Растровая графика 2

Растровая графика

Схема хранения растровой графики.

Растровое изображение — представляющая собой сетку пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах.

Важными характеристиками изображения являются:

количество пикселов - разрешение. Может указываться отдельно количество пикселов по ширине и высоте (1024*768, 640*480,...) или же, редко, общее количество пикселов (часто измеряется в мегапикселах);

количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2I, где N - количество цветов,а I - глубина цвета);

цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Достоинства

Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.

Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Недостатки

Большой размер файлов с простыми изображениями.

Невозможность идеального масштабирования.

Невозможность вывода на печать на плоттер.

Из‑за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Вывод изо-й на растровые устройства.

Растровые изображения очень хорошо передают реальные образы. Они замечательно подходят для фотографий, картин и в других случаях, когда требуется максимальная "естественность".

Такие изображения легко выводить на монитор или принтер, поскольку эти устройства тоже основаны на растровом принципе.

Одной из главных проблем растровых файлов является масштабирование:

при существенном увеличении изображения появляется зернистость, ступенчатость, картинка может превратиться в набор неряшливых квадратов (увеличенных пикселей ).

Методы улучшения четкости

Повышение четкости ≈ важный шаг в процессе обработки любого изображения, имеющего своей конечной целью печатный документ. На это существует ровно две причины:

ввод и вывод.

Ввод ≈ Сканированные изображения и изображения с Photo CD всегда требуют повышения четкости, так как некоторые дефекты появляются уже во время самого процесса сканирования. (Чтобы лучше понять это явление, обратитесь к нашей книге Сканирование ≈ профессиональный подход.} Изображения, полученные при помощи цифровых камер, тоже, как правило, приходится делать резче, поскольку во всех камерах, кроме моделей самого высокого класса, элементы ПЗС вносят примерно такой же шум, как и элементы ПЗС, применяемые в настольных сканерах. Только барабанные сканеры и сложные настольные сканеры промежуточного класса способны легко, еще до первой записи изображения, справляться с подобной нехваткой четкости, связанной с самим процессом ввода.

Вывод ≈ Процесс печати также, как правило, смягчает изображение, в основном благодаря капризному взаимодействию бумаги и краски. Поэтому необходимо всегда добиваться несколько большей четкости изображения, чем это кажется необходимым, потому что на бумаге конечный продукт неизбежно будет выглядеть немного мягче, чем на вашем мониторе.

Метод цифрового улучшения четкости непригоден для исправления ошибок съемки, он не способен вернуть кристальную ясность нерезкому оригиналу. А вот что можно сделать с помощью умелого применения методов повышения четкости, ≈ так это усилить контраст изображения, улучшив восприятие контуров объектов. Существует много способов улучшения четкости изображения, но не все из них одинаково эффективны.

Простейшие методы улучшения контраста

Большинство основных методов повышения четкости основаны на простом улучшении контраста изображения, либо глобального, с помощью настройки яркости и контраста или применения повышающих четкость фильтров, либо локального, с использованием инструментов улучшения четкости. Глобальные методы улучшения контраста подобны кувалде ≈ сдвигая данные в изображении к предельным значениям тонов, они стирают мелкие детали. Чтобы добиться выборочной четкости изображения, необходимы более тонкие методы. Но в некоторых случаях требуется получить именно такие изображения, с высоким контрастом и малым числом деталей: например, если из-за недостаточного финансирования документ будет напечатан на сильно впитывающей краску бумаге и воспроизвести широкий диапазон тонов будет невозможно.

С другой стороны, усиление контраста в отдельных частях изображения способно намного улучшить общее восприятие четкости. Для этого необходимо повысить контраст в наиболее важных местах, в области более светлых тонов, таких как тона первой четверти диапазона, и в тех местах, на которые сразу обращается внимание.

Алгоритм вывода прямой линии

Поскольку экран растрового дисплея с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) можно рассматривать как матрицу дискретных элементов (пикселов), каждый из которых может быть подсвечен, нельзя непосредственно провести отрезок из одной точки в другую. Процесс определения пикселов, наилучшим образом аппроксимирующих заданный отрезок, называется разложением в растр. В сочетании с процессом построчной визуализации изображения он известен как преобразование растровой развертки. Для горизонтальных, вертикальных и наклоненных под углом 45°. отрезков выбор растровых элементов очевиден.

