компьютерная графика это любая экранная форма
Основы компьютерной графики
Что если я скажу, что мир не настоящий, а хорошо проработанная компьютерная графика, помещенная в виртуальную реальность? Тогда создатель этого мира по праву может считать себя богом. Звучит как сюжет фантастического фильма? Дайте CG десяток лет, и фантазии превратятся в пугающую реальность.
Однако, уже сейчас освоив компьютерную графику вы сможете использовать ее для веб-дизайна, 3D-игр, 3D-печати, анимации, виртуальной реальности, архитектурной визуализации, эффектов для кино и многого другого. В этой статье мы разберем основы компьютерной графики и ответим на два важных вопроса: “С чего начать?” и “Какой софт использовать?”. Сосредоточьтесь, мы начинаем.
Компьютерная графика или по другому CG — Computer Graphics разделяется на двумерную и трехмерную. Хоть статья в основном о 3D графике, скажу пару слов о 2D.
Двумерную графику обычно разделяют на векторную и растровую, хотя отдельно называют еще и фрактальный тип обособления изображений, говорить о котором мы не будем. Это тема отдельной статьи.
Векторная графика — представляет из себя набор геометрических примитивов, например: точки, прямые, окружности, прямоугольники. На страницах web-сайтов вектор можно увидеть в качестве шрифтов, иконок, логотипов. Вектор может без потерь масштабироваться, поворачиваться, деформироваться, также имитировать трехмерную графику, чем не может похвастаться растровая графика, которая берет за основу пиксели.
Растровая графика — всегда оперирует матрицей пикселей. Каждому пикселю сопоставляется значение яркости, цвета, прозрачности или комбинация этих значений. В растровом виде представимо любое изображение, однако этот способ хранения имеет свои недостатки: больший объём памяти, необходимый для работы с изображениями, потери при редактировании. Как пример растра — любые картинки, изображения, фотографии.
Это все очень интересно, теперь у вас есть базовое понимание о двумерной графике, которое пригодится веб-дизайнерам, 2D аниматорам, художникам. А теперь перейдем к графике будущего.
Независимо от того, в какой области вы хотите развиваться, базовое понимание 3D необходимо во всех, и то, что вы узнаете в одной области, часто можно применить в другой. Скажем, вы смоделировали персонажа. Можно нацепить на него скелет и анимировать, чтобы создать короткометражный мультик или же экспортировать его в игровой движок как персонажа. Его можно напечатать на 3D принтере, внедрить в виртуальную реальность, или просто сделать красивой отрендеренной картинкой. Так что начало работы с любой из этих областей требует базового понимания 3D. И что же это за основы? Ну, их можно сформулировать так:
1. Моделирование — самая популярная технология создания объектов в трехмерной графике — создание полигональной сетки. Это значит, что объект описывается вершинами, соединяющими их ребрами и гранями. То есть любой персонаж игры или кино — геометрическая фигура, состоящая из множества граней. По простому вы создаете сетку и деформируете, пока она не примет форму вашего объекта.
2. Текстурирование — создание текстур и материалов, чтобы поверхность выглядела реалистично при рендере. К этому же пункту относится Шейдинг — указание какие участки модели должны обладать оптическими эффектами: матовость или глянцевость.
3. Свет — настройка освещения для создания приятного финального изображения при рендере. Ничто не будет выглядеть естественно, если оно освещено примитивными источниками света. В играх используются точечные источники света, параллельные — для имитации условно бесконечно удаленных источников вроде Солнца и эмбиент — то есть просто подсветка без конкретно расположенного источника и, соответственно, теней. И глобальное освещение со множественными отскоками виртуальных фотонов — позволяющее критически добавить сцене реалистичности ценой десятка кликов и значительного увеличения времени рендера.
4. Анимация — создание скелета и анимирование.
Вот и все основные пункты. Думаю, для начала этого будет достаточно. К нашему списку еще можно добавить еще два пункта, которые ближе к работе с видео и кино.
5. Композ — многослойный монтаж, который используется для объединения всего съемочного материала в кадре.
6. Симуляция частиц — система точек в виртуальном пространстве. Сами по себе они не имеют визуальной составляющей, но таковую можно навесить поверх.
Частички полезны в системах, когда они как-то взаимодействуют с другими частичками рядом. В зависимости от правил этого взаимодействия, система частиц может вести себя похожим на воду, огонь, песок, желе, снег и еще много каким образом, подчиняясь заданным в симуляции силам и взаимодействуя с объектами в сцене. Например, эффекты магии в фентезийных фильмах созданы как раз на основе симуляции частиц.
Представим, что нам нужно создать магический меч для MMO игры. Моделируем путем деформации сетки, накладываем текстуру и добавляем свет. Теперь мы можем распечатать его на принтере или отрендерить в картинку. Меч двигается? Ну, это MMO, там всякое бывает. Допустим, создали скелет, анимаровали. Нужен магический эффект? Используем симуляцию. Упаковать это все в красивый трейлер — композ. Анимированный меч
Так что вот, с чего начать — с изучения основ. Теперь следующий вопрос. Он довольно непростой. Какое программное обеспечение мне использовать? Некоторые говорят, что нужно использовать то, что использую крупные студии, но в индустрии нет какого-либо определенного стандарта.
