Объекты компьютерной графики

Информатика. 10 класса. Босова Л.Л. Оглавление

§ 24. Объекты компьютерной графики

24.1. Компьютерная графика и её виды

Компьютерная графика — широкое понятие, обозначающее:

1) область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов;
2) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера.

По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики (рис. 5.4): двумерные изображения (растровые, векторные, фрактальные), трёхмерные изображения, анимацию.

Рис. 5.4. Объекты компьютерной графики

Растровое графическое изображение состоит из отдельных маленьких прямоугольников — пикселей. Размеры пикселей растрового изображения настолько малы, что при его просмотре в обычном масштабе они неразличимы. Зернистая структура растрового графического изображения становится заметной при увеличении масштаба его просмотра (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Растровое и векторное изображения в обычном и увеличенном масштабе

Пиксель — наименьший элемент растрового изображения. Он может принимать любой цвет из палитры, содержащей миллионы цветов. Точность цветопередачи — основное достоинство растровых графических изображений. При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя. Качество растрового изображения возрастает с увеличением количества пикселей в изображении и количества цветов в палитре. Но при этом возрастает и информационный объём всего изображения.

Растровая графика — универсальное средство для формирования и обработки любых плоских изображений. С помощью цветов и оттенков отдельных точек на плоском изображении могут быть показаны и пространственные (объёмные) сцены. В полиграфических и электронных изданиях растровые изображения используются в тех случаях, когда нужно качественно и чётко передать в изображении оттенки цветов и плавные переходы от одного цвета к другому.

Серьёзным недостатком растровой графики является существенное падение качества изображения в результате его масштабирования и различных геометрических преобразований. Это связано с тем, что при уменьшении растрового изображения несколько соседних пикселей преобразуются в один, что ведёт к потере чёткости мелких деталей изображения. При увеличении растрового изображения в него добавляются новые пиксели, причём соседние пиксели принимают одинаковый цвет и возникает ступенчатый эффект.

Растровые изображения можно получить, сканируя рисунки или фотографии, фотографируя объекты цифровым фотоаппаратом, создавая рисунки с использованием графического планшета или разнообразных растровых графических редакторов (Microsoft Paint, GIMP, Adobe Photoshop).

В последнем случае определённые трудности возникают при манипуляциях с отдельными фрагментами изображения. Чтобы лучше понять, о чём идёт речь, просто представьте свои действия при удалении одного из лепестков цветка (см. рис. 5.5) в графическом редакторе Microsoft Paint. Для преодоления этого недостатка более мощные программы работы с растровой графикой (GIMP, Adobe Photoshop) предусматривают средства создания составных изображений с помощью:

1) механизма слоёв (layers) — накладывающихся друг на друга плоскостей, в каждой из которых используется только часть точек;
2) механизма фильтров — преобразующих цвета пикселей с учётом некоторых параметров;
3) управления цветовыми каналами;
4) управления способом взаимодействия отдельных слоёв.

Векторное изображение — это изображение, построенное из геометрических примитивов (объектов): отрезков прямых, дуг, окружностей, эллипсов, многоугольников и кривых Безье. Примитив не нужно рисовать — выбрав на панели инструментов пиктограмму с его изображением или названием, вы просто задаёте необходимые параметры, по которым компьютер сам выполняет необходимые построения.

Объекты векторного изображения накладываются друг на друга, образуя независимые слои. Каждый слой векторного изображения содержит свой объект. При преобразовании векторного объекта исходное изображение удаляется, а вместо него строится новое — по тем же алгоритмам, но с учётом изменённых данных. Это позволяет без потерь качества масштабировать, поворачивать и трансформировать векторные изображения, оставляя при этом толщину линий неизменной (см. рис. 5.5).

Кривые Безье были разработаны в 60-х годах XX века независимо друг от друга Пьером Безье из автомобилестроительной компании «Рено» и Полем де Кастельжо из компании «Ситроен», где применялись для проектирования кузовов автомобилей. Математический аппарат кривых

Безье основан на многочленах Бернштейна, описанных Сергеем Натановичем Бернштейном в 1912 году.

В компьютерной графике в основном применяются кривые Безье второго и третьего порядка (рис. 5.6). Кривая Безье второго порядка описывается уравнением:

Рис. 5.6. Кривая Безье второго порядка

Вместе с тем не всякое изображение можно представить как совокупность простых геометрических фигур. Векторные графические изображения создают с помощью специальных программ (CorelDRAW, Inkscape) и широко используют в картографии, мультипликации, инженерной графике, при создании логотипов, схем, диаграмм — там, где важны чёткость контуров и возможность увеличения масштаба изображения без потери качества.

