Графические редакторы

В последние годы компьютерная графика является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений информатики. Многим пользователям знакомы названия пакетов CorelDraw, Corel PhotoPaint, Macromedia FreeHand, Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, AutoCAD и другие, пользующиеся заслуженной популярностью при работе с изображениями.

В зависимости от способа формирования изображения компьютерную графику принято подразделять на растровую и векторную. Отдельно рассматривают трехмерную (3D) графику, ориентированную на построение объемных моделей объектов в виртуальном пространстве.

Растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи градаций полутонов, поэтому они являются оптимальным средством представления тоновых оригиналов, полученных, в частности, при сканировании фотоизображений с большим количеством мелких деталей и цветовых оттенков. Некорректная обработка растрового изображения, например, произвольное масштабирование в любую сторону или печать изображения с более высоким разрешением, может привести к заметному ухудшению качества изображения. При уменьшении разрешения относительно исходного оригинала теряются мелкие детали, деформируются надписи, и границы объектов на изображении могут получиться неровными. Увеличение масштаба изображения приводит к ухудшению его резкости и яркости, так как новым точкам приходится присваивать цветовые оттенки, средние между оттенками соседних точек.

Растровые изображения требуют значительного объема памяти при их сохранении. Простые растровые изображения, такие как копии экрана дисплея или черно-белые изображения, занимают несколько сотен килобайт памяти. Детализированные цветные изображения, сформированные с помощью сканера с высокой разрешающей способностью или программ создания фотореалистических изображений, могут занимать десятки и сотни мегабайт. Существуют определенные проблемы, связанные с редактированием больших изображений, занимающих значительные объемы памяти компьютера. Так, применение сложных фильтров для создания спецэффектов к подобным рисункам в профессиональных программах, например Photoshop, может потребовать многих десятков минут (в зависимости от производительности компьютера).

Размер файла растровой графики существенно зависит от формата выбранного для хранения изображения. Так, сохранение одного и того же изображения в формате *.tif требует файла вдвое меньшего размера по сравнению с форматом *.cps или вдвое большего, чем для формата *.pcx. Это обстоятельство объясняется тем, что различные форматы используют собственные схемы (алгоритмы) сжатия изображений и включают в состав файла различную служебную информацию, связанную с последующим воспроизведением изображения. Растровые изображения наиболее часто сохраняются в форматах TIFF, GIF, JPEG, PNG, BMP, PhotoCD и др.

В отличие от растрового представления изображений объектами в виде точек, векторное описание использует в качестве простейших объектов отрезки прямых линий, кривые второго (параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и др.) и третьего порядка (в том числе, и широко используемые на практике кривые Безье); они широко используются в качестве примитивов при создании более сложных изображений. В трехмерной компьютерной графике широко применяются также объемные примитивы, такие как сферы, кубы и др. Вид конкретного изображения определяется параметрами образующих его графических примитивов (векторов). Так, построив круг, можно затем его произвольно перемещать, изменять размеры и цвет; при этом программа будет выполнять все необходимые математические преобразования, исходя из описания данного объекта (т.е. используя значения радиуса круга, координат его центра и цвет). Очевидно, что такое описание объекта требует значительно меньшего объема памяти по сравнению с описанием растрового изображения. Следует отметить, что масштабирование изображения как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, не изменяет качества изображения, поскольку координаты отдельных его точек рассчитываются по математическим формулам. На любом полиграфическом и печатном оборудовании векторные изображения воспроизводятся с максимальным качеством.

Векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством цветовых оттенков или мелких деталей, например фотоизображений, поскольку при этом для их описания приходится использовать огромное количество графических примитивов и математических формул. Кроме того, преобразование (конвертирование) изображения из растрового в векторный формат во многих случаях не обеспечивает требуемого качества при необходимости последующего увеличения размера изображения. Векторные графические редакторы являются наилучшим средством для создания текстовых объектов (с использованием различных кеглей), таких как логотипы, для которых принципиально важно сохранить четкие контуры элементов изображений при различном масштабировании. Следует отметить, что в отличие от растровых изображений, требующих больший объем памяти при увеличении глубины цвета при описании цвета (посредством повышения разрядности кодов, используемых для описания цветовых оттенков, например, при переходе от 24-разрядных кодов к 32-разрядным), для векторных изображений характерна независимость от сложности описания цвета.