Вопрос становится еще более пугающим из за обилия вариантов. Компания Blizzard использует 3ds max, Maya, Zbrush, Mudbox. Disney — Maya и Zbrush. Некоторые студии вроде Pixar используют созданный внутри студии софт, который недоступен общественности. Для первых этапов в компьютерный графике нужен софт, который прост в освоении и не сильно дорогой. Думаю, в этом случае лучше всего подойдет программа Blender. Она распространяется по бесплатной лицензии, а скачать ее можно даже в steam.
Мы ищем обширные художественные и технические навыки, а не способность запускать программы.
Чтобы стать хорошим специалистом в CG потребуется освоить много сложной, но не менее интересной информации. Вот небольшая подборка интернет ресурсов, которые могут вам помочь:
render.ru — один из первых ресурсов рунета, целиком посвященный компьютерной графике и анимации.
artstation.com — сайт с работами в области компьютерной графики, часто использует как портфолио. На artstation можно найти множество известных художников и аниматоров со всего мира.
cgsociety.org — еще один сайт с работами CG.
Компьютерная графика уже очень очень востребованная сфера, а в будущем станет еще более востребованной. Читайте книги по моделированию, смотрите видео (благо таких предостаточно). И когда-нибудь в будущем сможете создать свой мир с блэкджеком и анимированными мечами.
Компьютерная графика это любая экранная форма
Конечным результатом применения средств компьютерной графики является изображение, которое может использоваться для различных целей. Поскольку наибольшее количество информации человек получает с помощью зрения, уже в древние времена появились схемы и карты, используемые при строительстве, в географии и в астрономии.
Сфера применения компьютерной графики включает четыре основных области.
1. Отображение информации
Проблема представления накопленной информации (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т.п.) лучше всего может быть решена посредством графического отображения.
Ни одна из областей современной науки не обходится без графического представления информации. Помимо визуализации результатов экспериментов и анализа данных натурных наблюдений существует обширная область математического моделирования процессов и явлений, которая просто немыслима без графического вывода. Например, описать процессы, протекающие в атмосфере или океане, без соответствующих наглядных картин течений или полей температуры практически невозможно. В геологии в результате обработки трехмерных натурных данных можно получить геометрию пластов, залегающих на большой глубине.
2. Проектирование
3. Моделирование
4. Графический пользовательский интерфейс
На раннем этапе использования дисплеев как одного из устройств компьютерного вывода информации диалог «человек-компьютер» в основном осуществлялся в алфавитно-цифровом виде. Теперь же практически все системы программирования применяют графический интерфейс. Особенно впечатляюще выглядят разработки в области сети Internet. Существует множество различных программ-браузеров, реализующих в том или ином виде средства общения в сети, без которых доступ к ней трудно себе представить. Эти программы работают в различных операционных средах, но реализуют, по существу, одни и те же функции, включающие окна, баннеры, анимацию и т.д.
В современной компьютерной графике можно выделить следующие основные направления: изобразительная компьютерная графика, обработка и анализ изображений, анализ сцен (перцептивная компьютерная графика), компьютерная графика для научных абстракций (когнитивная компьютерная графика, т.е. графика, способствующая познанию).
Изобразительная компьютерная графика своим предметом имеет синтезированные изображения. Основные виды задач, которые она решает, сводятся к следующим:
Обработка и анализ изображений касаются в основном дискретного (цифрового) представления фотографий и других изображений. Средства компьютерной графики здесь используются для:
Анализ сцен связан с исследованием абстрактных моделей графических объектов и взаимосвязей между ними. Объекты могут быть как синтезированными, так и выделенными на фотоснимках. К таким задачам относятся, например, моделирование «машинного зрения» (роботы), анализ рентгеновских снимков с выделением и отслеживанием интересующего объекта (внутреннего органа), разработка систем видеонаблюдения.
Одним из наиболее ранних примеров использования когнитивной компьютерной графики является работа Ч.Страуса «Неожиданное применение ЭВМ в чистой математике» (ТИИЭР, т. 62, № 4, 1974, с.96-99). В ней показано, как для анализа сложных алгебраических кривых используется «n-мерная» доска на основе графического терминала. Пользуясь устройствами ввода, математик может легко получать геометрические изображения результатов направленного изменения параметров исследуемой зависимости. Он может также легко управлять текущими значениями параметров, «углубляя тем самым свое понимание роли вариаций этих параметров». В результате получено «несколько новых теорем и определены направления дальнейших исследований».
В настоящем курсе предполагается рассмотреть следующие вопросы:
Технические средства поддержки компьютерной графики
Развитие компьютерной графики во многом обусловлено развитием технических средств ее поддержки. Прежде всего это устройства вывода, каковыми являются дисплеи. В настоящее время существует несколько типов дисплеев, использующих электронно-лучевую трубку, а также дисплеи на жидкокристаллических индикаторах и другие их виды. Нас интересуют главным образом функциональные возможности дисплеев, поэтому мы не будем касаться их внутреннего устройства и электронных схем.
Возникновение компьютерной графики, как уже говорилось ранее, можно отнести к 50-м годам. Дисплейная графика на первом этапе своего развития использовала электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) с произвольным сканированием луча для вывода в виде изображения информации из ЭВМ. С эксперимента в Массачусетском технологическом институте начался этап развития векторных дисплеев (дисплеев с произвольным сканированием луча).
