Програми комп'ютерної графіки. Формати збереження графічної інформації.
1. Програми для роботи із КГ:
1.1. Програми для роботи із векторною графікою.
1.2. Програми для роботи із растровою графікою.
1.3. Програми для роботи із фрактальноюграфікою.
2. Формати збереження графічних даних:
2.1. Види форматів
2.2. Приклади форматів
В наш час CGI- образи (від слів Computer Graphics
Imagery - зображення, створені на комп’ютері) оточують нас на сторінках газет і журналів, на телебаченні і кіно.
Комп’ютерна графіка перетворилася із
вузькоспеціальної області інтересів вчених - комп’ютерщиків в справу, якій присвячують себе велика кількість людей.
Векторні зображення представляються в виді сукупності відрізків прямих (векторів) описуються математичними формулами.
Основні елементи векторних зображень.
Будь-який об’єкт сприймається як криві лінії.
Об’экти мають шлях (контур), який в свою чергу складається із сегментів і вузлів.
Другий тип зображень - це структурні зображення, структура яких визначається рівняннями кривих на площині. В традиціях сучасного програмування їх варто було б називати об'єктними, оскільки кожне зображення складається із певної сукупності об'єктів, над якими можна виконувати досить серйозні перетворення: переміщення, повороти, масштабування, тощо.
Крива Безьє — параметрично задана крива, яка використовується в комп'ютерній графіці та суміжних областях. Узагальнення кривих Безьє на вищі розмірності називаються поверхнями
Безьє, якою є трикутник Безьє в окремому випадку.
O У векторній графіці, криві Безьє використовуються для моделювання гладких кривих, які можна масштабувати до нескінченності.
O «Шляхи», як їх зазвичай називають у програмах для роботи з зображеннями,є комбінаціями з'єднаних кривих Безьє. Шляхи не обмежуються розмірами растрових зображень і їх редагування є інтуїтивно зрозумілим.
Криві Безьє також використовуються в анімації, як інструмент для управління рухом,та в системах автоматизованого проектування.
Лінійні криві Безьє Квадратичні криві Безьє
Кубічні криві Безьє
O Математичну основу векторних зображень складають криві Без'є, названі так за ім'ям французького інженера П'єра Без'є.
O В 70-х роках Без'є застосував поліноми третього порядку для управління різальними автоматами з числовим управлінням для розкрою автомобільних кузовів на заводах "Рено". Так сталося, що саме криві Без'є стали стандартом для опису векторної графіки, хоча і сьогодні все ще використовуються деякі інші криві.
O Криву Без'є задають дві пари точок або два вектори, кожен з яких виходить з опорної точки і закінчується в керуючій точці. Опорні точки визначають початок P0(x0,y0) і кінець P3(x3,y3) кривої, а керуючі P1(x1,y1) і P2(x2,y2) - її форму.
Властивості кривої Безьє
O безперервність заповнення сегмента між початковою та кінцевою точками;
O крива завжди розташовується всередині фігури, утвореної лініями, що з'єднують контрольні точки;
O при наявності лише двох контрольних точок сегмент являє собою пряму лінію;
O пряма лінія утворюється лише тоді, коли контрольні точки розташовані на одній прямій;
O крива Безьє симетрична, тобто обмін місцями між початковою та кінцевою точками (зміна напрямку траєкторії) не впливає на форму кривої;
O масштабування та зміна пропорцій кривої Безьє не порушує її стабільності, оскільки вона з математичної точки зору «аффінно інваріантна»;
O зміна координат хоча б однієї з точок веде до зміни форми всієї кривої Безьє;
O будь який частковий відрізок кривої Безьє також є кривою Безьє;
O ступінь кривої завжди на один нижче кількості контрольних точок.
Наприклад, при трьох контрольних точках форма кривої — парабола; O коло не може бути описане параметричним рівнянням кривої Безьє;
O неможливо створити паралельні криві Безьє, за винятком тривіальних випадків (прямі лінії та співпадаючі криві), хоча існують алгоритми, що будують наближену паралельну криву Безьє з прийнятною для практики точністю.
