4.8.1. Основные понятия компьютерной графики

В компьютерной графике с понятием разрешения обычно проис­ходит больше всего путаницы, поскольку приходится иметь дело сразу с несколькими свойствами разных объектов. Следует четко различать: разрешение экрана, разрешение печатающего устройства и разрешение изображения. Все эти понятия относятся к разным объектам. Друг с другом эти вилы разрешения никак не связаны, пока не потребуется узнать, какой физический размер будет иметь картинка на экране монитора, отпечаток на бумаге или файл на жестком диске.

Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек Windows). Разрешение экрана измеряется в пикселях и определяет размер изображения, которое может поместиться на экране целиком.

Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее коли­чество отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участ­ке единичной длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество изображения при заданном размере.

Разрешение изображения (табл.4.3) – это свойство самого изображения. Оно тоже измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения – его физическим размером.

Физический размер (табл.4.3, табл.4.4) изображения может измеряться как в пикселах, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Если изображение готовят для демонстрации на экране то его ширину и высоту задают в пикселах, чтобы знать какую часть экрана оно занимает.

Если изображение готовят для печати, то его размер задают в единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет. Нетрудно пересчитать размер изображения из пикселов в единицы длины или наоборот, если известно разрешение изобра­жения.

Таблица 4.3

Связь между линейным размером иллюстрации и размером файла 

при разных разрешениях отпечатка

Для работы с растровой графикой компьютер выбирают, исходя из постав­ленных задач. Для обычного домашнего занятия цифровой фотографией необходим компьютер, имеющий оперативную память порядка 128 Мбайт и процессор с производительностью от 300 Мгц и выше. Для подготовки рекламных иллюстраций необходим компьютер с оперативной памятью до 256 Мбайт и процессором от 500 Мгц и выше. Для подготовки полно­цветных журнальных полос нужны специальные компьютеры, которые иногда называют графическими рабочими станциями.

Таблица 4.4

Связь между размером иллюстрации (в пикселях) и размером 

отпечатка (в мм) при разных разрешениях отпечатка

На практике высококачественная печать полноцветного изображения обеспечивается при разрешении файла 200-300 dpi. При печати изображе­ния, занимающего полный экран очень большого монитора, образуется отпечаток размером всего лишь с небольшую фотографию.

Цветовое разрешение и цветовые модели. При работе с цветом используются понятия цветовое разрешение (его еще называют глубиной цвета) и цветовая модель. Цветовое разрешение определяет метод кодирования цветовой информации, и от него зависит то, сколько цветов на экране может отобра­жаться одновременно. Для кодирования двухцветного (черно-белого) изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пикселя. Выделение одного байта позволяет закодировать 256 различных цветовых оттенков. Два байта (16 битов) позволяют определить 65 536 различных цветов. Этот режим называется High Color. Если для кодирования цвета используются три байта (24 бита), возможно одновременное ото­бражение 16,5 млн. цветов. Этот режим называется True Color.

Цвета в природе редко являются простыми. Большинство цветовых оттенков образуется смешением основных цветов. Способ разделе­ния цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. Существует много различных типов цветовых моделей, но в компьютерной графике, как правило, применяется не более трех. Эти модели известны под названиями: RGB, CMYK и HSB.

Цветовая модель RGB. Наиболее проста для понимания и очевидна модель RGB. В этой модели работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: красного (Red), зеленою (Green) и синего (Blue). Эти цвета называются основными. Считается также, что при наложении одного компо­нента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Совме­щение трех компонентов дает нейтральный цвет (серый), который при большой яркости стремится к белому цвету.

Это соответствует тому, что мы наблюдаем на экране монитора, поэтому данную модель применяют всегда, когда готовится изобра­жение, предназначенное для воспроизведения на экране. Если изображение проходит компьютерную обработку в графическом редакторе, то его тоже следует представить в этой модели. В гра­фических редакторах имеются средства для преобразования изо­бражений из одной цветовой модели в другую.

Метод получения нового оттенка суммированием яркостей составляющих компонентов называют аддитивным методом. Он применяется всюду, где цветное изображение рассматривается в проходящем свете («на просвет»): в мониторах, слайд-проекторах и т. п.

Нетрудно догадаться, что чем меньше яркость, тем темнее оттенок. Поэтому в аддитивной модели центральная точка, имеющая нулевые значения компонен­тов (0, 0, 0), имеет черный цвет (отсутствие свечения экрана монитора). Белому цвету соответствуют максимальные значения составляющих (255, 255, 255).

Модель RGB является аддитивной, а ее компоненты: красный, зеленый и си­ний - называют основными цветами.