Самым простым из устройств на ЭЛТ является дисплей на запоминающей трубке с прямым копированием изображения. Запоминающая трубка обладает свойством длительного времени послесвечения: изображение остается видимым в течение длительного времени (до одного часа). При выводе изображения интенсивность электронного луча увеличивают до уровня, при котором происходит запоминание следа луча на люминофоре. Сложность изображения практически не ограничена. Стирание происходит путем подачи на всю трубку специального напряжения, при котором свечение исчезает, и эта процедура занимает приблизительно 0,5 с. Поэтому изображения, полученные на экране, нельзя стереть частично, а стало быть, динамические изображения или анимация на таком дисплее невозможны. Дисплей на запоминающей трубке является векторным, или дисплеем с произвольным сканированием, т.е. он позволяет провести отрезок из одной адресуемой точки в любую другую. Его достаточно легко программировать, но уровень интерактивности у него ниже, чем у ряда дисплеев других типов ввиду низкой скорости и плохих характеристик стирания.
Обычно серийные векторные дисплеи успевали 50 раз в секунду строить только около 3000–4000 отрезков. При большем числе отрезков изображение начинает мерцать, так как отрезки, построенные в начале очередного цикла, полностью гаснут к тому моменту, когда будут строиться последние.
Другим недостатком векторных дисплеев является малое число градаций по яркости (обычно от двух до четырех). Были разработаны, но не нашли широкого применения двух- и трехцветные ЭЛТ, также обеспечивавшие несколько градаций яркости.
Векторные дисплеи обычно подключаются к ЭВМ высокоскоростными каналами связи. Первые серийные векторные дисплеи за рубежом появились в конце 1960-х годов.
Прогресс в технологии микроэлектроники привел к тому, что с середины 1970-х годов преимущественное распространение получили дисплеи с растровым сканированием луча. Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных точек (пикселей), каждая из которых может быть подсвечена. Таким образом, оно является точечно- рисующим устройством. Поэтому любой изображаемый на экране дисплея отрезок строится с помощью последовательности точек, аппроксимирующих идеальную траекторию отрезка, подобно тому, как можно строить изображение по клеткам на клетчатом листке бумаги. При этом отрезок получается прямым только в случаях, когда он горизонтален, вертикален или направлен под углом 45 
к горизонтали. Все другие отрезки выглядят как последовательность «ступенек» (ступенчатый эффект).
При построении изображения в растровых графических устройствах используется буфер кадра, представляющий собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки в растре отводится как минимум один бит памяти. Буфер кадра сам по себе не является устройством вывода, он лишь используется для хранения рисунка. Наиболее часто в качестве устройства вывода, используемого с буфером кадра, выступает видеомонитор.
Чтобы понять принципы работы растровых дисплеев, мы рассмотрим в общих чертах устройство цветной растровой электронно-лучевой трубки. Изображение на экране получается с помощью сфокусированного электронного луча, который, попадая на экран, покрытый люминофором, дает яркое цветовое пятно. Луч в растровом дисплее может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Люминофорное покрытие тоже не непрерывно, а представляет собой множество близко расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч. Дисплей, формирующий черно-белые изображения, имеет одну электронную пушку, и ее луч высвечивает однотонные цветовые пятна. В цветной ЭЛТ находятся три электронных пушки, по одной на каждый основной цвет: красный, зеленый и синий. Электронные пушки часто объединены в треугольный блок, соответствующий треугольным блокам красного, зеленого и синего люминофоров на экране. Электронные лучи от каждой из пушек, проходя через специальную теневую маску, попадают точно на пятно своего люминофора. Изменение интенсивности каждого из трех лучей позволяет получить не только три основных цвета, но и цвета, получаемые при их смешении в разных пропорциях, что дает очень большое количество цветов для каждого пикселя экрана.
Существуют и другие виды дисплеев, например плазменная панель, но мы не будем их касаться, поскольку они также являются растровыми, а техническая реализация не является предметом нашего курса. Важно то, что рассматриваемые нами алгоритмы разработаны для растровых графических дисплеев, а общие принципы работы этих устройств нам понятны.
Теперь сделаем небольшой обзор устройств ввода информации, позволяющих решать различные задачи компьютерной графики, не вдаваясь в детали физических принципов их работы. Эти устройства позволяют организовать диалог «человек-компьютер», а особенности конструкции каждого устройства позволяют ему специализироваться на выполнении определенного круга задач. Нас они интересуют именно как логические устройства, т.е. с точки зрения выполняемых ими функций.
Первую группу устройств, с помощью которых пользователь может указать позицию на экране, назовем устройствами указания (pointing device ): мышь, трекбол ( trackball ), световое перо (lightpen), джойстик ( joystick ), спейсбол (spaceball). Практически все устройства этой группы оснащены парой или несколькими кнопками, которые позволяют сформировать и передать в компьютер какие-либо сигналы или прерывания.
Мышь (рис. 1.1) и трекбол (рис. 1.2) похожи не только по назначению, но часто и по конструкции. В механической мыши и трекболе вращение шарика преобразуется с помощью пары преобразователей в сигналы, передаваемые в компьютер. Преобразователи измеряют вращение относительно двух взаимно перпендикулярных осей. Существует очень много модификаций устройств этих групп. В оптической мыши используются не механические, а оптические чувствительные элементы для измерения перемещения: измеряется расстояние путем подсчета штрихов на специальной подложке. Маленькие трекболы широко применяются в портативных компьютерах, где их встраивают прямо в клавиатуру.
