируемый из пикселей), и метод задания изображения зависит от количества этих пикселей.

1.2 История развития графических систем

На всей территории постсоветского пространства раньше считали, что самым первым из программных продуктов из настольных издательских систем в мире был Ventura Publisher. Ему приписываются удивительные свойства. Этот продукт работал на 286х и под DOS-ом, что правда, но, на самом деле первой программой для настольных издательских систем была не Ventura. Равно как и первым компьютером для настольных издательских систем стал не персональный компьютер, что куда менее удивительно. [3, С. 98]

Самым первым программным продуктом в мире был PageMaker, появившийся в июле 1985 года, а первооткрывателем мира настольной верстки был Пол Брейнард, основавший в том же году компанию Aldus, названную в честь Альдуса Манитуса, венецианского типографа XV века. К сожалению, сейчас эта компания забыта, она стояла у истоков рынка дизайна и верстки. В Aldus разработали технологию, позволяющую использовать изображения с низким разрешением, а затем подставлять на их место высококачественные иллюстрации при выводе готового макета. Компания принимала непосредственное участие в формировании стандарта PostScript, а помимо этого совместно с Microsoft разработала формат TIFF, ставший ныне стандартом де-факто.

Кроме того, фирма Aldus положила начало немалому количеству известных графических программ: так, именно она выпустила пакет Freehand, который затем отошел фирме Macromedia, а также PhotoStyler, многие идеи из которого Adobe использовала в Photoshop. Вот еще несколько программ, вышедших из Aldus лабораторий: Digital Darkroom, Fetch, Gallery Effects, Intellidraw, Persuasion, Superpaint.

Однако заслуги компании Ventura тоже нельзя оставить незамечеными, так как именно Ventura Publisher стал первой программой верстаки для персональных компьютерах, появившись на свет в апреле 1986 года, за девять месяцев до PC версии PageMaker. В начале Ventura была маленькой компанией из трех человек — выходцев из компании Xerox, из-за этого компании пришлось заключить выгодное соглашение о поставках Publisher с несколькими дистрибьюторами. Но старой связи владельцы Ventura не теряли: до 1989 года фирма Xerox занималась маркетингом программного продукта Publisher, а в 1989 купила сначала код программы, а затем и права на название компании, и третья версия продукта вышла уже под маркой Xerox Ventura Publisher.

К концу 1986 года на рынке было три версии двух издательских программ — Aldus PageMaker для PC и MacОС и Ventura Publisher для PC. Однако уже в 1987 году на этот рынок вошла компания Quark с первой версией своего продукта QuarkXPress, который выгодно отличался от конкурентов прецизионной типографическим качеством и прекрасной поддержкой цвета. Quark, основанная в 1981 году, поначалу занималась текстовыми редакторами (она же, кстати, выпустила самый первый в мире текстовый редактор для Apple III). [13, С.76−77]

Основанная в 1982 году, Adobe поначалу полностью отдалась разработке языка PostScript. В 1985 Adobe выпустила первые в мире принтер и фотонабор с поддержкой PostScript, в 1986 году — первый набор шрифтов Adobe Type Collection, а затем занялась разработками программного обеспечения для графики, в результате чего в 1987 году появился Illustrator, а в 1990 — Photoshop и Type Manager. В 1991 году компания начала заниматься программным обеспечением для видеопроизводства — появилась первая версия Premiere, — а затем занялись разработкой переносимого формата документов PDF и в 1993 выпустили Acrobat. Об издательских пакетах в то время, никто в Adobe и не задумывался…

До 1993 года рынок настольных издательских программ развивался без особых колебаний. Компании Quark постепенно удалось отвоевать большую часть рынка благодаря активной маркетинговой политике и высокому качеству программных продуктов, в отличие от Aldus и Ventura, Quark была «фирмой одной программы» и не расходовала силы (подобная ситуация сохранилась и до сих пор). И вот сначала Ventura, а затем и Aldus, неспособные самостоятельно конкурировать с Quark, решают пристроиться к какой-нибудь фирме. В результате в 1993 году пакет Ventura Publisher приобретает компания Corel, а в 1994 году Aldus со всем своими разработками и лицензий отходит к фирме Adobe. Обе компании незамедлительно выпускают новые версии программных пакетов для вёрстки, построенные на старом коде программы, но снабженные некоторыми изменениями и выходящие под именами новых фирм — Corel Ventura Publisher 4.2 и Adobe PageMaker 5. Кстати, с пятой версией PageMaker случилась следующее: некоторое время на рынке присутствовали два пятых PageMaker’a — от Aldus и от Adobe.

