Тема 6: Графические форматы мультимедийных маркетинговых продуктов

1 Векторная и растровая графика

2 Растровый формат GIF

3 Формат графических файлов PNG

4 Графический формат JPEG

5 Формат TIFF

6 Программные средства преобразования форматов

1 Векторная и растровая графика

В настоящее время разработаны и успешно применяются два основных принципа представления изображений — точечная графика и векторная графика.

В основе того и другого способов лежат математические модели, для точечной графики — это массив (матрица) чисел, описывающих цветовые параметры каждой точки, а для векторной графики — это математическая формула, используя которую векторная программа всякий раз пересчитывает все точки контура, исходя из новых значений.

Знакомство с основами цифровой графики и цвета поможет понять принципы применения графической информации в различных видах рекламы для более адекватной реализации творческих замыслов.

 

Векторная графика

 

Векторная графика состоит в своей основе из объектов — векторных контуров, которым присваиваются параметры обводок и параметры заливок. Контуры, в свою очередь, описываются математическими формулами, в частности, используется так называемая кривая Безье, названная в честь французского математика Пьера Безье (Р. Bezier), который применял математические кривые и поверхности в процессе конструирования кузова автомобиля Рено.

В качестве формулы, которая была бы достаточно простой (с точки зрения математика), универсальной (с точки зрения программиста) и геометрически наглядной (с точки зрения пользователя — художника-дизайнера), чаще всего используется упомянутая кривая Безье. На самом деле, это целое семейство кривых, из которых используется частный случай с кубической степенью, то есть кривая третьей степени.

 

Общий вид элементарной кривой представлен на рисунке 1. Такую кривую можно построить, если известны координаты четырех точек, называемых контрольными. Из четырех контрольных точек кривая проходит только через две, поэтому эти точки иначе называются опорными (иначе они называются узлами (node), поскольку «связывают» элементарные кривые друг с другом, чтобы образовать единый сложный контур). Две другие контрольные точки не лежат на кривой, но их расположение определяет кривизну кривой, поэтому эти точки иначе называются управляющими точками, а линии, соединяющие управляющую и опорную точки, — управляющей линией (в просторечии их именуют «рычагами»).

Кривая Безье является гладкой кривой, то есть она не имеет разрывов и непрерывно заполняет отрезок между начальной и конечной точками.

Кривая начинается в первой опорной точке, касаясь отрезка своей управляющей линии, и заканчивается в последней опорной точке, также касаясь отрезка своей управляющей линии. Это позволяет гладко соединять две кривые Безье друг с другом: управляющие линии располагаются вдоль одной прямой (рисунок 2).

Кривая лежит в выпуклой оболочке, создаваемой управляющими линиями (рисунок 3). Это свидетельствует о стабильности кривой.

Кривая Безье симметрична, то есть она сохраняет свою форму, если изменить направление вектора кривой на противоположный («поменять местами» начальную и конечную опорные точки). Применение это свойство находит при создании составных контуров. Смотрите об этом в главе 7.

Кривая Безье, используя математический язык, «аффинно инвариантна», то есть она сохраняет свою форму при масштабировании (рисунок 4). На этом свойстве зиждется вся свобода векторной графики.

Если существует только две контрольные точки (опорные точки) или управляющие линии коллинеарны (лежат на одной прямой), кривая превращается в прямой отрезок.

Изменение положения хотя бы одной из контрольных точек ведет к изменению формы всей кривой Безье. Это свойство — источник бесконечного разнообразия форм векторных объектов.

Из множества таких элементарных кривых составляется контур произвольной формы и произвольной сложности (ограничения появляются в конкретных приложениях и конкретных технических системах).

Каждый контур представляет собой независимый объект, который можно перемещать, масштабировать, изменять до бесконечности. Векторную графику часто называют также объектно-ориентированной графикой. У векторной графики достаточно много достоинств.

Она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Кроме того, описание цветовых характеристик не сильно увеличивает размер файла.

Объекты векторной графики легко трансформируются и ими несложно манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения.

В тех областях графики, где принципиальное значение имеет сохранение ясных и четких контуров, например, в шрифтовых композициях, в создании фирменных знаков, логотипов и прочего, векторные программы совершенно незаменимы.

 

Векторная графика максимально использует возможности разрешающей способности любого выводного устройства (изображение всегда будет выглядеть настолько качественно, насколько позволяет данное устройство).

