Глава 1 Строение растровой графики

Глава 1

Строение растровой графики

Говоря о компьютерной графике в целом, принято подразделять ее прежде всего на трехмерную и плоскостную. В свою очередь плоскостную графику принято подразделять на два разных класса: растровую и векторную.

Два этих типа изображений строятся по совершенно различным законам, и, соответственно, для работы с ними используются разные программы. Однако в последние годы все больше программ задействуют оба вида графики одновременно, поскольку разные задачи удобнее и эффективнее выполнять по разным принципам.

Векторная графика – «компьютерное» детище, поскольку не имеет аналогов в реальном мире и появилась только с возникновением компьютерной техники. Ближайшим аналогом векторной графики обычно называют черчение, но эта параллель достаточно условна: сходство их заключается скорее в методах работы, принципах построения изображений.

Если заглянуть «вглубь», то векторная графика состоит из отдельных объектов-форм, которые в целом образуют изображение. Используя отдельные геометрические фигуры и линии, мы создаем цельное изображение. Отдельные объекты векторной графики, в свою очередь, состоят из отдельных точек, соединенных прямыми или изогнутыми линиями. Изгиб линий, соединяющих точки, задается векторами – отсюда и название «векторная графика».

На рис. 1.1 вы можете видеть пример векторного рисунка – его внешний вид и «строение» рисунка, состоящего из точек и линий.

Рис. 1.1. Внешний вид (слева) и строение векторного рисунка (справа)

Растровая графика имеет весьма точный аналог в реальном мире – мозаику. В растровой графике цельное изображение составляется из отдельных элементов, называемых пикселами. Все они одинакового размера и формы, упорядоченно размещены и различаются только цветом. За счет малого размера пикселы не воспринимаются глазом как отдельные объекты, и мы видим только цельное изображение.

На рис. 1.2 приведен пример растрового рисунка (на фрагменте справа для наглядности показана растровая сетка, согласно которой размещаются пикселы).

Рис. 1.2. Внешний вид (слева) и строение растрового рисунка (справа)

Такое построение картинки – из отдельных фрагментов-пикселов – позволяет работать с ней по другим законам, чем с векторной графикой. Для редактирования векторной графики нужно двигать, создавать или удалять отдельные объекты, линии и точки, из которых состоит рисунок. Строение же растровой графики позволяет нам работать с изображением как с настоящим рисунком, использовать инструменты, имитирующие настоящие карандаши, кисти и т. д.

Говоря о достоинствах и недостатках растровой графики (и сравнивая ее, естественно, с векторной), нужно отметить следующие моменты:

• растровая графика чрезвычайно чувствительна к изменению размера рисунка, и масштабировать ее затруднительно;

• изменения, вносимые в растровую графику, не обратимы;

• хранение и обработка файлов растровой графики требует больших объемов памяти.

Те из наших читателей, кто имеет опыт работы с графическими редакторами, вероятно, уже насторожились, прочитав эти три пункта: их опыт может противоречить сказанному. Чтобы устранить это кажущееся недоразумение, разберем каждый пункт.

Говоря о том, что растровая графика чувствительна к изменению размеров, нельзя преуменьшать: это самая большая и, к сожалению, нерешаемая проблема. При увеличении растрового рисунка пикселы, из которых он состоит, увеличиваются вместе с ним. Мы говорили, что иллюзия цельного изображения связана с малым размером пикселов – так что по мере их увеличения иллюзия становится все менее убедительной, и в конце концов мы уже не сможем сосредоточиться на изображении в целом, поскольку большие пикселы будут отвлекать.

Типичный пример такого увеличенного изображения вы можете видеть на рис. 1.2: хотя изображение на рисунке и вполне узнаваемое, но не заметить огромные квадраты пикселов просто невозможно, и красивым такое изображение не назовешь. В то же время изображение на рис. 1.1 выглядит аккуратным, ровным и никаких пикселов не заметно.