В последние годы проявляется тенденция к сближению возможностей растровых и векторных графических редакторов. Многие векторные редакторы поддерживают возможность размещения растровых изображений в качестве одного из типов объектов в рамках векторных изображений, а также использование их в качестве фона. Однако, при этом возможно только масштабирование растрового изображения и изменение его относительной яркости и контрастности, а возможность редактирования отдельных пикселов исключается. Большинство векторных редакторов обеспечивают экспорт в файлы с растровым представлением, например *.gif или *.jpg (в соответствии с выбираемым пользователем разрешением). Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно *.wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью последующего редактирования.

К распространенным векторным форматам относятся WMF, EPS (позволяет хранить как векторные, так и растровые изображения на языке PostScript фирмы Adobe) и др.

В сети Интернет наиболее распространенные браузеры ориентированы на работу с растровыми изображениями (поддерживают форматы GIF, JPG, PNG). Имеются специализированные дополнения (плагины) к браузерам, позволяющие отображать на экране некоторые растровые форматы, в том числе PostScript. На сегодняшний день практически вся графика в службе WWW – растровая, поэтому при необходимости размещения векторных изображений их следует предварительно преобразовать в растровый формат.

Разновидностью векторной графики является фрактальная графика. Базовым элементом фрактальной графики является математическая формула, при этом изображение строится непосредственно по уравнениям без сохранения в памяти каких либо других объектов. Такой подход позволяет строить как простейшие регулярные структуры, так и сложные изображения типа природных ландшафтов и трехмерных объектов.

В области обработки двухмерных изображенийшироко применяется целый ряд пакетов, среди которых наиболее известны программные продукты корпорации Corel Corporation и фирмы Adobe

Corel Corporation знаменита своим семейством программных продуктов для работы с различными типами графических изображений. Особое место в этом семействе занимает пакет CorelDraw, являющийся фактическим стандартом среди графических векторных редакторов. Разрабатываемые корпорацией программные продукты могут использоваться как автономно, так и в составе интегрированных пакетов. Так, пакетCorelDraw 11 Suiteрасполагает широкими возможностями для создания векторной, растровой и анимационной графики. Улучшенный интерфейс, профессиональные графические функции и поддержка многоязычных текстов упрощают процесс создания иллюстраций для печатной продукции и Web. В состав пакета CorelDraw 11 Suite входят программы: CorelDraw – векторный графический редактор для макетирования страниц и создания иллюстраций; Corel PhotoPaint – растровый графический редактор для редактирования изображений и рисования; Corel R.A.V.E – редактор для создания анимации и rollover-графики, а также преобразования изображений в формат SWF для программ Macromedia.

Программа CorelDraw 11 является мощным и удобным векторным графическим редактором, используемым для создания коммерческой графики, рекламных материалов, логотипов, иллюстративной и художественной графики, инженерной и научной документации. Фактически CorelDraw является общепризнанным стандартом среди векторных графических редакторов. Программа имеет интуитивно понятный интерфейс в стиле Windows (меню, панель инструментов, строку состояния, полосы прокрутки, кнопки управления и др.), мощную встроенную систему подсказок; значительная поддержка оказывается огромными библиотеками изображений (включая широкое многообразие готовых форм, среди которых есть различного рода стрелки, звездочки, выноски, блок-схемы и др.). В интерфейсе CorelDraw реализован ряд специфических особенностей: обеспечена возможность конфигурирования интерфейса аналогично другим популярным графическим пакетам, например Adobe Illustrator или Macromedia FreeHand; состав элементов управления панели свойств динамически изменяется в зависимости от типа выбранного объекта и др. Стало возможным создание элементов rollover-графики, реагирующих на перемещения мыши (т.е. интерактивной rollover-графики). Обеспечен предварительный просмотр изображений в CorelDraw и их экспорт для использования в Web-страницах, а также экспорт rollover-графики в формат SWF и ее встраивание в Web-страницы. Реализован импорт файлов Macromedia FreeHand 8 и Microsoft Visio 5, а также поддержка форматов AutoCAD 2002 (DXF и DWG) помощью фильтров.

