Lab kanály a b saturace. „Portrét v poušti“ Korekce barev v prostoru LAB. Interpretace systému CIELAB

Velmi často mezi lidmi, kteří nejsou přímo příbuzní design tisku, vyvstávají otázky: "Co je CMYK?", "Co je Pantone?" a "proč nemůžete použít nic jiného než CMYK?"

V tomto článku se pokusíme trochu pochopit, co jsou barevné prostory. CMYK, RGB, LAB, HSB a jak používat barvy Pantone v rozloženích.

Barevný model

CMY(K), RGB, Lab, HSB je barevný model. Barevný model- termín označující abstraktní model pro popis zobrazení barev jako n-tic čísel, obvykle tří nebo čtyř hodnot, nazývaných barevné složky nebo barevné souřadnice. Společně s metodou interpretace těchto dat definuje sada barev v barevném modelu barevný prostor.

RGB- zkratka anglických slov Červená, zelená, modrá- červená, zelená, modrá. Aditivní (Add, anglicky - add) barevný model, obvykle používaný k zobrazování obrázků na obrazovkách monitorů a dalších elektronických zařízení. Jak už z názvu vyplývá, skládá se z modré, červené a zelené barvy, které tvoří všechny mezilehlé. Má velký barevný gamut.

Hlavní věc, kterou je třeba pochopit, je, že aditivní barevný model předpokládá, že celá barevná paleta je tvořena svítícími body. To znamená, že například na papíře není možné zobrazit barvu v barevném modelu RGB, protože papír absorbuje barvu a sám o sobě nesvítí. Konečnou barvu lze získat přidáním procent z každé z klíčových barev k původní černé (nesvítící) ploše.

CMYK - azurová, purpurová, žlutá, klíčová barva- subtraktivní (subtract, anglicky - subtract) schéma tvorby barev používané v tisku pro standardní procesní tisk. Ve srovnání s RGB má menší barevný gamut.

CMYK se nazývá subtraktivní model, protože papír a další tištěné materiály jsou plochy, které odrážejí světlo. Je vhodnější spočítat, kolik světla se odrazilo od určitého povrchu, než kolik bylo absorbováno. Pokud tedy od bílé odečteme tři základní barvy – RGB – dostaneme další tři barvy CMY. "Subtraktivní" znamená "subtraktivní" - základní barvy se odečítají od bílé.

Barva klíče(černá) se v tomto barevném modelu používá jako náhrada za míchání stejných částí barev triády CMY. Faktem je, že pouze v ideálním případě se při míchání barev triády získá čistě černá barva. V praxi to bude spíše špinavě hnědé - v důsledku vnějších podmínek, podmínek absorpce barvy materiálem a nedokonalosti barviv. Kromě toho se zvyšuje riziko nezaregistrování v černě potištěných prvcích a také vlhnutí materiálu (papíru).

V barevném prostoru Laboratoř hodnota světlosti je oddělena od hodnoty chromatické složky barvy (odstín, sytost). Světlost je určena souřadnicí L (kolísá od 0 do 100, tedy od nejtmavší po nejsvětlejší), chromatická složka je určena dvěma kartézskými souřadnicemi a a b. První označuje barevnou pozici v rozmezí od zelené po fialovou, druhá - od modré po žlutou.

Na rozdíl od barvy RGB prostory nebo CMYK, což je v podstatě soubor hardwarových dat pro reprodukci barev na papír nebo na obrazovku monitoru (barva může záviset na typu tiskového stroje, značce inkoustu, vlhkosti ve výrobě nebo výrobci monitoru a jeho nastavení) , Laboratoř jednoznačně určuje barvu. Proto Lab našla široké použití v softwaru pro zpracování obrazu jako přechodný barevný prostor, jehož prostřednictvím se data převádějí mezi jinými barevnými prostory (například z RGB skeneru do CMYK tiskového procesu). Speciální vlastnosti Lab zároveň umožnily úpravy v tomto prostoru mocný nástroj korekce barev.

Vzhledem k povaze definice barev v Lab je možné samostatně ovlivňovat jas, kontrast obrazu a jeho barvu. V mnoha případech to umožňuje rychlejší zpracování obrazu, například během předtiskové přípravy. Laboratoř poskytuje možnost selektivně ovlivňovat jednotlivé barvy v obraze, zvyšuje barevný kontrast a nenahraditelné jsou také schopnosti, které tento barevný prostor poskytuje pro boj se šumem v digitálních fotografiích.

H.S.B.- model, který je v principu analogem RGB, je založen na jeho barvách, ale liší se v souřadnicovém systému.

Jakákoli barva v tomto modelu je charakterizována odstínem, sytostí a jasem. Tón je skutečná barva. Sytost je procento bílé barvy přidané k barvě. Jas je procento přidané černé barvy. HSB je tedy tříkanálový barevný model. Jakákoli barva v HSB se získá přidáním černé nebo bílé k hlavnímu spektru, tzn. vlastně šedá barva. HSB model není přesný matematický model. Popis barev v něm neodpovídá barvám vnímaným okem. Faktem je, že oko vnímá barvy jako různé jasy. Například spektrální zelená má větší jas než spektrální modrá. V HSB se má za to, že všechny barvy v hlavním spektru (kanál odstínu) mají 100% jas. To ve skutečnosti není pravda.

Ačkoli model HSB deklarován jako hardwarově nezávislý, ve skutečnosti je založen na RGB. Každopádně HSB se převádí do RGB pro zobrazení na monitoru a do CMYK pro tisk a případný převod se neobejde bez ztrát.

Standardní sada barev

Ve standardním případě se tisk provádí pomocí azurových, purpurových, žlutých a černých inkoustů, které ve skutečnosti tvoří paletu CMYK. Layouty připravené pro tisk musí být v tomto prostoru, protože v procesu přípravy fotoforem rastrový procesor jednoznačně interpretuje jakoukoli barvu jako složku CMYK. Vzor RGB, který na obrazovce vypadá velmi krásně a jasně, bude tedy na konečném produktu vypadat úplně jinak, ale spíše šedě a bledě. Barevný gamut CMYK je menší než RGB, takže všechny obrázky připravené k tisku vyžadují korekci barev a správný převod do barevného prostoru CMYK!. Zejména pokud používáte Adobe Photoshop ke zpracování rastrových obrázků, měli byste použít příkaz Převést na profil z nabídky Úpravy.

Tisk s přídavnými inkousty

Vzhledem k tomu, že barevný gamut CMYK nestačí k reprodukci velmi jasných, „jedovatých“ barev, je v některých případech tisk CMYK + další (SPOT) barvy. Dodatečné barvy jsou obvykle tzv Pantone, i když to není tak úplně pravda (katalog Pantone popisuje všechny barvy, jak obsažené ve CMYK, tak v něm obsažené) - je správné takové barvy nazývat SPOT (spot), na rozdíl od přímých barev, tedy CMYK.

Fyzicky to znamená, že místo čtyř tiskových jednotek se standardními barvami CMYK se používají více. Pokud jsou pouze čtyři tiskové sekce, je organizován další běh, během kterého se do hotového produktu otiskují další barvy.

Existují lisy s pěti tiskovými jednotkami, takže všechny barvy jsou vytištěny jedním průchodem, což bezesporu zlepšuje kvalitu soutisku barev v hotovém produktu. Při tisku ve 4 sekcích CMYK a dodatečném průchodu tiskovým strojem s přímými inkousty může shoda barev utrpět. To bude patrné zejména na strojích s méně než 4 tiskovými sekcemi – pravděpodobně jste již vícekrát viděli reklamní letáky, kde může žlutý rámeček mírně vyčnívat za okraje například krásných jasně červených písmen, což není nic jiného než žluté barva z rozložení této krásné červené barvy.

Příprava layoutů pro tisk

Pokud připravujete layout pro tisk v tiskárně a nedohodli jste se na možnosti tisku doplňkovými (SPOT) inkousty, připravte si layout v barevném prostoru CMYK, ať už se barvy v paletách Pantone mohou zdát sebevíc atraktivní vám. Faktem je, že k simulaci barev Pantone na obrazovce se používají barvy, které spadají mimo barevný prostor CMYK. V souladu s tím budou všechny vaše inkousty SPOT automaticky převedeny do CMYK a výsledek nebude vůbec takový, jaký očekáváte.

Pokud váš layout (se smlouvou o použití triády) stále obsahuje barvy, které nejsou CMYK, připravte se na to, že vám layout bude vrácen a požádán o přepracování.

Při sestavování článku byly jako základ použity materiály z citypress72.ru a masters.donntu.edu.ua/

Mnoho z nás v té či oné míře využívá při zpracování možnosti barevného prostoru Lab.
A skoro každý o něm slyšel.

Mnoho lidí ví, že v laboratoři můžete zostřit obraz pouze v kanálu jasu, čímž se vyhnete výskytu barevných artefaktů Sharpe.
Že manipulací s barevnými kanály v nástroji Křivky můžete oddělit podobné barevné odstíny a nelineárně ovlivnit sytost barev.
Což je docela užitečné.

Dnes popíšu další, méně obvyklý a zřejmý způsob manipulace s barvami v prostoru Lab.

Cestou si připomeneme koncept vícevrstvé nedestruktivní úpravy obrázků, použití příkazu Apply Image a také práci s objekty Smart.

Lekce byla vytvořena jako příklad pomocí aplikace Photoshop CS 6. Některé nuance rozhraní v předchozích verzích nemusí fungovat nebo se mohou lišit.

Na Obr. 01 zachycuje okouzlující modelku, která se líčí na soutěži manikúry v rámci výstavy Estet Beauty Expo 2012 v Kyjevě.

rýže. 01.

Pojďme analyzovat obrázek.
Barevný prostor - sRGB.
S celkovým vyvážením barev jsem spokojen. Nedotkneme se ho.
Specifičnost osvětlení je taková, že dívčí pleť se ukázala být docela bledá a na pravé (relativně k nám - levé) straně její tváře jsou namodralé reflexy.

Úkol ošetření: odstranit nebo oslabit reflexy chladu vlevo, jemně zvýšit bohatost a rozmanitost barevných odstínů obličeje.

Rozhodneme o pořadí operací.
Zpravidla platí, že pokud chceme nějak ovlivnit barevnost obrazu jako celku, musíme nejprve odstranit lokální nedokonalosti.
Pojďme se tedy nejprve vypořádat s reflexy.

1. Chcete-li je odstranit, použijte režim prolnutí barev.
Koncept nedestruktivní vícevrstvé úpravy vyžaduje, aby:

Zdroj zůstal nedotčen.
- každá operace byla navržena jako samostatná vrstva, jejíž název tuto operaci plně vystihuje.
- veškeré zpracování bylo uloženo jako vícevrstvý soubor PSD.

V této fázi je třeba opravit tři oblasti, které se poněkud liší povahou a požadovaným stupněm změny barvy.

Tento:
1. pravá lícní kost a tvář dívky;
2. brada;
3. krk.