В некоторые клавиатуры встраиваются приборы, чувствительные к давлению, которые выполняют те же функции, что и мышь или трекбол, но при этом в них отсутствуют подвижные элементы. Преобразователи в таких устройствах измеряют величину давления на небольшой выпуклый набалдашник, размещенный между двумя кнопками в средней части клавиатуры. Они, как и трекбол, используются преимущественно в портативных компьютерах.
Выходные сигналы мыши или трекбола можно рассматривать как две независимые величины и преобразовывать их в координаты положения на двумерной плоскости экрана или в какой-либо другой системе координат. Считанные с устройства значения можно сразу же использовать для управления специальной отметкой (курсором) на экране.
При использовании мыши или трекбола анализируется относительное положение устройства. Если переместить указатель на экране каким-либо способом в другое место, не вращая при этом шарик мыши или трекбола, то дальнейшие сигналы будут смещать указатель относительно новой позиции. Можно также аккуратно переместить мышь без вращения шарика и это не приведет к перемещению курсора на экране. Абсолютные координаты устройства не считываются обрабатывающей программой. Но при вводе в компьютер графиков прикладной программе зачастую требуются абсолютные координаты устройства ввода. Такую возможность обеспечивают разного рода планшеты (рис. 1.7). В планшете применяется, как правило, ортогональная сетка проводов, расположенная под его поверхностью. Положение пера определяется через электромагнитное взаимодействие сигналов, проходящих от проводов к щупу. Иногда в качестве планшета используются чувствительные к прикосновению прозрачные экраны, которые наносятся на поверхность ЭЛТ. Небольшие экраны такого типа размещаются иногда на клавиатуре портативных компьютеров. Чувствительные панели можно использовать в режимах как абсолютных, так и относительных координат.
Все вышеперечисленные устройства ввода с точки зрения передачи информации прикладным программам следует рассматривать как логические. Функционирование систем ввода характеризуется тем, какую информацию устройство передает в программу, когда и как оно передает эту информацию. Эти вопросы становятся особенно существенными при разработке пользовательского интерфейса.
Компьютерная графика это любая экранная форма
Долгое время дисплеи были текстовыми — ничего кроме цифр, а позднее букв, они не могли выводить. Однако уже тогда было понятно, что удобство работы требует большего — возможности вывода изображений. Именно момент появления дисплеев, которые могли выводить изображения, и можно считать моментом рождения компьютерной графики.
Первые опыты с компьютерной графикой были проведены в компьютерных играх, а затем она получила более широкое распространение.
Итак, что именно называют компьютерной графикой? В широком смысле слова компьютерная графика — это все, для отображения чего на мониторе используется визуальная, образная среда.
История компьютерной графики с этой точки зрения началась намного позднее —в конце 1970-х — начале 1980-х годов.
Именно поэтому Macintosh сразу заслужил внимание множества профессиональных художников и дизайнеров, которые поменяли карандаш и кисть на мышь и клавиатуру. Рынок программного обеспечения также не заставил себя долго ждать —появилось несколько достаточно функциональных для своего времени графических редакторов.
Сегодня человек, работающий в сфере полиграфии или web-дизайна, просто не может не владеть основными графическими пакетами. Даже художники оцифровывают свои работы и проводят дополнительную коррекцию на компьютере. Цифровая фотография уже вошла в жизнь миллионов людей и скоро станет популярнее классической.
История создания программы CorelDRAW, которой посвящен этот курс, начинается в 1985 году, когда доктор Майкл Каупланд основал компанию Corel, состоящую всего из нескольких человек.
Следующим важным шагом развития CorelDRAW стал выход в 1995 году шестой версии программы. Он практически совпал с выпуском Windows 95 и поэтому CorelDRAW 6 стал первым прикладным приложением, полностью оптимизированным для новой 32-разрядной операционной системы.
Однако несмотря на то, что эта акция была воспринята многими пользователями с восторгом, CorelDRAW до сих пор не смог ослабить позиции главного «маковского» векторного графического редактора Adobe Illustrator.
В этом курсе мы будем подробно рассматривать CorelDRAW.
1.2. Растровая графика
Первый вид компьютерной графики, с которым мы познакомимся, — растровая,или точечная. Пользователю легко понять сущность этой графики. Вспомните свое детство, вы наверняка собирали различные мозаики. Чем больше было кусочков,тем подробнее получался рисунок, особенно если смотреть на него с расстояния.
Растровое изображение — это тоже своего рода мозаика. Только в данном случае вместо кусочков пластмассы — пикселы.
Пиксел
Пиксел ( Pixel ) — элементарная единица изображения в растровой графике, обычно имеющая квадратную форму. Размеры пиксела зависят от разрешения изображения (количества пикселов на единицу длины).
На рис. 1.1 показано растровое изображение и его увеличенный фрагмент. Отчетливо видны элементы квадратной формы, из которых складывается изображение.
Учитывая эту специфику построения, растровая графика имеет следующие особенности:
Разрешение
Разрешение ( Resolution ) — количество точек на единицу длины (дюйм, сантиметр). Один из основных параметров изображения. Чем он выше, тем качественнее изображение, но больше размер его файла. Обычно используется 72 пиксела на дюйм (так называемое экранное разрешение), но для получения качественного результата в полиграфии необходимо значительно больше.
Повышение качества за счет увеличения разрешения имеет обратную сторону медали — пропорциональное увеличение размеров файла.
