Средства и методы создания электронного документа, содержащего графические образы

Берестова В.И., доц. РГГУ

Системы электронного документооборота могут содержать текстовую, графическую, звуковую информацию. Для каждого вида информации существуют свои способы ввода, создания, редактирования, хранения и поиска данных. В качестве документов, содержащих графические образы, могут быть чертежи, схемы, карты местности, изображения, иллюстрации, фотографии. Одной из современных форм представления графики в электронных публикациях является анимационная графика. Анимация подобна видеофильму, но она принципиально отличается от него, так как имеет дело с неодушевленными рисованными объектами. Последовательное воспроизведение связанных изображений с частотой, превышающей частоту слияния мельканий, приводит к эффекту слитного представления динамики изменения изображений. Современные системы мультимедиа содержат одновременно текстовую, графическую и звуковую информацию.

Существуют два способа формирования графических образов: векторный и растровый.

Минимальным объектом векторной графики является линия. Из линий могут формироваться более сложные объекты, например, многоугольники, окружности, дуги, сплайны (плавные кривые). Поэтому векторная графика применяется для создания схем, чертежей, контуров, логотипов. В векторной графике можно формировать и текст, например, для логотипов. Но это будет графический образ. Объекты векторной графики имеют такие свойства, как цвет линии, тип линии. Замкнутый контур объекта может иметь заливку в виде различной текстуры.

Объекты векторной графики описываются в виде математических моделей, которые программируются и хранятся в памяти компьютера, отображаются на экране монитора либо выводятся на плоттеры или принтеры. Плоттеры – это устройства для вывода графической информации.

Пакеты векторной графики используются, например, для создания вывесок, этикеток, логотипов, эмблем, рисованных изображений с четкими контурами, не обладающих большим спектром оттенков цветов.

Для работы с векторной графикой существуют пакеты графических программ, наиболее популярными из которых являются Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, AutoCAD, ArchiCAD, 3D Studio MAX, Flash и др.
Сегодня векторная графика широко применяется в различных областях деятельности:

Минимальным объектом растровой графики является точка или пиксель. Область экрана монитора, состоящая из пикселей, называется растром. Растровый образ изображения целиком выводится на экран монитора. На рис. 1. приведен пример увеличенного изображения из пикселей. Каждый пиксель может иметь цвет. Для хранения цвета одного пикселя в памяти компьютера может отводиться один или несколько бит, поэтому вводится понятие глубина цвета. Это количество бит на один пиксель для задания цвета. В системах компьютерной графики существуют различные режимы задания цвета.

Рисунок 1. Увеличенное изображение, сформированное из пикселей
Если изображение черно-белое, то отводится один бит на пиксель.
В режиме GRAYSCALE (градации серого) на один пиксель отводится 8бит, поэтому может быть (28 = 256) оттенков серого цвета.
В режиме High Color на один пиксель отводится 16 разрядов, что позволяет воспроизводить 65 536 цветов.
В режиме True Color (истинный цвет) на один пиксель отводится 24 разряда, что позволяет воспроизводить 16777 216 (16 млн) цветов.
Чем больше пикселей и чем больше глубина цвета, тем качественнее изображение, но при этом информационный объем возрастает.
Перечисленные выше режимы используются в пакетах компьютерной графики, а также в настройках сканеров.
Растровые изображения могут быть получены с помощью цифровых видеокамер, фотоаппаратов либо сканеров. Растровые изображения требуют больших объемов памяти по сравнению с векторными, но выигрывают в цветопередаче.
Растровая графика применяется для создания изображений фотографического качества там, где требуется высокая точность передачи оттенков цветов и плавного перетекания полутонов. Например, для ретуширования, реставрирования фотографий, создания и обработки фотомонтажа, коллажей, применения к изображениям различных спецэффектов. Изображения после сканирования получаются в растровом виде.
Кроме того, в растровом виде можно представить практически любое изображение, поэтому растровая графика является в достаточной степени универсальной.
На сегодняшний день наиболее популярные пакеты графических программ для работы с растровой графикой — Adobe PhotoShop, Рaint, Microsoft Photo Editor, Corel Photo-Paint и др.
Помимо растровой и векторной графики существует также фрактальная графика. В основе фрактальной графики лежит модель фрактала. Фрактал – это рисунок, который состоит из подобных между собой элементов. Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Существует большое количество графических изображений, которые являются фракталами: треугольник Серпинского, снежинка Коха, «дракон» Хартера-Хейтуея, множество Мандельброта. Построение фрактального рисунка осуществляется по какому-то алгоритму или путем автоматической генерации изображений при помощи вычислений по конкретным формулам. Изменения значений в алгоритмах или коэффициентов в формулах приводит к модификации этих изображений. Главным преимуществом фрактальной графики является то, что в файле фрактального изображения сохраняются только алгоритмы и формулы.
На рис. 2 приведен пример формирования треугольника Серпинского путем размножения самоподобием.

