Математика и информатика (стр. 11 )

Особенность векторной графики (использовать комбинации компьютерных команд и ма­тематических формул для описания объектов) позволяет различным устройствам компьютера, таким как монитор и принтер, при рисовании этих объектов вычислять, где необходимо помещать реальные точки. Если посмотреть содержание файла векторной графики, обнаруживается сходство с программой, которая производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта перед выводом на экран каждого объекта. Поэтому векторную графику называют ещё вычисляемой графикой.

Векторную графику часто называют объектно-ориентированной или чертежной графикой. Имеется ряд простейших объектов, или примитивов, например: эллипс, прямоугольник, линия. Эти примитивы и их ком­бинации используются для создания более сложных изображений.

Векторный файл может содержать команды, похожие на слова, и данные в коде ASCII, поэтому его можно отредактировать с помощью текстового ре­дактора.

Достоинство векторной графики – описание объекта является простым и занимает мало памяти. Для описания окружности средствами растровой графики потре­бовалось бы запомнить каждую отдельную точку изображения, что заняло бы гораздо больше памяти. Кроме того, векторная графика в сравнении с растровой графикой имеет следующие преимущества:

Простота масштабирования изображения без потери качества; Независимость объема памяти, требуемой для хранения изображения, от выбранной цветовой моде­ли.

Операция масштабирования применяется как для растровых, так и для векторных изображений и связана с изменением размеров рисунков. В частности, масштабирование может быть пропорциональным. Под пропорциональным масштабированием понимается такое изменение рисунка, когда соотношение между высотой и шириной рисунка не изменяется.

Недостатком векторных изображений является:

Невозможность получения изображения фотографического качества. Некоторая искусственность, заключающаяся в том, что любое изображение необходимо разбить на конечное множество составляющих его примитивов.

Достаточно просто выполняется преобразование векторных изображений в растровые рисунки. Не всегда осу­ществимо преобразование растровой графики в векторную графику, так как для этого растровая картинка должна содержать линии, которые могут быть идентифицированы программой конвертации как векторные примитивы. Это касается, например, высококачественных фото­графий, когда каждый пиксель отличается от соседних точек.

Программные средства для работы с векторной графикой предназначены для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки, в отличие от растровой графики. Векторная графика широко используется в рекламных агентствах, дизайнерских организациях, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, выполняются проще векторной графикой, чем растровой.

Область применения – создание схем, чертежей, рекламных плакатов и пр. Векторную графику применяют в тех случаях, когда требуется высокая точность формы. Основные программы векторной графики: Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, Visio, AutoCad (для черчения), ArсhiСad (для строительного черчения)..

COREL DRAW – это векторный графический редактор, который создаёт векторную графику, сохраняемую в файлах с расширением: *.CDR.

В векторный графический редактор COREL DRAW включены инструменты, количество которых составляет около 45. Значительную часть составляют инструменты для рисования различных линий и фигур (эллипс, прямоугольник, многоугольник, спираль т. д.).

В таблице 10.1 представлены возможности некоторых инструментов графического редактора COREL DRAW.

Таблица 10.1

№	Наименование инструмента	Назначение
1	Выбор	Изменяет размеры объектов, вращает и искажает их форму.
2	Формы	Изменяет форму объектов
3	Перо	Служит для рисования кривых Безье
4	Свободное преобразование	Масштабирует, вращает, перекашивает объект путем перетаскивания мыши.
5	Экструзия	Создаёт иллюзию глубины (объемности) объекта.
6	Нож	Разделяет замкнутый контур на отдельные объекты с границами, совпадающими с траекторией разреза.(нож)
7	Ластик	Удаляет часть объекта
8	Искажения	Деформирует форму объекта методом перетягивания мыши
9	Прозрачность	Создаёт различные эффекты прозрачности объекта
10	Пипетка	Позволяет выбрать цвет заполнения по образцу цвета объекта
11	Контур	Служит для задания свойств линий (толщина, цвет)
12	Фигуры	Создаёт различные формы, включает основные наборы форм

2.2.  Разрешающая способность

Разрешающая способность – это количество элементов в заданной области. Этот термин применим ко многим понятиям, например, таким как разрешающая способность: графического изображения; принтера как устройства вывода; экрана; мыши как устройства ввода.

Эти виды разрешения между собой не связаны, пока не потребуется узнать физический размер файла на жёстком диске или картинки на экране.