Разрешение измеряется в пикселах на дюйм (стандарт) или сантиметр (встречается редко). В этом курсе разрешение всегда будет указано в пикселах на дюйм.
В табл. 1.1 указаны основные разрешения и сферы их применения.
| Значение разрешения | Сфера применения |
|---|---|
| 72 ppi | Экранное разрешение. С таким разрешением сохраняются изображения,предназначенные для отображения на мониторе |
| 150 ppi | Среднее разрешение, применяемое при некачественной печати. С таким или близком к этому разрешению печатается большинство газет |
| 300 ppi | Высококачественная печать — цветные глянцевые журналы, календари, плакаты и прочая полиграфическая продукция высокого качества |
| 600 ppi | Очень качественная полиграфическая продукция |
Интерполяция
Интерполяция — это математический способ увеличения количества пикселов в растровом изображении, который используется в графических пакетах.
Масштабирование (чаще всего оно связано с инструментом Zoom (Масштаб)) —это изменение отображения на экране. Изменение размеров — это внесение изменений в графический файл. Посмотрите на рис. 1.3.
В первом случае (см. рис. 1.3, а) количество пикселов не изменилось, а размер картинки увеличился за счет увеличения количества точек, отводимых под отображение одного пиксела.
Во втором случае (см. рис. 1.3, б) кроме четырех исходных пикселов, появилось еще 12 интерполяционных, которые дорисовал компьютер.
Основные форматы растровых файлов
Несмотря на то что в основе растровой графики лежит одна и та же матрица пикселов, форматов для записи растровых файлов существует достаточно много. Рассмотрим некоторые из них, которые наиболее часто используются в работе.
CPT (Corel Photo-Paint Image)
Стандартный формат для хранения растровых изображений программы Corel PHOTO- PAINT и CorelDRAW. Способен сохранять все, что возможно создать в этих программах при работе с точечной графикой. Основной недостаток — плохая поддержка другими редакторами, например, Photoshop. Однако если вы отдаете предпочтение продуктам компании Corel, формат CPT — это достаточно оптимальный выбор.
PSD (Photoshop Document)
Собственный формат Photoshop. Основное достоинство — позволяет сохранять все, что можно создать в данной программе (слои, дополнительные каналы, комментарии, пути). Это полезное свойство, так как часто работа над одним изображением ведется в течение нескольких дней, и если бы не было таких возможностей в формате PSD, возник бы целый ряд проблем.
BMP (Windows Device Independent Bitmap)
Собственный формат операционной системы Windows. Специально для нее разработан программистами компании Microsoft. Поддерживает индексированный (256 цветов) и RGB-цвет. Данный формат понимают абсолютно все (графические и не только) редакторы, работающие в Windows.
На этом немногочисленные достоинства BMP заканчиваются и начинаются многочисленные недостатки:
Использование BMP будет ошибкой в любом случае, за исключением дальнейшего использования в программах, которые не могут работать ни с какими другими форматами.
GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)
Один из самых известных форматов файлов, на сегодняшний день в основном используется в Интернете.
GIF был разработан в 1987 году компанией CompuServe для скоростной передачи изображений по сетям. Первоначально это был формат, поддерживающий только 256 цветов. Однако вскоре была обнаружена скрытая возможность GIF — записывать в один файл несколько картинок и проигрывать их с определенной задержкой. GIF поддерживает прозрачность, причем прозрачными можно назначить несколько цветов.
Анимация, прозрачность, чересстрочная развертка сделали GIF одним из самых используемых в Интернете форматов. Однако повторим, что основной недостаток данного формата — отображение только 256 цветов.
JPEG (Joint Photographic Experts Group)
JPEG — это не только графический формат, это один из самых распространенных в настоящее время технологий сжатия файлов.
Технология JPEG реализуется следующим образом: сначала изображение разбивается на блоки 8*8 пикселов. Затем записывается два типа информации — усредненная информация о блоке и информация о его деталях. Далее, в зависимости от выбранной степени сжатия, удаляется то или иное количество дополнительной информации. Чем меньше будет размер файла, тем хуже будет его качество.
Большим недостатком JPEG является отсутствие возможности сохранять индексированные цвета.
В настоящее время JPEG — основной формат передачи графики в Интернете.Причина этому ясна — ни один другой формат не может дать такого соотношения качества и скорости загрузки изображений.
JPEG 2000
Постепенно набирает популярность и в ближайшие годы заменит обычный JPEG. Основным его отличием является то, что он способен сжимать файлы практически без потери качества (визуально ухудшения качества не видно).
PICT (Macintosh QuickDraw Picture Format)
PICT способен хранить векторную информацию, текст и звук.
PNG (Portable Network Graphics)
Третий кит (первые два — это JPEG и GIF), на котором держится графика в Интернете. Самый перспективный формат Всемирной сети. PNG — это достаточно молодой формат, специально разработанный в качестве замены для GIF.
Встроенная гамма-коррекция позволяет правильно отображать цвета на всех компьютерах, независимо от платформы.
Формат PNG заслуживает внимания тех, чьи работы предназначены для дальнейшего использование в Интернете.
Самый гибкий формат для обмена изображениями между компьютерами разных платформ. Можно сохранять изображения в любой цветовой модели, включая Lab и многоканальный, поддерживает альфа-каналы.