Рисунок 2. Пример треугольника Серпинского
На рис. 3 приведен пример фигуры, созданной методом фракталов.

Рисунок 3. Пример фрактального изображения
В компьютерной графике фракталы применяются для построения изображений природных объектов, таких как поверхности морей, деревьев, кустов, горных ландшафтов и т. д.
С использованием фракталов могут строиться вполне реалистичные изображения: например, фракталы часто используются при создании облаков, береговых линий, снега, кустов, деревьев и др. Поэтому применять фрактальные изображения можно в самых разных сферах: создание обычных текстур и фоновых изображений, фантастических ландшафтов для компьютерных игр и книжных иллюстраций. На сегодняшний день существует несколько пакетов фрактальной графики, например, Fractal Design Painter, Fractal Design Expression.
В настоящее время существует достаточно большое количество пакетов компьютерной графики. Их можно различать по способу формирования изображений, т. е. векторные или растровые. Также каждый пакет ориентирован на создание 2D или 3D изображений, динамических или статических. Рассмотрим пакеты компьютерной графики по функциональному назначению.
1. Пакеты иллюстративной графики. С их помощью можно создавать иллюстрации к книгам, каталогам и другим публикациям или редактировать существующие изображения. Например, с помощью Adobe PhotoShop можно отретушировать старую фотографию, восстановить рваные края. Данная функция может быть полезна для работы с фотодокументами. К иллюстративной графике можно также отнести пакеты Corel Draw, Adobe Illustrator. С помощью Adobe Illustrator можно создавать различного вида логотипы.
2. Пакеты компьютерной графики CAD. Пакеты CAD (англ. — computer-aided design), подразумевающие использование компьютерных технологий в проектировании, предназначены для построения чертежей, диаграмм, графиков, схем. Пакеты данного класса также предназначены для моделирования объектов и для создания трехмерных сцен и персонажей. Данные пакеты являются инструментами систем автоматизированного проектирования (САПР). Лидером среди графических пакетов CAD является пакет AutoCAD. С помощью пакета можно создавать чертежи деталей, сборочных единиц и другой конструкторской документации. Для создания архитектурных проектов широко используется пакет ArchiCAD. Пакет предназначен для проектирования архитектурно-строительных конструкций и решений, а также элементов ландшафта, мебели и т. п. В области моделирования 3D объектов и сцен лидером является пакет 3D STUDIO MAX. С его помощью можно создавать довольно реалистичные объекты и сцены.
3. Деловая графика – область компьютерной графики, предназначенная для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений, в виде круговых диаграмм, гистограмм, графиков, лепестковых диаграмм и т. д. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), например, EXCEL.
4. Анимационная графика. В настоящее время это одна из форм представления графики в современных публикациях. Анимация представляет движение определенного объекта. Анимационные рисунки представляют собой кадры, которые сменяются друг за другом за единицу времени. В результате создается эффект движения. Для анимации объектов и сцен могут использоваться программы двух- и трехмерной графики. Анимационные объекты могут встраиваться в Web-сайты или могут представлять видеоролики. Для создания встраиваемых в Web-сайты объектов в настоящее время активно используется пакет векторной графики Macromedia Flash. С его помощью создаются 2D анимационные объекты. Для создания 3D объектов используется пакет векторной графики 3D STUDIO MAX.
Таким образом, если в электронном документе используется много графических элементов, то правильный выбор типа графики позволит уменьшить объем файла документа и время его загрузки. Особую актуальность этот вопрос приобретает при создании гиперграфических документов
Для организации хранения и последующего воспроизведения изображений используются три вида графических форматов: растровые, векторные и метафайлы.
Растровые форматы файлов создаются с помощью редакторов растровой графики типа Adobe Photoshop или специальными программами, обеспечивающими работу сканеров. Наиболее распространенные растровые форматы — это TIFF (Tagged Image File Format), BMP (Windows bitmap), PCX (PC Paintbrush), GIF (Graphics Interchange Format), JPEG (Joint Photographic Experts Group).
Векторные форматы создаются программами векторной графики или программами САПР (типа AutoCAD). К векторным форматам относят DXF (Dynamic Exchange Format). Текст и PostScript-контуры файлов Illustrator EPS (Encapsulated PostScript) тоже являются векторными элементами, однако обычно они входят в состав метафайлов.
Метафайл — это общий термин для формата файлов, который может дополнительно хранить в себе и данные (доп. сведения) о хранимых в нем (файле) данных — сведения, которые в обычном режиме просмотра содержимого скрыты от пользователя. Метафайлы могут содержать как растровые, так и векторные данные. В графических файлах это дополнительная неграфическая информация о дате создания, примененных инструментах и их данных, также водяной знак.
Примерами метафайлов являются PICT, WMF (Windows Metafile), EPS (Encapsulated PostScript), CGM (Computer Graphics Metafile), PDF (Portable Document Format), SVG (Scalable Vector Graphics), WPG (Word Perfect Graphics File), RTF (Rich Text Format file)
Программы растровой и векторной графики имеют свои внутренние форматы, например, Adobe Photoshop (PSD), Adobe Illustrator (ILL), Corel Draw (CDR), FLASH (FLA), AutoCAD (DWG).
Для преобразования изображения из одного формата в другой существует достаточно много трансляторов и специализированных программ.
Так, например, программа Adobe Photoshop может открывать и сохранять растровые файлы в самых различных форматах, включая TIFF, EPS, GIF, BMP и JPEG.
В пакете Corel Draw можно перевести изображение из растрового формата в векторный. Так, например, фотография или изображение со сканера может быть обработано программой Corel PhotoPaint и будет являться растровым. Далее с помощью программы Corel Trace оно может быть преобразовано в векторный формат и может далее обрабатываться в программе векторной графики CorelDraw (см. рис. 4)

