Основи на растерната графика

Страницата е създадена на:14 септември 2020 и редактирана на:16 септември 2020

Съдържание

Растерни изображения Векторни изображения Основни характеристики на растерните изображения Размери на изображението Резолюция Файлови формати за растерни изображения Цветни режими (цветови модели) RGB CMYK HSB Lab Color Канали Система за управление на цветовете Начини за смесване на цветовете (blending modes) Основни Водещи до получаване на по-тъмно изображение Водещи по получаване на по-светло изображение Влияещи върху контраста на изображението Създаващи ефект негатив За съчетаване по свойства на цвета

Растерни изображения

Преобладаващото число от инструментите във Фотошоп и GIMP са предназначени за обработка или създаване на растерни изображения.

Растерните изображения са обичайният начин за представяне в електронен вид на фотографии и направени на компютър рисунки и композиции. Тези изображения се състоят от краен брой, плътно разположени, еднакви, малки, равномерно оцветени правоъгълници, наречени пиксели. Всеки пиксел се намира на определено място в изображението и притежава характерен за това място цвят.

При възпроизвеждане на растерно изображение в увеличени размери, пикселите също увеличават размерите си и когато станат достатъчно големи започват да се забелязват. Така качеството на изображението при големи увеличения се влошава. При намаляване на изображението пък, съседни пиксели се сливат и се губи информация за малките детайли, която не може да се възстанови при необходимост от повторно увеличаване.

Растерни изображения се създават: с помощта на цифрова снимачна техника, чрез сканиране на отпечатани изображения, с помощта на софтуерни продукти или чрез ръчно рисуване с мишката или специална писалка върху чувствителен на допир уред.

В работата на архитектите растерните изображения намират приложение при изобразяване на архитектурни проекти, или техни детайли. Тези изображения постоянно се използват в процеса по визуализиране на творческите идеи на архитектите, като елементи при работата им със специалните софтуерни продукти (Revit, 3DS Max) или като краен резултат от визуализирането.

Векторни изображения

Векторните изображения се създават с помощта на прави и криви линии, които се описват математически чрез вектори. Това позволява векторните изображения да се възпроизвеждат в произволен мащаб без да се губи информация и следователно, без да се влошава тяхното качество.

Количеството памет за съхраняване на дадено векторно изображение зависи от неговата сложност - от колко и какви линии се образува, но не зависи от размерите.

Някои от инструментите във Фотошоп и GIMP използват векторни изображения.

Векторните изображения може де се превърнат в растерни. Трансформирането на векторно изображение в растерно се нарича растеризиране (Rasterize). Обратният процес, обаче, възстановяването на векторно изображение от полученото от него растерно е трудно и не води до получаване на изображение идентично с растеризираното векторно.

Основни характеристики на растерните изображения

Размери на изображението

Пикселите в растерните изображения са разположени в правоъгълна мрежа, формирайки редове и стълбове (колони). Броят пиксели във всички редове на едно растерно изображение е еднакъв, както е еднакъв и броят пиксели във всички стълбове. Броят пиксели в един ред и броят пиксели в един стълб задават размерите на изображението в брой пиксели. Прието е да се изписва първо броят пиксели в редовете и след това броят пиксели в стълбовете. Например, размер 1024х768 px означава, че всеки ред от изображението съдържа 1024 пиксела, а всеки стълб - 768 пиксела.

Формата на пикселите обикновено е квадратна, но може да бъде и правоъгълна, което се определя от число съотношение (Pixel Aspect Ratio) на ширината към височината на пикселите. Например: 0,5 означава тесни, високи пиксели, на които ширината е на половина по-малка от височината.

Друга характеристика на растерните изображения са линейните размери в единици за дължина (mm, cm, inch). Тези размери са независими от размерите в брой пиксели и се използват от програмите, които възпроизвеждат тези изображения. Например, при вмъкване на растерно изображение в документ на Word, то се изобразява върху страницата на документа със зададените му линейни размери.

Резолюция

На едни и същи размери в пиксели, могат да съответстват различни линейни размери. Например, изображение с размери 400х300 px може да се възпроизведе с линейни размери: 4х3 cm, или 2х1,5 cm или други. Съотношението между размера в пиксели и линейния размер се нарича резолюция на изображението и се измерва в единици брой пиксели на единица разстояние. Единицата за резолюция брой пиксели на инч се означава с dpi. За изображения, възпроизвеждани върху екрани и монитори е типична резолюция 72 dpi, а за напечатани с високо качество типичната стойност е 300 dpi.

