Описание основных понятий компьютерной графики для студентов Гуманитарного факультета

Третий  закон Грассмана (закон аддитивности). Цвет  смеси излучений зависит только от их цвета, но не спектрального состава.  То  есть  цвет  (С)  смеси выражается суммой цветовых уравнений излучений:

C1=R1R+G1G+B1B;

 

C2=R2R+G2G+B2B;

 

Cn=RnR+GnG+BnB;

 

Cсумм=(R1+R2+…+Rn)R+(G1+G2+…+Gn)G+ (B1+B2+…+Bn)B.

 

Цветовая  модель RGB

Монитор компьютера создает цвет непосредственно  излучением света и, использует схему цветов RGB.

Цветовая модель RGB является аддитивной, то  есть  любой  цвет  представляет собой  сочетание в  различной  пропорции  трех  основных  цветов  –  красного (Red), зеленого (Green), синего (Blue). Она служит основой  при  создании  и обработке   компьютерной   графики,   предназначенной    для    электронного воспроизведения (на мониторе, телевизоре). Если с близкого расстояния посмотреть на экран монитора, то можно заметить, что он состоит из мельчайших точек красного, зелёного и синего цветов. Компьютер может управлять количеством света, излучаемого через любую окрашенную точку и, комбинируя различные сочетания любых цветов, может создать любой цвет. При наложении  одного  компонента основного  цвета  на  другой  яркость  суммарного  излучения  увеличивается. Совмещение трех компонентов дает  ахроматический  серый  цвет,  который  при увеличении  яркости  приближается  к  белому  цвету.  При  256  градационных уровнях тона черному цвету соответствуют нулевые значения RGB,  а  белому  – максимальные, с координатами (255,255,255).

Будучи определена природой компьютерных мониторов, схема RGB является самой популярной и распространённой, но у неё есть недостаток: компьютерные рисунки не всегда должны присутствовать только на мониторе, иногда их приходится распечатывать, тогда необходимо использовать другую систему цветов - CMYK.

Системы цветов HSB и HSL

Системы цветов HSB и HSL базируется на ограничениях, накладываемых аппаратным обеспечением. В системе HSB описание цвета представляется в виде тона, насыщенности и яркости. В другой системе HSL задаётся тон, насыщенность и освещённость. Тон представляет собой конкретный оттенок цвета. Насыщенность цвета характеризует его относительную интенсивность или частоту. Яркость или освещённость показывают величину чёрного оттенка добавленного к цвету, что делает его более тёмным. Система HSB хорошо согласовывается с моделью восприятия цвета человеком, то есть он является эквивалентом длины волны света. Насыщенность - интенсивность волны, а яркость - общее количество света. Недостатком этой системы является то, что для работы на мониторах компьютера её необходимо преобразовать в систему RGB, а для четырехцветной печати в систему CMYK.

 

Цветовая  модель HSB

 

Цветовая  модель  HSB  разработана  с   максимальным   учетом  особенностей восприятия  цвета  человеком.  Она  построена  на  основе  цветового   круга  Манселла.   Цвет   описывается   тремя   компонентами:   оттенком  (Hue), насыщенностью  (Saturation)  и  яркостью   (Brigfitness).   Значение   цвета выбирается как вектор,  исходящий  из  центра  окружности.  Точка  в  центре соответствует белому  цвету,  а  точки  по  периметру  окружности  –  чистым спектральным цветам. Направление вектора задается в  градусах  и  определяет цветовой оттенок. Длина вектора определяет насыщенность цвета. На  отдельной оси, называемой ахроматической, задается яркость,  при  этом  нулевая  точка соответствует черному цвету.  Цветовой  охват  модели  HSB  перекрывает  все известные значения реальных цветов.

Модель HSB принято использовать при создании  изображений на  компьютере  с имитацией   приемов   работы   и   инструментария   художников.   Существуют специальные программы, имитирующие кисти, перья,  карандаши.  Обеспечивается имитация  работы  с  красками  и  различными   полотнами.   После   создания изображения его рекомендуется преобразовать  в  другую  цветовую  модель,  в зависимости от предполагаемого способа публикации.

