Введение
Технологии компьютерной графики опираются на нисколько не менееабстрактные концепции и потому ничуть не проще для освоения, чем только чторассмотренные технологии текстовой разметки. Даже профессионалам в этой областиполезно иногда отступить на шаг назад, чтобы окинуть обобщающим взглядомпеструю мешанину форматов, программ и стандартов.
Если верно,что компьютер – инструмент для реализации абстракций, то для успешной работы сним человек должен сам легко овладевать абстракциями и уметь приводить к нимявления реального мира. С таким целостным и гармоничным (в смысле пушкинской«гармонии», которую нельзя «поверить алгеброй») явлением, как графика, этоможет показаться еще более трудным, чем со всегда несколько суховатым исклонным к формализму (будь то формализм грамматики или же формализмкомпьютерного языка разметки) текстом. Однако и награда за соединениенесоединимого велика: если текст в компьютере всегда останется текстом, то вработе с изображениями компьютер даст вам такую творческую свободу и откроетперед вами такие возможности, которые в докомпьютерную эпоху трудно было дажевообразить.
Вектор
Все компьютерные изображения, все форматы для их хранения и всепрограммы для их обработки делятся на два больших класса – векторные и растровые,– различающиеся, прежде всего, уровнем абстракции, примененной кизображению. Можно сказать, что если векторная графика пытается имитироватьвосприятие изображений человеком, то растровый формат хранит графику втом виде, в каком она легче всего переваривается компьютером. Соответственно,векторная графика в большинстве своем создается человеком с нуля прямо ввекторном редакторе, а попытки генерировать ее автоматически редко когдаприводят к удовлетворительному результату. И наоборот, основной поставщикрастровых изображений – фотографии, т.е. в существенной своей части автоматическийпроцесс с легко оцифровываемыми результатами.
Векторное изображение состоит из объектов – геометрическихформ, составленных из прямых, дуг окружности и кривых Безье. Во всех векторныхформатах объекты могут варьировать толщину и цвет контура, а замкнутые объекты –еще и цвет заливки. Объекты могут накладываться, частично или полностьюзаслоняя друг друга. В качестве отдельных объектов могут включаться растровыеизображения и строки или абзацы текста (буквы которых могут также храниться ввиде геометрических форм, но допускают и более высокий уровень абстракции – разделениена собственно текст, который можно редактировать, и параметры его оформления).Именно такой базовый набор возможностей предусмотрен в языке PostScript – одном из первых векторных форматов, появившемся в 1986 г. идо сих пор остающемся lingua franca для векторных изображений.
Фирма Adobe, которой принадлежит язык PostScript, разработала также первыйвекторный графический редактор Adobe Illustrator, для которого PostScript был стандартным форматом файлов. Однако долгие годы сохранявшеесямонопольное положение этого формата сыграло с ним злую шутку: тот факт, что онстал стандартным входным форматом появившихся к тому времени лазерных принтерови фотонаборных автоматов, практически затормозил его развитие, так как зашитоев принтер программное обеспечение, в отличие от программы, установленной накомпьютере, не так-то просто обновить. В результате уже к началу 90-х PostScript стал узким местом и Adobe Illustrator, и векторных редакторовдругих фирм, – которые могли бы реализовать, к примеру, частичную прозрачностьобъектов, но не решались сделать это из боязни потерять совместимость с PostScript.
В последнее время, однако, избавившись от гипноза PostScripts, векторные форматыразвиваются очень бурно – являясь по самой своей природе «сборникамиабстракций», они легко заимствуют подходящие идеи из соседних областей.Некоторые из этих форматов двигаются в направлении поддержки сложныхмногостраничных документов с элементами логической разметки, а программы дляработы с ними все больше походят на системы верстки. Другие вводят элементыанимации, мультимедиа и интерактивности. Все это сопровождается развитиемсобственно векторной основы графики, изобретением все новых свойств объектов итрансформаций для работы с ними. Конечно, векторные эффекты еще не стольмногочисленны, как растровые, но они позволяют иногда добиться ввекторной графике, при сохранении всех присущих ей достоинств, таких вещей,которые до недавнего времени казались прерогативой только и исключительнорастра.