Инкрементные алгоритмы выполняются как последовательное вычисление

координат соседних пикселов путём добавления приращений координат. Приращения

рассчитываются на основе анализа функции погрешности. В цикле выполняются

только целочисленные операции сравнения и сложения/вычитания. Достигается

повышение быстродействия для вычислений каждого пиксела по сравнению с прямым

способом.

Кривые Безье. (частный случай кривой третьего порядка).

Рисовать кривую третьего порядка по заданным коэффициентам ее уравнения — занятие не слишком интересное. Для упрощения этой утомительной процедуры в векторных редакторах применяют не любые кривые третьего порядка, а их особый вид, называемый кривыми Безье. Отрезки кривых Безье — это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с ними удобнее.

Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль «рычагов», с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка. Управление касательной (а вместе с ней и формой линии) производят перетаскиванием маркера с помощью мыши.

Большинство векторных редакторов для изображения и хранения кривых линий используют именно кривые Безье.

Алгоритмы вывода фигур

Описание алгоритмов с помощью схем – один из наиболее наглядных и распространенных способов задания алгоритмов.

Схемой называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических фигур, конфигурация которых определяет характер обозначаемых действий.

Условные графические изображения, используемые при построении схем, называются символами. Система символов и правила построения алгоритмов определены соответствующими стандартами.

Основные символы схем алгоритмов представлены на рис. П.2.1. Символы схемы располагаются сверху вниз. Линии соединения символов – линии потока, показывают направление процесса обработки. Стрелки на соединяющих линиях не ставят при направлениях сверху-вниз и слева-направо; противоположные направления показывают стрелкой на линии потока.

Символы на схеме помещаются в положении, изображенном на рис. П.2.1. Линия потока может изображаться как вертикально, так и горизонтально. За исключением символа «решение» остальные символы, относящиеся к процессу обработки информации, имеют один вход и один выход линий потока. В символ «решение» линии потока входят вертикально только один раз, а выходить могут как вертикально, так и горизонтально.

Алгоритм закрашивания

Алгоритм закрашивания очень часто используется в компьютерной графике для закрашивания фигур имеющих границы. Так же этот алгоритм может иметь и другое применение например его можно использовать для нахождения центра масс тела по его изображению. Приведу два алгоритма один рекурсивный, а второй линейный. Рекурсивный имеет один недостаток, его нельзя использовать для закрашивания больших фигур так как при большом количестве элементов происходит переполнение стека. Код использует OpenCV для работы с изображениями, но при желании их можно переписать под что угодно.

Стиль (тип) заполнения области

Область внутри контура может быть закрашена или заштрихована. В первом случае область полностью перекрывает фон, а во втором — сквозь незаштрихованные участки области будет виден фон.

В качестве значения свойства Color можно использовать любую из констант типа TColor (см. список констант для свойства Pen.color в табл. 10.2).

Константы, позволяющие задать стиль заполнения области, приведены в табл. 10.6.

Таблица 10.6. Значения свойства Brush, style определяют тип закрашивания

Константа

Тип заполнения (заливки) области

bsSolid

Сплошная заливка

bsClear

Область не закрашивается

bsHorizontal

Горизонтальная штриховка

bsVertical

Вертикальная штриховка

bsFDiagonal

Диагональная штриховка с наклоном линий вперед

bsBDiagonal

Диагональная штриховка с наклоном линий назад

bsCross

Горизонтально-вертикальная штриховка, в клетку

bsDiagCross

Диагональная штриховка, в клетку

Инструменты выделения

Выделенные области Выделенные области (selections) в окне редактора отображаются точно так же, как и маски - штриховой линией. Однако выделенные области и маски - это не совсем одно и то же.

Например, выделенную область можно передвинуть на другое место, как будто она вырезана из картинки ножницами. На ее месте останется прозрачная дырка. При дублировании выделенной области дырки не остается, вы перемещаете копию выделенной области. Передвинутая выделенная область становится плавающей (floating selection), как бы поднимаясь над остальной картинкой на отдельный временный слой. Изображение под передвигаемым плавающим фрагментом остается в сохранности.