После выпуска пятой версии Ventura Publisher Corel полностью переписывает код пакета, разрабатывая его как Win32-приложение. Процесс занимает куда больше времени, чем планировалось, и обновленный Publisher выходит лишь в 1996 году сразу в версии 7.0, дабы номер совпадал с номером вышедшего тогда же Corel Draw! 7. С этой поры Publisher начинает сдавать позиции, поскольку конкуренты эти два года тоже не сидели, сложа руки: Adobe в 1995 году приобрела Frame technology и стала под своим именем раскручивать Framemaker, а QuarkXPress, добравшийся к тому времени до версии 3.3, уже успел приобрести множеством сторонних расширений и отлаженными сервисами, став практически стандартом де-факто в профессиональном издательском деле. Окончательно укрепилась позиция Quark с выходом в 1997 году четвертой версии XPress, и на этом потрясения, на рынке издательского софта прекратились на два года: Quark соверщенствовала свой продукт, Corel продолжала работу с Ventura, а Adobe, выпуская очередные дополнения PageMaker-а, готовила конкурентам сюрприз в лице InDesign, появившегося в 1999 году. Тогда же было заявлено о прекращении линии PageMaker. Однако расклад сил на рынке Adobe изменить не удалось: InDesign при всех заложенных в него идей оказался недоработанным, и прагматичные полиграфисты не рискнули ставить под удар свой бизнес и отлаженный производственный процесс. И вот рынок снова затих на два года, а затем… появился PageMaker 7.0. На август 2009 г. авторские права на это ПО принадлежат Adobe Systems, а сам продукт носит название Adobe PageMaker.

Новая версия Adobe PageMaker (7.0) ориентирована на массовый рынок, о чем заявляет сам производитель. Навязчивое упоминание о том, что программа комплектуется шаблонами и клипартами, «разработанными профессионалами дизайна», а также намеки на мощь и точность верстального и препресс-инструментария, который будет служить вашему бизнесу, наводят на мысль, что речь идет о какой-то копии Microsoft Office, вооруженном орудиями верстки.

В описания продукта не упоминалось ни о новых инструментах, ни о новых методах обработки текста и графики. После программного пакета InDesign ожидалось хотя бы возможности строить произвольные контуры с помощью пера. Но, об этом даже не упоминалось. Правда, одно-два значительных изменения все же есть: это печать переменных данных и создание тегового PDF.

1.3 Краткая характеристика программных пакетов

В первых версиях PageMaker-а фотографии после обработки в PageMaker-е приходилось сохранять в формате TIFF и каждый раз, когда приходилось поправляем исходный материал в Photoshop, то теперь об этом можно забыть. Сейчас употребляют PSD-файлы (расширение программы Photoshop) как есть, а также пару файлов в формате шестого Photoshop. Так же теперь можно поступать и с векторной графикой. Раньше приходилось делать копии для последующего импорта в PageMaker. Но теперь он может обрабатывать файлы в формате Illustrator 9.

Однако разработчики честно предупреждают, что прозрачные объекты из файла «Иллюстратора» мы не увидим и не напечатаем. О наложении объектов, градиентной прозрачности и прочих удовольствиях так же нет, что весьма странно, так как сам эффект прозрачности PageMaker 7 поддерживает, но только в определённом формате это документированный способ передачи прозрачных объектов из Illustrator 9 в PageMaker 7. Этот факт можно считать, что версия готовилась в большой спешке и пара функций была недоработана.