TIFF (Tagged Image File Format)
Самый распространенный на сегодняшний день растровый графический формат в издательском деле. Основные его достоинства:
Формат TIFF — лучший выбор для тех, чьи работы предназначены для печати.
1.3. Векторная графика
Кривые Безье
Для описания векторного графического объекта существует множество способов.Самый удобный и распространенный из них это так называемые «кривые Безье»,разработанные в 1968 году французским инженером-математиком Пьером Безье для решения узкоспециальной задачи — простого описания криволинейных фигур для машин по обработке листового металла. Способ оказался настолько удачным, что очень скоро завоевал популярность далеко за пределами инженерной графики.
Вкратце его суть сводится к следующему. Любая геометрическая фигура разбивается на несколько относительно простых участков, которые называются сегментами. Каждый сегмент начинается и заканчивается особой якорной точкой. В файле явно описываются координаты якорных точек, а также первая и вторая производная выходящего из них сегмента. Для человека, далекого от математики, предыдущая фраза звучит загадочно, но на деле все очень просто и наглядно. На рис. 1.5 показан фрагмент кривой Безье.
Растрирование и векторизация
Основные векторные форматы
Первым популярным форматом для представления векторной графики следует считать HPGL, разработанный компанией Hewlett-Packard для семейства своих плоттеров. Плоттер ( графопостроитель ) — это устройство для нанесения изображения на бумагу. Его перо в каждый заданный момент может двигаться только по прямой, поэтому объекты в HPGL разбивались на отрезки и в таком виде записывались в файл. Способ оказался весьма простым и эффективным, хотя и громоздким. HPGL в измененном и усложненном виде существует и в настоящий момент.
Каждый уважающий себя разработчик программы векторной графики считает своим долгом создать собственный формат представления данных. Хотя в основе каждого из них лежит все та же идея кривых Безье, конкретные варианты могут настолько отличаться друг от друга, что сейчас достаточно остро встает проблема совместимости форматов.
CDR (CorelDRAW)
Если вы хотите добиться максимальной совместимости файлов в формате CDR с другими программами (например, с программами для верстки), сохраняйте работы в формате более ранних версий программы, допустим, восьмой.
Adobe PostScript
В настольных издательских системах фактически является стандартом отрасли.Первоначально он был разработан как язык представления страницы для высококачественных выводных устройств (лазерных принтеров и фотонаборных автоматов), но сегодня широко применяется и в программах верстки, и в графических пакетах. Использует как векторный, так и растровый способы записи информации.
Последняя версия языка PostScript (Level 3) позволяет работать с такими сложными эффектами, как прозрачность, печать уровня Hi-Fi (в том числе Pantone Hexochrome), поддерживает 4096 градаций каждого цвета и т. д.
DXF (Drawing eXchange Format)
WMF (Windows MetaFile)
1.4. Введение в графический дизайн
Основы
В данном разделе мы поговорим о дизайне. Не об умении рисовать или составлять композиции — для этого достаточно наличия таланта и вкуса. И тем более мы не коснемся специфики работы ни в одном графическом пакете (хотя многие пользователи, немного изучив CorelDRAW, уже называют себя дизайнерами).
Мы хотим, чтобы читатель понял: стать дизайнером можно и не имея художественного таланта, но для этого нужно четко понимать определенные правила, по которым человек знает «что такое хорошо и что такое плохо»
Мы будем говорить о таких понятиях, как размер, форма, цвет, текстура, размещение и шрифт, композиция.
Попробуем сформулировать, чем может быть обоснован выбор и, особенно, отказ от выбора. Вы поймете, что часто вариантов не так мало, удачных же из них — единицы.
Также мы попытаемся описать основные ошибки, которые делают начинающие дизайнеры, и заблуждения, которые есть у большинства их старших коллег.
Размер
Однако размер — понятие относительное. Мы воспринимаем его не как 20 см, 3 м,5 км, а как «миниатюрный», «средний», «большой», «огромный», «колоссальный».
Все основано на ощущениях, которые испытывает человек, а человеческое восприятие очень гибко.
Когда мы рассматриваем миниатюру на брошке, наши понятия о большом и маленьком будут совсем другие, чем когда мы будем смотреть на огромную картину.
Подбирая размер конкретного объекта в составе работы, нужно думать о том, что в целом композиция несет некую идею (вообще, основная задача современного дизайна — максимально эффективно донести информацию или эмоции до потребителя). Поэтому, например, в рекламе сотового телефона нужно выделить именно сотовый телефон.
Именно поэтому объект, хорошо «работающий» в одной композиции, иногда не смотрится в другой композиции без «подгонки» размеров. Причем, «подгоняя» размеры, нужно доверять не только глазам (профессионалы знают, как обманчива информация, получаемая зрением), но и своим знаниям о влиянии формы, текстуры и цвета на восприятие размера.
Форма и размер
Восприятие размера зависит от формы объекта. Это связано с особенностью восприятия интерференции света глазами. На практике в основном приходится сталкиваться с тем, что объекты, имеющие сложное, особенно фрактальное строение,тяжело оцениваются с точки зрения размеров. Конечно, если они относительно велики и их детали сопоставимы с габаритами других объектов в композиции, такой проблемы не возникает. Однако чаще мелкие детали сложной формы вообще не воспринимаются как часть объекта, влияющая на его размер (рис. 1.7).
Данный пример подводит нас к ключевому понятию, определяющему отношение формы к восприятию размера. Это компактность, или плотность.