Наименьший элемент изображения на экране монитора – видеопиксел. Разрешение экрана измеряется в пикселах, определяет размер всего изображения на экране.

Разрешающая способность экрана в графическом режиме определяется количеством пикселов по горизонтали и вертикали, зависит от монитора и видеокарты (свойство компьютерной системы) и от настроек операционной системы. Разрешение принтера является свойством принтера, выражающим количеством точек на участке единичной длины.

Например, разрешающая способность лазерного принтера может быть задана 300 dpi (dots per inch – точек на дюйм), что означает способность принтера напечатать на отрезке в один дюйм 300 отдельных то­чек. В этом случае элементами изображения являются лазерные точки, а размер изображения измеряется в дюймах. Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000´1500 пикселов.

Разрешение изображения является свойством самого изображения. Разрешающая способность графического изображения измеряется в пикселях на дюйм. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и связано с другим его свойством – физическим размером.

Пиксель в компьютерном файле не имеет определенного размера, так как хранит лишь информацию о своем цвете. Физический размер пикселя приобретает при отображении на конкретном устройстве вывода, напри­мер, на мониторе или принтере.

Разрешающая способность технических устройств по-разному влияет на вывод векторной и растровой графики.

Так, при выводе векторного рисунка используется максимальное разрешение устройства вывода. При этом команды, описывающие изображение, сообщают устройству вывода положение и размеры какого-либо объекта, а устройство для его прорисовки использует максимально возможное количество точек. Та­ким образом, векторный объект, например, окружность, распечатанная на принтерах разного качества, имеет на листе бумаги одинаковые положение и размеры. Однако более чётко окружность выглядит при печати на принтере с большей разрешающей способностью, так как состоит из большего количества точек принтера.

Значительно большее влияние разрешающая способность устройства вывода оказывает на вывод рас­трового рисунка. Если в файле растрового изображения не определено, сколько пикселей на дюйм должно создавать устройство вывода, то по умолчанию для каждого пикселя используется минимальный размер. В случае лазерного принтера минимальным элементом служит лазерная точка, в мониторе – видеопиксель. Так как устройства вывода отличаются размерами минимального элемента, который может быть ими соз­дан, то размер растрового изображения при выводе на различных устройствах также будет неодинаков.

2.3.  Цветовое разрешение и цветовые модели

Понятия: цветового разрешения или глубины цвета; цветовая модель используются при работе с цветом.

Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации и от этого зависит количество цветов одновременного отображения на экране.

2.3.1. Кодирование цвета

В графике важной является информация о количестве цветов, закодированных в файле. Данная характеристика графики называется кодированием или глубиной цвета.

Глубина цвета – это число бит, используемых компьютером для хранения информации о каждом пикселе, или это количество бит цветовой информации, приходящейся на один пиксель изображения. Цветовая глубина определяет общее количество цветов, используемых для отображения или печати изображения. Цвет каждого пиксела кодируется определенным числом бит (bit), то есть элементарных единиц информации, с которыми может иметь дело компьютер. В зависимости от того, сколько бит отведено для цвета каждого пиксела, возможно кодирование различного числа цветов. Бит может быть вклю­чен (единичное состояние) или выключен (нулевое состояние). Если для кодировки отвести лишь один бит, то каждый пиксель может быть либо белым (значение 1), либо черным (значение 0). Такое изображение называют монохромным (monochrome).

Если для кодировки отвести четыре бита, то можно закодировать 24=16 различных цветов, отвечающих комбинациям бит от 0000 до 1111.

Если отвести 8 бит (1 байт), то такой рисунок может содержать 28=256 различных цветов (от до ).

Если отвести 16 бит (2 байта), то такой рисунок может содержать 216=65 536 различных цветов (так называемый High Color).

Если отвести 24 бита (3 байта), то рисунок может содержать 224=16 777 216 различных цветов и оттенков. В последнем случае кодировка называется 24-bit True Color. Однако технические возможности мониторов ограничены и даже, если в файле и отводится 24 бита на каждый пиксел, это еще не означает, что действительно можно работать с такой богатой палитрой.

24-х битный цвет называют естественным цветом, постольку такое количество цветов вполне достаточно для представления практических всех видимых оттенков.