Помещение в публикацию файлов PDF. Сегодня в PDF-формате хранится большая часть структурировано оформленной информации. Так, к примеру, чтобы сделать картинку с изображением коробки программного продукта PageMaker 7, необходимо было обработать ее «Иллюстратором» из PDF-файла, рассказывавшего о новых возможностях седьмой версии. Но в этой версии их можно будет использовать напрямую. [17, С. 102]

Как показывает практика, чаще всего для «вторичного использования» нужны не сами документы, а только их часть. Как растровое изображение в примере.

В связи с заявленной ориентацией PageMaker на пользователя можно предвидеть множество публикаций, иллюстрированных низкокачественными документами PDF, взятыми из Интернета.

И хотя в седьмой PageMaker можно помещать файлы Adobe PDF, подготовленные в последних версиях Photoshop и Illustrator, разработчики предупредили на конференции по программным продуктам, что эффект прозрачности не воспроизводится в PageMaker ни на экране, ни на печати. Для этого надо пользоваться определённым форматом, называемым EPS.

Новые файловые фильтры. Но на файлах EPS новая версия PageMaker показывает себя с лучшей стороны. Тут и прозрачность, и поддержка PostScript 3, который обеспечивает более высокое качество печати сложных объектов, улучшенные цветовые переходы и многое другое.

А с помощью особой утилиты можно конвертировать публикации Quark XPress 4.0 и 4.1 (раньше конвертация была возможна только из Quark Xpress 3.3). Из-за этого фирма Quark поступила следующим обрвзом, 350 долларов скидки на свою программу каждому, кто поменяет программный продукт PageMaker на QuarkXPress.

Видно, что Adobe создала совсем не конкурента InDesign, а коммерческий продукт. Выпуск седьмой версии, преследовал маркетинговые цели, и можно не искать новшества в этой версии.

Все вышеизложенное позволяет сделать вывод, что седьмая версия PageMaker вряд ли приведет к заметным изменениям на рынке издательского софта.

дополнения Новые возможности Adobe PageMaker 7.0:

— поддержка печати переменных данных;

— улучшен модуль экспорта в формат PDF, добавлена поддержка Adobe Acrobat 5.0;

— добавлен модуль импорта файлов PDF;

— поддерживается непосредственный импорт фaйлов Photoshop и Illustrator;

— расширены возможности импорта и экспорта файлов Microsoft Office;

— обновлены утилиты конвертирования файлов QuarkXPress 3.3−4.1 и Microsoft Publisher 95−2000 в формат PageMaker.

Ventura Publisher (Вентура Паблишер, позднее Corel Ventura) — один из самых первых весьма популярных издательских пакетов для настольных IBM PC-совместимых ПК.

Ventura не сумеет отвоевать утраченные позиции на PC, но вот выход первого WYSIWYG-пакета для верстки под Linux незамеченным не прошёл. До появления первых дизайни препресс-бюро, работающих исключительно под Linux, еще далеко, но первые шаги уже сделаны, и Corel, возлагал очень большие надежды на этот рынок. Не менее интересны и заявления компании Quark. В конце 2000 года она выпустила QuarkXPress 5 разработанный специально под Mac OS X.

Когда только вышел Quark Xpress сразу же был сделан его анализ. Согласно ему, Quark Xpress это программный пакет для любого носителя информации, будь то газета, Web-страница.

На первое место среди новшеств разработчики поставили создание Web-страниц, с картами изображений, таблицами и метатегами.

Акцент на Web-издательстве не очень привлек пользователей они предпочли многострочную оптимизацию текста, как в Adobe InDesign. Но судя по опросам проведенными фирмой, пользователи получили то, что искали, буквально сразу после установки новой версии Quark Xpress.

Первое впечатление от QuarkXPress 5: бросается в глаза, кроме заставки программы — это, конечно, внешний вид палитры инструментов. Добавился новый инструмент «Таблица», которым можно «нарисовать» таблицу предполагаемых размеров. Бросается в глаза и инструмент Scissors (Ножницы), служащий он для разрезания фреймов и геометрических фигур на части. Прочие инструменты, оставшись без изменений, расположились более компактно.