Адостоинств у векторной графики действительно немало. С точки зрения дизайнераглавное и решающее ее преимущество – всегда сохраняющаяся независимостьобъектов и невозможность совершить необратимые действия. Векторную картинкуможно править и изменять бесконечно, не боясь «протереть дырку» или ненарокомпотерять часть исходной информации. Свойство векторной графики настолько важно,что композиции, имеющие хоть какое-то отношение к дизайну, имеет смыслделать только в векторном редакторе, – хотя это может быть и неверным для компьютерногоаналога, скажем, живописи. (И в самом деле, наиболее отчетливо преимуществавекторных редакторов над растровыми проявляются при работе над композициями,содержащими текст и именно по этому признаку относимыми к жанру дизайна, а нек: графике как таковой.)
Вектор вИнтернете
Есть у вектора и важные практические преимущества: небольшой объемфайлов (в сравнении с сопоставимыми растровыми изображениями) и независимостьот разрешения устройства вывода. Эти два фактора сделали векторную графику вероятнымкандидатом на роль одной из ключевых технологий Интернета. Если до сих порвекторные изображения встречаются на веб-страницах довольно редко, то объяснитьэто можно, лишь обилием конкурирующих технологий и нежеланием их владельцевоткрывать доступ к техническим спецификациям своих форматов, – что являетсяодним из обязательных условий их стандартизации Консорциумом W3.
Тем не менее, среди реально применяемых в Интернете векторныхформатов уже есть свои лидеры. У дизайнеров популярен формат Shockwave Flash фирмы Macromedia, замечательный своимибогатыми интерактивными и анимационными возможностями (один из предков Flash – профессиональный пакет компьютерной анимации Macromedia Director). Приспособленныйспециально для Интернета, формат этот поддерживает гипертекстовые ссылки, а вдополнение к своей врожденной векторной нетребовательности пользуется сжатиеминформации на манер утилит-архиваторов. Для просмотра этого формата в браузеренужен подключаемый модуль (plug-in), бесплатно распространяемый фирмой Macromedia. Для отдельныханимированных вставок использовать Flash вряд ли целесообразно, однако существуют сайты, целикомпостроенные на этой технологии (например, www.oiympic.org).
Для статических текстовых документов популярен формат PDF (Portable Document Format, «Переносимый форматдокументов») фирмы Adobe, разработанный на основе PostScript со сжатием данных,обязательным инкапсулированием растровой графики и шрифтов и с возможностьюиспользования гипертекстовых ссылок и интерактивных форм. Хотя графическиевозможности PDF ничуть не богаче, чем у PostScript, формат этот удобен для выкладывания в Интернете рекламныхброшюр, проспектов, журнальных статей и прочих материалов, либо существовавшихранее в виде бумажных копий, либо предназначенных для распечатыванияпользователем. Особенно удобно то, что формат PDF не привязан к какой-тоодной графической программе и системе верстки: печатать на PostScript-принтерах и, следовательно,давать на выходе Postscript умеют все программы без исключения, а конвертация из PostScript в PDF – процедура полностью автоматическая. Программа для чтения этогоформата под названием Acrobat Reader распространяется бесплатно и существует как в виде подключаемогомодуля для браузера, так и в виде самостоятельного приложения. Консорциум W3 готовит стандарт «языка векторнойразметки» VML (Vector Markup Language), использующего синтаксис XML и семантику CSS2 для описания векторныхобъектов. Относительная примитивность этого языка искупается тем, что дляреализации его в современных браузерах не потребуется много усилий, так как VML максимально используетнабор свойств элементов разметки и механизм абсолютного позиционирования CSS2. Поэтому вполне можнонадеяться на то, что язык этот сможет найти свою нишу в современном Интернете.
