Дмитрий Миронов - Компьютерная графика в дизайне

• Название: Компьютерная графика в дизайне
• Автор: Дмитрий Миронов
• Жанр: Программы
• Год: 2008
• ISBN: 978-5-9775-0181-1

Рассмотрены фундаментальные понятия и концепции компьютерной графики, информационные модели цвета, модели векторного и пиксельного изображений и приемы работы с ними. Основное преимущество учебника в том, что изложение материала не привязано к конкретным программным продуктам. Подробное описание практических методов векторной и пиксельной графики дополнено многочисленными примерами и иллюстрациями, приведен словарь основных терминов компьютерной графики.

Для студентов и преподавателей вузов и пользователей, интересующихся компьютерной графикой.

---

Как в случае с векторной моделью, предельно упростим ситуацию. В простейшем варианте пиксельная модель описывает изображения, в которых присутствуют только два цвета – штриховые (см. разд. 1.1.3). Дескриптор пиксела штриховой модели может принимать только два значения, которые обозначают единицей (цвет штриха) или нулем (цвет фона). На рис. 1.2.6 показаны этапы построения информационной модели штрихового изображения.

Рис. 1.2.6. Построение пиксельной информационной модели изображения: а – тесселяция изображения; б – усреднение цветовых характеристик пикселов; в – массив дескрипторов штрихового пиксельного изображения

По рис. 1.2.6 можно сделать несколько выводов о природе пиксельной информационной модели изображения.

• При построении пиксельной информационной модели изображения в процессе усреднения цветовых характеристик пикселов неизбежно утрачивается часть визуальной информации – мелкие детали (например, бесследно исчез знак "минус", изображавший рот человечка). Это происходит при любой величине пикселов, – их размер влияет только на количество утрачиваемой информации.

• Размер пиксельной информационной модели изображения не зависит от его сложности, а определяется только его размерами, числом пикселов в растре и размером дескриптора пиксела (который определяется выбором модели цвета).

Вопросы, связанные с выбором оптимальных параметров растра, позволяющих минимизировать утрату визуальной информации, рассматриваются подробнее в разд. 3.1.1–3.1.6. Цветовые модели и их влияние на размер пиксельной информационной модели описаны в главе 1.3. Здесь ограничимся перечислением основных достоинств и недостатков пиксельной информационной модели. Начнем с достоинств.

• Процедура построения пиксельной информационной модели легко автоматизируется. Сканирование позволяет строить пиксельную информационную модель плоского отпечатка, фотографирование цифровой камерой – реальной сцены или объекта, трехмерное моделирование с последующим рендерингом – сцены или объекта виртуального мира.

• Однородная структура данных пиксельной модели позволяет редактировать изображение на любом уровне глобальности. Одним и тем же способом можно, например, изменить цветовую характеристику как всего изображения, так и единственного пиксела. Это позволяет выполнять очень тонкую корректировку изображений.

• При малых размерах пикселов изображение может быть очень реалистичным, передавая все мелкие детали и цветовые нюансы.

• Алгоритм рендеринга базовой пиксельной информационной модели достаточно прост и не требует большой вычислительной мощности и продолжительного времени. Вывод контрольного изображения на экран и на печать осуществляется сравнительно быстро.

Впрочем, пиксельная информационная модель имеет и существенные недостатки.

• Число пикселов в растре жестко фиксируется в момент построения модели. При необходимости увеличить размеры изображения приходится либо менять размеры пикселов, либо повторять процедуру построения растра – выполнять повторное растрирование. В главе 3.1 показано, что и то, и другое приводит к нежелательным последствиям, выражающимся в резком снижении качества изображения и появлении артефактов. На рис. 1.2.7 показан пример увеличения размеров пиксельного изображения: отчетливо видны зазубривание кромок и появление вдоль них размытой зоны.

Рис. 1.2.7. Увеличение размера изображения при работе с пиксельной информационной моделью

• При необходимости уменьшить размеры изображения при сохранении параметров растра (числа пикселов) устройство печати не сможет воспроизвести пикселы слишком малого размера, и часть визуальной информации утрачивается в процессе рендеринга. При сохранении размеров пикселов приходится выполнять повторное растрирование, что приводит к тем же результатам.

