Лекция на тему "СОЗДАНИЕ И ОБРАБОТКА РАСТРОВЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ"

СОЗДАНИЕ И ОБРАБОТКА РАСТРОВЫХ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Создание рисунков на компьютере осуществляется с помощью специально предназначенной для этого программы — графического редактора. Графический   редактор   —   это   прикладная   среда,   предназначенная   для создания и редактирования графических изображений. Документом   графического   редактора   является   рисунок.   По   принципу построения графические изображения могут быть ­ векторными и растровыми. Растровые графические изображения Элементы (точки), из которых состоит растровое изображение, называются пикселями(от   англ.   pixel   —   pictureelement,   элемент   картинки),   а   способ представления изображения в виде сплошного массива точек, упорядоченных в строки и столбцы, называется растром (от англ. raster). Изображение   в   растровом   редакторе   можно   строить   либо   путем последовательного   закрашивания   пикселов,   либо   так   же,   как   и   в   редакторе векторной графики, из простейших объектов (примитивов). К ним относятся следующие геометрические формы (Рис. 1) Рис. 1. Графические примитивы растрового рисунка 3 ♦ линия; ♦ кривая; ♦ прямоугольник; ♦ эллипс (овал);  ♦ многоугольник; ♦ скругленный прямоугольник. ✔Линия   —   это   отрезок   прямой   произвольной   длины.  Настраиваемыми параметрами   линии   являются   толщина   и   длина.   При   необходимости   угол наклона линии можно ограничить строго горизонтальным, строго вертикальным или диагональным (45°) направлением. ✔Кривая — это изогнутый в двух местах (без образования углов) отрезок прямой. Наследует все свойства объекта линия. ✔Прямоугольник,   эллипс,   скругленный   прямоугольник.   Эти   объекты различаются   между   собой   только   формой   и   характеризуются   следующими параметрами: размер, цвет контура (границы), цвет заливки. ✔Многоугольник   —   замкнутая   ломаная   линия.   Наследует   все   свойства объекта прямоугольник. Если это необходимо, можно построить многоугольник, сторонами   которого   являются   только   горизонтальные,   вертикальные   и диагональные отрезки. Построение   любого   графического   примитива   осуществляется перетаскиванием   мыши   по   диагонали   воображаемого   прямоугольника,   в который должна быть вписана фигура. Интерфейс графических редакторов Примером   простейшего   растрового   графического   редактора   является программа Microsoft   Paint,   которая   поставляется   вместе   с   операционной системой   Windows.   Графический   редактор   Paint   ориентирован   на   процесс рисования простых изображений и на комбинирование готовых фрагментов. 4 Рисовать   можно   кистями   и   красками   или   использовать   для   этого карандаши.  Можно   рисовать   на   бумаге,  холсте,  ткани,  а  можно   и   на   экране компьютера. Окно этой программы представлено на (Рис. 2) Рис. 2. Окно программы программа Microsoft Paint Для   выполнения   типовых   действий   в   графическом   редакторе предусмотрена   специальная   панель   инструментов  (Рис.   3).   Ниже   приводится описание   инструментов   графического   редактора   Paint   для   создания   и редактирования   фрагментов   рисунка.   Все   действия   с   инструментами выполняются при нажатой левой кнопке мыши. Рис. 3. Инструменты графического редактора 5 Функции программы Paint Этот редактор является одним из самых простых графических редакторов в   среде   MS   Windows.   Paint   (в   переводе   с   английского   означает   «краска») представляет   собой   простой   однооконный   редактор   растровой   графики, который, тем не менее, позволяет создать достаточно сложный рисунок. Программа включает средства для построения прямых и кривых линий, эллипсов и окружностей, прямоугольников, квадратов и многоугольников (как контурных, так и закрашенных). Есть инструменты для выделения фрагмента рисунка,   заливки   замкнутой   области   цветом,   а   также   инструменты, имитирующие   рисование   кистью   и   пульверизатором.   