Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы - графические редакторы. Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, FreeHand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. Последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом.
Программа Photoshop компании Adobe занимает особое место. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.
Используемые методы обработки графической информации существенно определяются аппаратными средствами отображения ее на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые. В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. Тогда как в растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, т.е. без вычерчивания каждой линии непрерывным движением. Таким образом, между обоими типами визуализации графического объекта лежит принципиальное различие:
- векторный подход характеризуется динамическим формированием на экране объекта по его программному описанию, сформированному посредством графических примитивов;
- растровый подход отображает на экран весь объект целиком на основе его шаблона, созданного посредством графических примитивов и находящегося в видеопамяти дисплея.
Информационные технологии обработки графической информации включают в себя специфические модели представления информации данного вида, особые методы ввода, формирования и вывода изображений, свои аппаратные и программные средства.
Программные средства компьютерной графики - графические редакторы делятся на две большие группы: растровые и векторные редакторы. Это деление обусловлено способом представления и хранения графической информации (растровый или векторный способ).
Среди программных средств компьютерной графики особое место занимают программные средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций к отчетной документации, статистическим сводкам и другим иллюстративным материалам. Обычно это различные графики, диаграммы, схемы и т.п. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав текстовых и табличных процессоров (электронных таблиц).
К инструментам деловой графики можно отнести и системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для создания чертежей, но по сути являются векторными графическими редакторами.
Компьютерные технологии обработки графической информации включают не только особое программное обеспечение (программные ресурсы), но и специфические аппаратные ресурсы, такие как различные устройства ввода и вывода графической информации: сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, дигитайзеры, графические планшеты, плоттеры и т.п.
На дисплейных системах векторного типа работа с графическими объектами включала, как правило, следующие основные этапы:
- программное создание графических объектов посредством графических примитивов;
- формирование его снимка-проекции из определенной точки наблюдения и отображение данного снимка на экран дисплея;
- программное редактирование графических объектов. Созданное для векторных дисплеев графическое программное обеспечение, воспринимая ряд растровых примитивов (например, массивов пикселей), работает в системе мировых координат с заданными пользователем объектами.
Вместе с тем, такое программное обеспечение не может в полной мере воспользоваться богатыми возможностями растровых дисплейных систем.
Принципиально иной подход использует рисующее графическое программное обеспечение, ориентированное на работу с растровыми дисплейными системами и получившее весьма широкое распространение в связи с использованием именно растровых дисплеев на всех основных типах ПК. Такое программное обеспечение работает с графическими объектами, не являющихся объектами некоторого координатного пространства, а представляющими собой отдельные пиксели или их совокупности в некоторой пиксельной матрице - стандартном листе для рисования. В этом случае выводимое на экран изображение представляет собой 2-мерный массив пикселей - элементов графического изображения, несущих информацию о яркости и цвете элементарного участка изображения, совокупность которых составляет изображение в целом. Для представления одного пикселя требуется до 2 байт информации. В настоящее время пиксельные матрицы характеризуются размерностью 1024х768 пикселей, определяя достаточно высокую разрешающую способность дисплейных систем для ПК.
Сформированное в пиксельной матрице изображение хранится в видеопамяти дисплея и выводится на экран в режиме регенерации. Рисование в цвете, реализуемое посредством манипуляций пикселями такой матрицы, в определенной мере подобно приготовлению фотографии путем модификации областей эмульсионного слоя пленки в отличие от обычного экспонирования ее посредством фотоаппарата, наведенного на некоторый графический объект. Тогда как методика работы с графическими объектами в среде векторных систем напоминает именно процесс обычного фотографирования. Таким образом, в отличие от векторного, растровая технология позволяет создавать рисующие программные средства, работающие независимо от аппаратных средств на нижних уровнях обработки графической информации.
В настоящее время разработаны и поставляются на рынок весьма разнообразные программные средства, ориентированные на различные приложения, многие из которых упоминались выше. Предлагается графический пакет AutoTouch, ориентированный на рисовальный характер работы с графическими объектами и базирующийся на оригинальной геометрии рисования. Автор предлагаемого метода рисования - М.О. Ефимова.
1. Основные методы формирования графических объектов
Каждый разрабатываемый графический пакет ищет свою нишу в среде исследователей, инженеров, дизайнеров, художников, чертежников, рисующих детей и т.д. Существующие пакеты используют следующие основные (с точки зрения пользователя) технологические методы создания графического изображения-объекта (ГО):
- Команда-параметры - этим методом выбора команд и задания им соответствующих параметров пользуются известный пакет AutoCAD и созданные на его основе многие другие системы автоматизированного проектирования. Метод использует свою нишу в основном в среде разработчиков средств технического черчения;
- Команда-инструмент - этим методом выбора команд и/или рисовальных инструментов пользуются пакеты типа Paintbrush; метод нашел свою нишу в среде рисующих детей и дизайнеров, редактирующих битовые Г0, полученные сканированием или вводом с магнитных носителей. Данный метод использует также известный графический пакет Adobe Photoshop, имеющий расширенные возможности выделения областей и цветового редактирования; пакет нашел приложения, прежде всего, в среде дизайнеров, редактирующих импортированные извне ГО различного характера;
- Команда-символ-инструмент - этим методом выбора команд, инструментов и готовых графических изображений (символов) пользуются многочисленные пакеты типа CorelDRAW, нашедшие применение, главным образом, в иллюстративных целях (рекламные заставки, фирменные знаки, оформительские материалы и т.д.), а также в качестве относительно простых графических редакторов.
Разделение технологических методов на такие группы в значительной мере условно и лишь отражает основную тенденцию, т.к. любой пакет использует в большей или меньшей мере задание параметров и инструментов в своем графическом интерфейсе. Очевидно, ниша художественного рисования на экране остается почти незанятой, ибо получение кривых линий вытягиванием или построением по касательным в значительной мере непривычно для традиционной работы художника, а физическим рисованием посредством инструментов трудно создать на экране сложный фрагмент или узор.
Существует ряд численных методов, использующих специальные алгоритмы, генератор псевдослучайных чисел и итерации, с помощью которых можно программным путем, задавая параметры, создавать фрагменты достаточно сложных графических объектов для их последующего конструирования и редактирования. Графический пакет AutoTouch ставит своей целью пригласить к компьютеру художников и дизайнеров для создания картин, их фрагментов, фактур или текстур, а также привлечь детей и взрослых возможностями натуралистического рисования. Любителям абстрактной живописи пакет предоставит также массу возможностей для создания планируемых или даже неожиданных образов. С некоторым упрощением применяемый в пакете технологический метод можно назвать автоштриховым, когда штрих наносится за штрихом автоматически, имитируя (в некотором роде) работу художника-графика, а технологическую цепочку рисования можно обозначить как прототип-персонажи- функции.
Пользователь выбирает прототип фигуры (или узора) и передоверяет его рисование назначенным персонажам с определенными для них функциями. Редактирование фигур осуществляется переназначениями и перерисовкой объектов. Метод назначения персонажей и их функций поможет пользователю не только отображать, но и распознавать окружающие его образы. Некоторые виды прямого инструментального рисования возможны на той части экрана, которой предстоит стать битовым образом - векторная автоштриховая методика этих операций не признает.