Ещё одним видом компьютерной графики является фрактальная графика. Термин «фрактал» (от лат. fractus — дроблёный) употребляется для обозначения объектов, обладающих свойством самоподобия, когда целое (в точности или приближённо) имеет ту же форму, что одна или более его частей (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Примеры фрактальных изображений

В основе фрактальной графики лежит очень простая идея: бесконечное по красоте и разнообразию множество фигур можно получить из относительно простых конструкций при помощи всего двух операций — копирования и масштабирования. На компьютере построение фрактального изображения происходит путём автоматической генерации изображений по некоторым алгоритмам или формулам, хранящимся в памяти компьютера.

В наши дни теория фракталов находит широкое применение в различных областях человеческой деятельности. Помимо фрактальной живописи, фракталы используются в теории информации для сжатия графических данных, в физике и географии для правдоподобного представления моделируемых объектов, в радиоэлектронике для качественного приёма сигнала, в экономике для описания кривых колебания курсов валют и т. д.

Много интересного о фракталах вы найдёте на сайте «Элементы большой науки» (elementy.ru/posters/fractals).

В последнее время всё большую популярность приобретает трёхмерная или ЗБ-графика (от англ. three dimensions — три измерения). В ней применяются технологии создания в виртуальном пространстве объёмных моделей, которые максимально приближены к реальным объектам.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном проектировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинематографии и компьютерных играх.

Рассмотрим процесс создания трёхмерного изображения с помощью векторной графики.

Сначала в пределах некоторого пространства координат (на сцене) размещаются отдельные объекты, составленные из геометрических объёмных тел.

Далее, на этапе каркасной аппроксимации производится разбивка всех плавных криволинейных поверхностей на треугольники — минимальные плоские фигуры. В дальнейшем поверхности обрабатываются именно как наборы треугольников, заданных координатами своих вершин.

Стадия геометрических построений поверхностей включает заполнение поверхностей, создание перспективы, учёт влияния источников света и т. д.

На заключительном этапе рендеринга происходит раскраска поверхностей, а в более сложных случаях создания профессиональных изображений — ещё и учёт свойств поверхностей при отражении и поглощении света и влияния оптической плотности окружающей среды.

В настоящее время одним из наиболее популярных 30-редакторов является Blender — свободно распространяемый пакет для создания трёхмерной компьютерной графики. Его можно найти на сайте разработчиков (www.blender.org), скачать и установить на свой компьютер. Освоить Blender помогут видеоуроки (www.youtube. com).

Анимация (от англ. animation — одушевление) — это «оживление» изображения. При анимации несколько рисунков (кадров) сменяют друг друга через заданные промежутки времени. Если кадры сменяют друг друга чаще, чем 24 раза в секунду, человеческий глаз воспринимает это как непрерывное движение. В настоящее время широкое распространение получила компьютерная анимация.

Компьютерная анимация — последовательный показ заранее подготовленных графических файлов, а также компьютерная имитация движения с помощью изменения формы объектов или показа последовательных изображений с фазами движения.

Рассмотрим основные виды компьютерной анимации. Анимация по ключевым кадрам наиболее близка к традиционной рисованной мультипликации. Прорисовку и расстановку ключевых кадров по временной шкале производит художник, а промежуточные кадры рассчитывает специальная программа.

Запись движения. Движения актёров в специальных костюмах с датчиками записываются камерами и анализируются специальным программным обеспечением. Итоговые данные о перемещении суставов и конечностей актёров применяют к трёхмерным скелетам виртуальных персонажей, чем добиваются высокого уровня достоверности изображения движения последних.

Процедурная анимация автоматически генерируется компьютером в режиме реального времени в соответствии с установленными правилами. Представляет собой симуляцию физического взаимодействия твёрдых тел; имитацию движения систем частиц, жидкостей и газов; расчёт движения персонажа под внешним воздействием и многое другое. Процедурная анимация часто используется в компьютерных играх.

Программируемая анимация. Движения анимируемых объектов программируются, например, на языке JavaScript.