Имеется   возможность создания надписи и задания толщины линии. Доступны   и   некоторые   операции   преобразования   рисунка,   а   именно: зеркальное   отображение   относительно   горизонтальной   и   вертикальной   оси, инвертирование и замена цветов, сжатие, растяжение и наклон. Однако в Paint совершенно отсутствуют разного рода эффекты и фильтры. Кроме того, этот редактор поддерживает всего несколько форматов файлов. Основным недостатком растровых изображений является невозможность их увеличениядля   рассмотрения   деталей.   При   увеличении   изображения   точки становятся   крупнее,   но   дополнительная   информация   не   появляется.   Этот эффект называется пикселизацией. Основной   класс   растровых   графических   редакторов   предназначен   для обработки готовых растровых изображений с целью улучшения их качества и создания   собственных   изображений   из   уже   имеющихся.  К   таким   редакторам относятся такие мощные программы, как  Adobe Photoshop,  Corel Photo Paint, Gimp и другие. 6 Значительно больше возможностей имеет растровый графический редактор Gimp, версии которого существуют для различных ОС и распространяются как свободноепрограммное обеспечение.  С помощью GIMP можно создавать графические изображения, логотипы, масштабировать   и   кодировать   фотографии,   раскрашивать,   комбинировать картинки с использованием  слоев, преобразовывать  изображения в различные форматы. Традиционно GIMP считается свободным аналогом Adobe Photoshop, хотя сами разработчики часто возражают против такой формулировки. В GIMP последних версий включены следующие особенности: GIMP поддерживает графическими планшетами и другими устройствами ввода. Динамика   кистей.   Любой   кисти   можно   задать   степень   дрожания,   кисти могут реагировать на степень надавливания, скорость движения и изменять свой цвет, размер, жесткость и непрозрачность в произвольном порядке. Собственный формат файлов XCF хранит совершенно всю информацию о файле. Включая историю отмен. В любой момент можно начать редактировать файл и отменить любые предыдущие действия. Удобная   работа   с   буфером   обмена.   Содержимое   буфера   обмена   сразу можно   превратить   либо   в   новое   изображение,   либо   можно   использовать   как кисть или текстуру для заливки. GIMP может перетаскивать практически все, что вы видите на экране. Вы можете   даже   перетащить   цвет   с   панели   инструментов   на   изображение   и   в результате   все   изображение   или   выделенная   его   часть   будут   заполнены выбранным цветом. 7 GIMP умеет архивировать изображения "на лету". Нужно только добавить к имени   файла   gz  или  bz2,   и   изображение   будет   сжато.  В  дальнейшем,  GIMP сможет открыть такое изображение как обычное. Недостатки программы  Большие   объемы   данных   —   это   основная   проблема   при   использовании   Для   активных   работ   с   большеразмерными растровых   изображений. иллюстрациями   типа   журнальной   потребуются   компьютеры   с   большими размером   оперативной   памяти   и   хорошей   видеокартой.   Разумеется,   такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй   недостаток   растровых   изображений   связан   с  невозможностью   их увеличения   для   рассмотрения   деталей.   Поскольку   изображение   состоит   из точек,   то   увеличение   изображения   приводит   только   к   тому,   что   эти   точки становятся   крупнее.   Никаких   дополнительных   деталей   при   увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра   визуально   искажает   иллюстрацию   и   делает   грубой.   Этот   эффект называется пикселизацией. Изображение   —   основной   объект,   с   которым   работает   Gimp.   Сложное изображение, как правило, состоит из нескольких слоёв. Слои можно сравнить с накладываемыми   друг   на   друга   прозрачными   плёнками   с   фрагментами изображения. Слои дают возможность посмотреть на всю композицию целиком, оставляя её при этом «не склеенной».  