Быстродействие пакета по-прежнему столь же хорошо, как и минимальные системные требования. А вот увеличение занимаемого размера на жестком диске трудно не заметить — 74 мегабайта против 22 у четвертой версии. Очень легко открываются файлы, сохраненные в предыдущей версии, а при сохранении есть возможность записать его либо в «четвертом», либо в «пятом» форматах. [9, С. 87]

Совершенно неожиданным оказалось то, что простое контекстное меню объекта, добавленное в пятой версии, способно облегчить работу. Щелчком правой кнопки доступны практически все команды, ради которых раньше приходилось добираться глубоко в меню. Это очень удобно.

При создании нового документа, помимо обычной публикации, можно выбрать Web-страничку или XML-документ. Эти необычно для Quark, виды документов вписываются в концепцию разработчиков. Вопреки обещаниям, бумажные публикации, Web-страницы и XML-документы друг в друга не переводятся, и каждый вид требует своего отдельного цикла от начала и до конца. Если импортировать графическое изображение, Quark может сохранить его в выбранном формате. [9, С. 91]Можно посмотреть результат верстки в браузере, не выходя из Quark. Но вот возможности посмотреть непосредственно на HTML-код не сможем до экспорта файла, а произвольное расположение элементов на странице реализуется.

В пятой версии Quark Xpress возможно делать корректные Web-страницы. И сами разработчики предупреждали перед выпуском программы, что они ни в коем случае не хотят создавать конкурента как-нибудь фирме. В общем, поддержка Web годится исключительно для того, чтобы создавать что-нибудь на скорую руку. Что же касается документов в формате XML, то создавать их можно.

Таблицы в Quark Xpress есть. Но, весьма далеки они от своих родственников в Microsoft Excel — с их помощью невозможно сделать каких либо вычислений, их значения нельзя связать между собой.

При создании таблицы необходимо задать начальное количество ячеек по горизонтали и вертикали. Ячейки, можно и добавлять, но — целиком столбцом или строкой.

В одной таблице могут одновременно находиться как текстовые фреймы, так и фреймы с рисунком, что дает немалые возможности для работы. При ближайшем рассмотрении становится ясно, что таблицы в пятом QuarkEPress — это более удобная реализация модульных сеток: одна ячейка — один фрейм — один модуль сетки.

Итоги описания QuarkXpress 5. Скорость QuarkXPress остался без изменений. Не замечено изменений ни в мастер-страницах, при форматировании текста, ни при работе с импортированными растровыми объектами. В общем, самым существенным следует считать появление таблиц и слоев. Создание Web-страниц это дань моде, нежели как нужда пользователя.

Настольная издательская система Word. Word — это многофункциональная программа обработки текстов. В последнее время все большую популярность среди широкого круга пользователей завоевывает текстовый процессор Word для Windows. Прежде всего, из-за высококачественных издательских свойств этого продукта фирмы «Microsoft». Несмотря на то, что большинство людей, работающих с WinWord, используют далеко не все его возможности, они могут создавать красиво оформленные, хорошего качества документы, разрабатывать фирменные бланки, визитки, создавать элементы фирменного стиля, рекламные документы. Возможность вставлять таблицы, рисунки, графики, формулы в тексты, создаваемые в Word, также способствует завоеванию абсолютного первенства этого программного продукта.

Ее предназначение:

— набор, редактирование, верстка текста и таблиц;

— управление всеми пунктами меню, опциями и командами с помощью мыши;

— просмотр на дисплее готового к печати документа без затраты бумаги на дополнительную распечатку;

— вставка рисунков и слайдов;

— заготовка бланков, писем и других документов;

— обмен информацией с другими программами;

— проверка орфографии и поиск синонимов.

Настольная издательская система TeX. Принцип настольно издательской системой ТеХ состоит в том что, то, что набрано, то и видно на экране. Если набор текста в ТеХ элементарен, то набор формул и таблиц является, написанием программы на специальном макроязыке, что вознаграждается высоким качеством соответствующих текстов.