Kvůli tomu vytvoříme pro každý z nich samostatnou vrstvu.

Ukážu to podrobně na příkladu první oblasti.

rýže. 02. Vytvořte prázdnou vrstvu nad spodní vrstvou se zdrojem a nastavte její režim prolnutí na Barva:

V souladu s konceptem vícevrstvého střihu říkejme této vrstvě „lícnice a tvář“.
Stisknutím tlačítka [B] vyberte nástroj štětec a nastavte jej na velmi nízkou intenzitu (Neprůhlednost = 3 %):

Práci nám výrazně usnadňuje to, že můžeme dívce odebrat barevný vzorek pro malování pravé tváře z levé tváře.
Chcete-li to provést, stiskněte a podržte klávesu (kurzor bude mít tvar kapátka), klikněte na část obličeje, jejíž barvu chceme vzít jako vzorek:

rýže. 04.

Zbývá nastavit zbývající parametry štětce: Tvrdost (tvrdost hran) a velikost.
Chcete-li to provést, s aktivním nástrojem štětec klepněte pravým tlačítkem.
Otevře se okno:

rýže. 05.

Pro náš případ bych zvolil měkký kartáč: hodnota Tvrdost je cca 30%.
V tomto okně byste ale neměli nastavovat velikost štětce, protože... Tato metoda je zcela postrádá jasnost.

Velikost štětce lze změnit pomocí kláves "[" (snížit) a "]" (zvětšit).
V tomto případě může být výsledek vizuálně korelován s oblastí, která má být zpracována:

rýže. 06.

Podle Obr. 06 můžete vidět, že při přesunu do spodní části oblasti, blíže ke špičce nosu, bude nutné zmenšit velikost štětce.

Existuje další vizuální způsob, jak změnit velikost štětce (myslím, že se objevil pouze v CS6).
Pokud současně podržíte pravé tlačítko myši a pohybujete myší libovolným směrem, velikost štětce se změní.
V tomto případě je na obrazovce viditelný nejen samotný kruh štětce, ale také digitální hodnoty jeho parametrů:

rýže. 07.

Pomocí měkkého štětce a změny jeho velikosti v souladu s velikostí ošetřované oblasti natřete cílovou oblast.
V tomto případě je to pravá lícní kost a tvář dívky.

Stupeň provedené korekce se ovládá „blikáním“ vrstvy „lícnice a líce“ (obr. 02).
Po provedení změn dokončíme zpracování poněkud silnější než by mělo.

Podobně zpracováváme zbývající dvě oblasti: bradu a krk.
Pro každý z nich vytvořte samostatnou vrstvu s režimem prolnutí barev a příslušným názvem.

Když jsou všechny tři oblasti zpracovány, spojíme tyto vrstvy do skupiny, kterou nazýváme "Správný_štětec_barvy_pokožky".
Štětec zmiňujeme v názvu, protože... Dále upravíme barvu bez použití.

Samostatným mrkáním tří vytvořených vrstev upravíme jejich relativní krytí, čímž dosáhneme harmonického výsledku.
Poslední krok tuto fázi Korekce bude spočívat ve výběru krytí celé skupiny vrstev jako celku.

rýže. 08.

„Výmalbu“ každé plochy jsem doporučoval dodělat s trochou nadsázky, protože finální úprava kryvosti jednotlivých vrstev výsledek sladí.

Další užitečný tip: pro změnu mnoha parametrů ve Photoshopu jsou k dispozici okna, když na ně kliknete, zobrazí se posuvník a číslo udávající aktuální hodnotu parametru.
Ale jejich použití je nepohodlné: nejprve musíte otevřít okno zamířeným cílem a poté uchopit posuvník pomocí myši.

V těchto případech je lepší dělat věci jinak.
Předvedu to na příkladu nastavení krytí skupiny "Skin_color_correct_brush".
Místo otevření okna pro úpravu hodnoty Opasity můžete umístit kurzor na samotný název parametru.
V tomto případě kurzor změní svůj vzhled, jak je znázorněno na obr. 09:

rýže. 09.

Poté stisknutím a podržením levého tlačítka myši upravíme hodnotu krytí pohybem myši doleva a doprava.
Číslo v rámečku ukazuje aktuální hodnotu parametru.

V tuto chvíli lze první fázi naší korekce – odstranění chladových reflexů na pravé straně dívčina obličeje – považovat za dokončenou.

2. Přejděme k druhé fázi: jemně zvýrazněte sytost a rozmanitost barevných odstínů obličeje.

Protože řešení problému vyžaduje návštěvu barevného prostoru Lab, věnujeme mu několik řádků:

1. V Lab jsou informace o jasu a barvě zcela odděleny
2. barevné informace, na rozdíl od RGB, nejsou kódovány 3, ale 2 číslicemi: „a“ a „b“.
3. jas (L) je zcela určen jednou číslicí (v procentech, od 0 do 100)
4. všechny neutrální objekty mají v Lab barevné souřadnice a=0 ab=0, což je velmi vhodné pro analýzu.

Reprezentace barev v Lab je organizována tímto způsobem: barevná rovina je tvořena průsečíkem dvou vzájemně kolmých barevných os: „a“ a „b“.
Každý z nich je zodpovědný za poměr dvou protilehlých (protichůdných) odstínů v konečné barvě:

Osa "a" - pro poměr purpurové a zelené;
- osa "b" - pro poměr žluté a modré.

V těchto párech první z nich: (purpurová a žlutá) odpovídají kladným hodnotám (teplé odstíny).
Za druhé: (Zelená a Modrá) - negativní (studené odstíny).

rýže. 10.

Neutrální odpovídá pouze průsečíku těchto os.
Referenční bod je „0“ umístěný uprostřed a hodnoty barev „okraj“ jsou: -128 pro „studené“ odstíny a +127 pro „teplé“ odstíny.

Plánujeme použít některé vlastnosti Lab, ale náš obrázek je zatím v sRGB.
Jak to může být?

První věc, která vás napadne, je převést obrázek do Lab pomocí příkazu Upravit → Převést na profil..., nastavení cílového prostoru na Lab.
Navíc v tomto konkrétním případě to můžete udělat.

Nás ale zajímají obecné přístupy, pokud možno nevázané na konkrétní příklad.
Převod z jednoho prostoru do druhého znamená zmizení vrstev úprav.
Pokud bychom například v první fázi použili Křivky, Úrovně nebo Vyvážení barev, pak při převodu do Lab by Photoshop tyto vrstvy „sežral“.
Obrázek se nezmění, protože jejich dopad na obrázek bude zohledněn při převodu.

Koncept vícevrstvých nedestruktivních úprav však neumožňuje vrstvy zmizet, protože Každá vrstva je samostatný krok zpracování, který je nutné uložit.
Proto v obecný případ přímá konverze z jednoho prostoru do druhého je nepřijatelná.

Tento rozpor se řeší pomocí tzv. Chytré objekty, o kterých mluvím.
Kdo je příliš líný sledovat odkaz: Inteligentní objekt je soubor v souboru.
Uvnitř můžeme cokoliv a všechno přeměnit na cokoli. To nijak nenaruší strukturu hlavního PSD souboru.
Výsledek této „interní“ korekce se automaticky přenese do externího souboru PSD a Photoshop jej automaticky převede do barevného prostoru externího souboru.

Pro vytvoření chytrého objektu, který potřebujeme, vytvoříme nad stávající strukturou vrstev další (viz obr. 09), který je součtem všech dříve vytvořených.
Chcete-li to provést, aktivujte skupinu "Skin_color_correct_brush" (viz obr. 09), stiskněte a podržte tlačítko , proveďte příkaz prostřednictvím nabídky Vrstva → Sloučit viditelné.
Nad naší strukturou vrstva po vrstvě se objeví nová souhrnná vrstva, kterou budeme nazývat „sloučená vrstva“:

rýže. 11.

Nezbývá než z něj udělat Smart objekt.
Prostřednictvím nabídky provedeme příkaz: Vrstva → Inteligentní objekty → Převést na inteligentní objekt.
Horní vrstva struktury bude převedena na inteligentní objekt, který se objeví v paletě Vrstvy následovně:

rýže. 12.

Dvojitým kliknutím na horní vrstvu se otevře jako nový soubor, který má v současnosti pouze jednu vrstvu: „sloučenou vrstvu“.
Nyní jej můžeme snadno převést do prostoru Lab: Upravit → Převést na profil... s určením Lab jako cílového prostoru.
Vše je připraveno k další korekci.

Nyní si představme, co se stane, když v Laboratoři na sebe překryjeme barevné kanály v režimu Overlay?

Pro ty, kteří to neznají, to zní docela šíleně. Ale zkusme na to přijít.

Barevný kanál v Lab je černobílý obraz, téměř vždy s nízkým kontrastem.
Neutrální pixely pro daný kanál mají jas 128.
Teplé tóny budou jasnější než průměrná hodnota 128 a studené tóny budou tmavší:

rýže. 13.

rýže. 14.

Co se stane, když takový kanál překryjete v režimu prolnutí překrytí?
A jak to ovlivní naši image?

Překryvná vrstva, která nás zajímá, v jazyce, který je srozumitelný téměř každému, vypadá takto:

rýže. 15.

Pro ty, kteří stále nerozumí, vyslovím graf slovy.
Když se tedy obrázek v režimu překrývání překryje na sebe, stane se toto:

1. Pixely, které měly jas 128, zůstanou nezměněny.
Vzhledem k povaze laboratoře to znamená, že co bylo barevně neutrální, to tak zůstane.
Tito. Vyvážení bílé se neposune a v tomto případě jsme s tím spokojeni.

2. Ve středních tónech (tedy u pixelů, jejichž jas se v obou směrech příliš neliší od průměru) je strmost křivky maximální.
Že. barevný kontrast bude maximalizován pro zpočátku středně nasycené oblasti.

3. Na okrajích rozsahu jasu v barevném kanálu Lab se sklon křivky znatelně snižuje.
To znamená, že u oblastí, které měly původně vysokou sytost barev, bude efekt tím nižší, čím vyšší je původní sytost.
Pro nás velmi užitečná vlastnost, která snižuje riziko překročení barevného gamutu původního sRGB prostoru.

Vizuální ilustrace specifik režimu prolnutí Překrytí.

Animovaný obrázek (obr. 16) se skládá ze 3 rámečků:

1. č. 1 Pravidelný černobílý přechod.
2. č. 2 Výsledek použití tohoto přechodu na sebe v režimu překrytí.
3. Rozdíl mezi 2 a 1 (s kontrastem zvýšeným pro jasnost).

rýže. 16.

Poslední, rozdílový snímek, jasně ukazuje, ve kterých částech tonálního rozsahu je při překrývání obrazu dopad na sebe samého maximální.

(čím větší je rozdíl mezi 1 a 2, tím světlejší je tato oblast na 3. snímku).

Jak víte, kritériem pravdy je praxe.
Vše popsané zrealizujeme.