Иногда в литературе наиболее плотной фигурой называют круг. На наш взгляд,это не совсем верно. Мы бы определили компактность формы как отношение ее площади к незаполненным местам в зоне воображаемой границы. Сложно? Поясним на примере. Допустим, вам нужно разместить две фигуры — квадрат и круг —на двух носителях — монете и марке (рис. 1.8).
Как видите, для марки более компактной фигурой является квадрат, для монеты —круг.
Об этой относительности восприятия следует помнить, так как именно компактность определяет восприятие размеров. Более плотная фигура выглядит всегда более крупной. Это также отлично видно на рис. 1.8 (особенно это касается марки).
На практике данное свойство используется следующим образом. Например, существует задача: нарисовать логотип компании с условным названием «AGGW» для использования на визитках.
Если вы хотите подчеркнуть важность этого элемента на карточке, привлечь к нему внимание, то стоит остановиться на компактной форме логотипа (рис. 1.9, а).
Если же логотип не должен отвлекать на себя внимание и призван скорее выполнять роль фона, то можно выбрать вариант, показанный на рис. 1.9, б. И это, обратите внимание, при равных размерах элемента на визитке.
Текстура и размер
Применение текстуры дает возможность сделать новый эффект, изменить облик предмета, придать ему смысл. Текстура также может влиять на восприятие размеров объекта, и это нужно учитывать.
На рис. 1.10 изображены два квадрата одинакового размера. Однако несмотря на одинаковый размер, квадрат, у которого полосы идут горизонтально, выглядит значительно «тяжелее», крупнее по отношению к горизонтальной плоскости.Квадрат с вертикальными полосами выглядит выше.
Этот эффект известен уже давно. Еще в старых журналах моды можно прочитать рекомендацию для полных женщин носить платья в вертикальную полоску — они создают впечатление более стройной фигуры, чем она есть на самом деле. На практике это явление используется достаточно часто. При необходимости придать объекту большую «устойчивость» используйте текстуры с ярко выраженной горизонтальной направленностью рисунка (например, текстуру кирпичной кладки).Если же, наоборот, необходимо избавиться от давящего размера, ориентируйтесь на вертикальное направление.
Цвет и размер
Влияние цвета на восприятие размера — наиболее сложный вопрос, касающийся размеров. Дело все в том же — в относительности восприятия. Зачастую мы склонны относить к более крупным объектам те, которые выделяются среди остальных,хотя объективных (то есть основанных на особенностях зрения) причин для этого нет.
Итак, первое и главное свойство: светлые объекты на темном фоне выглядят крупнее, чем темные на светлом фоне (рис. 1.12).
Вы обязательно должны это учитывать, если хотите подчеркнуть симметричность каких-либо объектов, сильно отличающихся по яркости (например, в логотипе).Возможно, придется увеличить темный элемент для того, чтобы зрителю не показалось, что вы сделали свою работу не очень качественно.
На рис. 1.13 мы на 2% увеличили радиус темного круга по сравнению с белым —иначе логотип не выглядел бы таким, каким был задуман.
Точно так же ярко-красный элемент будет казаться несколько крупнее аналогичного темно-синего. Это нужно учитывать в работе.
Мы живем в цветном мире. Каждый день, даже не выходя из дома, человек видит огромное количество оттенков. Мы привыкли к этому и не задумываемся ни о природе цвета, ни о том, какое влияние он имеет на нас и наше поведение. Хотя,может быть, это не совсем верно: любая женщина точно знает, для какого случая необходимо ярко-красное платье, а для какого подойдет и серый костюм.
Мы живем в плену цветов. Наши мысли, наши эмоции — все это имеет свой цвет.Достаточно вспомнить такие выражения, как «черные мысли», «зеленая тоска»,»оранжевое настроение», чтобы понять: психологическое восприятие предмета связано с его окраской, причем связано достаточно жестко.
В повседневной жизни это не имеет большого значения. Однако при использовании цвета в компьютерной графике необходимо четко чувствовать разницу не только в цветах, но и в тончайших оттенках, понимать, как их применение будет влиять на восприятие зрителем работы.
Правильно подобранные цвета могут как привлечь внимание к желаемому изображению, так и оттолкнуть от него. Вы можете вызвать радость, интерес, тоску,страх, скуку всего лишь изменением окраски.
Несмотря на то что цвет, в отличие от формы, понятие субъективное, существуют вполне универсальные законы его использования, которые дизайнер должен знать и применять на практике.
Сначала необходимо проанализировать, как устроен цвет. Вообще, это вопрос, достойный целой монографии по физике, поэтому мы не станем вдаваться в физиологические и спектральные особенности, а упростим понятия.
Для начала разложим цвет на составляющие. Из существующих цветовых моделей лишь модель HSV ( Hue — Saturation — Value, тон — насыщенность — яркость) представляет его в привычном для нас виде и не требует привыкания.
Система HSV разлагается на три компонента:
Следует отметить, что не только различные люди реагируют на один и тот же цвет по-разному, но и целые народы. Это связано с традициями, в которых воспитывалась нация.
Например, в европейских странах белый — это цвет чистоты и невинности, а у некоторых восточных народов данный цвет является цветом траура.
Попробуем дать характеристику основным цветам. Схема деления цветов на холодные и теплые представлена на рис. 1.14. Это деление условно: чем ближе цвет к границам верхнего и нижнего полукругов, тем менее точно он относится к теплым или холодным.