Може да се прави разлика между хоризонтална резолюция и вертикална резолюция, но в повечето случаи растерните изображения имат еднаква хоризонтална и вертикална резолюция.

Файлови формати за растерни изображения

За получаване на растерни изображения с по-високо качество е необходима по-висока резолюция, т.е. използване на повече на брой и по-малки по размери пиксели. Тогава, обаче, нараства необходимото за съхраняване на изображенията количество компютърна памет. За намаляване на това количество при съхраняване на изображенията в компютърни файлове се използват алгоритми за компресиране на информацията. В зависимост от използваните алгоритми за компресиране, съществуват различни файлови формати за съхраняване на растерните изображения.

Алгоритмите за компресиране на растерни изображения са два вида: алгоритми без загуба на информация и алгоритми с частична загуба на информация. Примери за файлови формати, в които се използват алгоритми от двата вида са:

Фотошоп и GIMP позволяват отваряне и записване на изображения в много широко множество файлови формати, затова е важно да се познават файловите формати и да се използват рационално. Трябва да се помни, че при файловите формати с частична загуба на информацията част от информацията за дадено изображение се губи в следствие на компресирането. Тази загуба е незначителна, защото може да не води до забележимо изменение на изображението, но ако е важно да се запази оригиналния вид на дадено изображение, то трябва да се съхрани във файл с формат без загуба на информация.

Форматът на файловете, който се използва от Фотошоп за съхранение на изображенията в процеса на тяхната обработка, с разширение .psd или .psb е формат без загуба на информация. Същото важи и за файловия формат използван в GIMP с разширения на имената на файловете .xcf.

Цветни режими (цветови модели)

Растерните изображения могат да бъдат черно-бели, в степени на сивото или цветни.

В черно-белите (Bitmap) изображения пикселите са само в два цвята - черни или бели. В този случай за кодиране цвета на всеки пиксел е достатъчен 1 бит (ако стойността на този бит е 0 имаме пиксел с черен цвят, а ако е 1 – с бял цвят).

При изображенията в степени на сивото (Grayscale) най-често се използват 256 степени, които се кодират с 1 байт. Стойност 0 съответства на черен цвят, 255 - на бял, а останалите стойности съответстват на степените на сивото, като с нарастване на стойността сивото става все по-светло.

При цветните растерни изображения цветът на даден пиксел се получава от смесването на няколко основни цветове. За кодиране на различни цветове съществуват няколко цветови модели или цветни режими. Цветовите модели се различават по това кои са основните цветове в тях и как се кодират тези цветове.

RGB

Цветовият модел RGB включва три основни цвята: червен (Red), зелен (Green) и син (Blue). Всеки основен цвят се задава с двоично число, което може да се състои от различен брой битове. Броят битове, използвани за кодиране на един цвят, определя, колко степени на градация може да има дадения основен цвят. Ако се използват 8 битови числа, всеки основен цвят може да има 28 = 256 степени (от 0 до 255). Цветът на даден пиксел се описва с три числа, всяко от които задава степента на градация на всеки основен цвят. Например: при задаване на основните цветове с 8 битови числа: три числа 0,0,0 задават черен цвят; 255,255,255 задават бял цвят; 255,0,0 - наситен червен цвят; 0,255,0 - наситен зелен цвят и т.н. Когато трите основни цвята имат еднаква степен, се получават различни степени на сивото. Например: 127,127,127 съответства на 50% сиво. Общият брой цветове, които може да бъдат възпроизведени е равен на произведението от броя на степените на всички основни цветове (256х256х256 = 16777216, т.е. при 8-битово кодиране на основните цветове имаме над 16 милиона цвята). RGB моделът се използва в мониторите, телевизорите, проекторите и др. уреди, в които изображенията се получават чрез смесване на светлина от източници, излъчващи основните цветове.

CMYK

Цветовият модел CMYK включва четири основни цвята:

Този цветови модел се използва в прибори, в които цветовете се получават чрез смесване на бои - принтери, печатарски машини и др.

Цветовите модели RGB и CMYK се явяват допълнителни един на друг в следния смисъл. Смесването на еднакви степени от два основни цвята от единия модел формира основен цвят от другия модел.