В 1968 г. группой учёных под руководством советского и российского математика Н. Н. Константинова было создано одно из первых компьютерных анимированных изображений. Электронно-вычислительная машина БЭСМ-4 по специальной программе рисовала кадры мультфильма «Кошечка» (www.etudes.ru/ru/etudes/cat-animation)

24.2. Форматы графических файлов

Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе.

Различают растровые и векторные форматы графических файлов. Среди них, в свою очередь, выделяют собственные (оригинальные) форматы графических приложений и универсальные графические форматы, которые «понимаются» всеми приложениями, работающими с растровой (векторной) графикой.

Для всех растровых форматов общей проблемой является большой объём данных. Для её решения применяют различные методы сжатия данных.

Под сжатием (упаковкой, компрессией) данных понимается применение алгоритмов преобразования данных, производимое с целью уменьшения их объёма. Обратная процедура называется восстановлением данных (распаковкой, декомпрессией).

Различают две основные группы:

• методы сжатия без потерь, позволяющие восстановить исходные данные без каких-либо изменений;
• методы сжатия с потерями, восстанавливающие данные с отличиями, допустимыми с точки зрения дальнейшего их использования.

BMP (от англ. Bit МаР image — битовая карта изображения). В этом формате можно хранить только однослойные растры. На каждый пиксель в разных типах файлов может приходиться разное количество бит (глубина цвета): 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 и 64. Изображения в этом универсальном формате в большинстве случаев хранятся в файлах попиксельно, без сжатия, потому размеры таких файлов достаточно большие.

Сколько бит может приходиться на глубину цвета в файлах с расширением bmp, созданных в графическом редакторе Paint?

Для глубины цвета 4 и 8 бит формат BMP допускает RLE- кодирование, которое может уменьшить размер файлов.

Алгоритм RLE (от англ. Run Length Encoding — кодирование длин серий) — один из простейших методов сжатия изображений. Его основной идеей является поиск цепочек одинаковых элементов и замена их на пары «число повторений — значение», что в определённых случаях существенно уменьшает избыточность данных.

Например, состоящая из 39 символов строка AAAAAABBCCCCCCCDEEEEEEAAAAAAAAAAAAAAAAA

будет закодирована следующим образом: 6A2B7C1D6E17A. Полученная последовательность состоит из 13 символов. Данные оказались сжаты в 39/13 = 3 раза.

Алгоритм в первую очередь рассчитан на изображения с большими областями одного цвета (деловая графика, схемы, рисунки и т. п.). При его использовании в других ситуациях (например, при сохранении цветных фотографий) вместо уменьшения размера файла может происходить его увеличение.

Возьмём строку, в которой нет большого количества цепочек одинаковых элементов и достаточно часто встречаются символы, идущие без повторов: ABCDBCABCDDDFFFFFF. После сжатия методом RLE она будет выглядеть так: 1A1B1C1D1B1C1A1B1C3D6F. Исходная строка состоит из 18 символов, а результат сжатия — из 22. Размер данных увеличился в 22/18 ? 1,22 раза.

Рассмотрим внимательно исходную строку: среди её первых девяти элементов нет цепочек из идущих подряд одинаковых символов (ABCDBCABC), затем записаны 3 символа «D» и наконец — 6 символов «F». Если для записи длины цепочки идущих подряд одинаковых символов использовать положительные числа, а для записи количества следующих друг за другом различных символов использовать отрицательные числа, то можно записать: -9ABCDBCABC3D6F.

Исходная строка состоит из 18 символов, а сжатая — из 15. Размер данных уменьшился в 18/15 = 1,2 раза.

Для сжатия сложных изображений зачастую применяется алгоритм словарей или алгоритм LZW — Лемпеля-Зива-Велча, названный так по именам его разработчиков Авраама Лемпеля, Якоба Зива и Терри Велча. В его основе лежит идея замены наиболее часто встречающихся последовательностей в исходном потоке данных ссылками на «образцы», хранящиеся в специально создаваемой таблице (словаре).

Этот способ активно применяется при сжатии самых разных данных, в том числе и графических. Такой способ сжатия применяется в графических форматах GIF, PNG, TIFF. Рассмотрим эти форматы подробнее.