Uvnitř našeho inteligentního objektu vytvoříme dvě kopie původní „sloučené vrstvy“.
Bez dalšího nazývejme tyto vrstvy „a“ ​​až „a“ překrytí a „b“ až „b“ překrytí:

rýže. 17.

Proč vytvářím dvě vrstvy, abych provedl úpravy? Koneckonců, je možné překrýt oba barevné kanály na sebe na jeden?

Odpověď by měla být zřejmá těm, kteří si pozorně přečetli popis první části článku.
Provádění korekcí v barevných kanálech „a“ „b“ ve formě samostatných vrstev nám v budoucnu umožní úpravou jejich krytí maximálně flexibilně sladit konečný výsledek.
Koncept „rozděl a panuj“ vymysleli chytří lidé.

Nyní musíme zajistit, aby překrytí „a“ až „a“ ovlivnilo pouze kanál „a“ a překrytí „b“ až „b“ ovlivnilo pouze kanál „b“.
Dvojitým kliknutím na každý z nich se otevře okno pro úpravu parametrů překrytí vrstvy:

rýže. 18.

Červený rámeček zvýrazní tři zaškrtávací políčka, která určují, které obrazové kanály budou touto vrstvou ovlivněny.
U překryvné vrstvy „a“ ​​až „a“ ponecháme zaškrtnutí pouze v kanálu „a“ (viz obr. 17) a u překryvné vrstvy „b“ až „b“ pouze v kanálu „b“ .

Když se poté podíváme na paletu Vrstvy, uvidíme dvě ikony, které tam předtím nebyly.
Na obr. 2 jsou zvýrazněny červeným rámečkem. 19:

rýže. 19.

Tyto ikony označují, že nastavení prolnutí vrstvy bylo doladěno.
Inovace, na kterou jsem dlouho čekal!

Pokračujeme přímo k vrstvení.
K tomu použijeme příkaz Obrázek → Použít obrázek...

Tento příkaz vám umožňuje vzít něco na jedno místo a umístit to na jiné.
Zároveň nastavte režim prolnutí a/nebo krytí.
Hlavní věc je, že tyto „jedno a druhé“ mají stejnou velikost v pixelech.

Chceme překrýt barevné kanály na sebe.
Proces podrobně popíšu na příkladu kanálu „a“.
Chcete-li použít aplikaci Použít obrázek, musíte se nejprve postavit na místo, kam budeme vkládat.
Od samého začátku jsme stanovili, že vliv na kanál „a“ bude prováděn překryvnou vrstvou „a“ až „a“.
Pojďme to aktivovat:

rýže. 20.

Poté v paletě Kanály aktivujte cílový kanál „a“:

rýže. 21.

Poté místo našeho obrázku uvidíme následující:

rýže. 22.

Tak to má být. V současné době máme aktivní pouze kanál „a“, který chceme ovlivnit.
Přesně to nám ukazuje Photoshop.
Jak ale pracovat dále? Koneckonců, budeme manipulovat s barvou.
Abychom „nadávkovali“ dopad, jednoduše potřebujeme vidět plně barevný obrázek!

Právě v takových případech se naplno projeví síla a všestrannost rozhraní Adobe Photoshop!

V paletě Kanály klikněte na ikonu oka ve složené vrstvě (zvýrazněná červeným rámečkem):

rýže. 23.

Nyní nám Photoshop ukazuje plnobarevný obrázek a aktivní zůstává pouze kanál „a“, což je to, co potřebujeme.

Zavolejte tým Obrázek → Použít obrázek...
Otevře se okno s jejím rozhraním a naše krása se najednou zezelená.
Důvodem je režim prolnutí Násobit, což je výchozí nastavení pro příkaz Použít obrázek:

rýže. 24.

Změníme na Overlay, barva se normalizuje a okamžitě vidíme nárůst barevného kontrastu a sytosti podél osy „a“ ​​(purpurová - zelená).
Ujistíme se, že v sekci Zdroj je „Kanál: a“ (koneckonců se překrývá).

rýže. 25.

Opakujeme naše kroky pro druhý barevný kanál.
Pojďme na to aktivní vrstva Překryv „b“ na „b“, poté v paletě Kanály aktivujte kanál „b“ a poté klikněte na oko složené vrstvy.
Zavolejte tým Obrázek → Použít obrázek...
V tomto případě bude zvýšení barevného kontrastu a sytosti podél osy „b“ (žlutá - modrá):

rýže. 26.

Na Obr. 25 a 26 můžete vidět, že příkazové rozhraní Obrázek → Použít obrázek... umožňuje okamžitě nastavit neprůhlednost překrytí.
Ale neudělal jsem to, navzdory zjevné redundanci korekce provedené pro obě vrstvy.
Nyní to uděláme mnohem vizuálnějším způsobem.

Pojďme spojit obě vrstvy úprav do skupiny nazvané „všechny opravy“:

rýže. 27.

Rozdělení funkcí v této struktuře je následující:

Překryvná vrstva "a" až "a" je zodpovědná pouze za korekci v barevném kanálu "a";
- Překryvná vrstva „b“ až „b“ je zodpovědná pouze za korekci v barevném kanálu „b“.

Nyní máme možnost samostatně upravovat korekce v barevných kanálech změnou krytí těchto vrstev.
A také upravit intenzitu korekce jako celku, změnit krytí celé skupiny.
Zároveň je zajištěna kompletní vizuální kontrola procesu.

V procesu výběru neprůhlednosti neustále blikáme vrstvami a skupinou jako celkem.
Jedině tak se zbavíme vlivu adaptace zrakového vnímání a správně vyhodnotíme intenzitu prováděných změn.

Rozhodl jsem se pro následující hodnoty:

rýže. 28.

Uvnitř Smart objektu jsme dokončili vše, co jsme plánovali.
Chcete-li zpřístupnit výsledek těchto manipulací ve zdrojovém (nejvyšší) souboru PSD, uvnitř inteligentního objektu musíte uložit kliknutím na .
Poté zavřete okno Smart object a vraťte se k původnímu souboru PSD.

Bylo a zůstává v prostoru sRGB.
Photoshop automaticky přizpůsobí obsah inteligentního objektu barevnému prostoru externího souboru.
V duchu konceptu vícevrstvých úprav přejmenujme objekt Smart na „Lab color channels Overlay“.
Paleta Vrstvy a výsledný obrázek nyní vypadají takto:

rýže. 29.

3. Resumé.

1. Jsem si jist, že mnozí si pomyslí: Pane, proč je to tak těžké?
Druhou fázi korekce provedu během okamžiku pomocí Křivky/Úrovně/Sytost odstínu/Vibrance/Vyvážení barev... (přeškrtněte přebytek).
A všechny tyto přechody mezi mezerami jsou naprostý nesmysl!

Pokusím se hned odpovědět:

Laboratoř nám ​​umožňuje dosáhnout lepších výsledků, když chceme pracovat pouze s barvou;
- Laboratoř díky specifikům své struktury umožňuje oddělit podobné barevné odstíny. V RGB je to problematické.

Mohou se také zeptat: dobře, s Lab je vše jasné. Ale proč jsme, jakmile jsme se do toho dostali, začali manipulovat s kanály a neomezili se na práci s křivkami?

Odpovídám: skutečně, křivky mají maximální flexibilitu a zcela by nám umožnily vyřešit problém.

Existuje však několik bodů:
- práce s křivkami v prostoru Lab se znatelně liší od běžné práce s křivkami v RGB;
- v Lab obraz velmi ostře reaguje na jakoukoliv manipulaci s křivkami, což je pro mnohé, zejména začátečníky, neobvyklé;
- práce s křivkami je efektivní, když předem víme, k čemu směřujeme. Například nastavení černých, šedých a bílých bodů podle Margulis.
V našem případě taková jasnost není.

Zatímco v navrhované metodě kreativní část spočívá v úpravě krytí dvou vrstev spojených do skupiny.

2. Konečné parametry, které jsem uvedl, nejsou jediné správné.
Každý si může snadno a rychle vybrat jiné významy podle svého osobního vkusu.

3. Popsaná technika je použitelná nejen pro portréty.

4. Podrobný popis metody zabere poměrně hodně místa.
Samotná oprava Lab je však snadno automatizována.
Krátká akce téměř okamžitě vytvoří popsaný inteligentní objekt obsahující odpovídající vrstvy se zadanými názvy a parametry překrytí.
Vše, co zbývá udělat ručně, je vybrat konečné hodnoty krytí vrstev a skupiny, abyste získali harmonický výsledek.
Což trvá maximálně 2 - 3 minuty.
Tato akce byla vytvořena a je k dispozici ke stažení pomocí odkazu níže.

Dovolte mi pár poznámek, proč píšu tak a ne jinak:o))

1. Hlavním účelem psaní mých článků je vzdělávací.
Obvykle přesně plánuji, jaké problémy se zpracováním a/nebo detaily rozhraní chci popsat.
A tomuto plánu přizpůsobuji i logiku prezentace materiálu.

2. Síla Photoshopu spočívá v tom, že téměř každý problém lze vyřešit mnoha způsoby.
Každý z nich má své pro a proti.
Vybírám z nich ty, které mi umožňují popsat, co se plánuje (viz odstavec 1).
V některých bodech nemusí být tato volba nejoptimálnější.

3. Stejně jako my všichni nejsem jediným nositelem pravdy.
A možná sám něco nevím.

Studujeme Lab model - barevný model založený na lidském vnímání barev.
Pro správné zobrazení barev je vhodné definovat standardní model, na který jsou barvy redukovány ve všech fázích procesu. Úspěšným pokusem o vytvoření barevného modelu nezávislého na zařízení na základě lidského vnímání barev je Laboratoř.

Jakákoli barva dovnitř Laboratoř určeno jasem ( Lehkost) a dvě chromatické složky: parametr A, která se pohybuje v rozmezí od zelený na červený a parametr b, lišící se v rozsahu od modrý na žluť.Jas v modelu Laboratoř zcela oddělené od barvy. Díky tomu je model Lab vhodný pro úpravu kontrastu, ostrosti a dalších tónových charakteristik obrazu. Model Lab je tříkanálový. Jí barevný gamut je extrémně široký a odpovídá viditelnému barevnému gamutu pro standardního pozorovatele. Krytí Laboratoř zahrnuje pokrytí všech ostatních barevných modelů používaných v procesu tisku.

Obraz každého barevného kanálu má svůj vlastní jas. Se stejnou intenzitou vnímá lidské oko zelený Paprsky jsou nejjasnější, poněkud méně jasné - červené a zcela tmavě modré. Zdůrazněme to Jas je charakteristika vnímání, nikoli barva samotná.