У векторних графічних редакторах, таких як Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, всі зображення, які можна створити, описуються математичними формулами, а основу таких зображень складають криві та прямі лінії - вектори.
Кожне нове зображення створюється з “нуля” і складається з набору простих геометричних об'єктів: ліній, багатокутників, кіл та ін. Окремі частинки векторних зображень у векторних редакторах можна легко дублювати, переміщувати, змінювати їх розміри та форми, застосовувати широку палітру кольорів для зміни їхнього забарвлення та виконувати багато інших операцій з ними.
Основні переваги векторного принципу формування зображення перед растровим полягають в наступному:
O файли векторних зображень мають набагато менший розмір, ніж растрові;
O друк векторних зображень здійснюється набагато швидще;
O масштабування і трансформація векторних зображень не пов’язані з обмеженнями і не впливають на якість .
O векторні зображення не залежать від роздільної здатності; вони відтворюються чи друкуються з будь-якою роздільною здатністю, що підтримується монітором чи принтером.
O векторні формати файлів використовуються для зберігання векторних зображень в поєднанні з растровою графікою і текстом.
1.2. Програми для роботи із растровою графікою.
Растрові зображення складаються з решітки маленьких квадратиків, що називаються пікселами (іноді пі́ксел, англ. pixel, скорочено від англ. PICture'S ELement — елемент зображення).
Решітку пікселів називають растром.
Більшість растрових зображень потрапляють в комп'ютер за допомогою сканера чи цифрового фотоапарата. За допомогою сканера оцифровуються слайди, діапозитиви, фотографії.
O Параметри кожної точки (координати, інтенсивність, колір) описуються в файлі. Це є причиною таких великих розмірів файлів, що містять растрові зображення, особливо якщо останні характеризуються високою роздільною здатністю .
Растрові програми призначені в основному, для редагування цифрових зображень, корекції кольорів, ретуші і створення спеціальних ефектів.
За допомогою растрових графічних редакторів можна:
Ø створити колажі,
Ø створити фотомонтажі,
O підготувати кольорові зображення для виводу на друк.
O Вони використовуються при створенні всіх друкованих зображень, де необхідна фотографія.
O Їх застосовують для стирання зморшок, усування дефектів, зміни фону фотографії, надання яскравих кольорів похмурим дням, зміни загального настрою зображення за допомогою спеціальних світлових ефектів.
O Вони також широко використовуються виробниками мультимедіа для створення текстових і фонових ефектів та для зміни кількості кольорів зображення.
Для роботи з растровими зображеннями використовуються растрові графічні редактори такі як:
Adobe Photo Shop, Corel Photo-Paint чи MS Paint.
Найвідоміші растрові редактори:
O Adobe Photoshop— найпопулярніший комерційний редактор
O Adobe Fireworks
O Corel Photo-Paint
O Corel Painter
O GIMP— найпопулярніший вільний редактор
O Microsoft Paint
O Microsoft Photo Editor
O Krita
Добрі, але менш відомі растрові редактори:
O Artweaver
O Tux Paint— орієнтований на дітей від 3-х років
O Paint.NET
O PhotoFiltre
1.3. Програми для роботи із фрактальною графікою. Фрактальна графіка — технологія створення зображень на основі фракталів. Фрактальна графіка базується на фрактальній геометрії. В фрактальних графічних програмах зображення будується з геометричних фракталів (певна ламана чи поверхня в трьохвимірному випадку/вигляді).
O Фракталом називається структура, що складається з частинок, які певною мірою подібні до цілого об’єкта. При побудові об’єкта кожен з відрізків ламаної замінюється на ламану генератор у відповідному масштабі. У результаті багаторазового повторення цієї процедури отримується геометричний фрактал.