Цветовая модель CMYK. Эту модель используют для подготовки не экранных, а печатных изображений. Они отличаются тем, что их видят не в проходя­щем, а в отраженном свете. Чем больше краски положено на бумагу, тем больше света она поглощает и меньше отражает. Сов­мещение трех основных красок поглощает почти весь падающий свет, и со стороны изображение выглядит почти черным. В отличие от модели RGB увеличение количества краски приводит не к увеличению визуальной яркости, а наоборот к ее уменьшению. Поэтому для подготовки печатных изображений используется не аддитивная (суммирующая) модель, а субтрактивная (вычитаю­щая) модель. Цветовыми компонентами этой модели являются не основные цвета, а те, которые получаются в результате вычитания основных цветов из белого.

Эти три цвета называются дополнительными, потому что они допол­няют основные цвета до белого.

Существенную трудность в полиграфии представляет черный цвет. Теоретически его можно получить совмещением трех основ­ных или дополнительных красок, но на практике результат оказы­вается негодным. Поэтому в цветовую модель CMYK добавлен четвертый компонент — черный. Ему эта система обязана буквой К в названии (blасК).

Преобразование между моделями. Графические редакторы позволяют работать с цветным изобра­жением в разных цветовых моделях, но все-таки модель RGB для компьютера «ближе». Это связано с методом кодирования цвета байтами. Поэтому создавать и обрабатывать цветные изображения принято в модели RGB, а при выполнении цветоделения рисунок преобразовывают в модель CMYK. При печати рисунка RGB на цветном четырехцветном принтере драйвер принтера также пре­образует рисунок в цветовую модель CMYK.

Многие графические редакторы могут преобразовывать изображения из одной цветовой модели в другую. На рисунках видно, что при этом изменяется разложение на составляющие цвета.

Цветовая палитра. Цветовая палитра – это таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и хранится вместе с графическим файлом.

Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета – 24-раз-рядный, True Color. В этом режиме на кодирование каждой цветовой составляющей R (красной), G (зеленой) и В (синей) отводится по одному байту (8 битов). Яркость каждой составля­ющей выражается числом от 0 до 255, и любой цвет из 16,5 мил­лионов компьютер может воспроизвести по трем кодам. В этом случае цветовая палитра не нужна, поскольку в трех байтах и так достаточно информации о цвете конкретного пикселя.

Индексная палитра. Существенно сложнее обстоит дело, когда изображение имеет только 256 цветов, кодируемых одним байтом. В этом случае каждый цветовой оттенок представлен одним числом, причем это число выражает не цвет пикселя, а индекс цвета (его номер). Сам же цвет разыскивается по этому номеру в сопроводительной цвето­вой палитре, приложенной к файлу. Такие цветовые палитры еще называют индексными палитрами. Разные изображения могут иметь разные цветовые палитры. Например, в одном изображе­нии зеленый цвет может кодироваться индексом 64, а в другом изображении этот индекс может быть отдан розовому цвету. Если воспроизвести изображение с «чужой» цветовой палитрой, то зеленая елка на экране может оказаться розовой.

Фиксированная палитра. В тех случаях, когда цвет изображения закодирован двумя байтами (режим High Color), на экране возможно изображение 65 тысяч цветов. Разумеется, это не все возможные цвета, а лишь одна две­сти пятьдесят шестая доля общего непрерывного спектра красок, доступного в режиме True Color. В таком изображении каждый двухбайтный код тоже выражает какой-то цвет из общего спектра. Но в данном случае нельзя приложить к файлу индексную палит­ру, в которой было бы записано какой код какому цвету соответ­ствует, поскольку в этой таблице было бы 65 тысяч записей, и ее размер составил бы сотни тысяч байтов. Вряд ли есть смысл при­кладывать к файлу таблицу, которая может быть по размеру больше самого файла. В этом случае используют понятие фиксированной палитры. Ее не надо прикладывать к файлу, поскольку в любом графическом файле, имеющем шестнадцатиразрядное кодирова­ние цвета, один и тот же код всегда выражает один и тот же цвет.

Безопасная» палитра. Термин безопасная палитра используют в Web-графике. Поскольку скорость передачи данных в Интернете пока оставляет желать лучшего, для оформления Web-страниц не применяют графику, имеющую кодирование цвета выше 8-разрядного.

При этом возникает проблема, связанная с тем, что создатель Web-страницы не имеет ни малейшего понятия о том, на какой модели компьютера и под управлением каких программ будет просматриваться его произведение. Он не уверен, не превратится ли его «зеленая елка» в красную или оранжевую на экранах поль­зователей.

В связи с этим было принято следующее решение. Все наиболее популярные программы для просмотра Web-страниц (браузеры) заранее настроены на некоторую одну фиксированную палитру. Если разработчик Web-страницы при создании иллюстраций будет применять только эту палитру, то он может быть уверен, что пользователи всего мира увидят рисунок правильно.

В этой палитре не 256 цветов, как можно было бы предположить, а лишь 216. Это связано с тем, что в Интернете работают люди с разными компьютерами, а не только с IBM PC, и не все компью­теры могут воспроизводить 256 цветов.

Такая фиксированная палитра, жестко определяющая индексы для кодирования 216 цветов, называется безопасной палитрой.