Особуюразновидность векторной графики представляют трехмерные форматы, изкоторых самый известный и чаще всего встречающийся в Интернете – язык VRML (Virtual Reality Modelling Language, «Язык моделированиявиртуальной реальности»). Описываемые трехмерным форматом сцены состоят,как и векторные изображения, из математически описанных объектов, – с тойтолько разницей, что все их точки имеют по три пространственных координаты (а вформатах с поддержкой анимации – еще и четвертую, временную координату). Кромеобычных объектов, сцены могут содержать разноцветные и произвольно размещаемыеисточники освещения, а программа-интерпретатор покажет вам сцену с любой точкии даже позволит зайти внутрь и «побродить» между объектами. Интерактивнаятрехмерная графика как метод представления информации грозилась одно времязанять место в арсенале приемов профессионального веб-дизайна, однако ничегоподобного так и не произошло – трехмерность остается любимой игрушкойнепрофессионалов, но для создания в этом жанре вещей, интересных схудожественной точки зрения, время, по-видимому, еще не пришло.
Растровоепредставление графики
Растровое (bitmap) представление графики можнорассматривать как «вырожденную» разновидность векторного, в которой допустимтолько один вид объектов: расположенные в прямоугольной решетке разноцветныеквадратики, называемые пикселами. Однако если на векторном изображениимы видим именно те объекты, из которых оно состоит, то в растре вместоотдельных пикселов мы воспринимаем целостную картину, в которую пикселыскладываются уже в нашем сознании. Главное преимущество растра состоит в егоабсолютной свободе: пиксел изображения может быть любым – пусть егоизменения ограничены только одной координатой (цветом), он не обязанподчиняться каким-то математическим формулам или «помнить» об очертаниях тогообъекта в изображении, которому он принадлежит. Разница между вектором ирастром напоминает отличие студийной записи от «живого» концерта. Студийнаямастер-копия сохраняет на отдельных дорожках партию каждого инструмента; как ивекторное изображение, ее можно «пересводить», сколько угодно преобразуя,сдвигая, выбрасывая отдельные звуковые слои и добавляя новые. Концертная жезапись и растровая картинка если и поддаются обработке и «приглаживанию», толишь с помощью хитроумных фильтров. За эту негибкость вы получаете взамен вмузыке – характерную экспрессию и «живую» фактуру звука, а в компьютерномрастре – богатство текстур и некоторые принципиально недостижимые в вектореэффекты.
Интересноеследствие этой концептуальной простоты – относительно небольшое количествоиспользуемых растровых форматов. Сейчас в этой области уже вряд ли можнопридумать что-нибудь принципиально новое. Большинство растровых форматов,которые, как и векторные, начинали свою историю в качестве фирменных форматовтой или иной программы, давно уже зажили собственной жизнью и кажутся теперьодинаково «родными» всем существующим растровым редакторам (а следовательно,нет никакой нужды выходить за пределы двух-трех общеупотребительных форматов). Извекторных форматов настолько же «обобществленным» сумел стать разве что PostScript, но и для него не редкостьситуация, когда записанный в одной программе PostScript-файл отказываетсясчитываться в другой, – что невозможно себе представить для формата растрового.
На всечетыре стороны.Экзотическая разновидностьрастровой графики – панорамные форматы, хранящие не двумерную картинку,а полный круговой обзор из некоторой точки, «склеенный» из нескольких снимковширокоугольным фотоаппаратом. Для просмотра такой панорамы нужно либораспечатать и свернуть ее в кольцо, либо (что, конечно, гораздо удобнее)«прокручивать» специальной программой, компенсирующей искажения, возникающиепри проецировании кругового изображения на плоский экран. Некоторые из этихформатов дают не только панорамный, но и сферический обзор, включающий вид «взенит» и «под ноги». Такими панорамами пользуется, к примеру, фирма Toyotaдля показа потенциальным клиентам интерьера своих автомобилей.
