Книга автора бестселлера «Факс-модем: от покупки и подключения до выхода в Интернет»

Скачать 5.42 Mb.

Название	Книга автора бестселлера «Факс-модем: от покупки и подключения до выхода в Интернет»
страница	8/56
Дата публикации	25.08.2014
Размер	5.42 Mb.
Тип	Книга

100-bal.ru > Информатика > Книга

1 ... 4 5 6 7 8 9 10 11 ... 56

Графика

Технологии компьютерной графики опираются на нисколько не менее абстрактные концепции и потому ничуть не проще для освоения, чем только что рассмотренные технологии текстовой разметки. Даже профессионалам в этой области полезно иногда отступить на шаг назад, чтобы окинуть обобщающим взглядом пеструю мешанину форматов, программ и стандартов.

Если верно, что компьютер — инструмент для реализации абстракций, то для успешной работы с ним человек должен сам легко овладевать абстракциями и уметь приводить к ним явления реального мира. С таким целостным и гармоничным (в смысле пушкинской «гармонии», которую нельзя «поверить алгеброй») явлением, как графика, это может показаться еще более трудным, чем со всегда несколько суховатым и склонным к формализму (будь то формализм грамматики или же формализм компьютерного языка разметки) текстом. Однако и награда за соединение несоединимого велика: если текст в компьютере всегда останется текстом, то в работе с изображениями компьютер даст вам такую творческую свободу и откроет перед вами такие возможности, которые в докомпьютерную эпоху трудно было даже вообразить.

56

Вектор

Все компьютерные изображения, все форматы для их хранения и все программы для их обработки делятся на два больших класса — векторные и растровые, — различающиеся прежде всего уровнем абстракции, примененной к изображению. Можно сказать, что если векторная графика пытается имитировать восприятие изображений человеком, то растровый формат хранит графику в том виде, в каком она легче всего переваривается компьютером. Соответственно, векторная графика в большинстве своем создается человеком с нуля прямо в векторном редакторе, а попытки генерировать ее автоматически (алгоритмы трассировки, стр. 100) редко когда приводят к удовлетворительному результату. И наоборот, основной поставщик растровых изображений — фотографии, т. е. в существенной своей части автоматический процесс с легко оцифровываемыми результатами.

Векторное изображение состоит из объектов — геометрических форм, составленных из прямых, дуг окружности и кривых Безье (стр. 99). Во всех векторных форматах объекты могут варьировать толщину и цвет контура, а замкнутые объекты — еще и цвет заливки. Объекты могут накладываться, частично или полностью заслоняя друг друга. В качестве отдельных объектов могут включаться растровые изображения и строки или абзацы текста (буквы которых могут также храниться в виде геометрических форм, но допускают и более высокий уровень абстракции — разделение на собственно текст, который можно редактировать, и параметры его оформления). Именно такой базовый набор возможностей предусмотрен в языке PostScript — одном из первых векторных форматов, появившемся в 1986 г. и до сих пор остающемся lingua franca для векторных изображений.

Фирма Adobe, которой принадлежит язык PostScript, разработала также первый векторный графический редактор Adobe Illustrator, для которого PostScript был стандартным форматом файлов. Однако долгие годы сохранявшееся монопольное положение этого формата сыграло с ним злую шутку: тот факт, что он стал стандартным входным форматом появившихся к тому времени лазерных принтеров и фотонаборных автоматов, практически затормозил его развитие, так как зашитое в принтер программное обеспечение, в отличие от программы, установленной на компьютере, не так-то просто обновить. В результате уже к началу 90-х

57

PostScript стал узким местом и Adobe Illustrator, и векторных редакторов других фирм, — которые могли бы реализовать, к примеру, частичную прозрачность объектов, но не решались сделать это из боязни потерять совместимость с PostScript.

В последнее время, однако, избавившись от гипноза PostScript'a, векторные форматы развиваются очень бурно — являясь по самой своей природе «сборниками абстракций», они легко заимствуют подходящие идеи из соседних областей. Некоторые из этих форматов двигаются в направлении поддержки сложных многостраничных документов с элементами логической разметки, а программы для работы с ними все больше походят на системы верстки. Другие вводят элементы анимации, мультимедиа и интерактивности. Все это сопровождается развитием собственно векторной основы графики, изобретением все новых свойств объектов и трансформаций для работы с ними. Конечно, векторные эффекты еще не столь многочисленны, как растровые (стр. 295), но они позволяют иногда добиться в векторной графике, при сохранении всех присущих ей достоинств, таких вещей, которые до недавнего времени казались прерогативой только и исключительно растра.