Раскроем маленький секрет: все иллюстрации в этой книге растровые. Вообще все иллюстрации во всех современных книгах растровые – это связано с самой технологией печати. Векторная графика используется только для создания и редактирования изображений, а потом все равно на определенном этапе становится растровой – то ли при выводе на монитор, то ли при выводе на печать. Изображение, приведенное на рис. 1.1, выглядит таким красивым только потому, что размер пикселов этого изображения в десятки раз меньше, чем у изображения на рис. 1.2.

Векторная графика превращается в растровую «в последний момент», и математические формулы, из которых состоит изображение, грубо говоря, просто «просчитываются» с более высокой точностью. Поэтому увеличить векторный рисунок очень просто, и качество его будет по-прежнему высоким (рис. 1.3), а при увеличении растрового рисунка качество наверняка ухудшится, поскольку станут заметны отдельные пикселы (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Векторное изображение и его увеличенный фрагмент

Рис. 1.4. Растровое изображение и его увеличенный фрагмент

Отсюда мы можем вывести, что чем меньше пикселы, тем лучше для изображения – и это правило будет вполне верным (хотя, конечно, как мы узнаем в главе 3, не имеет смысла уменьшать пикселы до размеров атома). Если же пикселы слишком велики, то изображение будет выглядеть некрасивым и неестественным. Это правило можно и перефразировать: чем больше пикселов присутствует в изображении, тем выше его качество.

Изменяя размеры растрового изображения, графический редактор использует различные математические технологии, чтобы компенсировать потерю качества при увеличении. Мы подробнее рассмотрим эти технологии в главе 3.

Вторым пунктом наших «претензий» к растровой графике было то, что изменения, вносимые в рисунок, не обратимы. Читатели, имеющие опыт работы в графических редакторах, сразу же подумают о командах отмены действий – и немного ошибутся. Необратимость действий проявляется в первую очередь в том, что, отредактировав растровое изображение (например, покрасив все в зеленый цвет) и сохранив его, мы потом не сможем вернуться к исходному варианту.

После сохранения все изменения, внесенные в изображение, остаются в нем навсегда – и если вы при редактировании удалили или «закрасили» какую-то его часть, то с ней можно попрощаться. Уничтоженный фрагмент нельзя «проявить» или «вытащить» из-под слоя краски, вся информация о нем была удалена. Команды отмены действий, которые предлагают нам графические редакторы, никак не связаны с собственно растровой графикой. Вместо этого сама программа «помнит» наши действия и может помочь восстановить прежнее состояние изображения. Однако как только мы сохраняем рисунок в файле, графический редактор «забывает» о нем, и восстановить эту информацию уже невозможно.

Особенно актуальным этот недостаток становится, если вы работали с векторной графикой. Поскольку по задумке своей векторный рисунок состоит из отдель ных объектов, редактирование его почти всегда обратимо – смещенный объект можно вернуть на старое место, а если один объект закрывает собой другой, то нижний, скрытый объект никуда не пропадает, его просто не видно.

Как мы узнаем из последующих разделов, с развитием векторной графики подобный подход заимствовали и растровые редакторы – в профессиональных программах вы можете хранить растровые изображения на отдельных слоях, которые также будут совершенно независимы друг от друга – это, конечно же, сильно упрощает работу и компенсирует ограниченное редактирование растровой графики.

Наконец, последней «претензией» к растровой графике были большие объемы памяти, которых она требует. И действительно, с этим недостатком ничего не поделаешь. Мы сами вывели принцип, согласно которому большее количество пикселов означает более высокое качество изображения. Информация о каждом пикселе (его цвет) хранится в памяти компьютера отдельно, и чем больше пикселов, тем больше памяти для этого нужно. Высококачественные изображения больших форматов (например, для настенных календарей) иногда могут занимать сотни мегабайт. Добавьте к этому «память» программы, благодаря которой мы можем отменять совершенные действия, – и вы поймете, почему профессиональные дизайнеры никогда не бывают удовлетворены количеством оперативной памяти в компьютере и размерами жестких дисков.

А вот векторная графика обычно куда компактнее. Размер ее файлов определяется не размером изображения, а его сложностью – чем больше объектов использовано в изображении, тем больше информации требуется сохранить. Однако редкий векторный рисунок, пусть даже сложный, занимает даже десять мегабайт – обычно они довольствуются куда более скромными значениями.