Червен + зелен = жълт.
Зелен + син = циан.
Червен + син = магента.

Или обратно:
циан + магента = син,
магента + жълт = червен,
циан + жълт = зелен.

Тази особеност позволява да се използва т.нар. цветен кръг:

Цветен кръг

Изображение от Color Systems and Color Wheels | Jesús Gil Hernández.

Всеки основен цвят от моделите RGB и CMYK заема определен ъгъл от този кръг: 00 - червен, 600 - жълт, 1200 - зелен и т.н.

HSB

Цветовият модел HSB съдържа три характеристики на цвета, основани на човешкото възприятие за цвят. Тези три характеристики са: тон на цвета (Hue), наситеност (Saturation) и яркост (Britness). Тонът се характеризира с ъгъла, който има цвета върху цветния кръг (Виж Фигура 1). Наситеността характеризира "чистотата" на цвета. Слабо наситените цветове изглеждат бледи, сивеят, а наситените цветове са чисти, без примес на сиво. Яркостта се определя от количеството светлина, което се излъчва от предметите.

Lab Color

Цветовият модел Lab Color се основава на човешкото възприемане на цветовете. Той описва как изглежда даден цвят, а не толкова как трябва да се формира този цвят. Цветовете в този модел се определят от стойностите на три характеристики: L - светлост (lightness), със стойности от 0 до 100, и две цветни компоненти a и b, със стойности от -128 до 127. Компонентата a определя положението на цвета по оста зелено-червено, а компонентата b - по оста синьо-жълто. Този цветови модел е независим от устройствата за възпроизвеждане и се използва като междинен модел при извършване на цветови трансформации с цел постигане на еднаквост на цветовете, възпроизвеждани от различни устройства.

Фотошоп може да променя цветния режим (Mode) на растерното изображение, което сме отворили. Режимите във Фотошоп са: черно-бял (Bitmap), степени на сиво (Grayscale), режим с един до четири зададени цвята, съответстващи на степени на сивото (Monotone, Duotone, Tritone или QuadTone), зададен брой цветове (Indexed Color), RGB, CMYK, Lab Color и многоканален режим (Multichannel).

В GIMP цветните режими са: RGB, Grayscale и Indexed.

Канали

На всеки от тези, описани до тук режими, съответстват различен брой канали (Channels), съхраняващи информацията за всеки от основните цветове. При режимите черно-бял и режима с 8-битови степени на сивото има само един канал, при режим RGB - 3 канала, а при CMYK - четири канала. Всеки от каналите може да бъде 8, 16 или 32-битов. Каналите могат нагледно да се видят във вид на изображения в степени на сивото, съответстващи на степените на основните цветове, на които те съответстват и които се смесват за да се получи цветно изображение. Освен канали за основните цветове, във файла на едно растерно изображение може да се съхраняват и други канали, наречени алфа-канали, предназначени за постигане на други изобразители цели.

Система за управление на цветовете

Множеството различни цветове, които може да се формират по даден цветови режим се нарича цветно пространство (Color Space), а множеството цветове, които възпроизвежда дадено устройство - цветова гама (Gamut). Различните уреди възпроизвеждащи изображения имат различни цветови гами, затова еднакво кодираните цветове могат да изглеждат различно при възпроизвеждане върху различни устройства (например, на монитор и на прожекционен апарат). Ето защо, за да може даден уред да възпроизведе цветовете точно по същия начин, както друг уред, се налага да се правият цветови корекции. Какви точно трябва да са тези корекции зависи от цветовите гами и на двата уреда. За да може да се намали броя на различните варианти на подобни корекции, всяко устройство се характеризира с цветен профил. Цветният профил описва какви корекции трябва да се направят при възпроизвеждане на цветовете с даден уред, така че те да изглеждат максимално реалистично. Стандартът за изготвяне на цветни профили е разработен от Международният консорциум по цветовете (International Color Consortium ICC www.color.org), цветните профили, изготвени по този стандарт се наричат ICC профили. Профили за различни устройства се изготвят с помощта на специален хардуер и софтуер.