V modelu RGB Barva bodu a jeho jas spolu souvisí. Například nasycené modré barvy bude velmi tmavá a sytá žlutá bude velmi světlá. Každý bod v RGB obrazu je okem vnímán jako více či méně jasný. Na tvorbě tohoto bodu se podílejí všechny tři barevné kanály obrazu. Pokud by byly všechny tři barvy vnímány jako stejně jasné, pak by každá přispěla třetinou k celkovému jasu:

Y = R/3 + G/3+B/3

Takto se počítá jas v barevném modelu H.S.B., kterým se budeme dále zabývat. Protože, jak jsme již zjistili, různé základní barvy mají různý vnímaný jas, tento výpočet neodráží skutečný stav věcí, tedy zejména model H.S.B. nelze považovat za správné. Pro výpočet skutečného jasu se používá následující empirický vzorec, který bere v úvahu příspěvek každého barevného kanálu:

Y = 0,2125 R + 0,7154 G + 0,0721 V

Jas můžete přímo pozorovat při převodu obrázku na polotón (stupně šedi). Jediný kanál takového dokumentu ukládá pouze jas pixelů bez ohledu na jejich barvu. V modelu CMYK Nejjasnější je bílý papír, na kterém není nic vytištěno. Proto je pro součásti tohoto modelu vhodnější použít inverzní parametr jasu, neutrální optickou hustotu nátěru. Největší je u černé (je nejtmavší) a klesá v tomto pořadí: fialová, azurová, žlutá. Při tisku nejprve naneste nejméně inkoustu. optická hustota, tedy nejlehčí. V modelech RGB A CMYK jas a barva spolu souvisí, to znamená, že když se změní jeden parametr, změní se i druhý. To je při opravách někdy nepohodlné – při změně jasu snímku se často nevyhnete změně jeho barev.

Existuje zajímavá technika, která vám umožní vidět spektrum barev Lab.

Laboratoř- model, ve kterém je jas pixelů oddělen od jejich barvy. Tento model je velmi neobvyklý. Na rozdíl od RGB A CMYK na základě skutečných procesů, Laboratoř představuje čistě matematický model. Je pro ni těžké najít analogii skutečný svět. Tento model má však několik vážných výhod. Jednak vychází právě z lidského vnímání a jeho barevný gamut odpovídá lidskému oku – zahrnuje gamut RGB A CMYK a převyšuje je. Za druhé, Laboratoř je hardwarově nezávislé model. Tyto dvě výhody Laboratoř standard pro převod obrázků z jednoho barevného prostoru do druhého během jejich přípravy.

To však ztěžuje vysvětlení, proč vlastnosti Laboratoř znát pro uživatele. Většina z nás se totiž nestará řekněme o organizaci obrazových souborů (i když i to je velmi důležité) – operace se soubory prostě svěříme počítači. Však Laboratoř Má i ryze praktické využití. Tento model usnadňuje provádění mnoha běžných operací. Patří mezi ně doostření, korekce tónů (zvýšení kontrastu, oprava chyb tónového rozsahu) a odstranění barevného šumu (včetně rozmazání rastru a odstranění pravidelné struktury obrázků JPEG). Profesionálové dokonce využívají tento prostor k vytváření složitých masek a dramatických změn barev dokumentu. Vzhledem k tomu, že model má obrovský barevný gamut, překlad do něj není spojen se ztrátami. Můžete přenést obrázek z RGB PROTI Laboratoř a naopak a jeho barvy se nezmění.

Definice kanálu Laboratoř na základě skutečnosti, že bod nemůže být zároveň černý a bílý, červený a zelený, modrý a žlutý. První kanál je kanál jasu. Jas se měří od nejtmavší (černá) po nejjasnější (bílá). Kanály A A b zobrazit pouze barvy. Každý chromatický kanál obsahuje informaci o dvou protilehlých barvách (viz první obrázek kapitoly).

Pokračujeme v seznamování s metodami korekce obrazu v barevném prostoru Lab. Lekce je čistě praktická, takže nebudu dávat podrobná vysvětlení na téma: jak a proč ta či ona technika funguje. Ti, kteří chtějí studovat teoretické aspekty a další komplexní metody Doporučuji prostudovat díla slavného guru v oboru barevné korekce Dana Margulise.

A začneme lekci. Po jeho prostudování strávíte opravou takových obrázků ne více než 2-3 minuty, a pokud uděláte akci, pak několik sekund.

Krok 1

Otevřete obrázek, který chceme opravit. V tomto případě se jedná o záběr krajiny.

Pojďme analyzovat obrázek. Jak vidíme, musíme zvýšit dynamický rozsah jas, to znamená, že zvýrazní více detailů ve stínech a mírně ztmaví světlé oblasti. Dále bych udělala oblohu modřejší, zvětšila barevné variace vody, zeleň lze také udělat šťavnatější a odstínově rozmanitou. A posledním krokem bude dvoustupňové ostření.

Vzhledem k tomu, že fotografie byla pořízena na ostrém slunci, není třeba se obávat zvýšeného barevného šumu při korekci barev. V jiných případech je však třeba na to pamatovat. Nejprve tedy kliknutím duplikujte vrstvu CTRL+J.

Krok 2

Přepneme naši fotku do režimu Laboratoř. To se provádí pomocí příkazu Obrázek – Režim –Laboratoř(Obrázek - Režim - Laboratoř).

Vyberte duplicitní vrstvu. Pak jdeme na paletu Kanály(Kanály) a vyberte jas kanálu(Lehkost).

Poté klikněte na oko kanálu Laboratoř abyste viděli obrázek barevně.

Dosahuji toho stisknutím dvou kombinací kláves CTRL+1 A ~ , což je mnohem rychlejší. Ve verzi CS4 se budou kombinace kláves lišit: CTRL+3 A ~.

Krok 3

Použití příkazu Obrázek - Korekce - Světla/Stíny(Obraz - Úprava - Stíny/světla). Nebylo náhodou, že jsme v kroku 2 vybrali kanál Jas. Nyní se příkaz bude vztahovat pouze na něj, a protože informace o barvě a kontrastu v režimu Laboratoř je v různých kanálech, vyhneme se zvýšenému barevnému šumu a vzhledu barevných artefaktů.
Nastavení se bude v každém konkrétním případě lišit, procvičíte si a rychle pochopíte, jak a v jakých případech jednat.

Krok 4

Nyní uděláme barvu. Kanály aab v barevném modelu Lab nám mohou poskytnout tolik barev, kolik chceme, dokonce i takové, které nelze zobrazit na monitoru a které v přírodě neexistují. Použijme metodu překrytí kanálů pomocí příkazu Externí kanál (Použít obrázek). Vyberte kanál " A" v paletě kanálů, podobně jako v kroku 2. Přejděte do nabídky Obrázek - Externí kanál(Obrázek - Použít obrázek). Výběr režimu prolnutí Překrytí(Overlay) nebo měkké světlo (Měkké světlo).

Krok 5

Vyberte kanál « b" a také jej na sebe aplikovat v režimu Překrytí.
Nezapomeňte, že hodnotu můžeme měnit Průhlednost(Neprůhlednost) v dialogovém okně tohoto příkazu. Zde je výsledek získaný po operacích s kanály.

Poznámka: můžete také použít příkaz Křivky(Křivky) a sestavte křivky "A" A « b" na kontrolních bodech. Tato metoda poskytuje skvělé příležitosti, ale vyžaduje seriózní přípravu.

Krok 6

Nebojte se příliš sytých barev. Stačí snížit krytí vrstvy. Zastavil jsem se asi na 30% , tato hodnota se pro vás může lišit.

Krok 7

Nyní začneme ostřit. Uděláme to neobvyklým způsobem, ve dvou fázích. V první fázi se zvýší ostrost a kontrast velkých ploch obrazu, ve druhé fázi se propracují malé detaily. Nejprve se podívejme na paletě kanálů, zda je vybrán kanál Jas. Přejděte do nabídky Filtr - Ostrost - Neostrá maska(Filtr - Zaostřit - Neostřit maska). Posouvání jezdců Účinek(Částka) a Poloměr(Radius) až do konce. Ukázalo se, že kdo ví co, ale tak to má být.

Nyní začněme snižovat hodnoty. Poloměr dokud se mezi relativně velkými objekty neobjeví jasné přechody, ale bez toho, aby se objevily malé části.

Proto má tato metoda anglickou zkratku HIRALOAM(Vysoký poloměr - Nízká částka). Po dosažení optimální hodnoty hodnotu zvyšte práh(Threshold) pro vyloučení příkazu z ovlivňování malých detailů.

Krok 8

Zvyšujeme ostrost malých detailů v obraze. Používáme stejný příkaz Unsharp Mask, ale ve standardní verzi.

A zde je konečný výsledek.

Bohužel při této velikosti obrázku je těžké hodnotit výsledky ostření, ale ujišťuji vás, že potěší. V následujících lekcích budeme pokračovat v úvodu do barevného prostoru Lab.

Přeji vám všem tvůrčí úspěch!

V tomto modelu je jakákoliv barva určena světlostí a dvěma chromatickými složkami: parametrem a, který se mění v rozsahu od purpurové po zelenou, a parametrem b, který se mění v rozsahu od žluté po modrou (obr. 5).

Mnoho programů používá barevný model Lab jako zprostředkující model pro jakýkoli převod z jednoho barevného modelu na jiný.

Problém různých modelů je, že nedokážou úplně pokrýt všechny barvy, například CMYK neumožňuje vytvořit jasně modrou, protože se následně nerealizuje v tisku. RGB a HSB zase umožňují výše zmíněnou barvu realizovat, ale nevytvářejí sytou oranžovou.

Při profesionální práci musíte nejčastěji kombinovat různé barevné prostory, protože každý z nich je dobrý v samostatné oblasti.

CMYK se používá pro korekci barev a předtiskovou přípravu obrázků, protože tvorba barev plně odpovídá tomu, co se děje během procesu tisku.

RGB se častěji používá při práci s obrázky, které si později prohlédnete na monitoru.

HSB a Lab mají vyhrazený světelný kanál, který vám umožní prohloubit barvy efektivněji a rychleji než kterýkoli jiný model.

Rýže. 5. Barevný model laboratoře

3. Základy rastrová grafika

Rastrová grafika (rastrová, bitmapová grafika) je oblast digitální grafiky, ve které je obrázek reprezentován souborem pixelů (obr. 6).

Rýže. 6. Ukázka rastrového obrázku

3.1. Obecné informace

Počítačový rastrový obrázek je obdélníková matice, jejíž každá buňka vypadá jako barevný „čtverec“ a nazývá se bitmapa. Bitmapa je množina (pole) trojic čísel: dvou souřadnic pixelu v rovině a jeho barvy.

Jedním z hlavních parametrů tohoto typu grafiky je rozlišení.

Rozlišení je počet jednotlivých prvků obrazu umístěných v určité standardní jednotce délky (obvykle palec).

Jednotkou rozlišení pro rastrový obrázek je obvykle ppi (pixely na palec) a pro tisková zařízení - dpi (bodů na palec).

Čím vyšší rozlišení, tím více pixelů obrázek obsahuje, a tedy i menší velikost jednotlivého pixelu (snímek s vyšším prostorovým rozlišením má více detailů). Vyšší rozlišení má však také negativní stránku - větší velikost obrazový soubor.