GIF (от англ. Graphics Interchange Format — формат обмена графикой) обладает высокой степенью сжатия, дающей возможность уменьшить размеры файлов в несколько раз. Этот формат предназначен для хранения статичных и анимированных изображений, которые содержат до 256 цветов (например, рисованные иллюстрации). GIF-анимация представляет собой последовательность из нескольких статичных кадров, а также информацию о том, сколько времени каждый кадр должен быть показан на экране. В цикличных анимациях вслед за последним кадром начинается воспроизведение первого кадра и т. д. Долгое время GIF был одним из наиболее распространённых форматов в Интернете. Стандартное расширение имён файлов данного типа — gif.

PNG (от англ. Portable Network Graphic — портативная сетевая графика) — универсальный формат графических файлов, специально спроектированный для замены устаревшего и более простого формата GIF. Формат PNG имеет высокую степень сжатия данных без потерь и предназначен, прежде всего, для применения в сетевых приложениях. Он даёт возможность использовать гораздо больше цветов, чем формат GIF, поэтому может использоваться и для редактирования графики. Стандартное расширение имён файлов данного типа — png.

TIFF (от англ. Tagged Image File Format — формат файла размеченного изображения). Большая глубина цвета в файлах этого формата позволяет хранить изображение с высоким качеством. Поэтому формат широко используется при сканировании изображений, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. Но, как и файлы формата bmp, файлы этого формата имеют большие размеры. Стандартное расширение имён файлов — tif или tiff.

Как известно, в фотоизображениях практически не встречаются точно повторяющиеся последовательности точек. Поэтому рассмотренные выше форматы и используемые в них алгоритмы сжатия малопригодны для хранения такого рода изображений.

Для решения этой проблемы группой специалистов был разработан специальный формат и способ сжатия, получивший название JPEG (от англ. Joint Photographic Expert Group — объединённая группа экспертов в области фотографии).

Алгоритм JPEG подразумевает сжатие с потерей качества, основанное на особенностях человеческого зрения (небольшие изменения цвета слабо распознаются глазом человека — это позволяет удалять часть информации о цвете). Его достоинство в том, что «силу» сжатия можно указать изначально и таким образом найти компромисс между качеством и объёмом изображения. Алгоритм JPEG — один из базовых алгоритмов сжатия изображений. Его широкое распространение позволило резко расширить возможности и сферу применения цифровых методов обработки изображения. Данный формат целесообразно использовать для хранения многоцветных изображений с плавными переходами между цветами, где потеря качества малозаметна. Для файлов этого формата стандартное расширение — jpg или jpeg.

В векторной графике почти каждый векторный графический редактор использует свой собственный формат хранения изображений.

WMF (от англ. Windows MetaFile — метафайл Windows) — универсальный формат для программ, которые работают в ОС Windows. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Возможные расширения имён файлов — wmf, emf, wmz, emz.

CGM (от англ. Computer Graphic Metafile — метафайл компьютерной графики) — используется для представления графических объектов, преимущественно, в конструкторских, авиационных и других технических областях. Стандартное расширение имён файлов — cgm.

SVG (от англ. Scalable Vector Graphics — масштабируемая векторная графика) — универсальный формат, который даёт возможность с высоким качеством хранить в файле текст, графическое изображение и анимацию. Широкое применение получил в инженерной графике и при разработке веб-сайтов. Стандартное расширение имён файлов — svg.

CDR (от англ. CorelDRaw files — файлы CorelDraw) — собственный формат файлов векторного графического редактора CorelDraw. Изображение в файле может иметь несколько страниц, даёт возможность хранить не только векторную графику, но и текст, и растровые изображения. Файлы данного формата могут иметь расширение имени cdr или cdt.

AI (от англ. Adobe Illustrator files — файлы Adobe Illustrator) — собственный формат файлов редактора векторной графики Adobe Illustrator.

Совместимость форматов векторной графики очень низкая. Сложность преобразования данных из одного векторного формата в другой заключается в использовании разными программами разных алгоритмов построения графических примитивов.

Среди всего разнообразия форматов нет того идеального, который бы удовлетворял всем возможным требованиям пользователей. Поэтому графические редакторы предоставляют пользователю возможность самостоятельно выбирать формат файла, в котором будет сохранено изображение, в зависимости от целей работы с ним и последующего использования. Вот только некоторые рекомендации, которые могут вам пригодиться:

• записывать изображение в формате, использующем сжатие с потерями, следует только после окончания редактирования, т. к. многие манипуляции с изображением могут умножить дефекты сжатия;
• если вы собираетесь работать с графическим изображением только в одном графическом редакторе, целесообразно выбрать тот формат, который редактор предлагает по умолчанию. Если же последующая обработка данных предполагается в разных программах, стоит использовать один из универсальных форматов;
• для файлов, которые передаются по сети Интернет, очень важен небольшой размер, поскольку от этого зависит время передачи данных. Основной недостаток цифровых растровых изображений — их большой размер. Поэтому растровые фотографии и рисунки сохраняются в сжатом виде в различных графических форматах. Выбор формата зависит от типа изображения и способа его использования. Для размещения полноцветных фотографий в Интернете оптимальным является формат jpeg, а для чертежей, символьных и текстовых структур больше подходят форматы png или gif.