O Фрактал має властивість собіподібності, невелика частинка фракталу несе інформацію про весь фрактал. Завдяки цій властивості фрактали можна використовувати для генерування поверхні, яка схожа сама на себе, незалежно від масштабу, в якому вона відображена. O Зараз розроблені алгоритми синтезу коефіцієнтів фракталу, що дозволяють створити копію будь-якої картинки, яка наскільки потрібно близька до оригіналу.
O З точки зору комп’ютерної графіки фрактальна геометрія має важливе значення при генерації штучних хмар, гір, поверхні моря. O Завдяки фрактальній графіці був знайдений спосіб ефективної реалізації складних об'єктів, образи яких подібні на природні.
Першою програмою фрактальної графіки була
MetaCreations Art Dabbler.
vЗараз найпопулярнішою програмою фрактальної растрової графіки є Fractal Design Painter.
Програма Fractal Design Expression комбінує в собі растрову та векторну техніку комп'ютерної графіки. Програма Fractal Design Detailer дозволяє розмальовувати поверхні 3D-моделей.
Програма Fractal Design Poser дозволяє інтегрувати 2Dзображення, 3D-сцени, графіку для Інтернету та анімацію.
vСеред програмних засобів можна виділити також продукти фірми Golden SoftWare:
O Surfer— створення тривимірних поверхонь;
O Grapher— створення двовимірних графіків; O Map Viewer— побудова кольорових карт.
vПакет Iris Explorer (фірма Graphics) призначена для створення моделей погодних умов та океану.
vПакет Earth Watch (фірма Earth Watch) призначений для моделювання та демонстрації тривимірного зображення метеоумов над Землею, будувати топологічні поверхні по космічних знімках і прогнозувати погоду на тиждень вперед.
vМодуль Chart у стандартному пакеті MS Office дозволяє легко й наочно створити графіки на основі даних, що знаходяться у таблиці. Користувач може перетворити графіки у любу з 5 основних форм графіків:
O гістограма;
O лінії;
O площі;
O поверхні.
ІІ. Формати збереження графічних даних.
2.1. Види форматів
Формати графічних зображень поділяють на :
ü растрові формати,
ü векторні,
ü універсальні формати.
Як і будь-яка інша комп'ютерна інформація, графічні зображення зберігаються у вигляді файлу, що має визначену організацію даних, оптимальну для конкретних даних.
Спосіб організації інформації у файлі називається
форматом.
Знання файлових форматів і їхніх можливостей є одним із ключових факторів на стадії додрукарської підготовки видань, створенні зображень для Web і електронних публікацій, а також для редагування вихідних зображень за допомогою графічних редакторів з метою покращення їхньої якості.
|
Скільки потрібно місця в пам’яті, щоб відтворити на екрані зображення розміром 800 на 600 пікселів? O Кількість пікселів в зображенні: 800 * 600 = 480 000 пікселів O Для зберігання інформації про колір одного пікселя потрібно 3 байта O Тому для зберігання інформації про колір всього зображення потрібно: !!! 480 000 * 3 = 1 440 000 байт= 1, 37 Мб !!! 1 440 000 байт/ 1024/ 1024= 1, 37 Мб |
Усі формати, що використовуються для запису зображень, можна умовно розділити на три категорії:
O формати, які зберігають зображення в растровому вигляді
(BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PHG, GIF); Растрові формати застосовуються:
Ø при скануванні і обробці графічних зображень;
Ø створення зображень для використання в інших програмах, наприклад для передачі іншим користувачам по мережі
Internet;
Ø створення різних художніх ефектів, що стають можливими завдяки спеціальним програмним фільтрам.
O формати, які зберігають зображення у векторному вигляді:
O (SVG та SVGZ (Scalable Vector Graphics),
O Метафайли Windows: WMF, EMF;
O Файли CorelDraw: CDR, CMX;
O AI (Adobe Illustrator);XAR);
O універсальні, що поєднують векторне і растрове представлення (EPS, PICT, CDR, AI, FH9, FLA і т.п.).