• Базовая пиксельная модель слабо структурирована. В отличие от векторной модели, в ней невозможно связать структурные части модели со структурными компонентами изображаемых объектов или сцен. Это приводит к значительным затруднениям при выделении таких компонентов для последующего редактирования. Из-за этого при работе с пиксельным графическим редактором много времени уходит на выполнение вспомогательных операций выделения части изображения.

• Если графический проект требует отпечатков крупного размера и большой четкости при высокой точности воспроизведения цвета, пиксельная информационная модель становится слишком громоздкой. Время обработки такой модели резко возрастает, и с ней приходится работать по частям.

Список новых терминов

• Артефакт

• Графический документ

• Графический проект

• Дескриптор

• Импорт

• Интерфейс пользователя

• Информационная модель изображения

• Метод информационной модели

• Пиксел

• Растр

• Растрирование

• Рендеринг

• Сканирование

• Сохранение

• Тесселяция

• Формат графического файла

• Экспорт

Контрольные вопросы

1. Чем определяются структура и размер дескриптора информационной модели изображения?

2. Какие роли играют данные и методы информационной модели изображения?

3. Каким образом реализуются методы информационной модели изображения?

4. В каком соотношении находятся информационные модели изображения и графического документа?

5. Чем обусловлено совместное существование нескольких форматов графических файлов?

6. Каковы основные этапы графического проекта?

7. Какова роль информационной модели изображения в работе над графическим проектом?

8. Что понимается под "пустой" информационной моделью для векторного и пиксельного изображений?

9. Для чего и на каких этапах в графических проектах используется клипарт?

10. Почему при работе над графическим проектом сканер и фотокамеру можно считать однотипными устройствами?

11. Какие операции могут выполняться над информационной моделью в процессе редактирования?

12. Какова роль графического редактора в работе над графическим проектом?

13. Из чего состоит графический интерфейс пользователя?

14. Почему пользовательские интерфейсы различных графических редакторов, предназначенных для работы с одной и той же информационной моделью изображения, отличаются друг от друга?

15. Для чего необходимо контрольное изображение?

16. Какова роль процедуры рендеринга?

17. Почему в процессе построения контрольного изображения рендеринг выполняется упрощенно?

18. Из-за чего контрольное изображение, построенное по информационной модели, не может быть точной копией отпечатка, полученного по той же модели?

19. Что происходит в процессе сохранения информационной модели изображения?

20. Каково назначение процедур импорта и экспорта?

21. Чему соответствуют в изображении дескрипторы векторной информационной модели изображения?

22. Почему структура дескрипторов векторной информационной модели изображения меняется от объекта к объекту?

23. Что представляют собой составные графические объекты векторной информационной модели изображения?

24. С какой целью графическим объектам векторной информационной модели изображения даются уникальные имена?

25. Что происходит при рендеринге векторной информационной модели изображения?

26. Почему выделение части изображения при работе с векторной информационной моделью выполняется проще, чем с пиксельной?

27. Вследствие каких операций в составе информационной модели изображения появляются артефакты и визуальный шум?

28. От чего зависит объем векторной информационной модели изображения?

29. По каким причинам интерфейсы пользователя графических редакторов для работы с векторными изображениями различаются сильнее, чем аналогичные интерфейсы редакторов для работы с пиксельными изображениями?

30. Какова основная причина, осложняющая автоматическую трассировку пиксельных изображений?

31. Каково содержание процедуры растрирования изображения?

32. Чем пиксел отличается от элемента растра изображения?

33. Каким образом выполняется растрирование изображения при построении пиксельной информационной модели? Что служит источником изображения?

34. Что такое "усреднение цветовой характеристики"?

35. Почему в дескрипторе пиксельной информационной модели нет необходимости указывать координаты соответствующего ему пиксела?

36. Почему в процессе построения пиксельной информационной модели и ее повторного растрирования неизбежно утрачивается часть визуальной информации?

37. Почему сложность изображения не оказывает влияния на размер соответствующей ему пиксельной информационной модели?