Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
екция 2. Растровая графика
ТЕМА 2: «РАСТРОВАЯ ГРАФИКА»
|
1. Основные понятия |
1.1. Область применения
Область применения растровой графики – создание и редактирование следующих видов изображений:
1.2. Понятие пикселя
Основой растрового представления графики является пиксель (точка с указанием ее цвета) – (PICture ELement - элемент рисунка).
В качестве примера рассмотрим черно-белое (без градаций серого) изображение стрелки размером 8х7 точек. Для хранения каждого пикселя необходим 1 бит. Для хранения данного изображения потребуется 8х7=56 бит (или 7 байт).
В случае цветного изображения каждый пиксель имеет размер и глубину цвета – до 32 бит на точку.
Растровые изображения также называются растрами или битмапами, от английского слова bitmap - карта бит и характеризуются разрешением.
1.3. Понятие разрешения
Разрешение включает два компонента:
Пространственное разрешение
Характеризуется количеством точек (пикселов) на единицу измерения – геометрическая характеристика.
Обозначения разрешения:
В зависимости от устройства, на котором выводится изображение, возможно использование следующих единиц измерения разрешения:
При высоком пространственном разрешении отдельные пикселы очень малы, поэтому их можно увидеть только при большом увеличении.
При низком пространственном разрешении отдельные пикселы большие и их можно наблюдать на экране.
Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и тем, соответственно, меньше размер отдельного пиксела. В результате изображение с более высоким пространственным разрешением характеризуется большим количеством деталей.
Низкое пространственное разрешение – 72–150 dpi
– разрешение экрана;
– разрешение изображений для сети Internet (для размещения на сайтах).
Среднее пространственное разрешение – 150–250 dpi
– для пересылки изображений по электронной почте.
Высокое пространственное разрешение – выше 250 dpi
– для высококачественной полноцветной печати.
Яркостное (цветовое) разрешение - характеризует количество уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксел, или его часто называют глубиной цвета. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости (или оттенков цвета) будет содержать файл изображения.
В черно-белых изображениях уровни яркости представляются в виде оттенков серого, и занимают 8 бит памяти (256 оттенков). В цветных изображениях уровни проявляются в виде цветовых тонов — занимают 24 бит памяти (16,7 млн различных цветов).
Правило взаимосвязи битовой глубины пиксела с количеством воспроизводимых цветов:
Связь размера изображения с обоими типами разрешения
Определение разрешения растровой графики с учетом двух аспектов разрешения.
Разрешение — это совокупность размера изображения в пикселах (пространственного разрешения) и глубины цвета (цветового разрешения), например, 800 х 600, 24 бита (или 800 х 600 RGB, что одно и то же).
|
Размер файла [Кбайт] = a * b * ПР2 * ЦР, где: a и b – высота и ширина изображения в единицах длины (дюймы, см, мм); ПР – пространственное разрешение – в dpi; ЦР – цветовое разрешение – в байтах (1 байт – 8 бит). |
Задача 1
Сколько памяти занимает черно-белое в оттенках серого изображение размером 10*10 дюймов с разрешением 100 dpi?
Решение
Черно-белое изображение в оттенках серого – 8 бит.
10*10*1002*(8:8) = 1000000 байт = 0,95 Мб
1 Мб – 1024 Кбайта.
1 Кбайт – 1024 байта.
Задача 2
Сколько памяти занимает RGB-изображение размером 25,4*25,4 см с разрешением 300 dpi?
Решение
RGB-изображение – 24-битовое.
1 дюйм – 2,54 см.
(25,4:25,4)*(25,4:25,4)*3002*(24:8)=10*10*3002*3=27 000 000 байт=25,749 Мб
Задача 3
Сколько памяти занимает CMYK-изображение размером 8*8 дюймов с разрешением 100 точек на 1 см.
Решение
SMYK-изображение – 32-битовое.
8*8*(100*2,54)2*(32:8)=64*2542*4=16 516 096 байт=15,75 Мб
Задача 4
Мегапиксельный сенсор содержит 1 млн. фоточувствительных ячеек.
Например, цифровой фотоаппарат
– 2,1 мегапиксельный – создает изображение 1762*1200 точек;
– 8,6 мегапиксельный – создает изображение 3584*2400 точек.
Вопрос:
Позволит ли фотоаппарат 2,1 мегапикселя создать изображение 10*15 см. с разрешением 300 dpi в формате RGB?