А достоинств у векторной графики действительно немало. С точки зрения дизайнера главное и решающее ее преимущество — всегда сохраняющаяся независимость объектов и невозможность совершить необратимые действия. Векторную картинку можно править и изменять бесконечно, не боясь «протереть дырку» или ненароком потерять часть исходной информации. По моему мнению, это свойство векторной графики настолько важно, что композиции, имеющие хоть какое-то отношение к дизайну, имеет смысл делать только в векторном редакторе, — хотя это может быть и неверным для компьютерного аналога, скажем, живописи. (И в самом деле, наиболее отчетливо преимущества векторных редакторов над растровыми проявляются при работе над композициями, содержащими текст и именно по этому признаку относимыми к жанру дизайна, а не к графике как таковой.)

Вектор в Интернете

Есть у вектора и важные практические преимущества: небольшой объем файлов (в сравнении с сопоставимыми растровыми изображениями) и независимость от разрешения устройства вывода. Эти два фактора сделали векторную графику вероятным кандидатом

58

на роль одной из ключевых технологий Интернета. Если до сих пор векторные изображения встречаются на веб-страницах довольно редко, то объяснить это можно лишь обилием конкурирующих технологий и нежеланием их владельцев открывать доступ к техническим спецификациям своих форматов, — что является одним из обязательных условий их стандартизации Консорциумом W3.

Тем не менее среди реально применяемых в Интернете векторных форматов уже есть свои лидеры. У дизайнеров популярен формат Shockwave Flash фирмы Macromedia, замечательный своими богатыми интерактивными и анимационными возможностями (один из предков Flash — профессиональный пакет компьютерной анимации Macromedia Director). Приспособленный специально для Интернета, формат этот поддерживает гипертекстовые ссылки, а в дополнение к своей врожденной векторной нетребовательности пользуется сжатием информации на манер утилит-архиваторов. Для просмотра этого формата в броузере нужен подключаемый модуль (plug-in), бесплатно распространяемый фирмой Macromedia. Для отдельных анимированных вставок использовать Flash вряд ли целесообразно, однако существуют сайты, целиком построенные на этой технологии (например, www.olympic.org ).

Для статических текстовых документов популярен формат PDF (Portable Document Format, «Переносимый формат документов») фирмы Adobe, разработанный на основе PostScript со сжатием данных, обязательным инкапсулированием растровой графики и шрифтов и с возможностью использования гипертекстовых ссылок и интерактивных форм. Хотя графические возможности PDF ничуть не богаче, чем у PostScript, формат этот удобен для выкладывания в Интернете рекламных брошюр, проспектов, журнальных статей и прочих материалов, либо существовавших ранее в виде бумажных копий, либо предназначенных для распечатывания пользователем. Особенно удобно то, что формат PDF не привязан к какой-то одной графической программе и системе верстки: печатать на PostScript-принтерах и, следовательно, давать на выходе Postscript умеют все программы без исключения, а конвертация из PostScript в PDF — процедура полностью автоматическая. Программа для чтения этого формата под названием Acrobat Reader распространяется бесплатно и существует как в виде подключаемого модуля для броузера, так и в виде самостоятельного приложения.

59

Консорциум W3 готовит стандарт «языка векторной разметки» VML (Vector Markup Language), использующего синтаксис XML и семантику CSS2 для описания векторных объектов. Относительная примитивность этого языка искупается тем, что для реализации его в современных броузерах не потребуется много усилий, так как VML максимально использует набор свойств элементов разметки и механизм абсолютного позиционирования CSS2 (стр. 241). Поэтому вполне можно надеяться на то, что язык этот сможет найти свою нишу в современном Интернете.

3D. Особую разновидность векторной графики представляют трехмерные форматы, из которых самый известный и чаще всего встречающийся в Интернете — язык VRML (Virtual Reality Modelling Language, «Язык моделирования виртуальной реальности»). Описываемые трехмерным форматом сцены состоят, как и векторные изображения, из математически описанных объектов, — с той только разницей, что все их точки имеют по три пространственных координаты (а в форматах с поддержкой анимации — еще и четвертую, временную координату). Кроме обычных объектов, сцены могут содержать разноцветные и произвольно размещаемые источники освещения, а программа-интерпретатор покажет вам сцену с любой точки и даже позволит зайти внутрь и «побродить» между объектами. Интерактивная трехмерная графика как метод представления информации грозилась одно время занять место в арсенале приемов профессионального веб-дизайна, однако ничего подобного так и не произошло — трехмерность остается любимой игрушкой непрофессионалов, но для создания в этом жанре вещей, интересных с художественной точки зрения, время, по-видимому, еще не пришло (стр. 290).