 

Цветовая  модель CIE Lab

 

В 1920 году  была  разработана  цветовая  пространственная  модель  CIE  Lab (Communication Internationale de I'Eclairage  – международная комиссия  по совещанию. L, a, b – обозначения осей координат  в  этой  системе).  Система является аппаратно независимой  и  потому  часто  применяется  для  переноса данных  между  устройствами.  В  модели  CIE  Lab  любой  цвет  определяется светлотой (L) и хроматическими компонентами: параметром  а,  изменяющимся  в диапазоне от зеленого до красного, и параметром b, изменяющимся в  диапазоне от синего до желтого. Цветовой охват модели CIE Lab значительно  превосходит возможности  мониторов  и  печатных   устройств,   поэтому   перед   выводом изображения, представленного в этой модели, его приходится  преобразовывать. Данная модель  была  разработана  для  согласования  цветных  фотохимических процессов с полиграфическими. Сегодня она  является  принятым  по  умолчанию стандартом для программы Adobe Photoshop.

 

Цветовая  модель CMYK, цветоделение

Данная система была широко известна задолго до того, как компьютеры стали использоваться для создания графических изображений. Для разделения цветов изображения на цвета CMYK применяют компьютеры, а для полиграфии разработаны их специальные модели. Преобразование цветов из системы RGB в систему CMYK сталкивается с рядом проблем. Основная сложность заключается в том, что в разных системах цвета могут меняться. У этих систем различна сама природа получения цветов и то, что мы видим на экране мониторов никогда нельзя точно повторить при печати. В настоящее время существуют программы, которые позволяет работать непосредственно в цветах CMYK. Программы векторной графики уже надёжно обладают этой способностью, а программы растровой графики лишь в последнее время стали предоставлять пользователям средства работы с цветами CMYK и точного управления тем, как рисунок будет выглядеть при печати.

 

Цветовая  модель  CMYK  относится  к  субтрактивным,  и  ее  используют  при подготовке публикаций к печати. Цветовыми  компонентами  CMY  служат  цвета, полученные вычитанием основных из белого:

голубой (cyan) = белый - красный = зеленый + синий;

пурпурный (magenta) = белый - зеленый = красный + синий;

желтый (yellow) = белый - синий = красный + зеленый.

Такой метод  соответствует  физической  сущности  восприятия  отраженных  от печатных оригиналов лучей. Голубой,  пурпурный  и  желтый  цвета  называются дополнительными, потому что они дополняют основные цвета до  белого.  Отсюда вытекает и главная проблема цветовой модели CMY – наложение  друг  на  друга дополнительных цветов на практике не дает чистого черного цвета.  Поэтому в цветовую модель был включен компонент чистого черного цвета.  Так  появилась четвертая буква в аббревиатуре цветовой модели CMYK (Cyan, Magenta,  Yellow, blacK). Для печати  на  полиграфическом оборудовании  цветное компьютерное изображение   необходимо   разделить   на   составляющие,    соответствующие компонентам цветовой модели CMYK. Этот  процесс  называют  цветоделением.  В итоге  получают  четыре  отдельных   изображения,   содержащих   одноцветное содержимое каждого компонента  в  оригинале.  Затем  в  типографии  с  форм, созданных   на   основе   цветоделенных   пленок,   печатают    многоцветное изображение, получаемое наложением цветов CMYK.

Индексированный цвет, работа с палитрой

Все описанные ранее системы  цветов имели дело со всем спектром цветов. Индексированные палитры цветов - это наборы цветов, из которых можно выбрать необходимый цвет. Преимуществом ограниченных палитр является то, они что занимают гораздо меньше памяти, чем полные системы RGB и CMYK. Компьютер создаёт палитру цветов и присваивает каждому цвету номер от 1 до 256. Затем при сохранении цвета отдельного пиксела или объекта компьютер просто запоминает номер, который имел этот цвет в палитре. Для запоминания числа от 1 до 256 компьютеру необходимо всего 8 бит. Для сравнения полный цвет в системе RGB занимает 24 бита, а в системе CMYK - 32.

 

 

Программное обеспечение для работы с графикой

 

Программные средства создания растровых изображений

Программы пиксельной графики  предназначены для работы с изображениями, которые составлены из совокупности мелких элементов, так называемых пикселов. В английской терминологии такие программы идут под рубрикой Image Application.

В области обработки пиксельной графики несомненным лидером  является программа Adobe Photoshop, которая используется повсеместно. Разумеется, каждому дизайнеру, художнику, фотографу необходимо владеть этим редактором. Вместе с универсальной программой Photoshop распространяется специализированная программа ImageReady, которая ориентирована на подготовку изображений для Web-страниц.

 

Замечание

По этой программе  издается значительное количество книг, в том числе в издательстве БХВ-Петербург выходят мои книги, посвященные данной программе. Подробную  информацию о них можно узнать на сайте http://www.bhv.ru/pono.