Normální rozlišení je nyní 72 pixelů na lineární palec. Běžně se používá v elektronických dokumentech a na internetu. Při tisku novin je rozlišení až 150 pixelů na palec, pro vysoce kvalitní tisk je to obvykle asi 300.

Často ve fázi úpravy obrázku je potřeba změnit jeho velikost nebo rozlišení. Pro implementaci změn poskytuje většina moderních grafických editorů možnost použít operaci Resampling, kterou lze implementovat dvěma způsoby: s pevným rozlišením a s proměnným rozlišením.

Jak zvětšujete nebo zmenšujete velikost a/nebo rozlišení obrázku, počet pixelů v obrázku se zvyšuje nebo snižuje. V obou případech se kvalita obrazu zhorší.

Operace Převzorkování je založena na použití interpolačních metod.

Interpolace je soubor matematických technik pro určování střední hodnoty funkce, pokud jsou známy pouze počáteční a konečné hodnoty. V programech pro rastrovou grafiku se používají některé interpolační metody (nebo algoritmy), které umožňují počítači přidat chybějící pixely (přiřadit jim hodnoty tónu nebo barvy), když se jejich počet změní.

Dalším důležitým parametrem bitmapy obrázku je barevná hloubka (počet bitů, které jsou přiděleny k určení barvy pixelu).

Barevná hloubka (neboli rozlišení jasu) popisuje počet úrovní jasu, které může mít jednotlivý pixel. Čím vyšší je rozlišení jasu, tím větší počet úrovní jasu (nebo odstínů barev) bude soubor obrázku obsahovat.

Na základě hodnot barevné hloubky se rozlišují následující typy obrázků:

Černobílý čárová grafika(bitmapa);

Pro každý pixel takového obrázku je přidělen jeden bit a jedním bitem lze zakódovat pouze dvě barvy: černou (0) nebo bílou (1) - Obr. 7. Neexistují žádné mezistavy.

Bit(bit) je minimální množství informací, které tvoří výběr jedné ze dvou možných možností: „O“ nebo „1“. V počítačové grafice slouží jako jednotka barevné hloubky.

Počet barev lze definovat jako 2 n, kde n je počet bitů na pixel.

Rýže. 7. Příklad černobílého obrázku (Bitmapa)

Obrazy ve stupních šedi;

Pokud je každý pixel zakódován osmi bity, pak můžete získat 2 8 = 256 odstínů šedi, neboli tzv. šedou škálu.

Každý pixel je charakterizován hodnotou jasu, která se pohybuje od 0 (černá) do 255 (bílá). Tento počet úrovní je dostatečný pro správné zobrazení černobílého polotónového obrazu.

Plně barevné obrázky (truecolor).

Na těchto obrázcích je každý pixel popsán osmi binárními bity, celkem tedy 24 bitů. Díky tomu je možné zakódovat 16,7 milionů odstínů, což je poměrně hodně.

Existují také možnosti:

Duplexní obrazy (duplexní);

Klasický duplexní obraz je tisk jednobarevného obrazu dvěma inkousty, z nichž jeden je černý a druhý barevný (hnědý, modrý nebo zelený). Lze použít několik dalších barev. Další barvy jsou v tomto případě použity pro kompenzaci nedostatečného počtu tónů, které tisk pouze jednou barvou může poskytnout. V tomto případě jsou duplexy považovány za typ polotónových (nikoli barevných) obrázků.

Obrázky s indexovanými barvami.

Indexované barvy jsou zakódovány ve formě tzv. barevných vyhledávacích tabulek (LUT), tedy řady barevných referenčních tabulek (indexů), ve kterých jsou barvy již předdefinovány jako pastelky v krabičce pastelů.

Indexované barevné obrázky mají obvykle barevnou hloubku 2 až 8 bitů na pixel, takže použitá paleta může obsahovat 2 2 = 4 až 2 8 = 256 barev a odstínů.

Soubor indexovaného obrázku obsahuje záhlaví, které aplikačním programům vysvětluje strukturu tabulky a jak je každý pixel barevně označen.

Navzdory omezené paletě se v obrázcích pro webové stránky používají indexované barvy.

Velikost grafického souboru přímo souvisí s rozlišením a barevnou hloubkou.

Velikost souboru rastrové grafiky závisí na třech parametrech: geometrických rozměrech, hodnotě rozlišení a hodnotě barevné hloubky. Velikost souboru v bajtech se rovná součinu délky obrázku (v palcích) a rozlišení (v ppi), šířky obrázku (v palcích) a rozlišení (v ppi) a barevné hloubky (v bajtech na pixel) .

3.2. Zdroje příjmu a pracovní prostředky

s rastrovou grafikou

Existuje mnoho způsobů, jak vytvořit elektronické obrázky. Níže jsou uvedeny nejběžnější a nejznámější nástroje pro přípravu: jako rastrové obrázky hardware a software:

Skenery;

Digitální fotoaparáty;

Natáčení videa;

Programy pro generování textur a vzorů;

Grafické editory;

Animační programy;

Programy pro vytváření trojrozměrných obrázků;

Programy pro kopírování fragmentů obrazovky.

Programy určené pro práci s rastrovou grafikou lze rozdělit do několika tříd.

Nástroje pro tvorbu rastrových obrázků: MS Paint, Corel Painter, Fauve Mattisse.

Nástroje pro zpracování obrazu: Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT, Paint Shop Pro, PhotoDraw 2000 a další.

Nástroje pro snímání obrazovky, počínaje schopností, kterou podporují všechny operační systémy, fotografovat obsah obrazovky stisknutím klávesy Print Screen nebo kombinace kláves Alt+Print Screen až po speciální programy, jako je Corel Capture.

Nástroje pro katalogizaci obrázků: MS Imaging, Canto Gamulas Desktop a další. Tyto nástroje jsou určeny pro vytváření grafických databází ve formě archivů obrázků a fotografií. Jejich katalogizace umožňuje ušetřit čas při hledání a výběru ilustračního materiálu.

Většina rastrových editorů není navržena pro vytváření obrázků od začátku, ale pro zpracování hotových obrázků za účelem zlepšení jejich kvality a realizace tvůrčích schopností návrháře.

Mezi vlastnosti těchto programů patří rozsáhlé funkce na tónovou a barevnou korekci rastrových obrázků, výměnu barev, separaci barev; práce s vrstvami, výběry, maskami, alfa kanály; pracovat v různých barevných modelech a s různými typy souborů. Další filtry umožňují vytvářet geometrické transformace, stylizované obrázky a různé neobvyklé efekty.

Tonální korekce – změna jasu obrazových bodů za účelem jejich rovnoměrnějšího rozložení v celém rozsahu jasu. Pomocí korekce tónů můžete zvýraznit detaily skryté ve stínech (tmavé tóny snímku) nebo ve světlých tónech (světlé tóny snímku).

Color Correction - změna barevných parametrů pixelů (jas, kontrast, odstín, sytost) za účelem dosažení optimálních výsledků.

Separace barev je proces rozkladu barevného obrázku na několik obrázků, které budou vytištěny vhodnými tiskovými barvami.

Vrstva - další úroveň pro kreslení. Vrstvy mohou být neviditelné nebo prohozené. Můžete kreslit pouze na jednu vrstvu, aniž byste ovlivnili ostatní. Každá vrstva opakuje všechny parametry hlavního obrázku.

Výběr je oblast, která označuje část obrázku, kterou lze upravit.

Kanál je počítačová forma zobrazení každé složky barevného modelu. Obraz ve formátu stupňů šedi má tedy jeden barevný kanál RGB modely a Lab - tři kanály (obr. 8, a, c) a v modelu CMYK - čtyři kanály (obr. 8, 6). V rastrových editorech se barevné kanály generují automaticky, když vytvoříte nebo otevřete obrázek.

Rýže. 8. Barevné kanály odpovídající různým barevným modelům: a - CMYK; žvanit; v -RGB

Programy pro rastrovou grafiku se používají ke korekci, zpracování a retušování fotografií, vytváření koláží, vytváření návrhů pro internetové stránky a přípravě rastrového materiálu pro použití v jiných programech (například vytváření map textur pro trojrozměrné modely).

alfa- kanál(alfa-kanál) je další kanál s osmibitovou reprezentací obrazu. Používají se k vytváření a ukládání masek, zpravidla se netisknou. V některých grafických formátech slouží jako maska ​​průhlednosti. Počet alfa kanálů je omezen pouze možnostmi počítače. Návrh masky jako samostatného alfa kanálu umožňuje volné úpravy pomocí jakýchkoli kreslicích nástrojů.

Maska - objekt, jehož tvar je ořezovou hranicí maskovaného obrázku.

Filtry (filtry nebo zásuvné moduly) a speciální efekty (Efekty) jsou malé programy provedení předem určené sekvence příkazů. Automaticky vypočítají hodnoty a charakteristiky každého pixelu v obrázku a poté je upraví podle nových hodnot.

Retuš (retuš) - korekce obrazu za účelem odstranění drobných vad, správné tonální a barevné vyvážení.

Koláž je umělecká kompozice získaná kombinací několika obrázků, obvykle pomocí nástrojů pro výběr obrázků.

3.3. Výhody a nevýhody rastrové grafiky

Mezi výhody rastrové grafiky patří:

Hardwarová proveditelnost.

K dnešnímu dni byly vynalezeny a do sériové výroby uvedeny určité třídy zařízení (skenery, digitální fotoaparáty), které umožňují automatizovat proces převodu grafické informace do digitální podoby.

Softwarová nezávislost.

Povaha informací (soubor čísel organizovaných ve dvourozměrné matici), které jsou nutné k uložení rastrového obrázku, umožňuje vytvářet standardní formáty. Těmto formátům „rozumějí“ téměř všechny programy, které pracují s obrázky: rastrové a vektorová grafika, programy rozložení, prohlížeče a dokonce i operační systémy.

Fotorealistické obrázky.

Charakteristickými rysy fotorealismu jsou zpravidla různé barvy, přechody, složité osvětlení a přítomnost měkkých tónových přechodů (opar, mlha, oblačnost atd.).

Nevýhody rastrové grafiky:

Značný objem souborů.

Hlavními způsoby, jak snížit objem rastrových obrázků, je optimalizace parametrů určujících objem, rozumné oříznutí a použití kompresních algoritmů (výběr vhodných formátů souborů).

Potíže s transformací rastrových obrázků.

Jakákoli transformace rastrové grafiky (kromě ortogonálních rotací a zrcadlových odrazů vodorovně a svisle) je spojena s problémy (chybami, deformacemi a deformacemi) způsobenými diskrétní nebo síťovou strukturou obrazu.

Navíc v důsledku transformace, zejména při použití interpolačních algoritmů, se kromě chyb v detailech vždy zhoršuje ostrost snímků.

Hardwarová závislost.

Uživatel si tedy před vytvořením obrázku (například před skenováním) musí již představit podmínky pro zobrazení obrázku na zobrazovacích zařízeních.