Цветовите профили се използват от Фотошоп за няколко цели. Разполагайки с ICC профила на източника на дадено изображение (цифров фотоапарат, скенер, и др.) Фотошоп преобразува кодирането на цветовете съобразно този профил, така че да се получи едно стандартно кодиране, независещо от профила на източника. За реалистично възпроизвеждане на изображението върху монитора, Фотошоп използва ICC профила на монитора. Фотошоп може, също така да демонстрира как би изглеждало изображението при възпроизвеждането му с други уреди. За да става това Фотошоп използва както ICC профила на съответното устройство така и профила на монитора, върху който се прави демонстрацията. Системата на Фотошоп за корекции на цветовете с помощта на цветни профили се нарича Система за управление на цветовете (Color Managment System - CMS). Системата за управление на цветовете и използването на профили позволява подготвяне с помощта на Фотошоп на висококачествени, реалистични изображения, предназначени за възпроизвеждане върху широк набор от устройства и за различни цели.

Начини за смесване на цветовете (blending modes)

Често при създаване на растерни изображения се извършва смесване на цветове. Например: цветът на инструмента, който се използва за рисуване се смесва с цвета на изображението, върху което се рисува, цветът на един слой се смесва с цвета на слоевете под него и др. (Вижте Слоеве)

Използва се следната терминология: основен или базов цвят (base color) се нарича първоначалният цвят на изображението; смесван цвят (blend color) е цветът, който има прилагания инструмент (или слой) и резултатен цвят (result color) е цветът, който се получава след смесването.

Във Фотошоп може да се избира между следните начини за смесване (Blending Modes), формиращи групи:

Основни

Нормален (Normal) - резултатния цвят е еднакъв със смесвания цвят, независимо от базовия цвят. При наличие на прозрачност двата цвята се смесват според степента на прозрачност. Пример:

Базов цвят Смесван цвят Резултатен цвят при 50% прозрачност

Разтваряне (Dissolve) - резултатния цвят се получава чрез случайно избиране между базовия цвят и смесвания цвят, в зависимост от прозрачността на смесвания цвят. Пример:

Базов цвят Смесван цвят Резултатен цвят при 50% прозрачност

Отзад (Behind) - използва се, когато базовото изображение има определена степен на прозрачност, резултатът е сякаш смесваното изображение и под базовото. Отнася се за инструментите за рисуване.

Изчистване (Clear) - придава прозрачност до степента на смесвания цвят. Отнася се за инструментите за рисуване.

Водещи до получаване на по-тъмно изображение

Потъмняване (Darken) - смесваният цвят замества базовия само в каналите, в които е по-тъмен. Заместват се само по-светлите цветове, а тъмните остават непроменени.

Умножение (Multiply) - във всеки канал стойността на базовия цвят се умножава със стойността на смесвания цвят. В резултат винаги се получава по-тъмен цвят. Ако базовия цвят е черен се получава черен цвят. Ако е бял, се получава смесвания цвят. Подобно е на минаване с цветен маркер върху напечатано на хартия изображение.

Контрастно подсилване (Color Burn) - във всеки канал се потъмнява базовия цвят, подсилва се контраста на базовото изображение и се добавя от смесвания цвят, като по-силен ефект се създава от по-тъмен смесван цвят, а бял смесван цвят оставя изображението непроменено.

Яркостно подсилване (Liner Burn) - във всеки канал се потъмнява базови цвят и се прибавя смесвания цвят, като по-тъмен смесван цвят води до по-силен ефект, а бял смесван цвят оставя изображението непроменено. Получава се изображение с намалена яркост в местата с по-тъмен смесван цвят. Различава се от контрастното подсилване (Liner Burn) по това, че не се променя контраста на базовото изображение.

По-тъмния цвят (Darker Color) – избира се по-тъмния от двата цвята, като се сравняват смесените от всички канали цветове, за разлика от потъмняването (Darken), при което същото се извършва във всеки канал поотделно.

Водещи по получаване на по-светло изображение

Изсветляване (Lighten) – обратно е на потъмняването (Darken), смесваният цвят замества базовия цвят само в каналите, в които е по- светъл. Заместват се по-тъмните цветове, а светлите остават непроменени.

Екраниране (Screen) – обратно е на умножението, във всеки канал инверсната стойност на всеки базов цвят се умножава със смесвания цвят. В резултат се получава по-светъл цвят. При бял смесван цвят се получава бял цвят, при черен - базовия цвят остава непроменен. Ефектът наподобява прожектиране на изображението от смесвания слой върху екран на който е прожектирано изображението от долните слоеве.