24.3. Понятие разрешения

При работе с объектами компьютерной графики приходится иметь дело с разрешением экрана, разрешением изображения и разрешением печатающего устройства.

Разрешение — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины).

Разрешением экрана монитора обычно называют размеры получаемого на экране изображения в пикселях: 1024 х 768, 1280 х 1024, 1920 х 1080. Разрешение экрана монитора — это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек ОС).

Для монитора с диагональю 17 дюймов при разрешении 1280 х 1024 получаем разрешение в ppi, равное 96; при разрешении 1024 х 768 — 75 ppi.

Разрешение экрана определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Когда вы создаёте изображение в графическом редакторе, как правило, в начале работы устанавливаете его размеры. Вы можете посмотреть размеры в пикселях любого растрового изображения, вызвав его контекстное меню (рис. 5.8).

В графическом редакторе также есть возможность посмотреть размеры обрабатываемого в нём изображения. Например, в графическом редакторе Gimp в окне Смена размера изображения можно увидеть размер изображения в пикселях, миллиметрах, дюймах или других единицах по выбору пользователя (рис. 5.9).

Рис. 5.8. Фрагмент окна Свойства графического изображения

Рис. 5.9. Окно Смена размера изображения редактора Gimp

Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно будет занимать. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займёт.

Рассмотрите внимательно рисунок 5.9. Обратите внимание на указанные в этом окне параметры Разрешение по X и Разрешение по Y — это не что иное, как количество пикселей на дюйм. В нашем примере: 944 : 9,835 = 95,987, т. е. 96 ppi (вести речь о части пикселя не имеет смысла!).

Разрешение изображения — это количество пикселей на единицу длины изображения. Чем выше разрешение, тем больше пикселей умещается в дюйме и тем более мелкими они являются: детали изображения прорисовываются чётче и оригинал отображается точнее.

Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения. Изображение качественно воспроизводится на экране, если его разрешение не меньше разрешения монитора. Если изображение имеет большее разрешение, то, увеличивая его масштаб (приближая изображение), можно воспроизвести невидимые до этого его детали. При приближении изображения с разрешением, не превышающим разрешение экрана, становятся отчётливо видны отдельные пиксели — изображение «распадается» на разноцветные прямоугольники. Поэтому, когда мы подбираем красивые обои на рабочий стол, размер картинки в пикселях не должен быть меньше установленного разрешения монитора, в противном случае изображение будет нечётким, расплывчатым.

При выводе на бумагу цифровые изображения преобразуются под физические возможности принтера.

Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (от англ. dots per inch — точек на дюйм). Например, под разрешением 300 dpi подразумевается 300 х 300 точек на одном квадратном дюйме. Принтер с разрешением 300 dpi может напечатать 90 тыс. точек на квадратном дюйме бумаги. Существуют принтеры, у которых разрешения в двух направлениях различаются (например, 600 х 1200 dpi). Такой принтер может напечатать 720 тыс. точек на одном квадратном дюйме.

Разрешение принтера определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о желаемом масштабе при выводе на печать, т. е. о желаемом разрешении в dpi. Это исключительно справочная величина. Считается, что для печати изображения, которое будет рассматриваться с расстояния порядка 40-45 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi. Исходя из этого, можно рассчитать размер качественного отпечатка имеющегося цифрового изображения или выяснить, какого размера (в пикселях) должно быть изображение, чтобы можно было получить отпечаток требуемого размера.

Так, чтобы напечатать на бумаге изображение размером 10 х 15 см (4×6 дюймов) с разрешением в 300 dpi, размер исходного изображения должен быть не менее 1200 х 1800 пикселей.