Векторная графика может включать в себя и изображения точечной графики, причем редакторы векторной графики предлагают все более разнообразные возможности по их обработке.

Важным преимуществом программ векторной графики являются развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним, и как следствие — возможность создания конечного продукта (в отличие от программ точечной графики). Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно-графических и оформительских работ.

Однако, с другой стороны, векторная графика может показаться чрезмерно жестковатой, «фанерной». Она действительно ограничена в чисто живописных средствах, в программах векторной графики практически невозможно (или необыкновенно трудоемко) создавать фотореалистические изображения.

Кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер или цифровая фотокамера для точечной графики.

Элементы векторной графики начали использоваться в программах точечной графики в качестве вспомогательного средства для построения сложного контура выделенной области, для создания обтравочного контура.

При редактировании векторной графики изменяется в первую очередь форма объекта, а цвет играет второстепенную роль (цвет и форма независимы друг от друга, форма первична, а цвет — просто заполнитель формы, в чистом виде цвет не существует). Процесс создания изображений векторной графики, если также не считать компьютерной специфики, напоминает работу художника-аппликатиста, который вырезает формы из белой бумаги, затем окрашивает их цветом или печатает на них клише, раскладывает их на плоскости (в том числе, и перекрывая некоторые из них) и тем самым создает декоративную композицию.

Векторные изображения используются для отображения объектов с четкой границей и ясными деталями — шрифт, логотип, графический знак, орнамент, декоративная композиция в рекламе и полиграфической продукции.

 

   В программах векторной графики объекты и изображения, которые сохраняются в виде геометрического описания, существуют независимо друг от друга, что позволяет в любой момент изменять слой, расположение и любые другие атрибуты объекта, создавая произвольную композицию. Современные программы векторной графики содержат также инструменты для работы с растровыми изображениями.

CorelDRAW. Графический редактор, обладающий широкими возможностями и огромной библиотекой готовых изображений, ставший уже классической программой векторного рисования. Пакет предназначен не только для рисования, но и для подготовки графиков и редактирования растровых изображений. Он имеет отличные средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов на дисплее компьютера, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, поддерживает спецэффекты, в том числе трехмерные, и имеет гибкие возможности для работы с текстами.

 

Adobe Illustrator. Векторный пакет Illustrator фирмы Adobe предназначен для создания иллюстраций и разработки общего дизайна страниц и ориентирован на вывод готовых изображений с высоким разрешением. Пакет позволяет создавать фигуры и символы произвольной формы, а затем масштабировать, вращать и деформировать их. Кроме того, Illustrator содержит широкий спектр инструментов для работы с текстом и многостраничными документами.

 

 

Растровая графика

 

Принцип кодирования графической информации в точечной (растровой, битовой) графике сильно отличается от векторной.

Он был изобретен и использовался людьми за много веков до компьютеров, мониторов и сканеров. Это и рисование «по клеточкам» — продуктивный способ переноса изображения с подготовительного картона на стену, предназначенную для фрески. Это и такие направления монументального и прикладного искусства, как мозаика, витраж, вышивка: в любой из этих техник изображение строится из дискретных элементов.

Все точечные изображения представляют из себя не совокупность отдельных объектов, а мозаику из очень мелких элементов — пикселов, характеризующихся положением в так называемой битовой карте (таблице, матрице) и цветовыми характеристиками. Каждый пиксел, как камешек в мозаике, независим друг от друга.

Компьютерное растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой представлена цветной точкой. При оцифровке изображения оно делится на такие крошечные ячейки, что глаз человека их не видит, воспринимая все изображение как целое. Сама сетка получила название растровой карты (bitmap), а ее единичный элемент (квадратная ячейка) называется пикселем (от английского pixel - picture element). Пиксели подобны зернам фотографии и при значительном увеличении они становятся заметными. Растровая карта представляет собой набор (массив) троек чисел: две координаты пикселя на плоскости и его цвет.

Основным достоинством является простота и, как следствие, техническая реализуемость автоматизации ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств для ввода фотографий, слайдов, рисунков, акварелей и прочих изобразительных оригиналов — сканеров, видеокамер, цифровых фотокамер, графических планшетов. Эти внешние устройства непрерывно совершенствуются, предоставляя возможность все более адекватного преобразования изображений на материальных носителях (бумаге, пленке и так далее) в цифровую форму.