Рисунок 4. Схема перевода изображения из растрового в векторное в пакете COREL DRAW
1. Если электронный документ подготавливается для просмотра на экране монитора, то целесообразно использовать форматы, хорошо воспроизводящие цвет при малых объемах файлов, такие как GIF, JPEG.
2. При необходимости вывода документа на печать и тиражирования используются форматы EPS, TIFF. В целом, следует отметить, что для электронных публикаций, как правило, используется значительно меньшее разрешение графических изображений, чем при их типографском воспроизведении в полиграфии. Так, для монитора разрешающая способность (dpi) может быть 72, а для полиграфии необходимо не менее 250 и более.
3. Для быстрой загрузки изображений в среде Интернет используется формат GIF. Этот формат предоставляет возможность чересстрочной загрузки, то есть, как только страница гипертекстового документа начинает загружаться в память компьютера, так начинает визуализироваться (прорисовываться) требуемое изображение. Максимальное число цветов в иллюстрации формата GIF — 256. Снижение числа используемых цветов не слишком критично, но дает возможность снизить объем файла изображения и увеличить скорость его загрузки.
4. Если представляемая в документе иллюстрация содержит в основном векторные элементы, к примеру, это чертеж или схема, то имеет смысл сохранять ее в формате GIF.
5. Если документ — это цветная фотография и необходимо сохранить палитру цветов, то лучше сохранить ее в формате JPEG. Формат JPEG имеет глубину цвета 24, что соответствует палитре цветов 16,7 млн. оттенков. Для получения хорошей цветопередачи при выводе на печатающее устройство предпочтительнее сохранить изображение в формате TIFF.

6. Если в электронных публикациях размещены снимки скопированных с экрана монитора (Print Screen) растровых изображений, то снимок копии экрана, как правило, имеет низкое разрешение, определяемое разрешением экрана монитора. Поэтому такие изображения (чаще всего это рабочее окно какой-либо программы) представляются в формате GIF.

7. Изображения в формате BMP (Bit Map Picture, или побитовая карта изображения) используются в качестве обоев для рабочего стола Windows, для быстрой загрузки файлов с диска. Формат можно использовать для промежуточного сохранения изображений при редактировании в редакторе Paint. Размеры файла довольно большие.
8. Формат TIFF (Tagged Image File Format, или теговый формат файла изображения) используется для работы с большими изображениями и полезен для сохранения промежуточных результатов работы. Широко применяется в полиграфии, но размеры изображений большие.
9. Формат PNG-24 (Portable Network Graphic - Переносимая графика для работы в сети). Формат существует в двух разновидностях: 24-х битовый и 8-битовый. PNG-24 рассматривается как 24-х битовый, то есть полноцветный формат. Формат PNG-24 используется для специальных целей, в частности, для изображений с переменной прозрачностью. При сохранении документов MS Office как Web-страниц внедренные изображения могут сохраняться в формате PNG. В Интернете формат PNG-24 не используется в силу своей тяжести по объему памяти (в отличие от модификации PNG-8).
10. Формат GIF (Graphic Interchange Format - Формат для обмена графикой) позволяет иметь слои, которые можно «листать», создавая эффект мультипликации (анимированный GIF). Если в изображении нет слишком большого разнообразия цветов, то качество изображения хорошее. Размеры файлов могут быть в 3-10 раз меньше, чем размеры файлов тех же изображений в формате BMP. В данном формате хорошо сохранять изображения с небольшим числом цветов, хорошо очерченными контурами, контрастными переходами, рисунки, сканированные таблицы. Категорически не рекомендуется использовать формат при сохранении промежуточных результатов работы с изображением. В основном формат используется для графики, встраиваемой в Web-сайты.
Выводы