маска - это средство, позволяющее защитить от изменений некоторую часть растрового изображения. Нечто вроде трафарета. Маска состоит из открытых и закрытых для редактирования участков. В окне редактора при рисовании она представляется в виде бегущей черно-белой штриховой линии (marquee), очерчивающей эти участки. То есть компьютерный трафарет прозрачен, вы видите и то, что не попадает в его прорези.

Назначение альфа-каналов тесно связано с понятием маски. Более того, фактически каждый такой канал представляет собой маску. Поэтому создание маски приводит к одновременному созданию альфа-канала, в который помещается "серое" изображение маски.

Чтобы более четко раскрыть связь этих двух понятий, стоит остановиться на физической природе маски. Внешне маска напоминает трафарет. Говоря техническим языком, маска сама является изображением. Это изображение создается в модели Grayscale (Градации серого) и помещается поверх другого изображения, над фрагментами которого нужно выполнить определенные операции. Для любого пиксела маски значение оттенка серого цвета можно изменять в пределах 256 градаций серого (от 0 до 255). Область маски со значением цвета пикселов, равного 0 (черный), полностью защищает изображение от изменений. Область, пикселы которой имеют значение 255 (белый), полностью открыта для проведения изменений. Как уже отмечалось, такая область называется выбранной (выделенной).

Как и цветовые, альфа-каналы хранятся в палитре Каналы. На приведенном выше рис. 5 отображены три монохромных цветовых канала: красный, зеленый и синий, и один альфа-канал, используемый для хранения соответствующей ему маски. Для работы с альфа-каналами предусмотрен ряд инструментов, доступ к которым осуществляется с помощью набора кнопок, размещенных в нижней части палитры Каналы.

Ретушь

(франц. retouche, от retoucher — подрисовывать, подправлять, буквально — снова касаться)

исправление изображений (рисунков, фотоснимков и т.п.). Выполняется прорисовкой карандашами или красками, выскабливанием отдельных участков или химической обработкой (травлением эмульсии фотографического слоя). В полиграфии применяется для подготовки оригиналов к печати и исправления негативов и диапозитивов перед изготовлением печатных форм. Различают Р. техническую, устраняющую случайные дефекты (точки, пятна, царапины и т.п.), и градационную, заключающуюся в усилении или ослаблении плотности отдельных участков полутонового изображения. В картографическом производстве выполняется расчленительная Р., при которой на штриховых абрисных (см. Абрис) негативах выделяется одна из красок путём закрывания остальных, т. е. производится расчленение штриховых элементов по цвету. Р. выполняется, как правило, вручную, а на больших площадях.

Гистограммы

Гистограммы отображают распределение переменных, принадлежащих к интервальной шкале. При таком отображении значения переменной разделяются на интервалы, производится подсчёт частот попадания отдельных значений переменных в эти интервалы и после этого полученные показатели представляются в форме столбцов, расположенных в непосредственной близости друг к другу. В соответствии с установками по умолчанию, количество и ширина интервалов выбирается программой автоматически; при желании эти величины могут быть установлены пользователем.

"Цветовая и Тоновая Коррекция Изображений"

Цветовая и тоновая коррекция выполняется для повышения качества

изображения и подготовки его к дальнейшему использованию.

Достаточно часто изображения требуют корректировки цветовой

гаммы, контраста или яркости. Photoshop предоставляет мощные

средства, позволяющие корректировать неверное распределение

тона и цвета в изображении (погрешность освещения и контраста

называют тоновыми, а нарушение в цвете - цветовыми дефектами).

Для растровых изображений можно применить очень многие Flash-эффекты для текста:

Появление и исчезновение текста - испоьзуя анимацию Motion Tween и параметр Alpha, мы можем добиваться прозрачности растровых изображений. Различное применение этого эффекта как к изображениям целиком, так и к отдельным его частям приводит к эффектным результатам. Используя этот параметр, можно осуществлять простой, но приятный для глаза эффект смены одного растрвоого изображения на другое. Этот flash-эффект в сочетании с другими применяется в таких эффектах для растровой графики, как Интерференционные круги.

Изменение размера текста, поворот и разворот текста - используя анимацию Motion Tween и применение инструмента Free Transform, можно добиться увеличения или уменьшения масштаба растрового изображения, поворота, покачивания и т.д. Этот flash-эффект в сочетании с другими применяется в таких эффектах для растровой графики, как Интерференционные круги.