Не менее важным достоинством точечной графики является фотореалистичность. Можно получать живописные эффекты, например, туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость, акварельность и так далее.

Однако точечной графике присущи и существенные недостатки.

Недостаток, который обнаруживается при первой же попытке что-нибудь нарисовать в программе точечной графики, заключается в том, что до начала рисования она потребует введения конкретных значений разрешения (количества точек на единицу длины) и глубины цвета (количества цветовых бит на пиксел).

Конечно, потом эти значения можно изменить, но, как правило, это приводит к тем или иным погрешностям, да и нельзя это делать многократно и в широком диапазоне.

Второй недостаток не замедлит проявиться при попытке отсканировать не очень большую фотографию с максимальными разрешением и глубиной цвета.

Объем файла для хранения точечного изображения определяется произведением его площади на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности). Поэтому программное обеспечение любого сканера в состоянии сосчитать эту величину и предсказать объем для сохранения изображения. При этом совершенно не важно, что отображено на фотографии: белый снежный пейзаж с одинокой фигуркой вдалеке, или сцена рок-концерта с обилием цвета и форм. Если три параметра одинаковы — размер файла (без сжатия) будет практически одинаков.

Третий недостаток всплывет при попытке слегка повернуть изображение, например с четкими тонкими вертикальными линиями, на небольшой угол. Сразу обнаруживается, что четкие линии превращаются в «ступеньки». Это означает, что при любых трансформациях (поворотах, масштабировании, наклонах и так далее) в точечной графике невозможно обойтись без искажений (это продиктовано дискретной природой изображения).

Можно даже сказать, что точечную графику легче деформировать, чем трансформировать.

Поэтому в программах точечной графики большинство фильтров (всевозможные шумы, размытия, волны, ряби) если к ним приглядеться, не что иное, как сознательное искажение, то есть искажение, возведенное в принцип, а художественный эффект — это просто прием отвлечения внимания. Например, в программу Adobe Photoshop включено множество фильтров.

При редактировании точечной графики изменяется цвет определенной совокупности пикселов. Изменение цвета имеет своим результатом изменение формы изображаемых предметов (цвет и форма неотделимы, цвет первичен, а форма — производное от цвета, в чистом виде форма не существует). Процесс создания изображений точечной графики, если не считать компьютерной специфики, практически идентичен работе художника, который за счет расположения на плоскости мазков краски создает иллюзорную действительность.

Точечные изображения хороши для создания фотореалистических изображений с тонкими цветовыми переходами.

Пользователю, который занимается компьютерной цифровой графикой, версткой изданий, композицией, необходимо точно представлять себе достоинства и недостатки двух способов представления графической информации, с выгодой использовать достоинства и по мере возможности избегать недостатков.

 

Графические редакторы ориентированы на манипулирование существующими изображениями (в основном сканированными) и обладают набором инструментов, позволяющих корректировать любой аспект изображения.

 

Adobe Photoshop. Профессиональный пакет обработки фотографий. Поддерживает работу со слоями и экспорт объектов из программ векторной графики. Обладает полным набором инструментов для коррекции цвета, ретуширования, регулировки контрастности и насыщенности цветов, маскирования, создания различных цветовых эффектов. Более 40 фильтров позволяют создавать разнообразные специальные эффекты. Различными производителями создано множество подключаемых модулей.

 

Corel PhotoPaint. Графический редактор, имеющий все необходимое для создания и редактирования изображений, однако уступает Adobe Photoshop в быстродействии при работе с файлами. Позволяет публиковать эти изображения в Интернете. Содержит инструменты для работы с анимированными изображениями и слайд-шоу в формате QuickTime.

 

Painter. Программа редактирования растровой живописи фирмы Metacreations. Painter обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные кисти (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать рисунки акварелью и маслом, а также добиться эффекта натуральной среды.

 

Существуют также рисовальные программы, которые моделируют традиционные инструменты и средства художников. Поддержка графических планшетов для ввода рисунков — главная особенность этих программ. Обычно они используются профессиональными художниками или пользователями, имеющими развитые художественные способности. Painter Classic  считается одной из лучших программ для рисования кистями. Похожими свойствами обладает также Fauve Matisse.