Все наилучшие стороны TeX-а особенно видны при подготовке текстов, которые содержат много математических элементов. Приготовив рукопись в формате TeX, вы тем самым точно объясните компьютеру, как преобразовать рукопись в страницы, типографское качество которых сравнимо с работой лучших в мире наборщиков.

ТeХ стал популярным среди многих тысяч ученых, потому что с его помощью любые тексты можно преобразовать в статьи, доклады, заявки, книги, поэтические сборники и другие форматы способом, который полностью определяется автором, благодаря богатому языку команд.

ТeХ особенно полезен, когда документ содержит математические формулы и когда желательно, чтобы документ выглядел, как книга. Кроме того, это независимая от компьютерного устройства система, работающая на большом количестве платформ, от персоналок до больших вычислительных машин; она ведет себя одинаково на всех машинах — факт в высшей степени важный для научно-технического сообщества. С этим свойством связана печать dvi-файлов, так что документ может быть распечатан на чем угодно, будь то CRT-экран, точечно-матричный или лазерный принтер со средним разрешением или профессиональный фотонаборный автомат с высоким разрешением.

Благодаря этим качествам, а также тому, что это свободно распространяемый продукт, ТЕХ стал de facto стандартом во многих академических отделениях и исследовательских лабораториях. Вместе с тем он заменил в профессиональном издательском мире наборные процессы. Он используется на всех мыслимых компьютерных платформах: IBM PC-совместимых персональных компьютерах и Macintosh’ax, UNIX и VMS-рабочих станциях и таких суперкомпьютерах, как Cray. Отличные программы визуализации делают возможной работу на большинстве рабочих станций и других графических дисплеях. [4, С. 87]

По общему мнению, самыми распространенными являются три программы верстки — Quark XPress, Adobe InDesign и Adobe PageMaker. Они проверены временем и стабильно выдают качественные результаты. Их функциональные возможности очень похожи, но… ни одна из этих программ пока так и не может превзойти остальные две. Дело в том, что в такой сложной области, как верстка, очень трудно создать пакет, на порядок превосходящий другие.

1.4 Элементы публикации

Создавая публикацию в одном из перечисленных пакетов, мы имеем дело с несколькими типами объектов. Это фреймы — контейнеры для текста и графики, импортированных извне, и графические объекты, созданные в самой программе верстки. Кроме того, в PageMaker можно использовать еще один элемент — «простые» текстовые блоки. Правда, никаких особых преимуществ их использование не дает, это оставшаяся с предыдущих версий программы.

В PageMaker можно изменять размеры и положение текстовых и графических фреймов, но нельзя вкладывать один фрейм в другой, а в QuarkXPress можно вставлять только графические фреймы в текстовые. В этом отношении InDesign несравненно более удобен: он позволяет создавать очень сложные макеты с использованием множества фреймов, вложенных один в другой.

Иллюстративные возможности.

Встроенные средства всех трех программ дают возможность создавать как простые геометрические примитивы, так и сложные объекты. Наиболее развитым и удобным инструментарием обладает InDesign, многие инструменты которого просто перенесены из Adobe Illustrator. За InDesign следует XPress, но, хотя этот пакет тоже позволяет рисовать с помощью кривых Безье, следует отметить недостаточное быстродействие таких инструментов. PageMaker же с точки зрения инструментов рисования плетется в хвосте. Линии, прямоугольники, овалы и полигоны — вот и все, чем приходится довольствоваться. [22]

Неоспоримое преимущество InDesign — многократная отмена и повтор действий при верстке, в отличие от однократных отмен в XPress и PageMaker.

Настройка документа.

PageMaker позволяет использовать одиночные страницы либо развороты из двух листов. XPress и InDesign могут создавать развороты из трех и более страниц, что удобно при верстке буклетов или складывающихся изделий.

Обработка текста.

Безусловное преимущество QuarkXPress, высокая скорость отображения текста на экране.