Считается, что 8-ми битный цвет представляет минимальный набор цветов для создания относительно естественных изображений и на основании этого цвета создаются индексные цвета. Большинство пользователей Интернета используют 8-битный цвет, то есть 256 цветов.

Цветовая палитра в графическом редакторе – это набор используемых цветов или это таблица данных, в которой хранятся коды цветов. Такая таблица создаётся и хранится вместе с графическим файлом. Параметр «цветовой тон» характеризует меру содержания базового цвета в данном цветовом оттенке. Соотношение цветов в изображении определяет цветовой баланс.

В зависимости от способа кодировки различают:

Индексная палитра, когда изображение имеет только 256 цветов. В данной палитре каждый цветовой оттенок имеет свой индекс цвета или номер. Фиксированная палитра, когда все цвета изображения закодированы двумя байтами. Данную палитру не нужно прикреплять к файлу, так как в 16-разрядном кодировании цвета, каждый код определяет фиксированный цвет. Безопасная палитра применима в Интернете, так как рисунок должен при просмотре отображаться без изменений на любом компьютере. В данной палитре всего 216 цветов. В этом случае рассматривается фиксированная палитра, в которой жёстко закреплены индексы для кодирования всех 216 цветов. Поэтому она называется безопасной палитрой. Самый удобный способ кодирования цвета для компьютера 24-разрядный True Color, в котором каждой цветовой составляющей отводится на кодирование по одному байту. Яркость каждой составляющей изменяется в интервале от 0 до 255. В этом случае компьютер воспроизводит любой цвет по трём кодам.

Расчет объема требуемой видеопамяти

Пример.

Для цветной картинки, составленной из 256 цветов в графическом режиме монитора 640 х 480 требуется объём видеопамяти (Кбайт)

Решение.

Пусть разрешение экрана составляет 640x480 т. е. общее количество пикселей составляет 640x480=307200.

Пусть палитра состоит из 28=256 различных цветов, т. е. для кодирования одного пикселя из 256 цветов надо 8 бит (1 байт) информации. Необходимый объем видеопамяти компьютера получается 307200x1байт=307200 байт=307,2 Кбайт.

Пример.

В процессе преобразования растрового графического файла количество цветов уменьшилось с 65536 до 256. Как изменится информационный объём файла?

Решение.

Для кодирования одного пикселя из 256 цветов требуется 8 бит (1 байт) информации.

Для кодирования одного пикселя из 65536 цветов требуется 16 бит (2 байта) информации.

Информационный объём файла уменьшится в 2 раза.

2.3.2. Цветовые модели

В природе можно выделить основные цвета, с помощью которых можно создавать цветовые оттенки. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике применяется не более трёх. Названия этих моделей: RGB, CMYK, HSB.

1) Цветовая модель RGB

В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Цвета точек на экране монитора получаются как результат смешения красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными.

Соответственно, цветовая модель, описывающая образование цветов на экране монитора (излучаемый свет), называется RGB (Red, Green, Blue). Метод получения нового оттенка в результате смешения (суммирования) основных компонентов называется аддитивным методом.

Цветовая модель RGB является моделью аддитивной, основанной на сложении цветов. Например, красный + зелёный дают желтый цвет. В аддитивной модели точка с компонентами (0,0,0) имеет чёрный цвет. Максимальные значения составляющих (255, 255, 255) соответствуют белому цвету. Цветовая модель RGB наиболее удобна для компьютера.

2) Цветовая модель CMYK

При печати изображения на бумаге используется модель отраженного света, модель CMYK.

Цветовая модель CMYK является моделью субтрактивной, основанной на вычитании цветов. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те цвета, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого:

Голубой = белый - красный.

Пурпурный = белый - зелёный.

Жёлтый = белый - синий.

Эти три цвета называются дополнительными, так как они дополняют основные цвета до белого. В результате цветами этой модели являются: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), желтый (Yellow). Отдельно добавляется черный цвет (black) и буква K появляется в названии модели. Цветовая модель CMYK наиболее удобна для типографии.

3) Цветовая модель HSB является моделью перцепционной, основанной на восприятии цветов и на следующих базовых параметрах: цветовой тон; насыщенность; яркость.

Параметр цветовой тон характеризует меру содержания базового цвета в данном цветовом оттенке.

Параметр насыщенность характеризует содержание белого цвета в данном цветовом оттенке (добавляя данный цвет, мы уменьшаем насыщенность основного цвета).