Для создания и модификации объектов используются панель инструментов, панель свойств и интерактивные меню. Панель инструментов объединяет в себе ряд инструментов: выбора объектов - Указатель, изменения формы - Фигура, масштабирования - Масштаб, рисования линий - Кривая Безье, рисования прямоугольников - Прямоугольник, рисования эллипсов - Эллипс, рисования многоугольников - Многоугольник, работы с текстом – Текст. Среди интерактивных инструментов: Заливка, управляющий способами заливки объектов; Прозрачность, управляющий прозрачностью объектов; Перетекание, управляющий перетеканием объектов друг в друга с промежуточной трансформацией; Абрис, управляющий параметрами контуров; Пипетка для выбора цвета. Большинство команд меню имеют связанные с ними пиктограммы, которые облегчают поиск командных кнопок на панелях инструментов, элементов и свойств. Реализованы возможности настройки меню, панелей инструментов и строки состояния самим пользователем. В программе предопределены три типовых стиля управления цветами: для Web, для черновой и для высококачественной печати, а также имеется возможность создания пользовательских конфигураций для управления цветами. Дополнительно можно создать свои собственные наборы параметров для часто используемых инструментов. Возможно использование символов из нескольких языков в одном текстовом поле. Средства проверки правописания и грамматики позволяют автоматически исправлять текст на выбранном языке. Предусмотрена возможность записи последовательности действий пользователя в виде макрокоманды на языке Visual Basic for Applications. Обеспечен предварительный просмотр изображений в форматах JPG, GIF и PNG и оптимизация Web-изображений с уменьшением размера графических файлов для их более быстрой загрузки.

Интеграция пакетов CorelDraw, Corel PhotoPaint и Corel Ventura Publisher (пакет для верстки) позволяет обеспечить полноценную, законченную систему подготовки электронных и полиграфических публикаций.

Аналогично корпорации Corel Corporation фирма Adobe в течение многих лет разрабатывает полноценное семейство программных продуктов для работы с различными типами графических изображений. Особое место в этом семействе занимает пакет Adobe Photoshop 7, являющийся фактическим стандартом среди графических растровых редакторов. Основные элементы управления Photoshop сосредоточены в меню и панели инструментов. Как правило, при обработке изображения на экране присутствуют диалоговые окна инструментальных палитр. Связь редактора с внешними устройствами (сканером, цифровым фотоаппаратом и др.) обеспечивается посредством программного интерфейса TWAIN, определяющего стандарт на параметры обмена с источником изображений.

Для выделения отдельных объектов на изображении используются инструменты: Область и Лассо для выделения участков, ограниченных геометрической фигурой, и Волшебная палочка, позволяющий осуществить выборку области по принципу цветового совпадения в рамках ограниченной пользователем части изображения. Инструмент Перемещение позволяет передвигать выделенные области и копировать их. Инструменты Аэрограф, Кисть, Карандаш, Ластик, Штамп (копирует выбранный участок по каждому щелчку мыши) и Палец (имитирует сдвиг сырой краски как прием художника при письме маслом гуашью тушью) используются непосредственно для рисования. Инструменты Резкость/Размывка позволяют изменять эти параметры изображения в пределах выделенных областей, а инструменты Осветлитель/Затемнитель/Губка используются для локальной коррекции яркости и цветовой насыщенности. Инструменты Перо (прорисовка плавных криволинейных контуров), Текст, Линия, Заливка (заполнение выделенных участков одним цветом), Градиент (заполнение выделенных участков плавным переходом между цветами), Пипетка (определение цвета в любой точке изображения и принятия его как образца для инструментов панели) предназначены для построения новых объектов.