Растр

Растровое (bitmap) представление графики можно рассматривать как «вырожденную» разновидность векторного, в которой допустим только один вид объектов: расположенные в прямоугольной решетке разноцветные квадратики, называемые пикселами. Однако если на векторном изображении мы видим именно те объекты, из которых оно состоит, то в растре вместо отдельных пикселов мы воспринимаем целостную картину, в которую пикселы складываются уже в нашем сознании. Главное преимущество растра состоит в его абсолютной свободе: пиксел изображения может быть любым — пусть его изменения ограничены только одной координатой (цветом), он не обязан подчиняться каким-то математическим формулам или «помнить» об очертаниях того объекта в изображении, которому он принадлежит.

60

Разница между вектором и растром напоминает отличие студийной записи от «живого» концерта. Студийная мастер-копия сохраняет на отдельных дорожках партию каждого инструмента; как и векторное изображение, ее можно «пересводить», сколько угодно преобразуя, сдвигая, выбрасывая отдельные звуковые слои и добавляя новые. Концертная же запись и растровая картинка если и поддаются обработке и «приглаживанию», то лишь с помощью хитроумных фильтров. За эту негибкость вы получаете взамен в музыке — характерную экспрессию и «живую» фактуру звука, а в компьютерном растре — богатство текстур и некоторые принципиально недостижимые в векторе эффекты.

Интересное следствие этой концептуальной простоты — относительно небольшое количество используемых растровых форматов. Сейчас в этой области уже вряд ли можно придумать что-нибудь принципиально новое. Большинство растровых форматов, которые, как и векторные, начинали свою историю в качестве фирменных форматов той или иной программы, давно уже зажили собственной жизнью и кажутся теперь одинаково «родными» всем существующим растровым редакторам (а следовательно, нет никакой нужды выходить за пределы двух-трех общеупотребительных форматов). Из векторных форматов настолько же «обобществленным» сумел стать разве что PostScript, но и для него не редкость ситуация, когда записанный в одной программе PostScript-файл отказывается считываться в другой, — что невозможно себе представить для формата растрового.

На все четыре стороны

Экзотическая разновидность растровой графики — панорамные форматы, хранящие не двумерную картинку, а полный круговой обзор из некоторой точки, «склеенный» из нескольких снимков широкоугольным фотоаппаратом. Для просмотра такой панорамы нужно либо распечатать и свернуть ее в кольцо, либо (что, конечно, гораздо удобнее) «прокручивать» специальной программой, компенсирующей искажения, возникающие при проецировании кругового изображения на плоский экран. Некоторые из этих форматов дают не только панорамный, но и сферический обзор, включающий вид «в зенит» и «под ноги». Такими панорамами пользуется, к примеру, фирма Toyota для показа потенциальным клиентам интерьера своих автомобилей.

Цвета

Самые важные для веб-дизайнера форматы — GIF и JPEG — подробно рассматриваются в гл. IV (стр. 252), поэтому здесь вместо форматов растровой графики мы обсудим цветовые ограничения этих форматов и компьютерных устройств вывода (ведь и компьютерный дисплей, и принтер могут отображать только растр, пусть и генерируемый программой «на лету» из векторного представления). Хотя цветовой спектр есть непрерывный континуум, компьютер способен хранить лишь конечное число отличающихся друг от друга цветов. Поэтому особую важность приобретает вопрос о том, сколько оттенков способен различить человеческий глаз: если «цветовое разрешение» формата

61

превышает разборчивость нашего зрения, цветовые переходы в изображении будут казаться нам идеально плавными, в обратном же случае неизбежны «ступеньки» или диффузия (стр. 245). В свою очередь, количество доступных цветов определяется тем, сколько бит информации приходится на каждый пиксел.

Так, формат GIF имеет от одного до восьми бит на пиксел и, следовательно, может отображать от 2¹ = 2 до 2⁸ = 256 цветов. С использованием диффузии даже полноцветную фотографию можно ужать в 256 цветов так, что она будет выглядеть пристойно — но, к сожалению, не более чем «пристойно». Уровень качества, при котором глаз неспособен отличить компьютерную фотографию от настоящей, достигается только при не менее чем трех байтах на пиксел, что дает 2²⁴, или около 16 миллионов цветов.

Кроме растрового формата, на пути к зрителю графика проходит через еще один фильтр — компьютерный дисплей, также способный отображать лишь конечное количество цветов. Если сам компьютер не в состоянии отобразить больше 256 цветов (а такие системы еще составляют значительный процент всех подключенных к Интернету компьютеров), то от хранящегося в файле миллионного богатства оттенков проку будет мало. Цветовые возможности компьютера зависят от количества его видеопамяти, в которой хранится экранное изображение, и, как правило, один и тот же компьютер может работать в нескольких режимах — либо с большим разрешением (стр. 193), но меньшим количеством цветов, либо с меньшим разрешением, но более богатым цветом.