Редактирование текста в PageMaker и XPress может происходить в двух режимах — в режиме верстки и во внутреннем текстовом редакторе. InDesign такого редактора лишен, что очень неудобно, если надо править текст, а не на макетировать.

Выравнивание и автоматический перенос текста программы тоже выполняют по-разному. PageMaker и XPress обрабатывает текст построчно, в результате часто возникают проблемы с внешним видом сверстанного материала: некрасивое чередование плотных и жидких строк, рваные строки, коридоры пробелов… InDesign справляется с этой задачей куда лучше, используя многострочную (до тридцати строк подряд) оптимизацию текста. [16, С. 55] При выравнивании программа просматривает несколько строк вперед и назад, стремясь оптимизировать межсимвольные и межсловные интервалы. Впрочем, режим однострочной оптимизации в InDesign также доступен.

Как специальный эффект, оживляющий верстку, XPress и InDesign позволяют привязывать текст к кривой, причем InDesign имеет более богатый набор опций для такого эффекта, чем XPress.

Отдельно следует упомянуть уникальную возможность использования текстовых фреймов как встроенной графики внутри других фреймов в InDesign.

Использование графики.

Как упоминалось выше, InDesign и PageMaker 7 могут импортировать изображения в форматах Illustrator или Photoshop. Что касается InDesign, это свойство, помимо экономии времени, дает еще несколько преимуществ.

Во-первых, файлы Illustrator вставляются в InDesign как редактируемые изображения. Таким образом, можно отредактировать вставленную векторную графику, не запуская Illustrator.

Во-вторых, при импорте растровых изображений можно конвертировать альфа-каналы и обтравочные пути в рамки фрейма, если же альфа-каналов или путей больше несколько, InDesign позволяет выбрать нужный. Естественно, альфа-каналы и обтравочные пути могут использоваться и для обтекания текста или задания прозрачности.

QuarkXPress обладает примерно теми же возможностями и тоже позволяет использовать альфа-каналы и обтравочные пути TIFFи EPS-файлов как для прозрачности, так и для обтекания текста. [16, С. 57]

PageMaker и здесь плетется в хвосте. Особенно это касается обтекания текстом, форму которого в лучшем случае приходится задавать вручную в виде ломаной из прямых отрезков.

Быстродействие и стабильность.

Самым стабильным (особенно при работе с большими публикациями) и производительным пакетом является Quark XPress, и это одна из причин его многолетнего лидерства на рынке издательских программ. Он же и самый нетребовательный к ресурсам компьютера: работать с XPress 4.1 можно, используя старенькую «четверку» (не Pentium 4, конечно, а i486) с 12 Мбайт памяти.

PageMaker в этом отношении — твердый середнячок, а вот InDesign удивительно нетороплив и требует изрядных вычислительных ресурсов.

Пока пальма первенства остается у QuarkXPress, хотя и не отстаёт InDesign, обладающий куда более широкими возможностями, но до сих пор не доведенный до ума. Таким образом, InDesign пригоден не столько для повседневной верстки, сколько для создания публикаций со сложным дизайном.

PageMaker же следует отныне считать простейшей, примитивной для рекламных служб корпораций, а также центров оперативной полиграфии. А расставаться с ним не хотят потому, что привыкли к нему. Да отсутствие желания изучить что-либо удобней и проще в эксплуатации.

2. Модели машинной графики

Системы машинной графики отображают отработанную информацию о процессах или объектах в виде синтезированного отображения на экране дисплея или другой экранной плоскости. Для систем машинной графики источником входной информации является не сами физические процессы, а их математические модели. Такие модели в общем случае представляют упорядоченную совокупность данных, числовых характеристик, параметров, математических и логических зависимостей, отображающих структуру, свойства, взаимосвязи и отношения между элементами объекта, а также между объектом и его окружением.

Модели как правило являются обобщенными, предназначенными для описания класса объектов. Индивидуальный объект описывается вводом конкретных значений параметров системы.

Изображение, которому ставится в соответствие моделируемый аналог называется оригиналом.