Красный
У большинства людей красный цвет вызывает ассоциацию с огнем. Поэтому и действие данного цвета может быть разным — от ощущения тепла до страха. Он способен ускорять пульс и расширять зрачки, однако из-за своей яркости достаточно быстро утомляет, особенно если присутствует в больших количествах (например,если это цвет стен в помещении).
Чистый красный цвет — это цвет тревоги и возбуждения, однако его оттенки (коричневый, тепло-серый) действуют успокаивающе.
Красный привлекает к себе внимание (не случайно почти все предупреждающие надписи сделаны либо на красном фоне, либо красными буквами)
Этот цвет часто применяется в компьютерной графике, однако с ним нужно быть очень осторожными, чтобы не переусердствовать.
Красный цвет подходит для подчеркивания:
Желтый
Это самый яркий цвет на цветовом круге. Он идеально подходит для передачи радостного настроения, оптимизма. Именно поэтому желтый — один из наиболее часто используемых цветов в рекламе туристических компаний.
Кроме того, желтый цвет — это цвет золота. Поэтому у многих он ассоциируется с успехом, богатством и роскошью.
Оранжевый
Теплый, позитивный, яркий и современный цвет, оказывающий бодрящее влияние. Ускоряет пульс и расширяет зрачки. Один из наиболее часто используемых цветов в современном дизайне (особенно web-дизайне).
Оранжевый можно использовать, если вы хотите подчеркнуть:
Как показывает опыт, оранжевый цвет очень хорошо смотрится в сочетании с голубым.
Зеленый
Удивительный цвет. Он может быть как теплым, так и холодным, однако чаще он находится на стыке, поэтому его можно отнести как к холодной, так и к теплой группе.
Зеленый оказывает успокаивающее воздействие, понижает давление, нормализует кровообращение. Это самый природный и самый «живой» цвет. Именно в этом и состоит его основное назначение в дизайне — передавать связь объекта с природой. На логотипах зеленый цвет встречается в основном либо у компаний, добывающих природные ресурсы, либо у экологических организаций.
Кроме того, зеленый цвет достаточно загадочный.
Зеленый подходит для передачи:
Голубой
Голубой цвет успокаивает и охлаждает. Подобный эффект объясняется ассоциациями с холодной водой и льдом. Порой вызывает чувство отчужденности.
Синий
Синий цвет находится в самом низу цветового круга и относится к холодной группе. Он успокаивает, навевая меланхоличное настроение.
Этот цвет можно отнести к цветам зоны «вечной мерзлоты»: он идеально передает ощущение холода и чистоты. Действует успокаивающе, очень хорошо подходит для дизайна спален.
Варьирование насыщенности и яркости чисто синего цвета может дать большую гамму оттенков. Правда, из-зa особенностей системы CMYK (см. «Цвет и окрашивание объектов» ) именно синий хуже всего отображается при печати.
Используйте синий цвет, чтобы подчеркнуть:
Фиолетовый
Рассматривая цветовой круг в направлении от красного цвета к синему, можно не заметить постепенного перехода через фиолетовый цвет. Это очень тяжелый для восприятия цвет, так как в природе он практически не встречается.
Фиолетовый, как синий и голубой, относится к холодной группе. Он способен создавать ощущение тесноты, ограниченности пространства, а также очень быстро утомлять и приводить к снижению активности.
Фиолетовый цвет является «неземным», ему присуща некая загадочность. Если вы смотрели представления иллюзионистов, то, наверное, обратили внимание на то, что в одежде, предметах, занавесе у них очень много этого цвета. Фиолетовый цвет способен вызывать у человека суеверный, подсознательный страх.
Итак, фиолетовый цвет подходит для:
Главные цвета: черный и белый
Вы, наверное, заметили, что мы рассмотрели основные цвета, но не затронули два особых цвета, которые присутствуют на цветовом круге, и в то же время их не видно, — это черный и белый.
Черный цвет — тяжелый цвет, несущий в себе тоску, горечь. Вызывает чувство усталости и дискомфорта. Несмотря на это, довольно часто люди выбирают одежду такого цвета. В данном случае он относится к классике, и при этом создается определенный стиль. Также этот цвет может сочетаться со всеми другими цветами в той или иной степени. Черный — это цвет роскоши, особенно в сочетании с красным. Славяне традиционно относят его к траурному цвету.
Белый — очень радостный цвет. Благодаря ассоциации с воздухом, вызывает чувство легкости, свободы и невесомости. Ускоряет пульсацию и расширяет зрачки.Белый довольно часто используют для создания фона. Сам по себе белый цвет не несет информации, а со всеми остальными цветами достаточно хорошо компонуется, создавая более светлые тона. Белый считается цветом невинности и чистоты.
Сочетаемость цветов
Вопрос сочетаемости цветов — один из самых спорных и неоднозначных в дизайне. Действительно, в данном случае как нигде силен принцип «о вкусах не спорят».Поэтому говорить об универсальных правилах, к сожалению, не приходится. Однако некоторые закономерности можно найти. Итак, первый и наиболее простой принцип — выбор близких оттенков. Точно так же, как одежда подбирается «в тон»,могут быть подобраны и цвета, например для web-сайта.
Правда, такой подход достаточно примитивен и вряд ли подходит для профессиональной работы. Несколько интереснее использование цветового круга для поиска совместимых оттенков.