Для печати изображения в чёрно-белой газете достаточно разрешения в 50-70 dpi, для полноцветной печати в книге требуется разрешение примерно 120-150 dpi, а для рекламного щита на улице — всего 6-10 dpi. Здесь всё определяют особенности восприятия изображения наблюдателем — чем больше картинка, тем с большего расстояния человек может её комфортно воспринимать. Но с большого расстояния не видны мелкие детали!

24.4. Цифровые фотографии

В наше время повсеместное распространение получила цифровая фотография. К её неоспоримым преимуществам можно отнести:

• простоту процесса съёмки и оперативность получения конечного результата;
• возможность проверки на месте (предпросмотр) качества результата;
• возможность съёмки очень большого количества кадров;
• простота создания панорам и спецэффектов;
• возможность обработки сделанных фотографий средствами компьютерной графики;
• простота встраивания фотографий во всевозможные цифровые материалы;
• возможность передачи фотографий по телекоммуникационным сетям или размещения в Интернете.

Цифровая фотография — растровое изображение, состоящее из множества цветных точек (пикселей). Её размер определяется количеством пикселей в строке и количеством таких строк. Общее количество пикселей в фотографии рассчитывают как произведение количества строк на количество пикселей в строке и указывают в мегапикселях (миллионах пикселей).

Размер цифровой фотографии определяет качество (детализацию) изображения и размер соответствующего файла. Чем больше размер фотографии, тем выше её детализация и больше размер файла, и наоборот.

Если мы планируем разместить фотографию в Интернете, то её размер желательно уменьшить. В некоторых случаях размер фотографии требуется увеличить. При печати цифровых фотографий следует иметь в виду, что качество отпечатков желаемых размеров зависит от количества мегапикселей (табл. 5.3).

Таблица 5.3

Соотношение желательных размеров отпечатков и размеров цифровой фотографии

Если печатать маленькие фотографии в большом формате, то изображение получится нерезким, а на контрастных границах объектов будет заметна ступенчатость.

Познакомимся с простейшими приёмами обработки цифровых фотографий. Все приёмы, о которых будет идти речь, лучше всего сразу же испытать на практике. Для этого необходимо установить на компьютер свободно распространяемый растровый графический редактор GIMP («Гимп») и запастись хотя бы одной цифровой фотографией.

Запустите GIMP и откройте в нём какую-нибудь из имеющихся фотографий (Файл ? Открыть…). Выполнив команду Изображение ? Размер изображения, откройте диалоговое окно Смена размера изображения (см. рис. 5.9) и уточните размеры своей цифровой фотографии в сантиметрах.

Измените исходный размер изображения, указав желаемый размер, например, в поле ввода Ширина. Обратите внимание — пересчёт высоты выполнится автоматически.

Для выполнения операции изменения размера изображения графические редакторы применяют разнообразные алгоритмы определения цветов пикселей уменьшенного/увеличенного изображения.

Уменьшение размеров изображения характеризуется тем, что часть пикселей исходного изображения удаляется. Это обеспечивает уменьшение размера файла, но приводит к снижению качества исходного изображения. Почему в таком случае мы допускаем снижение качества изображения?

Увеличение размеров изображения выполняется добавлением к нему пикселей, однако качество изображения при этом не повышается. Как вы можете это объяснить?

Кадрирование — операция, позволяющая «вырезать» из исходного изображения его прямоугольную часть, «отсекая» всё, что находится снаружи выбранного прямоугольника.

Вызовите инструмент кадрирования (Инструменты ? Преобразование ? Кадрирование). Внутри изображения выделите нужную вам прямоугольную часть изображения, при этом всё, что не попало в область выделения, будет отображено с затемнением. Завершите операцию кадрирования, нажав клавишу Enter.

Коррекция — изменение характеристик изображения, позволяющее добиться нужного качества.

Рис. 5.10. Окно Повышение резкости

Обратите внимание на чёткость границ между элементами изображения. Иначе эту характеристику называют резкостью фотографического изображения. В арсенале GIMP есть несколько инструментов увеличения резкости (Фильтры ? Улучшение ?). Выберите самый простой из них — Повышение резкости. В открывшемся диалоговом окне (рис. 5.10) можно устанавливать разные значения резкости и наблюдать за изменениями, происходящими с фотографией.

Зачастую сделанные нами фотографии оказываются блёклыми или недостаточно контрастными.

Контраст — степень тонового различия между областями изображения. Яркость — характеристика цвета, определяющая его интенсивность в изображении.