При оценке степени соответствия синтезированного изображения и оригинала будем использовать три уровня подобия:

физическое

психофизическое (физиологическое) психологическое Физическое подобие устанавливается на уровне трех групп характеристик:

геометрических (пространственных) яркостных (энергетических) временных

При физически точном подобии эти характеристики синтезированного изображения должны либо полностью соответствовать оригиналу, либо быть ему пропорциональными.

При психофизическом уровне подобия соответствие устанавливается на уровне зрительных ощущений. В силу ограниченных возможностей зрительного аппарата при некотором уровне искажений наблюдатель не ощущает разницу между синтезированным изображением и оригиналом.

Психологическое подобие предполагает, что по общему восприятию синтезированное изображение и оригинал являются схожими. В следствии этого синтезированное изображение обеспечивает формирование наблюдателя вполне определенного суждения о реальном или сюжете, хотя синтезированное изображение существенно отличается от оригинала по физическим характеристикам. [5, С. 34]

Пример: Задача, решаемая на уровне психологического подобия:

формирование трехмерных контурных изображений (чертежей), выполненных в выбранной аксонометрической проекции.

Необходимость синтеза изображения на уровне синтеза физического и психофизического подобия возникает при решении следующих задач:

имитация визуального наблюдения обстановки в видео-тренажерах создание банков эталонных изображений автоматического распознавания систем оценка внешнего вида и эстетических свойств проектируемых изделий или объектов.

В обобщенном виде процедуру синтеза изображения можно представить следующей формулой: [5, С. 39]

G_си=A_мг G_мод,

где соответственно

G_мод — модель наблюдаемого объекта (сцены)

A_мг — оператор преобразования (обрабатываемая программа системы машинной графики)

G_си — двумерное изображение, сформированное системой Синтезированное изображение сопоставляется с оригиналом при визуальной или аппаратурной съемке.

компьютерный графика текстура файл

G_ор=G_виз=A_визG_о

G_ор=G_вых=A_сG_о,

где соответственно

G_о — поле излучения объекта,

A_виз, A_с — соответственно операторы преобразования при визуальном наблюдении в съемочной аппаратуре,

G_виз, G_вых — соответственно изображение, полученное при визуальном наблюдении или съемке,

G_ор — изображение — оригинал.

При физическом уровне подобия оригинал и синтезированное изображение должны быть идентичны:

G_ор G_си

2.1 Виды текстуры

Под текстурой понимают специфические изменения тона (цвета) в изображении объекта или некоторой его части.

К текстуре относятся также наличие характерных линий на изображении. Синонимами термина текстура являются узор, рисунок, фактура.

Упорядоченная. Изменение тона в виде правильных или почти правильных геометрических рисунков (кирпичная кладка, кафельная облицовка, шахматный рисунок).

Стохастическая (случайная). Присуща естественным объектам и как правило является следствием шероховатости поверхности.

Один из основных принципов формирования текстуры — перенос регулярного или стохастического рисунка на поверхность объекта.

Для нанесения рисунка решается задача преобразования систем координат. Если рисунок задан в пространстве текстуры в системе координат (U, W), а поверхность в (,), то для переноса рисунка определяется функция отображения одного пространства на другое, т. е. определяется соотношения: [5, С. 41]

=f (U, W)

=g (U, W)

U= (,)

W=s (,)

В большинстве практических случаев такие преобразования линейны, а коэффициент преобразований может быть вычислен из соотношений между известными точками в системах координат. Характерные точки узора из пространства текстуры переносятся в объектное пространство. Затем в пространство изображений и определенным образом соединяются линии рисунка.

В процедурах нанесения узоров часто используются фрагментирование как узоров, так и поверхностей.

При переносе на поверхность предмета текстуры, представляющей непрерывное регулярное или случайное поле яркости наиболее подходящим является метод обратного трассирования лучей. Центр пикселя изображение проецируется на поверхность предмета и по координатам точки на поверхности определяется соответствующая ей точка в пространстве текстуры. Для устранения эффектов, вызванных пространственной дискретизацией используются процедуры сглаживания. Одной из возможных процедур сглаживания является трассирование четырех точек, соответствующим углам пикселя и использования среднего значения яркости текстуры для этих четырех точек. Использование четырех точек пикселя позволяет оценить достаточность процедуры сглаживания, если разность яркостей для выбранных четырех точек больше заданного порога, есть возможность произвести разбиение пикселя на четыре части и вычислить для него яркость более точно.