Параметр яркость характеризует меру содержания черного цвета в данном цветовом оттенке (добавляя данный цвет, мы уменьшаем яркость основного цвета).

При регулировании трёх параметров можно получить любой произвольный цвет, как и при работе с другими моделями. Цветовой баланс – это соотношение цветов в изображении.

Цветовая модель HSB наиболее удобна для человека.

Так как цветовая модель RGB предназначена для компьютера, то создавать и редактировать цветные изображения принято в ней. Это объясняется числовым методом кодирования в байтах, что понятно компьютеру. При печати рисунка, созданного в цветовой модели RGB, на цветном принтере драйвер принтера преобразует рисунок в цветовую модель CMYK.

2.4. Форматы графических изображений

Способ организации и хранения информации в файле носит название формата. Этот параметр оказывает определенное влияние на качество изображения и размер файла, т. к. некоторые форматы позволяют сжимать файлы и могут содержать в себе дополнительную информацию.

В компьютерной графике применяют более 30 форматов файлов для хранения изображений. Наиболее распространенными графическими форматами являются: BMP, TIFF, GIF, JPEG, CDR, EPS и PDF.

Все имеющиеся графические форматы можно разбить на три группы:

растровые; векторные; универсальные.

Лучше сохранить результаты работы в формате, который является «родным» для используемой программы, например: Paint – *. bmp, PhotoShop – *.psd, CorelDraw – *.cdr.

Универсальные форматы поддерживают не только графические программы, но и другие типы прикладных программ.

В таблице 10.2 приведены наиболее распространенные форматы графических изображений.

Таблица 10.2

№	Формат
1	Формат. ВМР родной формат WINDOWS. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в WINDOWS (рабочий стол). В этом формате хранятся растровые документы программы Paint (*.bmp).
2	Формат. JPEG является одним из наиболее распространенных графических форматов, которые используются для сжатия растровых картинок фотографического качества. Недостатком этого формата является частичная потеря хранящейся в файле информации (например, тонкие нюансы цветопередачи). Формат рекомендуется использовать только для электронных публикаций. Формат «JPEG» предназначен для хранения растровых изображений в виде (*.jpg).
3	Формат. EPS предназначен как для векторных, так и для растровых изображений, надежный и универсальный формат, почти все программы, работающие с графикой, могут писать и читать файлы в этом формате. В этом формате хранятся как векторные, так и растровые документы (*.eps).
4	Формат. PDF (Portable Documents Format) предназначен для хранения документов целиком с любыми рисунками, служит только для чтения – родной формат программы Adobe Acrobat (основное средство распространения документов). Формат «PDF» может использоваться для представления как векторных, так и растровых изображений, отличается высокой степенью сжатия, что обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций. В этом формате хранятся как векторные, так и растровые документы (*.pdf), предназначенные только для чтения, но не для редактирования
5	Формат. TIFF (Tagged Image File Format) предназначен для хранения растровых изображений высокого качества, надежный и универсальный формат, почти все программы, работающие с графикой, могут писать и читать файлы в этом формате. Формат TIFF применяется в полиграфии. В этом формате хранятся растровые документы (*.tif).
6	Формат. PSD (PhotoShop Documents) предназначен для хранения растровых изображений, родной формат программы Adobe PhotoShop. Основной недостаток заключается в отсутствии эффективных средств сжатия информации и поэтому файлы имеют большой объём. В этом формате хранятся растровые документы в виде (*.psd).
7	Формат. PСX предназначен для хранения растровых изображений. Формат устарел из-за ряда недостатков. В этом формате хранятся растровые документы в виде (*.psх).
8	Формат. GIF (Graphies Interchange Format) стандартизирован в 1987 году как средство хранения сжатых изображений, предназначен для хранения растровых изображений с фиксированным (256) количеством цветов. Данный формат применим в Интернете благодаря высокой степени сжатия. В этом формате хранятся растровые документы в виде (*.gif).
9	Формат. PNG (Portable NetworkGraphies) предназначен для хранения растровых изображений, для публикаций в Интернете. Данный формат применим в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Создавался для замены форматов JPEG, GIF, появился в 1995 году. В этом формате хранятся растровые документы в виде (*.png).
10	Формат. CDR предназначен для хранения векторных изображений, родной формат программы CorelDraw. В этом формате хранятся векторные документы в виде (*.cdr).
11	Формат PhotoCD разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества. В этом формате хранятся растровые документы в виде (*.pcd).
12	Формат WMF (Windows MetaFile) предназначен для хранения векторных изображений операционной системы Windows. Формат имеет ограниченное применение из-за ряда недостатков. В этом формате хранятся векторные документы в виде (*.wmf).