Решение
(10:2,54)*(15:2,54)*3002=3,93*5,9*3002=2 086 830 точек
Изменение разрешения и геометрических размеров изображения в Photoshop осуществляется командой Image→Image Size (Изображение→Размер изображения).
Способ увеличения или уменьшения размера или разрешения файла посредством программы называется интерполяцией.
В случае уменьшения разрешения программа отбрасывает часть пикселов, в случае увеличения – добавляет («сочиняет») новые пикселы, но не увеличивает количество деталей изображения.
Способы интерполяции в Adobe Photoshop
Nearest Neighbor (ближайший сосед) – для добавляемого пиксела берется значение соседнего с ним.
Bilinear (билинейная) – берет среднее цветовое значение пикселов с каждой стороны от создаваемого.
Bicubic (бикубическая) – усредняется значение группы не только непосредственно граничащих, но и всех соседних пикселов.
По умолчанию во всех программах используется бикубическая интерполяция.
1.4. Недостатки растровых изображений
Растровые изображения обладают одним очень существенным недостатком: их трудно увеличивать или уменьшать, то есть масштабировать:
Кроме того, растровые изображения занимают много места в памяти и на диске. Чтобы избежать указанных проблем, изобрели, так называемый, векторный способ кодирования изображений.
1.5. Инструменты выделения на примере программы Adobe PhotoShop.
группа Лассо;
Цветовые каналы содержат информацию о каждом цвете цветовой модели: красный, зеленый, синий каналы для RGB – модели и голубой, пурпурный, желтый и черный для CMYK – модели.
Альфа-канал - маска напоминает трафарет и сама является изображением в модели Градации серого (Grayscale). Защищенная область отображается черным цветом, а область, доступная для редактирования, отображается белым цветом. Такое изображение хранится в отдельном альфа-канале. Выделение можно сохранить в альфа-канале и затем загрузить его в любое время.
|
2. Цветовые режимы на примере программы Adobe PhotoShop |
Цветовые режимы представляют собой практическую реализацию цветовых моделей.
В программе Adobe Photoshop доступ к цветовым режимам можно получить, используя команду Изображение→Режим (Image→Mode).
Основные режимы:
Режим Bitmap (1-bit) (Черно-белый /1 разряд/) - режим черно-белой графики без оттенков серого – цвет пиксела может принимать только одно из двух состояний: черный или белый. Этот режим можно использовать для работы с черно-белыми изображениями а также иногда при выводе цветных изображений на черно-белую печать..
Для запоминания каждого пиксела требуется только 1 бит памяти компьютера.
Интерпретация двоичной 1-битовой информации
Grayscale (8-bit) (Градации серого /8 разрядов/) – оотображает 256 оттенков серого (8 бит). Последние версии профессиональных редакторов, включая Adobe Photoshop и Corel PHOTO-PAINT позволяют воспроизводить 65 536 оттенков серого (16 бит).
Для пиксела с 4-битовым разрешением число возможных вариантов составит 24, что соответствует 16 комбинациям (рис.).
Для организации информации в режиме Градации серого используется один цветовой канал, который при работе с Corel PHOTO-PAINT называется серым каналом, а с Adobe Photoshop — альфа-каналом.
Индексированная палитра содержит следующие режимы:
RGB Color (24-bit) (RGB /24 разряда/) - наиболее удобен для редактирования изображений на экране компьютера. Позволяет использовать палитру из 16,7 млн цветов. При создании или открытии изображения автоматически генерируются цветовые каналы: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). Каналы несут информацию о том, сколько красного, зеленого или синего цвета содержится в каждом пикселе изображения для образования соответствующего оттенка цвета.
В Photoshop для работы с каналами используется палитра Каналы (Channel).
Перед конвертированием RGB-изображения в CMYK необходимо выполнить настройку цветовой конфигурации вашей системы с помощью встроенной в графический редактор системы управления цветом. Это позволит согласовать цветовые диапазоны разных устройств.
Даже при использовании системы управления цветом надо быть готовым к тому, что часть цветов не будет адекватно передана с помощью CMYK-модели. Например, яркий алый закат превратится в грязновато-коричневый, а воспроизведенное, принтером яркое синее небо примет фиолетовый оттенок.
|
3. Тоновая и цветовая коррекция |
3.1. Тоновая коррекция изображения
Смысл тоновой коррекции состоит в придании изображению максимального динамического диапазона. Динамический диапазон характеризует различие между наиболее светлым и наиболее темным элементами в изображении или в поле зрения.