Для синтеза стохастических текстур предпочтительными считаются авто регрессионная модель и модели с использованием методов линейного программирования. Синтез осуществляется с использованием статистических характеристик текстур прототипов:

плотность вероятности автокорреляционной функции.

Для определения плотности вероятности в пределах некоторого окна измеряют гистограмму, и для ее отображения используют первые четыре момента (среднее, стандартное отклонение, асимметрия, коэффициент эксцесса).

Форму автокорреляционной функции выражают через ее четыре центральных пространственных момента. В результате такой обработки формируется восьми мерный вектор признаков текстуры.

Примечание: стохастические текстуры, синтезированные на основе прототипов хорошо моделируют естественные шероховатые поверхности, если они обладают сравнительно не большой кривизной.

Для поверхностей со значительной кривизной (шар, эллипсоид), перенос на них даже стохастической текстуры не обеспечивает реалистического вида. Причина этого в том, что текстура, сформированная без учета формы объекта не передает изменение освещенности, обусловленной рельефом поверхности. Для реальных шероховатых поверхностей вектор нормали содержит небольшую случайную составляющую, которая определяет характер изменения освещенности в изображении. Для получения изображения, близкого к реалистичному этот фактор необходимо смоделировать.

N — нормаль к исходной поверхности определяется векторным произведением

N=Q_u Q_w,

где Q_u, Q_w — частные производные функции поверхности Q по направлениям U и W.

Нормаль N к возмущенной поверхности при малом возмущении F (U, W) вычисляется по формуле:

N= N+F_u (N Q_w)N + F_w (Q_u N) N,

где F_u, F_w — сечение функции F в данной точке по направлениям соответственно U и W.

В качестве функции F могут быть использованы как аналитические функции, так и заданные в виде массива. В частности в виде массива можно задать стохастическую текстуру. [5, С. 42]

Примечание: изображение при использовании данного метода отображения шероховатых поверхностей приобретает вид, чрезвычайно близкий к реалистичному, однако объем вычислений для алгоритма возмущения нормали примерно в 4−5 раз больше, чем при изображении текстуры без учета рельефа.

Аналогичные методы возмущения используют для придания естественного вида цветным поверхностям. К исходному цвету добавляется случайная или псевдослучайная составляющая другого цвета, точки поверхности приобретают цвет, являющийся интерполяцией между двумя крайними цветами. Метод применяется для моделирования поверхностей из гравия, цемента и т. д. Для моделирования наиболее сложных поверхностей, содержащих существенные нерегулярности (каменные осыпи, деревья, облака и т. д.) используются фронтальные поверхности, состоящие из случайно заданных полигональных или биполигональных фрагментов.

2.2 Моделирование энергетических преобразований в системах

Первое звено, осуществляющее преобразование лучистого потока от элементов сцены — это оптическая система, которая формирует первичное изображение на светочувствительной поверхности преобразователя.

Геометрические и энергетические характеристики первичного изображения, определяются на основе геометрической оптики, в соответствии с которой первичное изображение можно рассматривать как центральную проекцию наблюдаемой сцены на картинную плоскость.

Центральная проекция обеспечивает точное моделирование процессов геометрических и энергетических преобразований, но не позволяет передавать мелкую структуру изображения поскольку сам принцип центральной проекции не предусматривает учета дифракции, аберраций и прочих явлений, приводящих к размытию изображений.

При анализе энергетических преобразований и определения освещенности изображения в картинной плоскости полагаем, что расстояние от наблюдаемой сцены до объектива оптической системы много больше фокусного расстояния системы, а угловая ширина индикатрисы излучения любого участка наблюдаемых поверхностей существенно превышает угловой размер входного зрачка оптики из любой точки пространства предметов.