Инструментальные палитры представляют собой диалоговые окна, служащие для настройки параметров основных инструментов и проведения некоторых операций с изображением. Так, палитра Каталог содержит набор доступных цветов (его можно редактировать), палитра Слои служит для управления отображением всех слоев изображения (возможно определение параметров слоев, изменение порядка их следования, операции со слоями с применением различных методов), палитра Операции позволяет формировать макрокоманды в виде заданной последовательности операций с изображением. Особую группу операций над изображениями позволяет выполнить множество фильтров, реализующих обработку изображений по различным алгоритмам.

Программа Adobe Illustrator 10, являясь одним из векторных графических редакторов, предоставляет пользователям широкие возможности для создания эффектных публикаций художественных работ в сети Интернет и в печати. Наряду с обеспечением повышения производительности и уменьшения размеров файлов и использованием классических для подобных программных продуктов инструментов, в Adobe Illustrator введен ряд новых возможностей. Реализована поддержка объектно-ориентированного сегментирования, позволяющего оптимизировать Web-графику, создавая векторные сегменты из объектов, групп, или слоев (сегменты автоматически обновляются при перемещении или редактировании объекта, слоя или группы). Улучшена поддержка масштабируемой векторной графики (Scalable Vector Graphics - SVG) и Macromedia Flash (SWF). Для генерации однотипных рисунков создан механизм динамической графики, который позволяет изменять (благодаря заранее созданным сценариям, связывающим переменные объекты с базой данных или текстовым файлом) вид рисунков при изменении данных. Можно сгибать, растягивать и скручивать текст и рисунки, используя в качестве оболочки любой контур и применяя 15 настраиваемых способов деформации, которые можно сохранить как графические стили. Изображение можно покрыть морщинами, развернуть или “раздуть” с помощью гибких инструментов текучести; при этом все деформированные объекты, в том числе и текст, остаются полностью доступными для редактирования. Введен новый инструмент Вспышка для создания фотореалистичных оптических эффектов.

Программа Adobe Acrobat 5.0 является простым и надежным средством обмена документами в электронном виде. Acrobat позволяет создавать новые документы и легко преобразовать любые документы без изменения их внешнего вида в переносимый pdf-файл, пригодный для просмотра или печати в любой операционной системе, а также обеспечивает инструментами для разметки и аннотирования pdf-документов, правки или копирования в другие документы текста и рисунков. В ней реализованы возможности защиты данных, создания цифровых подписей pdf-файлов, сохранение документов в формате RTF (Rich Text Format), что упрощает последующее извлечение информации из pdf-файла для работы с ней в редакторе Word.

Среди систем автоматизированного проектирования фактическим стандартом в течение многих лет является пакет AutoCAD фирмы Autodesk. AutoCAD 2002 предлагает проектировщику инструменты, сокращающие количество шагов при разработке проекта, позволяя тем самым проработать большее число конструктивных вариантов и решений. Он содержит дополнительные средства коллективной работы над проектом, механизмы обмена данными с заказчиками и потребителями. На основе AutoCAD создано семейство программ для решения предметных задач. Технология i-drop- новая технология фирмы Autodesk позволяет проектировщикам и дизайнерам создавать библиотеки различных типов данных, таких как блоки, комплектующие, текстуры и др. Помимо геометрии, производитель может также вводить данные по фотометрии, стоимости, материалам и многому другому. Технология i-drop реализована на основе языка XML, который обеспечивает хранение любых данных в формате HTML. В пакете реализованы новые инструменты проектирования: менеджер атрибутов блоков, который позволяет быстро считать атрибуты в текстовый файл, таблицу Excel или Microsoft Access, изменять атрибуты блока, не прибегая к его разбиению или переопределению; новые команды работы с текстом, обеспечивающие масштабирование текстовых аннотаций, содержащихся в видовых экранах с разными масштабами и др. Применение AutoCAD 2002 позволяет сократить время на изменение чертежа, используя реальные ассоциативные размеры (при изменении геометрии объекта ассоциативные размеры объектов изменяются автоматически).

В области подготовки презентаций наиболее популярны пакеты Power Point и Serious Magic Visual Communicator.