Тон — уровень (градация, оттенок) серого цвета. Тоновое изображение имеет непрерывную шкалу градаций серого от белого до черного. Для одного канала число таких градаций равно 256.
Для коррекции яркости и контрастности изображения существуют следующие инструменты:
основные: Уровни (Levels) и Кривые (Curves):
простой инструмент: Изображение→Настройка→Яркость/Контраст (Image → Adjust →Brightness/Contrast).
Автоматическую коррекцию можно выполнить с помощью команды Изображение→Настройка→АвтоУровни (Image → Adjust →AutoLevels).
В основе работы данного инструмента лежит использование гистограмм.
Гистограмма - это график, отображающий распределение пикселов изображения по яркости. По оси Х откладываются значения яркостей в диапазоне от 0 (черный) до 255 (белый), а по оси Y – количество пикселов, имеющих соответствующее значение яркости.
Чтобы просмотреть гистограмму, необходимо выполнить команду: Изображение → Гистограмма
Под гистограммой выводится информация:
Часть диапазона, которая используется в изображении, называется его тоновым диапазоном. Чем шире тоновый диапазон, тем больше деталей может передать изображение и тем выше его качество.
Тоновый диапазон
Сущность белой и черной точек
Белой точкой (White point) называется то место изображения, где оно выглядит очень светлым, но при этом в нем еще можно различить детали изображения. Белую точку в изображении можно задать искусственно более темной, указав с помощью инструмента Белая пипетка на более темное место изображения. В этом случае все элементы изображения, более светлые, чем указанные данным инструментом, будут полностью белыми без видимых деталей.
Черной точкой (Black point) называется то место изображения, где оно выглядит очень темным, но при этом в нем еще можно различить детали изображения. Черную точку в изображении можно задать более светлой, указав в изображении с помощью инструмента Черная пипетка (Eyedropper) на более светлое место. В этом случае все элементы изображения, более темные, чем указанные данным инструментом, будут полностью черными без видимых деталей.
Основные группы параметров инструмента Levels (Уровни)
При выполнении команды Изображение → Настройка →Уровни (Image → Adjust → Levels) открывается окно Levels (Уровни).
Параметры раздела Input Levels (Входные уровни) - используются для установки новых значений черной и белой точек изображения, что позволяет повысить контрастность изображения.
Установить новые значения можно перемещением треугольников, находящихся под гистограммой, либо ввести численные значения в соответствующие поля ввода.
Например:
Параметрами раздела Выходные уровни (Output Levels) - перемещение левого треугольника приводит к осветлению более темных пикселов (теней), и наоборот, перемещение правого треугольника затемняет более светлые пикселы (света).
Например,
Треугольник Коэффициент гамма (Гамма — коэффициент контраста в средних тонах изображения.) - расположен между крайними треугольниками, характеризующими значение светов и теней изображения, предназначен для управления яркостью в области средних тонов изображения.
Нажатие кнопки Авто (Auto) является альтернативой выполнения специальной команды Изображение→Настройка→Автоуровни (Auto Levels). Оно приводит к запуску процедуры автоматической тоновой коррекции, сущность которой состоит в отбрасывании заранее установленного количества самых светлых и самых темных пикселов изображения. По умолчанию эти значения равны 5%.
Канал (Channel) предоставляет доступ к любому цветовому каналу с помощью раскрывающегося списка. С его помощью вы можете выполнять настройки входных и выходных значений яркости отдельно для каждого канала.
Набор из трех пипеток предназначен для установки значений белой и черной точек и значения коэффициента гаммы путем указания их непосредственно на редактируемом изображении с помощью выбора соответствующей пипетки.
Типы изображений и их гистограммы:
1- светлое 2- нормальное; 3- темное
Для вызова этого инструмента используется команда Изображение → Настройка → Кривые (Image → Adjust → Curves)
Кривая (Curves) – это инструмент для одновременного изменения контраста во многих яркостных диапазонах изображения. Этим она отличается от гистограммы, в которой для настройки яркости используются только три области (света, тени и средние тона).
В некоторых источниках это инструментальное средство называют также яркостная кривая, настроечная кривая и градационная кривая.
По умолчанию в исходном виде кривая представляет собой прямую линию с наклоном 45, что соответствует линейному возрастанию уровней яркости от темного тона к светлому. В процессе редактирования кривой пользователь изменяет конечные (выходные) уровни яркости относительно исходной (входной) прямой линии.