Их   можноперемещать   в   любое   место   изображения,   менять   местами   в стопке, дублировать.  Если изображение подобно книге, то слой можно сравнить со страницей внутри   книги.   Простейшее   изображение   содержит   только   один   слой   и, продолжая аналогию, является листом бумаги. Слои могут быть прозрачными и могут покрывать не все пространство изображения. 8 Рассмотрим основные элементы интерфейса приложения Gimp (Рис.4). Рис. 4. Основные элементы интерфейса приложения Вдоль   верхнего   края   окна   программы   располагается   строка   заголовка, содержащая информацию об изображении (имя файла, размер изображения в пикселях), имя программы и кнопки управления, с помощью которых можно изменить   размер   окна,   свернуть   его   или   закрыть.   Ниже   строки   заголовка расположена строка меню, содержащая названия групп команд,  объединённых по   функциональному   признаку.   Каждое   слово   в   этой   строке   —   кнопка, открывающая   список   команд.   Рядом   со   словами­командами   могут   быть дополнительные символы: ­  многоточие   означает,  что   перед   выполнением   команды   у   пользователя будет запрошена дополнительная информация через диалоговое окно; ­   треугольник­стрелка   означает,   что   этот   пункт   открывает   вход   в следующее меню; ­   «галочка»   рядом   с   командой   означает,   что   эта   команда   в   настоящий момент активна; ­ комбинация клавиш справа от названия команды — это альтернативный вариант   запуска   команды   с   помощью   клавиатуры.   Работа   в   редакторе осуществляется с помощью инструментов. Панель инструментов размещена в левой части окна и содержит пиктограммы, соответствующие инструментам. 9 Под   ней,   как   правило,   в   диалоговом   окне   отображаются   параметры выбранного инструмента — прикреплён диалог Параметры инструментов. Центральную   часть   занимает   окно   изображения.   Каждое   изображение   в Gimp отображается в отдельном окне. Можно открыть одновременно столько изображений, сколько позволяют ресурсы компьютера. Под   окном   изображения   расположена   область   статуса,   содержащая название   активного   слоя,   а   также   информацию   о   единицах   измерения изображения, его масштабе и занимаемой изображением памяти. Графический редактор Gimp имеет множество диалоговых окон, которые принято группировать, используя панели. На панелях каждое диалоговое окно находится   на   своей   странице   (вкладке)   и   вызывается   щелчком   на   заголовке страницы вверху панели. По умолчанию в Gimp отображаются две панели: 1) панель слоёв, каналов, контуров и путей, позволяющая управлять слоями активного изображения; 2)   панель   кистей,   текстур   и   градиентов,   позволяющая   управлять параметрами кистей, текстур и градиентов. Рассмотрим более подробно инструменты графического редактора Gimp. Их можно объединить в следующие группы:  инструменты   выделения,   необходимые   для   определения   областей обработки изображения:  Прямоугольное выделение, Эллиптическое выделение, Свободное   выделение,   Выделение   смежных   областей,   Выделение   по   цвету, Выделение   переднего   плана,  Умные   ножницы  (выделение   фигур   при   помощи распознавания краёв);  инструменты   рисования,   предназначенные   для   работы   с   точками изображения:  Ластик  (стирание   до   фона   или   до   прозрачности),  Аэрограф (рисование   кистью   с   переменным   давлением),  Перо  (каллиграфическое рисование),  Штамп  (выборочное   копирование   из   изображения   при   помощи кисти),  Лечебная   кисть  («лечит»   дефекты   в   изображении),  Размазывание 10 (выборочное   размазывание   кистью),  Карандаш,   Кисть,   Градиентная   заливка, Размывание — Резкость, Осветление — Затемнение, Плоская заливка;  инструменты   преобразования,   предназначенные   для   работы   с выделенными  областями, контурами или слоями изображения:  Выравнивание, Перемещение,   Кадрирование,   Вращение,   Масштаб,   Наклон,   Перспектива, Зеркало, Преобразование по рамке;  инструменты   цвета,   предназначенные   для   корректировки   различных характеристик цвета (яркости, насыщенности, контрастностии пр.) в активном слое или выделенной области;  прочие инструменты — Контуры, Измеритель, Пипетка, Лупа, Текст. Приёмы работы в растровом графическом редакторе В   каждом   графическом   редакторе   есть   возможность   установить   нужные размеры рабочей области. Так, в графическом редакторе  Gimp  в меню  Файл можно выбрать команду «Создать» и с её помощью установить нужные размеры рабочей области.  