Плоскаярастровая графика
AdobePhotoshop– программа является лидеромв области графических программ такого рода, но она требует и соответствующихресурсов от вашего компьютера. Можно считать, что Photoshop – самый совершенный профессиональный редактор растровой графики исамый популярный. Его область – это обработка готовых изображений, таких какотсканированные фотографии. Последние версии уже дополнены компонентом дляработы с web-графикой. Вместе с другими программами фирмы Adobe он может составитьинтегрированный пакет дизайнерских программ, способный удовлетворить самыетребовательные запросы.
MicrosoftPhotoEditor– этот редактор предназначенв основном для работы с фотографиями. Часто он поставляется с пакетом Microsoft Office, поэтому распространендовольно широко.
MicrosoftImageComposer– наиболее развитое средствообработки графики из всех программ фирмы Microsoft. Похоже, что по замыслуразработчиков он должен составить конкуренцию редактору Adobe Photoshop в части разработки графикидля Интернета. Главное достоинство продукции Microsoft – простота и удобство интерфейса. Этот редактор занимает немногоместа на диске и очень быстро загружается. Однако для изображений, которыебудут использованы в полиграфии, он практически непригоден.
MicrosoftPaint– простейший графическийредактор, поставляемый вместе с операционной системой Windows, заслуживает упоминания,хотя он обладает минимумом возможностей и вряд ли может быть применен длярешения сколько-нибудь серьезной задачи. Этот редактор благодаря своемупочтенному возрасту и широкому распространению можно назвать самым известнымграфическим редактором.
Paintbrush– предшественник Microsoft Paint, известный еще во времена Windows 3.x.
CorelPainter. Очень интересный и мощныйрастровый инструмент для художественной обработки изображений. Это один изнемногих редакторов, в состав которого входят инструменты фрактальной графики.
PaintShopPro– одна из лучших shareware-программ, которая, к томуже, поддерживает фильтры от Adobe PhotoShop и очень быстро работает с объемными (>20Мб или Мв) фотографиями.Может импортировать и экспортировать изображения в 40 – 50 разных форматов.
GIMP– свободно распространяемаяпрограмма с открытым исходным кодом. Первоначально получила распространениесреди любителей ОС Linux. Сейчас доступна и для Windows. По возможностям приближается к Adobe Photoshop. Обладает исключительнойнаращиваемостью и расширяемостью.
Выше приведен небольшой перечень самых известных ираспространенных растровых редакторов. В соответствии с существующейгосударственной политикой в области авторского права, в рамках действующихобразовательных стандартов и учебных программ, а также в соответствии ссегодняшними требованиями рынка труда, в дальнейших вопросах этой темы мы будемподробно рассматривать только лучший профессиональный редактор AdobePhotoshop. Однако по некоторым оценкам, программа Photoshop установлена на компьютерах,общее количество которых в России порядка 10 млн. штук. Для законногопользования этой программой нам (всем вместе) необходимо выплатить фирме Adobe где то около 8 млрд.долларов. Это только за одну, пусть хорошую программу.
А ведьРоссии, с ее интеллектуальным и экономическим потенциалом, вполне по силамвыступать на безграничном мировом рынке не импортером, а экспортеромпрограммного обеспечения!
Плоскаявекторная графика
Практически все современные графические программы по своемувнутреннему устройству во многом имеют векторную природу. Например, дажепримитивнейшая программа – растровый редактор MS Paint – имеет в своем арсенале векторные инструменты, такие как «Прямоугольноевыделение». С другой стороны, любая «самая векторная» программа выпускаетконечный продукт в виде растровой картинки, выводимой на экран или принтер.Надеюсь, что читатель вскоре свыкнется с этим парадоксом в классификацииграфических программ.
Перечислим наиболее популярные «чисто векторные» программы:
1) М5 OfficeArt– графическая подпрограмма, предназначенная для созданиягеометрических фигур, блок-схем и т.п. Обладает очень слабыми возможностями, ноблагодаря тому, что она встроена во все приложения Microsoft Office, это, пожалуй, самыйраспространенный в мире векторный редактор. Это не совсем обычная программа.Из-за «встроенности» в другие приложения программы типа Office Art называют апплетами.