Выезжающие надписи, изменение положения текста - используя анимацию Motion Tween и изменение положения объекта на сцене, мы можем полностью управлять растровыми объектами и их частями, их взаимным расположением. Этот Flsh-эффект обычно незаменим в любой Flash-анимации. Этот flash-эффект в сочетании с другими применяется в таких эффектах для растровой графики, как Простейшая маска на растре, пробегающие огни по растру.

Эффект пишущей машинки - два способа создания эффекта пишущей машинки в принципе тоже могут быть применены к растровому изображению. Эффекта пишущей машинки, конечно, не будет. Но сами подходы для осуществления этого эффекта применимы к растровому изображению.

Мерцание текста - испоьзуя анимацию Motion Tween и параметры Alpha и Tint, мы можем добиваться изменения яркости растровых изображений, их мерцания, изменения в цвете и много других интересных эффектов. Применение для растровых изображений параметра Tint показано на примере Flash-эффекта для растровой графики Смена фотографий через "засвечивание пленки".

Кривые Безье

Это особый, упрощенный вид кривых третьего порядка. Метод построения кривой Безье (Bezier) основан на использовании пары касательных, проведенных к отрезку линии в ее окончаниях. Отрезки кривых Безье описываются восемью параметрами, поэтому работать с ними удобнее. На форму линии влияет угол наклона касательной и длина ее отрезка. Таким образом, касательные играют роль виртуальных “рычагов”, с помощью которых управляют кривой.

Цветовая коррекция и цветовой баланс

Работа в растровом редакторе представляет собой один из самых захватывающих видов работ на ПК. Это обусловлено особенностью растровых программ, предоставляющих в распоряжение пользователя широкий спектр разнообразных инструментов. Большинство из них предназначено не для создания изображений с "нуля", а для обработки уже готовых изображений с целью улучшения их качества и реализации творческих возможностей дизайнера.

Истинная ценность компьютерной обработки изображений зависит от предоставляемых конкретным редактором возможностей, то есть от того, что можно сделать с изображением, когда оно оказалось в компьютере. Существует множество полезных манипуляций с фотографиями, введенными цифровым способом. Снимок сделан с передержкой? Нет проблем; выдержку можно скорректировать, уменьшив интенсивности цветовых значений пикселей. При необходимости красную, зеленую и синюю компоненты можно изменять раздельно, чтобы получить наилучший цветовой баланс. А если изображение снято не в фокусе? В расплывчатых изображениях можно увеличить резкость, и наоборот, четкие, контрастные изображения можно размыть, имитируя эффект смягчающих фото-фильтров.

К фундаментальным инструментам растровой графики относятся такие инструменты обработки изображений, как:

• Инструменты выделения:

— взаимосвязь маски и выделения;

— терминологическая эквилибровка;

— маска и понятие альфа-канала;

— инструменты выделения и маскирования.

• Инструменты ретуширования:

— локальное ретуширование;

— фильтры для ретуши.

• Гистограммы:

— светлые, темные и нормальные;

— тоновая коррекция изображения;

— сущность белой и черной точек.

• Кривые:

— яркость.

• Цветовая коррекция и цветовой баланс:

— цветовой баланс;

— оттенок и насыщение.

• Фильтры и спецэффекты:

— алгоритм.

• Работа со слоями:

— монтаж.

Кроме перечисленных инструментальных средств в состав растровых редакторов входит большое количество инструментов, ассоциирующихся с применяемыми в традиционной живописи и других приложениями: Аэрограф, Кисть, Карандаш, Ластик Текст, Перо, Линия, Заливка, Пипетка, Трансформация, Масштаб, Рука, Рамка и т.п. Аналоги этих инструментов можно найти также в большинстве векторных редакторов.

Слои – один из основных инструментов растровой графики. Что же такое слои? Представьте себе, что у вас на столе несколько кусков оконного стекла, наложенных друг на друга. На каждом стекле вы что-нибудь нарисовали и теперь смотрите на все это сверху. Считайте, что стекла – это и есть слои.

Слой – дополнительный уровень (холст) для рисования, метафора прозрачной кальки. Каждый слой сохраняет все параметры основного изображения (размеры, разрешение, цветовую модель, число каналов). Соответственно пропорционально количеству используемых слоев возрастает размер изображения. Для работы со слоями есть специальная палитра Слои.