Видеопамять компьютера расположена не в мониторе, а на видеоплате в системном блоке; сам же монитор — устройство в основном аналоговое, а не цифровое, так что у него просто не может быть такой характеристики, как «количество отображаемых цветов». Тем не менее, в этой книге я буду пользоваться термином «256-цветные мониторы» для обозначения компьютеров, которые из-за аппаратных ограничений или установок ОС не могут отображать на своем мониторе больше 256 цветов.

Кроме идеального с точки зрения цветопередачи трехбайтового режима, который обычно называется «true color», у многих дисплеев есть промежуточный режим — «high color», отводящий по два байта (точнее, по 15 битов) на пиксел. На широких плавных цветовых переходах в режиме high color можно, приглядевшись, заметить «ступеньки», но для большинства практических нужд режим этот ничем не уступает true color.

62

Палитры

Выяснив, сколько памяти нужно для хранения цветовой информации, разберемся теперь с тем, как именно эта информация устроена. Так же как для однозначного указания положения точки в пространстве достаточно трех координат, любой цвет можно разложить на три составляющих, смешение которых даст цвет, ничем не отличающийся от исходного. В качестве «координат» в компьютере используются чистые красный, зеленый и синий цвета, расположенные на равном расстоянии друг от друга в цветовом круге (стр. 105).

Таким образом, объем памяти, выделенной на каждый пиксел, делится на три равные части, хранящие яркость красной, зеленой и синей составляющих цвета данного пиксела. В режиме high color на каждую составляющую приходится по 5 бит (что дает 32 градации яркости), а в true color — 1 байт (256 градаций). А поскольку известно, что режим true color превосходит цветовую разрешающую способность человеческого глаза, можно сделать вывод, что для качественной передачи монохромного изображения, изменяющегося только по одной цветовой координате (или, что то же самое, сохраняющего одно и то же соотношение трех составляющих), должно быть достаточно одного байта на пиксел.

По-иному устроены форматы с 256 цветами: вместо того чтобы делить и без того коротенькие байты на три части (тем более что восемь на три не делится), выгоднее хранить для каждого пиксела не его цвет, а номер его цвета в общей для всего файла таблице используемых цветов — палитре. Понятно, что количество цветов в этой таблице в любом случае не может превышать 256, но, поскольку цветовые значения в таблице задаются в трехбайтовом формате true color, цвета пикселов могут быть любыми, совсем не обязательно равномерно распределенными по цветовому континууму. В GIF-файлах палитра составляется на основе цветов, присутствовавших в исходном полноцветном изображении (это одно из ухищрений, позволяющих добиться приемлемого качества в ограниченной палитре), а у 256-цветных компьютерных дисплеев небольшая часть палитры фиксирована (она используется для отображения рамок окон, иконок и т. п.), а остаток отдается в распоряжение активной в данный момент программе, которая может переопределять эту часть палитры для своих нужд.

63

Системы представления цвета

Самая распространенная и понятная компьютеру без перевода система RGB (от англ. «Red, Green, Blue», т. е. «красный, зеленый, синий») — не единственная. Если цвет компьютерного экрана изменяется от черного (отсутствие цвета) до белого (максимальная яркость всех трех составляющих), то на бумаге, наоборот, отсутствию цвета соответствует белый, а смешению максимального количества красок — черный (точнее, темно-бурый). Поэтому вместо системы RGB, называемой аддитивной («складывающей»), при подготовке к печати изображение должно быть переведено в субтрактивную («вычитающую») систему, использующую противоположные исходным цвета — противоположный красному голубой, противоположный зеленому пурпурный и противоположный синему желтый. Чтобы расширить диапазон цветовоспроизведения, к этим трем компонентам добавляется четвертый — черный, и вся система получает наименование CMYK («Cyan, Magenta, Yellow, blacK»; черный обозначается в этой аббревиатуре буквой К, чтобы не путать его с синим). Таким образом, для подготовленного к печати изображения в системе CMYK нужно 4 байта на пиксел, и далеко не все растровые форматы способны хранить такое изображение (чаще всего для этого используется формат TIFF).

В компьютерных графических программах применяется еще одна система представления цвета — система HSV (от англ. Hue-Saturation-Value, тон-насыщенность-яркость; эту же систему называют иногда HSB, Hue-Saturation-Brightness, или HLS, Hue-Lightness-Saturation). Эта система представляет собой абстракцию, моделирующую не физические свойства цвета, а его восприятие человеком. Растровые форматы не используют систему НSVдля хранения изображений, но с ее помощью очень удобно подбирать цвет при практической работе (стр. 103).

Важно помнить, что цветовой охват системы CMYK существенно уже, чем у RGB или HSV, так как на бумаге в принципе невозможно воспроизвести некоторые особо яркие и насыщенные экранные цвета. Поэтому изображения, готовящиеся для печати на бумаге, с самого начала должны рассчитывать на узкий цветовой спектр CMYK.