Несмотря на примитивность Office Art, с его помощью можно оченьбыстро создать достаточно сложную и симпатичную картинку.
2) CorelDraw– самый мощный и сложный«плоский» векторный редактор. Спектр решаемых задач необычайно широк.
3) CorelKara– упрощенная или«облегченная» версия программы Corel Draw. Она менее требовательна к ресурсам компьютера, так как неперегружена возможностями.
4) AdobeIllustrator– основной конкурент Corel Draw на рынке мощных двумерныхвекторных редакторов.
5) MacromediaFlash– самый известный, хороший ираспространенный в мире двумерный векторный редактор для анимированной графики.Основная сфера применения – картинки для Интернета и компактные компьютерныеигры.
6) AutoCad– мировой флагман трехмернойвекторной графики. Относится к классу программ САПР (Системы АвтоматизированногоПроектирования).
7) CuriousLabsPoser– интересная программа длятрехмерной анимации.
8) ABBYYFineReader– самая известная и широкоприменяемая система распознавания текста. Эту программу мы с уверенностьюпоместили в разряд векторных редакторов, так как основное ее назначение – преобразовыватьрастровые картинки в текстовые символы (векторной природы). Только послераспознавания отсканированные тексты можно редактировать с помощью клавиатуры вобычных текстовых редакторах.
9) RXSpotlight– один из известнейшихвекторизаторов. В отличие от системы распознавания текста, основное назначениевекторизаторов – преобразовывать растровые картинки в геометрические фигуры дляих дальнейшей обработки в плоских или трехмерных векторных редакторах.
Заключение
Есть две основные категории изображений: растровые (bitmap) и векторные (vector).
Растровые изображения состоят из множества точек – пикселов.Каждый пиксел имеет свой цвет и заданное положение в структуре изображения. Приредактировании изображения изменяются по сути эти самые пикселы. При увеличениирастрового изображения пикселы деформируются, и изображение может превращатьсяв увеличенную карикатуру исходного.
Программы, работающие с растровыми изображениями, в том числе Photoshop, иногда называют (не совсемточно) программами для рисования (painting program).
Векторные изображения формируют объекты.По сути, онисостоят из линий и кривых, которые можно рассчитать математически. По этойпричине векторные изображения можно увеличивать или уменьшать до произвольныхвеличин, при этом они всегда остаются пропорциональными копиями исходногоизображения, с сохраненной исходной четкостью.
Программы, работающие с векторной графикой, иногда называютчертежными программами (drawing programs).
В программу Photoshop включены инструменты для работы с обоими типами графики. Выможете использовать программы, предназначенные для определенного типаизображений, например Adobe Illustrator и Freehand фирмы Macromedia, для работы с векторной графикой. Программа Macromedia Flash также содержит в своемсоставе набор инструментов для работы с векторной графикой. Для новичков вобласти Web-дизайна в программе Photoshop представлены основные инструменты для создания и редактированияобоих типов изображений.
Литература
1. Гурский Ю. Компьютерная графика.Трюки и Эффекты, – СПб.: Питер, 2005.
2. Залогова Л.А. Компьютернаяграфика: Практикум. – М.: ЛБЗ, 2005.
3. Инженерная и компьютерная графика. – М.: Высшая школа, 2004.
4. Мельниченко В.В. Настоящийсамоучитель компьютерной графики. – Киев: Век, 2004.
5. Миронов Д. Компьютерная графика вдизайне. – СПб.: Питер, 2005.
6. Музыченко. Самоучитель компьютернойграфики. – М.: Тех-нолоджи 3000, 2005.
7. Петров М.Н., Молочков В.П. Компьютерная графика: Учебник для вузов. 2-е изд. – СПб. Питер,2005.
8. Рэйнбоу В. Компьютерная графика:Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2004.
9. Хандадашева Л.Н., Истомина И.Г. Информатика. Техническая Графика. Издательство МАРТ, 2005.
10. Хейфец А.Л. Инженерная икомпьютерная графика. Autocad. BHV, 2004.