2.2. Приклади форматів
Порівняно з векторним, растровий файл простіший (для розуміння). Він являє собою прямокутну таблицю, або матрицю (bitmap), в кожній клітинці якої розміщений піксел. Тому зчитування інформації із файла растрового зображення з допомогою комп’ютера зводиться до виконання ряду послідовних процедур, у процесі яких:
O спочатку визначається розмір зображення за допомогою множення кількості пікселів по горизонталі на кількість пікселів по вертикалі;
O потім - розмір піксела (іншими словами, просторова роздільна здатність зображення);
O і нарешті, глибина кольору, яка характеризує інформаційну ємність пікселя в бітах, або кольорову роздільну здатність зображення (палітру або кількість кольорів).
Найбільш поширені формати растрових зображень. ВМР «По-бітова» карта зображення" - Bit Map Picture-- це рідний формат Windows.
O Якщо зображення «закинути» на жорсткий диск в тому вигляді, в якому воно знаходиться в оперативній пам’яті комп’ютера, то воно і буде зберігати файл в форматі BMP.
O Він підтримується всіма графічними редакторами, працюючими під управлінням цієї операційної системи. Використовується для збереження растрових зображень призначених для використання в Windows, наприклад, в якості фону робочого столу. З допомогою цього формату можна задати глибину кольору від 1 до 24 біт. Інформація в цьому форматі зберігається у вигляді “фотографії з екрану”.
Перевага ВМР-файлу – дуже швидке виведення зображень, основний недолік – великі розміри файлів:
O Розмір ВМР-файлу = розмір по горизонталі * розмір по вертикалі * глибину пікселя.
O Файли мають розширення імені *.bmp.
O Кількість кольорів в зображенні 16,77 млн.кольорів
O Зображення імпортуються в Word і PowerPoint
O Файл формату BMP швидко завантажується з диска в оперативну пам’ять.
Недолік: Але, по шляхах Інтернету ЗОБРАЖЕННЯ передається довго, тому що файл надмірно великий.
!!! Формат BMP добрий для локального використання, але не придатний для Web.
Формат PSD - PhotoShop Document -
O Файли мають розширення імені *.psd
O Резервуються 3 байта на всі кольори пікселя, як BMP і TIFF.
O Використовується стиснення інформації без втрати якості. Тому економічніше, чим формат BMP і похожий з TIFF.
O Використовується для зберігання результатів обробки зображення.
O НЕ використовується в Web
O НЕ імпортується у Word і PowerPoint
Формат GIF - Graphic Interchange Format–
Формат для «обміну» графікою
O Файл має розширення імені *.gif
O Максимальна кількість кольорів зображення: 256.
O (Здійснюється підбір кольрів: для кожного зображення – власна палітра).
O Використвується стиснення інформації без втрати якості O В кінці економія приблизно в 5 – 20 раз.
O Зображення придатні для разміщення на сайтах
O Зображення імпортуються в Word і PowerPoint
O Дозволяє мати шари, які можна «гортати», створюється ефект мультиплікації (анімованих GIF).
O Зображення може містити прозорі області і зовнішньо виглядати не прямокутним.
PCX — стандарт представлення графічної інформації. Використовувався графічним редактором PC Paintbrush для MS-DOS компаній Microsoft(одній з перших популярних графічних програм), текстових редакторів і настільних видавничих систем типу WordStar(розроблений ZSof Corporation і Ventura Publisher (розробники: Ventura Software, Corel).
Не такий популярний аналог BMP, хоча підтримується специфічними графічними редакторами, такими, як Adobe Photoshop, Corel Draw і ін.
В даний час це “рідний” формат графічного редактора PhotoFinish. Даний формат ідеально підходить для запису кольорових моделей Відтінки сірого і Індексовані кольори. Починаючи з п’ятої версії він підтримує можливість роботи з повноцінними кольоровими зображеннями (24-бітовими).
O
JPEG - Joint Photographic Expert Group – Об’єднана група експертів в області фотографії.
На сьогоднішній день формат JPEG є одним з найбільш розповсюджених графічних форматів для стискування файлів.