Vektor grafika- jeden ze způsobů prezentace grafické informace pomocí sady křivek popsaných matematickými vzorci

4. Základy vektorové grafiky

4.1. Obecné informace

Vektory představují matematický popis objektů vzhledem k původu. Jednoduše řečeno, aby počítač nakreslil přímku, potřebuje souřadnice dvou bodů, které jsou spojeny nejkratší cestou. Chcete-li nakreslit oblouk, musíte kromě souřadnic dvou bodů nastavit také poloměr atd.

Vektorová ilustrace je soubor geometrických objektů vybudovaných na základě Bézierových křivek neboli primitiv (obdélníky, kružnice, elipsy, čáry), proto se vektorová grafika nazývá objektově orientovaná.

Metoda pro konstrukci Bézierových křivek je založena na použití dvojice tečen (řídících čar) nakreslených k segmentu křivky na jeho koncích.

Rýže. 9. Bézierova křivka

Budeme-li uvažovat libovolný jednoduchý segment Bézierovy křivky mezi dvěma divergentními body (obr. 9), pak k jeho popisu budete potřebovat pouze osm čísel: XY-souřadnice prvního kontrolního bodu, XY-souřadnice prvního kontrolního bodu, XY-souřadnice druhého řídicího bodu a XY-souřadnice druhého řídicího bodu.

Tvar křivky je ovlivněn úhlem sklonu tečny a délkou jejího segmentu.

Matematický aparát pro konstrukci Bezierových křivek umožňuje na základě těchto informací sestrojit a vizualizovat úsečku.

Čára je základním objektem vektorové grafiky. Jako každý objekt má čára vlastnosti: tvar (rovná, křivka), tloušťka, barva, styl (plná, tečkovaná). Konec úsečky (tedy její tvar v koncovém uzlu) je také jednou z vlastností s měnitelnými parametry.

Nejjednodušší otevřená čára je ohraničena dvěma body nazývanými uzly. Uzly mají řadu vlastností, jejichž parametry ovlivňují tvar konce úsečky a charakter spojení s jinými objekty. Všechny ostatní objekty vektorové grafiky, včetně těch nejsložitějších, jsou tvořeny čarami (obr. 10, a).

Uzavřené linky získávají vlastnost plnění. Prostor, který pokrývají, lze vyplnit jinými objekty (texturami, mapami) nebo vybranou barvou (10, b). Výplň může být rastrová nebo vektorová. V druhém případě se někdy používají prvky fraktální grafiky, které jsou zvláštním případem vektorové grafiky. Hlavní programovací jazyky také používají koncepty vektorové grafiky při zobrazování grafických primitiv.

Ke konstrukci objektů vektorové grafiky použijte nástroje pro kreslení čar a ovládání vyplňování obrysů. Jednoduché objekty mohou interagovat různými způsoby, včetně použití booleovských operací sjednocení, odčítání a průniku.

Efekty aplikované na vektorové grafické objekty ovlivňují vlastnosti čáry, výplně a uzlu. V programech pro vektorovou grafiku jsou v podstatě všechny efekty modifikátory. Modifikátor popisuje pomocí matematických metod parametry pro změnu vlastností původní objekt aniž by to ovlivnilo jeho základy. To je základ pro možnost návratu objektu do původního stavu.

Rýže. 10. Příklad vektorového obrázku

4.2. Nástroje pro vytváření vektorových obrázků

Vektorové obrázky lze vytvářet několika typy programů.

Programy pro vektorovou grafiku.

CAD programy, jejichž typickým představitelem je program AutoCAD. Jí vektorový formát- DXF (Dynamic Exchange Format) rozumí mnoho moderních programů.

Specializované programy pro převod rastrových obrázků na vektorové. Jedním z takových programů je CorelTrace, který je součástí integrovaného produktu CorelDraw. Dalším známým programem v této třídě je Adobe Streamline.

Vektorové objekty také zahrnují textové a PostScriptové cesty, například ty, které lze také nalézt v souborech vytvořených pomocí textových procesů, jako je MS Word, nebo programy pro rozvržení, jako je PageMaker.

Na platformě Windows je nejrozšířenějším programem pro vektorovou grafiku editor CorelDRAW – výkonný, pohodlný, ale zároveň náročný na zdroje. Mezi další programy v této třídě patří Adobe Illustrator a Macromedia Freehand. Mezi kompaktní a všestranné vektorové grafické programy lze zaznamenat Corel Haga. S jeho pomocí můžete vytvářet ilustrace libovolné úrovně složitosti pro webové stránky, tisk atd.

Vektorové editory a CAD programy jsou nejlepšími nástroji pro vytváření typových a vysoce přesných grafických objektů, jako jsou například designové výkresy. U takových ilustrací má zásadní význam zachování ostrých a jasných obrysů bez ohledu na velikost obrázku. Zpravidla se ve vektorovém editoru vytvoří polotovar, poté se upraví na požadovanou velikost a převede do obrazového formátu, který potřebujeme.

4.3. Výhody a nevýhody vektorové grafiky

Výhody vektorové grafiky:

Minimální velikost souboru.

To je způsobeno tím, že se neukládá samotný obrázek, ale pouze některá základní data ( matematický vzorec objekt), pomocí kterého program obraz pokaždé znovu vytvoří. Popis barevné charakteristiky téměř nezvětšuje velikost vektorový soubor. Je mnohem jednodušší popsat kružnici s daným poloměrem a středovými souřadnicemi, než si pamatovat všechny pixely pole odpovídající této kružnici.

Svoboda transformace.

To je způsobeno tím, že vektorová grafika obsahuje pouze popisy objektů, které tvoří obrázky, a počítač nebo tiskové zařízení je interpretuje podle potřeby.

Nezávislost na hardwaru.

Vzhledem k tomu, že konstrukce vektorových objektů není spojena s žádnou předem určenou sítí, vektorový obrázek nevyžaduje speciální přípravu pro výstup a předběžné zvážení parametrů externího zařízení.

Objektově orientovaný charakter tohoto typu grafiky.

Vektorová grafika se mnohem snáze upravuje, protože hotový obrázek není „plochý“ obrázek pixelů, ale je složen z objektů, které se mohou navzájem překrývat a přitom na sobě zůstávají zcela nezávislé.

Nevýhody vektorové grafiky:

Nedostatek hardwarové proveditelnosti.

Vektorový princip popisu obrazu neumožňuje automatizaci zadávání grafických informací, jako to dělá skener rastrové grafiky. Dnes neexistují například vektorové monitory nebo vektorové skenery.

Softwarová závislost.

Každý vektorový editor má svůj vlastní formát. Navíc přechod mezi takovými formáty je buď principiálně nemožný, nebo nemožný bez výrazných ztrát.

Tuhost vektorové grafiky.

Vektorová grafika je omezena čistě obrazovými prostředky a neumožňuje získat fotorealistické obrázky ve stejné kvalitě jako rastrová grafika. Důvodem je, že zde na rozdíl od rastrové grafiky není minimální plocha vybarvená jednotnou barvou jeden pixel, ale jeden objekt. A velikost objektu je podle definice větší.

Přísně vzato, ani jeden moderní profesionální grafický balíček není čistě vektorový nebo čistě rastrový a kombinuje prvky obou typů grafiky. Například vektorový editor CorelDRAW má vlastní i zásuvné nástroje pro úpravu rastrových obrázků a nejnovější verze rastrový editor Photoshop rozšířil možnosti svého nástroje pro práci vektorové objekty.

Plug-in -

vyvinutý software společností třetích stran pro použití se základní grafickou aplikací. Další modul rozšiřuje a zlepšuje standardní prostředky softwarový produkt

Způsob organizace informací v souboru se nazývá formát.

5. Grafické formáty

5.1. Obecné informace

Stejně jako jakékoli jiné počítačové informace se grafické obrázky ukládají jako soubor, který má specifickou organizaci dat, která je optimální pro konkrétní aplikaci.

Spolu s rozlišením ovlivňuje formát souboru kvalitu obrazu, zejména velikost souboru.

Každý z dnes používaných formátů má některé charakteristické vlastnosti a schopnosti, díky kterým je nepostradatelný ve specifických oblastech použití: webdesign, elektronické nebo tištěné publikace, retuše a zkvalitňování fotografií, vytváření kombinovaných obrázků (koláží) a další. Pro školení profesionálních designérů je proto velmi důležitá znalost vlastností jejich organizace, výhod a nevýhod a jemností aplikační technologie.

Různé formáty používané k záznamu snímků lze rozdělit do tří kategorií:

Uložení obrázku v rastrové formě (BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PNG, GIF);

Uložení obrázku ve vektorové podobě (WMF);

Univerzální, kombinující vektorové a rastrové reprezentace (EPS, P1CT, CDR, AI, FH*, FLA atd.).

Hlavními kritérii pro výběr formátu jsou kompatibilita programu a kompaktnost záznamu.

Tato kapitola pojednává především o nejrozšířenějších univerzálních formátech, které jsou podporovány nejen grafickými programy, ale i řadou dalších typů aplikačních programů, včetně layoutových programů, počítačově podporovaných návrhových systémů atd.

5.2. Algoritmy pro kompresi grafických informací

Při zvažování různých aspektů rozlišení se ukázalo, že pro vytváření rastrových obrázků fotografické kvality je vyžadováno vysoké rozlišení. To zase ovlivňuje velikost grafických souborů, které vyžadují (pokud nejsou přijata zvláštní opatření) uložení od několika jednotek až po několik desítek megabajtů paměti.

Veškeré informace, které používáme (včetně grafických informací), se vyznačují redundancí, která nijak nezlepšuje kvalitu, ale vyžaduje velkou spotřebu paměti na disku. V tomto ohledu byly vyvinuty metody pro kompresi grafických informací.

Z velmi obecného hlediska lze všechny existující kompresní algoritmy rozdělit do dvou velkých tříd:

Bezeztrátová komprese, kdy jsou informace zcela obnoveny;

Ztrátová komprese, kdy se informace před kompresí a po kompresi do určité a nastavitelné míry liší.

Metoda bezztrátové komprese je velmi účinná rastrové obrázky obsahující velké plochy plné barvy nebo opakující se bitmapové vzory.

Příklady bezeztrátových kompresních algoritmů zahrnují následující:

kódování délky běhu;

Huffmanův algoritmus;

Algoritmus LZW.

Kódování délek běhů. Při ukládání je rastrový obrázek vlastně vykreslen do řetězce, ve kterém se mohou vyskytovat řetězce (sekvence) identických bytů. Nejjednodušší způsob, jak zmenšit velikost souboru, je hledat opakující se kódy (znaky, barvy atd.) - série identických hodnot (Run Length Coding). Každá taková řada je zaznamenána dvěma čísly: první označuje počet identických hodnot a druhé označuje samotnou hodnotu.

Algoritmus je určen pro obchodní nebo dekorativní grafiku - obrázky s velkými plochami lokální (opakující se) barvy.