Большая часть элементов управления окна диалога Кривые (Curves) не отличается от окна диалога Уровни (Levels). В нижней части окна диалога расположены две новые кнопки, каждая из которых устанавливает вид кривой: Curve (Нелинейный) или Freehand (Свободная)
Вариант Curve (Нелинейный) устанавливается по умолчанию. Редактирование формы кривой производится путем установки на кривой до 16 точек и последующего перетаскивания их с помощью мыши.
Freehand (Свободная) позволяет нарисовать с помощью мыши любую форму настроечной кривой. Одновременно с выбором режима Freehand (Свободная) происходит активизация кнопки Плавный (Smooth), нажатие которой сглаживает острые углы на настроечной кривой.
Вызывается командой Image → Adjus→ Brightness/Contrast… (Изображение → Настройка→Яркость/Контрастность…).
Более простой инструмент для тоновой коррекции всего изображения. Не обладает гибкостью и возможностями по сравнению с предыдущими инструментами, но выигрывает в простоте и быстроте исполнения.
3.2. Цветовая коррекция изображения
Цветокоррекция – изменение цветовых параметров (яркости, контрастности, цветового тона, насыщенности).
Можно осуществлять с помощью инструментов Color balance (Цветовой баланс) и Hue/Saturation (Оттенок/Насыщенность).
Цветовой баланс – соотношение цветов в изображении. Регулировка цветового баланса позволяет усилить или ослабить один цвет за счет другого дополнительного (комплиментарного ему).
Вызывается командой Изображение→Настройка→Баланс цветов (Image → Adjust → Color balance);
На цветовом круге каждый цвет имеет противоположны (комплиментарный) ему цвет: красный – голубой, зеленый – пурпурный, желтый – синий, лежат на противоположных концах диаметра цветового круга.
Инструмент Баланс цветов (Color balance) позволяет производить цветовую коррекцию как всего изображения, так и выделенных частей. Для сохранения яркости изображения необходимо установить флажок Сохранить яркость цвета (Preserve Iuminance).
Присутствующие в названии инструмента термины относятся к цветовой модели HSL. Цветовые характеристики изображения корректируются путем установки цветовых компонентов этой модели: Оттенок (Hue), Насыщенность (Saturation) и Яркость (Lightness).
Вызывается командой Изображение→Настройка→ Hue/Saturation (Image → Adjust → Оттенок/Насыщенность).
|
4. Понятие слоев |
При работе с Photoshop можно каждое изображение поместить на отдельный слой, а слои друг на друга.
Возможности при работе со слоями:
применить перемещение, которое позволяет расположить слой поверх или снизу остальных слоев.
Палитра Layers (Слои)
На палитре Layers (Слои) расположен список слоев, начиная с самого верхнего и заканчивая самым нижним. Для вывода этой палитры на экран выберите Windows →Show Layers (Окно →Показать слои).
Чтобы активизировать какой-либо слой, достаточно щелкнуть по его имени. Имя активного слоя отображается в заголовке окна изображения.
Видимость слоя
Если возле слоя на палитре Layers (Слои) поставлен значок в виде глаза, то этот слой является видимым и отображается в окне изображения. Если значка нет - слой в данный момент невиден. Переключение между видимостью и скрытостью слоя осуществляется при помощи щелчка мышью.
Слой можно создать:
Слой можно удалить:
Дублирование (создание копии) слоев
Два способа:
В обоих случаях в имени дубликата будет присутствовать слово copy. Дубликат слоя появится над исходным слоем и станет активным.
Перемещение слоя
Иногда бывает необходимо переместить слой. Для этого его необходимо активизировать и, удерживая нажатой левую клавишу мыши, перемещать слой.
Связывание слоев
Если два слоя связаны между собой, то, перемещая элементы одного слоя, элементы другого тоже будут двигаться.
Чтобы связать слой с другим, надо щелкнуть в пустом поле справа от значка в виде глаза. Разрыв связи происходит при вторичном щелчке в этом поле.
Объединение слоев
Для применения некоторых инструментов необходимо, чтобы слои были объединены. Можно объединять и связанные и видимые слои в один слой.
Режимы смешивания
Режимы смешивания - это цветовые эффекты, применяемые к слоям.
|
5. Программное обеспечение и форматы хранения растровой графики |
Форматы хранения растровой графики:
я графика