 

Помимо этой выдающейся программы, можно указать и некоторые  другие, которые разрабатываются  и продвигаются другими компаниями. В частности, фирма Corel распространяет две программы пиксельной графики: собственный редактор CorelPHOTO-PAINT и недавно приобретенное приложение Painter, которое ориентировано на лиц, предпочитающих рисование обработке готовых фотографий.

Фирма Macromedia продвигает программу Fireworks, которая ориентирована на подготовку изобразительных материалов для Web-страниц. Список подобных программ может быть продолжен.

 

Adobe Photoshop

В обширном классе программ для  обработки  растровой  графики  особое  место занимает пакет Photoshop компании Adobe. По сути дела, сегодня  он  является стандартом  в  компьютерной  графике,  и  все  другие  программы   неизменно сравнивают именно с ним.  Главные  элементы  управления  программы  Adobe  Photoshop  сосредоточены  в строке меню и панели инструментов. Особую группу составляют диалоговые  окна – инструментальные палитры:

Палитра Кисти   управляет   настройкой   параметров   инструментов       редактирования. В режим редактирования  кисти входят  после двойного       щелчка на ее изображении в палитре. Щелчок при нажатой клавише CTRL     уничтожает кисть. Двойным щелчком на свободном поле палитры  открывают    диалоговое  окно  формирования  новой кисти,  которая   автоматически   добавляется в палитру.

Палитра  Параметры  служит  для   редактирования   свойств   текущего   инструмента. Открыть ее можно не только из строки меню, но  и  двойным   щелчком на значке инструмента в панели инструментов. Состав  элементов   управления палитры зависит от выбранного инструмента.

Палитра   Инфо   обеспечивает   информационную   поддержку   средств  отображения. На ней представлены: текущие координаты  указателя  мыши, размер  текущей выделенной  области,  цветовые   параметры   элемента   изображения и другие данные.

Палитра   Навигатор   позволяет   просмотреть   различные   фрагменты изображения и изменить масштаб просмотра.  В окне  палитры помещена миниатюра изображения с выделенной областью просмотра.

Палитра Синтез отображает цветовые значения текущих цветов  переднего плана и фона. Ползунки на цветовой  линейке соответствующей цветовой системы позволяют редактировать эти параметры.

Палитра Каталог содержит набор доступных цветов.  Такой набор можно       загрузить и отредактировать, добавляя и удаляя  цвета.  Цветовой  тон       переднего плана и фона  выбирают  из  состава набора.  В  стандартном   комплекте поставки программы предусмотрено несколько цветовых наборов,   в основном компании Pantone.

Палитра  Слои  служит  для   управления   отображением   всех   слоев   изображения,  начиная с   самого   верхнего.   Возможно  определение   параметров  слоев,  изменение их  порядка,  операции  со   слоями   с   применением разных методов.

Палитру Каналы используют  для выделения,  создания,  дублирования  и       удаления  каналов,  определения их  параметров,  изменения   порядка,   преобразования  каналов в самостоятельные объекты и   формирования совмещенных изображений из нескольких каналов.

Палитра  Контуры  содержит  список  всех  созданных   контуров.   При преобразовании  контура  в  выделенную  область  его  используют   для   формирования обтравочного контура.

Палитра  Операции  позволяет создавать   макрокоманды   –   заданную последовательность  операций  с   изображением.   Макрокоманды   можно   записывать,  выполнять,  редактировать,  удалять,  сохранять в виде   файлов.

Особую  группу  программных  средств  обработки   изображений   представляют Фильтры.  Это подключаемые  к программе модули,   часто   третьих   фирм, позволяющие обрабатывать изображение по заданному  алгоритму.  Иногда  такие алгоритмы бывают очень сложными,  а окно  фильтра может иметь множество настраиваемых параметров. Из групп фильтров популярны продукты  серий  Kai's Power Tools, Alien Skin, Andromeda и другие.

 

Программы векторной  графики

Программы векторной графики предназначены для работы с изображениями, которые формируются из математических объектов. В английской терминологии такие приложения, как правило, именуются Drawing (реже Illustration) Application.

В области векторных программ известны три основных разработчика программного обеспечения.

Компания Adobe, которая является автором  стандарта компьютерной графики  и полиграфии — языка PostScript, разработала  и продвигает программу Illustrator.

Компания Macromedia приобрела у известной  фирмы Aldus программу FreeHand, которую весьма успешно развивает.

Компания Corel известна своей программой CorelDRAW, которая нашла очень широкое  распространение в мире и в  нашей стране. У этой программы  есть яростные поклонники и столь  же непримиримые противники, но нельзя отрицать, что очень многие ставшие привычными функции и эффекты впервые появились в этой программе.