Huffmanův algoritmus je založen na určitá analýza dokument a výpočet četnosti výskytu barevných hodnot (nebo hodnot jiných typů informací); Těmto hodnotám jsou přiřazeny kódy podle hodnosti, nejprve s minimálním počtem bitů a poté, jak se frekvence snižuje (se snižuje úroveň), je použit rostoucí počet binárních bitů.

Algoritmus LZW (Lempel-Ziv-Welch) komprimuje data hledáním identických sekvencí (tzv. frází) v celém souboru. Identifikované sekvence jsou pak uloženy v tabulce, kde jsou jim přiřazeny kratší značky (klíče). Ztrátová komprese funguje nejlépe u obrázků, které nemají opakující se vzory nebo velké plochy plné barev.

Nejznámější metodou ztrátové komprese je komprese JPEG. Tato metoda komprese je založena na zvláštnostech lidského vnímání: oko zcela jasně rozlišuje jas objektu a barevné kontrasty a hladké změny ve světlech a stínech jsou mnohem menší. Při zaznamenávání takových vizuálních informací mohou být některá barevná data podle očekávání vynechána bez znatelného poškození vnímání.

Na Obr. Obrázek 11 ukazuje výsledky komprese obrazu pomocí výše popsaných metod a při ukládání v různých formátech.

Rýže. 11. Příklady komprese obrazu: a - bezeztrátová komprese (LZW); b - bitmapa - bitový obrázek; c - komprese formátu GIF - indexované barvy; G - komprese JPEG

5.3. Rastrové formáty

Grafický formát BMP (zkratka pro bitmapu) je vývojem společnosti Microsoft pro provoz Systémy Windows, je extrémně jednoduchá struktura a slouží k popisu a vizualizaci malých ikon, široce používaných v grafických rozhraních.

Grafický formát GIF (Graphics Interchange Format) byl vyvinut společností Sotri-Serve jako ekonomický formát pro ukládání rastrových obrázků s kompresí (komprese pomocí algoritmu LZW) a výměnu grafických souborů prostřednictvím telefonní síť pomocí modemů. Tento formát umožňuje ukládání více obrázků, což je široce používáno u takzvaných „animovaných obrázků GIF“. Formát umožňuje přiřadit průhlednost jedné nebo více barvám, což umožňuje umístit takové obrázky na libovolné pozadí. Omezení spočívá v tom, že je podporována pouze paleta indexovaných barev (256 barev) Formát je široce používán na webových stránkách pro umístění obrázků s malým počtem barev, tedy obchodní a dekorativní grafiky (nápisy, značky, loga, tlačítka, design). prvky atd.)

Grafický formát JPEG (Joint Photographie Experts Group) je určen pro ukládání plnobarevných fotorealistických obrázků. Na základě vlastností lidského zraku tento formát používá algoritmy ztrátové komprese a poskytuje výrazné snížení velikosti grafického souboru.

Formát JPEG je široce používán na World Wide Web.

ve formátu TIFF(formát souboru označeného obrázku, TIF) byl vyvinut společně společnostmi Aldus Corporation a Microsoft a je jedním z nejběžnějších v současnosti známých formátů. Je mu k dispozici celá řada barevných modelů – od monochromatických až po RGB a CMYK. Formát podporují téměř všechny hlavní balíčky rastrové a vektorové grafiky, programy pro úpravu a rozvržení textu.

Formát TIF podporuje řadu dalších funkcí:

Použití dalších kanálů (alfa kanálů nebo, jak se jim také říká, maskovacích kanálů);

Použití komprese;

Možnost provedení předběžné barevné separace.

K dnešnímu dni formát TIF je nejlepší volbou při importu rastrové grafiky do vektorových programů a publikačních systémů.

5.4. Univerzální a vektorové grafické formáty

Formát WMF (Windows Metafile) se používá například pro ukládání vektorových obrázků, vektorové obrázky jsou do tohoto formátu převedeny při přenosu přes schránku schránky, takže tento formát nelze nijak upravovat; speciální aplikace neexistuje.

Formát EPS (Encapsulated PostScript) je variantou souboru PostScri pt. Byl vyvinut společností Adobe Systems as univerzální formát pro potřeby digitální grafika a tisk.

Obrázek v souboru je uložen ve dvou verzích: primární verze je skutečný vektorový obrázek uložený jako popis v PostScriptu a sekundární verze je pixelový obrázek se sníženým rozlišením používaný pro náhled.

Vzhledem ke své spolehlivosti, kompatibilitě s mnoha programy a platformami a široké škále přizpůsobitelných parametrů volí formát EPS většina vývojářů softwaru a hardwaru.

PDF (Portable Document Format) je optimalizovaná verze jazyka PostScript navržená jako multiplatformní formát, který integruje rozvržení stránky s ilustracemi, vektorovými i pixelovými, fonty, hypertextovými odkazy, zvuky a animacemi. Pro zajištění malé velikosti se používají různé metody komprese.

Formát PDF - "nativní" formát programy Adobe Acrobat, který je hlavním prostředkem elektronické distribuce dokumentů na platformách Macintosh, Windows, Unixn DOS.

Formát AI patří společnosti Adobe a je interním formátem vektorového editoru Adobe Illustrator.

Formát CDR patří společnosti Corel a je interním formátem vektorového editoru CorelDRAW.

Formát FH s číslem verze patří společnosti Macromedia a je interním formátem vektorového editoru FreeHand.

PostScript je programovací jazyk určený k popisu různých druhů grafických objektů a následnému tisku vytvořených ilustrací a rozložení uživatelských dokumentů přesně tak, jak se objeví na obrazovce.

6. Vzájemné transformace rastrové a vektorové grafiky

V tuto chvíli dochází ke vzájemnému pronikání prvků rastrové grafiky do vektorových grafických editorů a naopak prvků vektorové grafiky do rastrových grafických editorů (např. všechny známé vektorové programy obsahují filtry pro zpracování rastrových obrázků a navíc nabízejí příkazy pro převod vektorových obrázků na rastrové programy zase využívají vektory ke konstrukci komplexního obrysu vybrané oblasti).

Důležité také je, aby principy vektorové a rastrové grafiky umožňovaly vzájemné transformace do sebe: rastrování a trasování.

Rastrování je postup pro převod vektorových obrysů na bitmapu a kolekci pixelových prvků.

Převod rastrové grafiky na vektorovou se nazývá vektorizace nebo trasování.

V současné době má každý vektorový editor možnost převést celý dokument i libovolnou kolekci objektů do rastrového obrázku, který zůstane umístěn ve vektorovém dokumentu.

Rastrování v rámci vektorového programu nastává se ztrátou původního vektorového obrázku a jeho převodem na sadu pixelů, tzn. do matice barevných hodnot.

Po zvolení příkazu Rastrovat nebo podobného příkazu je uživatel postaven před nutnost vybrat v odpovídajícím dialogovém okně tradiční parametry rastrového obrázku: velikost, rozlišení a barevnou hloubku (barevný režim), i když mohou být nazývány odlišně.

Další možností rastrování je export celého vektorového obrázku nebo jen vybraných objektů do rastrového dokumentu. Programy pro vektorové grafiky mají příkazy, které takové rastrování umožňují, například Bitmap Export.

Opačným efektem postupu rasterizace je převedení rastrové grafiky na vektorovou grafiku.

Jednoduchý princip trasování (vykreslení oblastí stejnými nebo podobnými barvami) byl vyvinut do několika metod trasování.

V závislosti na způsobu provedení existují následující typy sledování:

Ruční trasování (nákres) prováděné pomocí konvenčních vektorových nástrojů;

Automatické trasování prováděné specializovanými programovými nástroji (trasování v rámci vektorového programu).

Automatické trasování prováděné specializovanými programy.

Volba metody trasování závisí na složitosti zdrojového snímku, požadované kvalitě a některých dalších faktorech.

Podstatou ručního trasování je kreslení vektorových obrysů přes pixelový obrázek se všemi dostupné prostředky vektorové programy.

Některé vektorové programy (například Adobe Illustrator a Macromedia Free Hand) poskytují specializované nástroje, které vám umožňují obkreslovat jednoduché obrazové body. Například v aplikaci CorelDRAW je tato funkce pro běžné nástroje volitelná.

Je třeba mít na paměti, že výsledek, který takové nástroje mohou poskytnout, velmi často ponechává mnoho přání a téměř vždy vyžaduje pečlivé zdokonalování. V tomto ohledu je v mnoha případech racionálnější provádět trasování ručně.

Nejznámější sledovací programy jsou následující:

Adobe Streamline, který je distribuován nezávisle;

CorelTRACE, který je součástí balíčku CorelDRAW.

Programy používají přesnější a rozmanitější nastavení a také několik metod sledování.

Metoda obrysového obkreslování je navržena pro obkreslování obrázků s odlišnými barevnými oblastmi (fleky různých velikostí a čáry nestejné tloušťky). Tuto metodu lze použít pro zpracování dvoubarevných i vícebarevných obrázků. Principem činnosti konturové metody je narýsovat barevnou oblast v rámci tolerance a vyplnit ji odpovídající barvou (obr. 12).

Rýže. 12. Příklad trasování metodou „podle obrysu“: a - původní rastrový obrázek; b - výsledek trasování

Metoda trasování středové čáry je určena pro trasování technických obrázků (výkresy, diagramy) a obchodních obrázků (tabulky, diagramy), jakož i jakýchkoli obrázků s víceméně stejnou tloušťkou čar. Princip fungování metody spočívá v tom, že program, určující střed přímky, vytváří lineární obrys.

Výše uvedené metody trasování jsou základní, ale některé programy nabízejí jiné metody trasování, které poskytují různé dekorativní principy (metody dekorativního trasování).

7. Základy 3D grafiky

7.1. Obecné informace

Spolu s tradičními 2D grafickými programy se v posledním desetiletí rozšířily a populární 3D modelovací, animační a vizualizační programy. Přitom taková známá softwarová řešení jako 3D Studio MAX od Discreet (divize Autodesk, Inc.) nebo Maya od Alias|Wavefront jsou ve skutečnosti hybridní grafické balíčky. Na jedné straně poskytují konstruktérovi možnost manipulovat s 2D a 3D vektorovými objekty, na straně druhé je výsledkem práce (finální vizualizace) rastrový obrázek – samostatný snímek nebo video.

Ve zjednodušené formě prostorové modelování objektu vyžaduje:

Navrhněte a vytvořte virtuální rám ("kostru") objektu, který nejvíce odpovídá jeho skutečnému tvaru;

Navrhujte a vytvářejte virtuální materiály, které jsou svými vlastnostmi fyzické vizualizace podobné skutečným materiálům;

Přiřadit materiály různé části povrchy objektů („projektové textury na objekt“);

Nastavte fyzikální parametry prostoru, ve kterém bude objekt působit - nastavte osvětlení, gravitaci, vlastnosti atmosféry, vlastnosti interagujících objektů a povrchů.

Je jasné, že tradiční 2D rovina kreslení (jako např. grafické editory CorelDRAW, Adobe Illustrstor nebo Macromedia Free Hand) nejsou pro tento účel vhodné. V tomto případě je nutný popis pracovního prostoru, ve kterém je možné vytvořit nejen geometrický tvar simulovaných trojrozměrných objektů, ale také jejich vzájemnou polohu jak ve statickém, tak v pohybu.