Такие   инструменты   рисования,   как   Карандаш   и   Кисть,  пользователь перемещает по экрану с помощью мыши. Так, в Gimp с помощью инструмента Контуры путём последовательного уточнения простыхконтуров можно строить достаточно сложные графические изображения (Рис.5). Рис.5. Построение изображения с помощью Контура 11 Инструменты растровых графических редакторов позволяют соединять в один   рисунокранее   созданные   и   сохранённые   в   файлах   изображения   и   их фрагменты (Рис.6). Рис.6. Соединения рисунка Типовые действия над фрагментом растрового изображения Основным   объектом,над   которым   пользователь   может   производить действия,является   фрагмент   изображения.   Под   фрагментом   изображения понимается произвольно выделенная часть рисунка. Единственным   параметром   фрагмента   являетсяпрозрачность   фона. Существует   режим,   в   котором   все   пикселы,   закрашенные   цветом   фона,   при наложении на другие области рисунка воспринимаются как прозрачные. Для   получения   возможности   работы   с   фрагментом   егонеобходимо выделить.   Существует   прямоугольной области и в виде области произвольной формы.   две   возможности   выделения   фрагмента:  в   виде Выделение   прямоугольной   области   выполняется   движением   мыши   по диагонали выделяемой области. Для выделения произвольной области ее надо «обвести» инструментом выделения, как карандашом. К  типовым   действиям  над   фрагментом   изображения   относятся масштабирование,   поворот,   инверсия   цвета,   а   такжевыполнение   операций редактирования:   удаление   (стирание),   изменение   цвета,   вставка,   замена надписей и т. д. ✔Масштабированиев   растровом   редакторе   осуществляется   за   счет добавления новых или удаления уже имеющихся закрашенных точек (пикселов). 12 При   этом   не   всегда   удается   сохранить   первоначальную   прорисовку   линий. Некоторые   лини   при   увеличении   масштаба   теряют   точность   границ,   а   при уменьшении исчезают (Рис.7). Рис.7. Масштабирование ✔  Инверсия цвета — это замена выбранного цвета на противоположный (Рис.8). Рис.8. Инверсия цвета ✔ Поворот. Выделенный фрагмент можно повернуть по часовой стрелке на заданный угол (90°, 180°, 270°), а также отразить сверху вниз или слева направо, получив   его   зеркальное   отражение   относительно   вертикальной   или горизонтальной оси. Работа с цветом Во   многих   графических   редакторах   реализована   возможность конструирования цвета на основе цветовой модели HSB. Окно конструирования цвета   в   графическом   редакторе  Paint  открывается   командой  Палитра   — Изменить   палитру   —   Определить   цвет.   Сначала   выбирается   цвет   в   радуге   потом (перемещение   крестообразного   указателя   слева   направо), 13 устанавливается   его   контрастность   (перемещение   того   же   указателя   сверху вниз), а затем перемещением треугольного указателя задаётся яркость. Рис.9. Изменение палитры Сохранение В новой версии функции сохранения разделились теперь сохранить проект для   дальнейшего   его   редактирования   вам   необходимо   нажать  «Файл   — Сохранить».   Таким   образом,   ваша   работа   сохраниться   в   родном   формате программы GIMP, т.е. в XCF.  Чтобы   сохранить   проект   как   картинку,   вам   необходимо   выбрать   пункт «Файл — Экспортировать» и уже здесь задав нужный графический формат (jpg, png, tiff и т.д.) вы сохраните проект в том формате, которой выберете. 14 Рис.10. Как сохранить изображение в GIMP 15