Цветово просветляване (Color Dodge) – обратно е на контрастното подсилване (Color Burn); във всеки канал базовите цветове се правят по-светли, намалява се контраста на базовите цветове и се добавя смесван цвят, като ефектът е по-силен при по-светъл смесван цвят. Бял смесван цвят дава бял резултатен цвят, черен смесван цвят - оставя изображението непроменено.

Линейно просветляване (добавяне) (Linear Dodge (Add)) – подобно е на цветовото подсилване (Color Dodge); във всеки канал се увеличава яркостта на базовия цвят и се добавя от смесвания цвят пропорционално на смесвания цвят. Черен смесван цвят не променя изображението. Различава се от цветовото подсилване (Color Dodge) по това, че не променя контраста на базовото изображение.

По-светъл (Lighter Color) - получава се по-светлия от два цвята, като се сравняват смесените от всички канали цветове. Обратно е на по-тъмен цвят (Darker color).

Влияещи върху контраста на изображението

Припокриване (Overlay) - светлите места от базовия цвят се екранират (Screen) със смесвания цвят, а тъмните места от базовия цвят се умножават (Multiply) със смесвания цвят. В резултат най-тъмните и най-светлите места стават съответно още по-тъмни или още по светли, а междинните цветове се смесват нормално.

Меко осветяване (Soft Light) – базовите цветове се потъмняват или изсветляват в зависимост от смесвания цвят. Ако смесваният цвят е по-светъл от 50% сиво, базовият цвят се изсветлява както при оттеглянето, а ако е по-тъмен от 50% сиво, базовият цвят се потъмнява както при контрастно подсилване. Ефектът изглежда както прожектиране на диапозитив върху друго изображение.

Твърда светлина (Hard Light) – базовият цвят се умножава или екранира в зависимост от смесвания цвят. Ако смесваният цвят е по-светъл от 50% сиво се екранира (изсветлява), а ако е по-тъмен от 50% сиво се умножава (потъмнява). Черен смесван цвят създава черен цвят, бял смесван цвят създава бял цвят.

Жива светлина (Vivid Light) – базовият цвят се подсилва контрастно или се оттегля в зависимост от смесвания цвят. Ако смесваният цвят е по-светъл от 50% сиво базовият цвят се изсветлява чрез намаляване на контраста, а ако е по-тъмен от 50% сиво се потъмнява чрез увеличаване на контраста.

Линейна светлина (Liner Light) - базовият цвят се подсилва контрастно или се оттегля в зависимост от смесвания цвят. Ако смесваният цвят е по-светъл от 50% сиво базовият цвят се изсветлява чрез увеличаване на яркостта, а ако е по-тъмен от 50% сиво се потъмнява чрез намаляване на яркостта.

Остра светлина (Pin Light) - ако смесвания цвят е с под 50% сиво, пикселите по-тъмни от смесвания цвят се подменят, а по-светлите - не; ако смесвания цвят е с над 50% сиво пикселите по-светли от смесвания цвят се подменят, а по-тъмните - не. Използва се за специални ефекти.

Твърдо смесване (Hard Mix) - във всеки канал се сумират стойностите на двата цвята и ако се получава повече от 255 резултатната стойност е 255, а ако се получава по-малко от 255, резултатната стойност е 0. Така цветовете, които се получават са само: червен, зелен, син, циан, магента, жълт, бял или черен.

Създаващи ефект негатив

Разлика (Difference) - във всеки канал се изважда от по-голямата стойност на цвят по-малката. Ако смесвания цвят е черен не настъпва промяна, ако смесвания цвят е бял се получава негативен образ.

Изключение (Exclusion) - произвежда подобен ефект, както при смесването Разлика, но с по малък контраст.

За съчетаване по свойства на цвета

Цветност (Hue) - създава цвят със светлост и наситеност, както на базовия цвят и цветност, както на смесвания цвят.

Насищане (Saturation) - създава цвят със светлост и цветност на базовия цвят и наситеност на смесвания цвят. Когато смесвания цвят е сив, изображението не се променя.

Оцветяване (Color) - създава цвят със светлост на базовия цвят и цветност и наситеност на смесвания цвят. Запазва степените на сивото и се използва при оцветяване на черно-бели изображения.

Светлост (Luminosity) - резултатния цвят има цветност и наситеност като на базовия цвят, а светлост като на смесвания цвят. Изображението изглежда като негатив.

 

Направено с MyCMS. Copyright CC BY-ND 4.0.