В большинстве современных графических редакторов у пользователя есть возможность посмотреть распределение количества пикселей изображения по их яркости.

Откройте диалоговое окно Уровни (Цвет ? Уровни…) (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Окно Уровни

Гистограмма в центральной части окна показывает распределение количества пикселей изображения по их яркости. По горизонтальной оси гистограммы откладываются значения яркости пикселя от нуля до 255. Высота вертикальных отрезков (вертикальная ось) определяется количеством пикселей, имеющих одинаковую яркость. Проследите за изменениями, происходящими с фотографией, при перемещении чёрного, серого и белого движков (треугольников) под гистограммой.

Вы можете корректировать всё изображение, а можете работать с одним из трёх цветовых каналов, выбрав соответствующее значение из выпадающего списка Канал, размещённого над гистограммой. Параметры, изменяемые в процессе коррекции цветовых уровней, можно представить как кривые (рис. 5.12) — соответствующая кнопка размещена в нижней части окна Уровни.

Рис. 5.12. Окно Кривые

С помощью кривых вы можете полностью контролировать яркость изображения, выгибая кривую в необходимых местах. Обратите внимание:

• если «тянуть» кривую влево и вверх, то результат будет ярче оригинала; если «тянуть» кривую вправо и вниз — темнее оригинала;
• если кривую построить «крутой», то контрастность изображения повысится, если пологой — контрастность снизится.

Более сложную обработку изображения можно произвести с помощью коррекции цветов. Специфика работы с цветом заключается в том, что изменение одного из них обязательно отражается на других. Поэтому в основе любой цветовой коррекции лежит не настройка отдельных цветов, а настройка цветового баланса. Она реализуется с помощью цветовой модели HSB, о которой рассказывалось в § 15. Цветовой круг, о котором там шла речь, наглядно представляет взаимосвязь цветов: каждый цвет находится напротив дополняющего его на другом конце диагонали. Уменьшая содержание в некотором изображении одного из цветов, мы автоматически увеличиваем содержание дополняющего его цвета. Вызов окна Коррекция цветового баланса осуществляется командой Цвет ? Цветовой баланс… (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Окно Цветовой баланс

Самостоятельно исследуйте многочисленные художественные фильтры, имеющиеся в графическом редакторе GIMP.

Мы рассмотрели только малую часть возможностей обработки цифровых фотографий современными графическими редакторами. Желающие могут продолжить дальнейшее их изучение самостоятельно, используя для этого многочисленные ресурсы, имеющиеся в сети Интернет.

Высокий уровень автоматизации основных операций по обработке цифровых фотографий позволяет сегодня каждому пользователю создавать эффектные работы, даже не имея специальной подготовки или опыта работы с соответствующим программным обеспечением. Это можно сделать с помощью онлайн-фоторедакторов. Один из них — Pho.to (pho.to/ru). Аналогичные программные продукты можно устанавливать на планшетные компьютеры и смартфоны.

САМОЕ ГЛАВНОЕ

По способу создания можно выделить следующие классы объектов компьютерной графики: двумерные изображения (растровые, векторные, фрактальные), трёхмерные изображения, анимацию.

Графический формат — это способ записи графической информации. Графические форматы делятся на векторные и растровые. Большинство графических форматов реализуют сжатие данных (одни — с потерями, другие — без).

Физический размер изображения определяет размер рисунка по вертикали (высота) и горизонтали (ширина) и может измеряться как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задаётся при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно занимает. Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займёт.

При работе с объектами компьютерной графики приходится иметь дело с разрешением экрана, разрешением изображения и разрешением печатающего устройства. Разрешением экрана монитора обычно называют размеры получаемого на экране изображения в пикселях: 1024 х 768, 1280 х 1024, 1920 х 1080. Разрешение изображения — это количество пикселей на единицу длины изображения. Разрешение принтера — это свойство принтера, выражающее количество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной длины. Для печати изображения, которое будет рассматриваться с расстояния порядка 40-45 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi.

Неоспоримыми достоинствами цифровой фотографии являются: простота процесса съёмки и оперативность получения конечного результата; возможность проверки на месте (предпросмотр) качества результата; возможность съёмки очень большого количества кадров; простота создания панорам и спецэффектов; возможность обработки сделанных фотографий средствами компьютерной графики; простота встраивания фотографий во всевозможные цифровые материалы; возможность передачи фотографий по телекоммуникационным сетям или размещения в Интернете.