В ньому реалізований алгоритм стискування з втратами. Це означає, що в процесі стискування зображення відбувається часткова втрата інформації, що зберігається в файлі. Тому в процесі застосування цієї процедури стискування доводиться шукати компроміс між ступенем стискування і якістю зображення, що зберігається. Чим більше стискування, тим нижча якість, і навпаки.
Кодування даних за допомогою використовуваного в JPEG алгоритму стискування здійснюється в декілька етапів.
O Використовуючи формат JPEG, можна отримати файл від 1 до 500 разів менший ніж в форматі BMP. Цей формат апаратно незалежний, повністю підтримується і РС, і Macintosh. Поруч зі стандартним варіантом існує ще два підтипи формату JPEG, орієнтованих на використання в Інтернеті. (JPG, Jfif)
TIFF - Tagged Image File Format
O Файли мають розширення імені *.tiff *.tif
O Резервують 3 байти на всі кольори пікселя, як і BMP.
O Допускає стискання інформації без втрати якості.
Тому (при стисканні) економічніший, ніж формат BMP.
O Використовується для роботи з великими зображеннями.
O Широко використовується в поліграфії, але НЕ в Web
O зображення імпортуються в Word і PowerPoint
Формат TIFF є одним із найпоширеніших серед відомих в наш час форматів. Йому доступний весь діапазон кольорових моделей - від монохромної до RGB і CMYK. Файл TIF - формату, створений на IBM PC або сумісному комп’ютері, підтримується операційною системою Macintosh і більшістю Unix-подібних платформ. Він також підтримується практично всіма основними пакетами растрової і векторної графіки, програмами редагування і верстки тексту.
Формат TIF підтримує ряд додаткових функцій:
O використання додаткових каналів (альфа-каналів, або, як їх ще називають, каналів масок). Збереження зображення з альфаканалами зручне якщо необхідно продовжити виконання редагування окремих частин зображення в період між початковим розміщенням його на сторінці і кінцевим виводом.
O використання стискування. Ця властивість дозволяє зменшувати розміри файлу до 50% від вихідного з допомогою LZW- алгоритму стискування, що виконується без втрати інформації.
O можливість виконання попереднього кольороподілу. Ця функція здійснюється шляхом запису результатів кольороподілу в окремий файл в кольоровій моделі CMYK, що спрощує наступну процедуру розміщення файла зображення на сторінці і виводу документа на друк.
!!! На сьогоднішній день формат TIFF є найкращим форматом для імпортування растрової графіки у векторні програми і видавничі системи.
O Формат TIFF постійно розвивається. Доказом цього є розробка фірмою Adobe нової модифікованої версії, що стала універсальним форматом для використання в додруковому процесі. В перспективі він може витіснити “рідний” формат PhotoShop – PSD, оскільки останні версії Photoshop дозволяють зберігати в TIFF інформацію про шари, маски, використані ефекти – взагалі все те, що підтримує PSD.
Формат PSD - PhotoShop Document -
O Файли мають розширення імені *.psd
O Резервуються 3 байта на всі кольори пікселя, як BMP і TIFF.
O Використовується стиснення інформації без втрати якості.
Тому економічніше, чим формат BMP і похожий з TIFF.
O Використовується для зберігання результатів обробки зображення.
O НЕ використовується в Web
O НЕ імпортується у Word і PowerPoint
PNG (Portable Network
Graphics) — растровий формат збереження графічної інформації, що використовує стиснення без втрат. PNG був створений для заміни формату GIF графічним форматом, який не потребує ліцензії для використання. Зазвичай файли формату PNG мають розширення .png і використовують позначення MIME-типу image/png.
Формат PNG характеризується сильнішим рівнем стиснення для файлів з більшою кількістю кольорів ніж GIF, але різниця становить близько 5-25%, чого недостатньо для абсолютної переваги формату, тому що маленькі картинки GIF стискає принаймні не гірше. Існує також одна особливість GIF, яку не повторює PNG — це можливість збереження множинного зображення, особливо мультиплікації. Призначення PNG — зберігати лише одне зображення. Для передачі множинних зображень використовується розширений формат MNG.