2.5. Шрифты, поддерживаемые операционной системой Windows XP

Шрифты, используемые в текстовых редакторах и процессорах, можно рассматривать как графические объекты. В Windows под шрифтом понимается имя гарнитуры шрифта. Шрифты характеризуются начертанием, например: полужирный, курсив и полужирный курсив.

Операционная система Windows XP позволяет работать с двумя классами шрифтов: растровыми и векторными.

Символы растровых шрифтов образуются как комбинации точек в матрице заданного размера, на базе которой эти символы построены. В списке растровых шрифтов указываются их характерные размеры. Достоинством растровых шрифтов является высокая скорость отображения символов на экране. Поэтому операционная система использует растровые шрифты в качестве экранных шрифтов при выводе системной информации.

Если растровые шрифты хранятся в виде наборов разных размеров, то размеры векторных шрифтов программно изменяются и эта операция управляема. Векторные шрифты описываются математическими формулами, по которым строятся криволинейные контуры. Линия – это элементарный объём векторной графики. Все рисунки и шрифты векторной графики строятся из линий.

Символы векторных шрифтов для любых размеров строятся из одного набора символов, являются такими же векторными объектами, которые представляются как графические контуры. Поэтому векторные шрифты называют масштабируемыми.

В векторных редакторах предусмотрены для работы с текстом следующие возможности: инструменты, палитры, режимы, векторное преобразование символов, если недостаточно стандартных шрифтовых наборов. Таким образом, появилась операция векторизации текстовых объектов, в результате чего символы превращаются в контуры, которые можно обрабатывать инструментами векторного редактора: наклонять, растягивать или сжимать, масштабировать, изменять параметры. Всё это позволяет в векторных редакторах художественно оформить текст: журнальные заголовки текстов или рекламные объявления.

На основе векторных шрифтов были разработаны стандарты TrueType и Type 1(PostScript). Позже появился новый общий стандарт, который получил название Open Type. Операционная система Windows XP поддерживает все эти три стандарта

Выработка единого универсального стандарта является реализацией концепции векторных шрифтов, которая учитывает методы построения контуров символов из простейших кривых линий, формат записи файла данных, описывающих шрифт.

В текстовых редакторах используются шрифтовые наборы. На основе стандартов Open Type, True Type, Type 1 создан шрифтовой набор, в котором шрифты называют контурными. Система Windows XP использует общее средство установки для всех категорий шрифтов.

В Windows XP используются шрифты трёх основных типов.

1) Контурные шрифты

Шрифты TrueType и OpenType являются контурными, то есть их изображение формируется с помощью прямых и кривых линий. Тип Open Type является расширением TrueType. Для тех и других шрифтов возможно масштабирование и поворот. Оба типа шрифтов хорошо смотрятся в любых размерах и во всех устройствах вывода, поддерживаемых Windows.

При использовании шрифтов TrueType, Open Type отпечатанный текст выглядит так же, как на экране. Другим преимуществом шрифтов TrueType является возможность масштабирования символов до любых размеров

Windows содержит различные шрифты OpenType, в том числе Arial, Courier New, Lucida Console, Times New Roman, Symbol и Wingdings.

2) Векторные шрифты

Векторные шрифты поддерживаются системой, поскольку некоторые программы все еще зависят от них. Изображение векторных шрифтов формируется из математических моделей. Эти шрифты используются преимущественно для плоттеров. Windows поддерживает три векторных шрифта: Modern, Roman и Script.

3) Растровые шрифты

Растровые шрифты поддерживаются системой, поскольку некоторые программы все еще зависят от них. Растровые шрифты хранятся в файлах в виде точечных рисунков и создаются путем отображения наборов точек на экране и бумаге.

В текстовых редакторах прикладные программы не занимаются управлением шрифтами, установленными на компьютере. Этим занимается операционная система. Прикладные программы лишь опираются на операционную систему. Программа «Шрифты» относится к служебным программам для настройки операционной системы Windows XP и находится в приложении «Панель управления» (кнопка «Пуск»).