Векторні та універсальні формати.
АІ. (Adobe Illustrator) Векторний формат програми Adobe Illustrator. Його відкривають майже всі векторні та растрові графічні програми для роботи в середовищі Macintosh i Windows. Він є найкращим посередником при передачі векторних зображень з одного середовища в інше.
AI — формат файлу, розроблений Adobe Systems для зберігання векторних зображень. Adobe Illustrator для зберігання файлів AI використовує розширення .ai.
AI підтримують практично всі програми, пов'язані з векторною графікою. Цей формат є найкращим посередником при передачі зображень з однієї програми в іншу. У цілому, поступаючись CorelDRAW у ілюстративних можливостях, (може містити в одному файлі тільки одну сторінку, має маленьке робоче поле — цей параметр дуже важливий для зовнішньої реклами — всього 3х3 метри) тим не менш, він відрізняється найбільшою стабільністю і сумісністю з мовою PostScript, на яку орієнтуються практично всі видавницько-поліграфичні додатки.
СDR. Векторний формат CDR є рідним форматом програми Corel Draw.
O Векторні формати використовують для кодування графічної інформації різноманітні алгоритми і різний математичний апарат. Це обумовлює складність передавання даних (експорту) з одного векторного формату в інший.
O Для вирішення цієї проблеми використовують конвертацію рідних форматів програм в універсальні формати, якими є формати EPS і PDF.
O EPS . Формат EPS (Encapsulated PostScript) можна назвати найбільш надійним і універсальним способом збереження даних. Оскільки він використовує спрощену версію мови PostScript, то не може містити в одному файлі більш як одну сторінку і не зберігає ряд налаштувань для принтера. Формат EPS використовують для записування кінцевого варіанту роботи. Коротко PostScript можна визначити як мову опису сторінок. В більш широкому трактуванні PostScript представляє мову програмування, яка призначена для опису різного роду графічних об’єктів для подальшого видруку створених ілюстрацій чи верстки простих документів точно в такому вигляді, як вони показані на екрані.
O Основна перевага EPS – його універсальність. Майже всі програми, які працюють з графікою, можуть записувати і читати файли в цьому форматі.
O Зображення зберігається в вигляді двох копій: ескізу та основного растрового зображення. Ескіз використовується для попереднього перегляду. Також програми верстки (такі, як
QuarkXPress, Adobe PageMaker) використовують ескіз для збереження в своїх документах і застосовують при відображенні на екрані в режимі стандартної якості і при друкуванні на принтерах, що не підтримують PostScript; програми векторної графіки (такі, як CorelDRAW і FreeHand) імпортуючи EPS-файл, можуть працювати тільки з додатковою копією зображення. Основна копія використовується при виведенні на друк на PostScript-обладнанні та інколи для перегляду на екрані в режимі максимальної якості.
O Рідна програма формату EPS - Adobe Illustrator.
O PDF . Формат PDF (Portable Document Format) - “рідний” формат програми Adobe Acrobat, яка є основним засобом електронного розповсюдження документів на платформах Macintosh, Windows, Unix і DOS.
O PDF-файли можна переглядати за допомогою програми
Acrobat Reader.
O Для досягнення "переносимості" PDF-файлів у різні програми, розмір файлів повинен бути невеликим. Тому у цьому форматі використовується стискування, причому для різних видів зображення використовуються різні способи стискування. Наприклад, для растрових об'єктів використовується стискування JPEG.
Інші найбільш поширені формати графічних файлів: O - CMX (універсальний формат Corel Draw, читається практично усіма версіями програми);
O - WMF (Windows Metafile - векторний формат, який підтримується цією операційною системою);
O - PICT від Apple (Macintosh Picture) - описує як векторні, так і растрові зображення та інші.
O
про публікацію авторської розробки
Додати розробку