Všechny 3D grafické programy vám v první řadě umožňují používat kartézský (kartézský) souřadnicový systém (kartézský souřadnicový systém).

Méně běžně, ale stále poměrně často se používá polární cylindrický souřadnicový systém a polární sférický souřadný systém.

7.2. Pracovní prostor

V závislosti na úkolu a fázi práce (například počáteční modelování tvaru objektu nebo následné umístění hotových objektů na „scéně“) si můžete vybrat různé typy prostorů a s nimi spojených souřadnicových systémů. .

Programy pro 3D modelování nejčastěji poskytují následující možnosti prostoru:

Objektový prostor, který má modelovat (popisovat) tvar objektu v jeho vlastním (lokálním) souřadnicovém systému, bez ohledu na to, kde bude ve scéně umístěn, jak je orientován nebo zmenšen.

Světový prostor slouží k umisťování objektů na scénu, implementaci afinních transformací (pohybování, otáčení a škálování objektů), popisu osvětlení scény, výpočtu kolizí mezi objekty při modelování dynamiky jejich pohybu atd. Jedná se o jeden prostor pro všechny objekty.

Prostor pohledu je spojen s virtuálním pozorovatelem (obvykle kamerou) nebo specifickou projekcí scény (například čelní pohled) a popisuje část scény, která je k dispozici pro prohlížení a práci ve výřezu. Je to tak trochu úhel pohledu.

Prostor obrazovky je D-prostor (rovina), ve kterém se zobrazují axonometrické nebo perspektivní projekce 3D objektů na rovinu povrchu monitoru.

UVW parametrický prostor se používá pro matematické modelování složitých křivek a povrchů (například NURBS objektů) nebo pro specifikaci mapovacích souřadnic UVW pro povrchové textury.

7.3. Objektové modelování

K prvnímu přiblížení, vše vytvořeno trojrozměrné objekty lze rozdělit na geometrické, používané k modelování skutečné „výplně“ scény (postavy, objekty, tedy objekty reálného světa), a negeometrické, sloužící k tomu, aby scéně dodaly realističnost (například správné osvětlení), k modelovat fyzikální síly působící na předměty (například gravitace nebo poryvy větru), realizovat další utilitární účely (například zvýšení přesnosti stavby, měření vzdáleností apod.).

Jinými slovy, geometrické objekty budou ve vykresleném snímku přítomny explicitně (jako křivky nebo plochy) a negeometrické objekty nepřímo (ve formě světel, stínů, zrychlení atd.).

Hlavní typy objektů a technologií pro jejich modelování jsou zvažovány na příkladu balíčku 3D Studio MAX od Discreet.

Níže je uveden krátký seznam typů geometrických objektů, které lze v tomto programu vytvořit.

Spline křivky - obr. 13 jsou křivky modelované tak (Bézier nebo NURBS), že mohou sloužit jako polotovary pro konstrukci ploch (protlačování, rotační těleso nebo lofting) nebo je lze použít jako dráhu pohybu.

Rýže. 13. Spline křivky

Polygonální objekty -

rýže. 14 jsou polygonální primitiva, popsaná sadami dynamicky se měnících parametrů (například délky, poloměry) nebo polygonální sítě, definované jako sady ploch ohraničených hranami spojujícími vrcholy v párech.

Rýže. 14. Polygonální objekty

Bezierovy záplaty - obr. 15 jsou matematicky hladké povrchy popsané uspořádáním Bézierových vrcholů. Tyto vrcholy definují své zakřivení pomocí dalších řídicích bodů na koncích tečných vektorů. Takové povrchy vyžadují větší zátěž pro výpočetní systém, ale umožňují simulovat složité křivočaré (například i organické) tvary objektů

Rýže. 15. Bezierův povrch

NURBS plochy (Non-Uniform Rational B-splines surface) - obr. 16 je nejuniverzálnější a efektivní způsob modelování nestejnoměrně zakřivených ploch. Takové povrchy jsou popsány ve speciálním čtyřrozměrném homogenním prostoru, ve kterém má každý řídící vrchol kromě tří souřadnic x, y a z také další váhovou charakteristiku. Změnou polohy a relativní hmotnosti vrcholu můžete ovládat tvar objektu s extrémní přesností.

Rýže. 16. NURBS - povrch

Složené objekty - obr. 17 představuje kombinaci dvou nebo více předem vymodelovaných polotovarů. V závislosti na tom, jaké složené těleso se vytváří, mohou křivky nebo objemy (plochy) sloužit jako polotovary. Typickými příklady složených objektů jsou: loftové objekty – tělesa konstruovaná pomocí spline řezů; Booleovské objekty - výsledky booleovských operací (sjednocení, odečtení nebo průnik) mezi objemy; morph objekty jsou animované objekty, které mění svůj tvar interpolací polohy povrchových vrcholů mezi základním a cílovým objektem.

Rýže. 17. Složené objekty

Částicové systémy - obr. 18 jsou objekty emitoru, které generují částice s určitým tvarem, počáteční rychlostí, „životností“ a dalšími charakteristikami podle daného algoritmu. Takovéto animované objekty se používají k simulaci deště, bublin plynu v kapalině, fragmentů explodujících granátů a podobných příkladů objektivní reality.

Rýže. 18. Částicový systém

Dynamické objekty - obr. 19 vám umožní modelovat objekty, které reagují na vnější síly, které na ně působí: pružiny a tlumiče. Používají se k modelování dynamiky pohybu objektů, když se například pružina sama natáhne vlivem břemene na ní zavěšeného.

Jiné programy pro 3D modelování poskytují do značné míry podobnou a v některých ohledech odlišnou sadu nástrojů pro vytváření a úpravu geometrických objektů.

Rýže. 19. Dynamické objekty

Pokračujeme-li v zvažování programu 3D Studio MAX jako příkladu, krátce zvážíme hlavní typy negeometrických objektů.

Světelné zdroje (světelné předměty) - obr. 20 - používá se při modelování vnějšího a vnitřního osvětlení. Různé typy zdrojů implementují různé algoritmy šíření světla: všesměrové paprsky z bodového zdroje (všesvětlo); zaostřený paprsek ze zdroje bodového světla (bodové světlo); paralelní paprsky ze směrového zdroje (přímé světlo). V tomto případě může být světlo vyzařované zdroji různě zbarveno (barva světla), může v určité vzdálenosti slábnout (útlum) a také generovat stíny z objektů (stíny). Bohužel většina 3D rendererů (a 3D Studio MAX není výjimkou) nemodeluje správně okolní světlo, což přímo ovlivňuje fotorealismus výsledného vykreslení.

Rýže. 20. Světelný zdroj

Kamery (kamery) umožňují plně ovládat zobrazení objektů v rovině rámu (obr. 21). Nejdůležitější charakteristikou je ohnisková vzdálenost objektivu fotoaparátu (ohnisková vzdálenost), která určuje jeho zorné pole (zorné pole - F0V).06a tyto parametry spolu souvisí a měří se v milimetrech, respektive stupních. Další důležitou vlastností kamery jsou ořezové roviny, které omezují část scény viditelnou do hloubky (vzdálenost od pozorovatele).

rýže. 21. Příklad instalace kamery

Kostní systémy - obr. 22 jsou struktury skládající se z hierarchicky propojených „kostí“, které popisují komplexní kinematiku pohybu modelovaného objektu (například osoby). Obvykle se používají při použití inverzní kinematiky (IK) jako metody pro manipulaci se souvisejícími objektovými strukturami. Při vizualizaci zůstávají neviditelné, jsou jakousi výztuhou (kostra) animovaného objektu nebo několika objektů.

Rýže. 22. Příklad spojů

■ Prostorové warpy - obr. 23 - uvědomit si dynamické účinky vnějších sil na předměty. Příklady zahrnují vlnovou deformaci povrchu (vlna) nebo rázovou vlnu (pbomb), rozptylující fragmenty objektu v prostoru.

Rýže. 23. Prostorový ohýbač

7.4. Materiály a mapy

Na konci procesu modelování jsou vytvořeny materiály a mapy textur pro výslednou geometrii.

Materiály definují vizuální vlastnosti povrchů, to znamená, že popisují, jak povrch objektu interaguje s osvětlením scény.

Použití map textur (dekorativní vzory, fotografické obrázky) umožňuje dodat materiálům další realismus (například vzhled dlážděné ulice nebo peněženky z krokodýlí kůže).

Jako mapy lze použít obrázkové textury, uložené v souborech různých formátů (BMP, TIF, JPG, EPS a některé další), nebo procedurální textury, což jsou sady pravidel (postupů). rychlá výstavba požadovaný vzor.

Typickým příkladem použití map v materiálovém modelování je jejich popis pomocí texturované barvy povrchu nebo mapování nerovností.

Pro přesné ovládání texturování (zarovnání textury) je obvykle nutné dodatečně specifikovat způsob promítání („přenosu“) textury na povrch objektu (typ projekce) a režim zobrazení na něm (režim mapování).

Hlavní metody promítání textur jsou následující:

Pravopisný - obr. 24a - když je textura promítnuta do roviny popsané třemi body. Tato metoda se často nazývá rovinná projekce;

Válcový - obr. 24, b - toto je „zabalení“ předmětu do textury promítnuté na válec popsaný dvěma póly (horní a spodní) a linií švu (spojující okraje textury);

Sférický (kulový) - obr. 24, c - metoda podobná předchozí, ale k projekci dochází na kouli definovanou horním pólem, středem a švem;

UV souřadnice (objekt UV) - obr. 24, d používá parametrické souřadnice texturování povrchu určené ve vrcholech objektu. Používá se při texturování objektů se složitou topologií.

Rýže. .24. Metody projekce textur

a - pravopisný; b - cylindrický", c - kulový; d - UV-souřadnice

V závislosti na konkrétním programu pro 3D modelování je nabízena jiná sada doplňkových vlastností materiálu. Například balíček 3D Studio MAX umožňuje simulovat dynamiku tuhých těles, což v tomto případě vede k nutnosti nastavit koeficient pružnosti materiálu (koeficient odskoku) a koeficienty statického tření a kluzného tření ).

7.5. Animace

Základní princip počítačová animace(jako, přísně vzato, každá jiná) je rychlá změna sekvence snímků (snímků), fixující mezifáze pohybu, před očima pozorovatele (zpravidla pro plynulé přehrávání animace snímková frekvence alespoň 20 je vyžadován počet snímků za sekundu).

Pohyb znamená jak přímý pohyb nebo rotaci objektu v prostoru scény, tak i jakoukoli změnu jeho tvaru, barvy atd.

Většina animačních programů implementuje metodu klíčové animace objektů, vypůjčenou z tradiční animace. Podstatou této metody je rozdělení snímků na klíčové snímky a mezirámce. Klíčové snímky zachycují klíčové (kritické, referenční) fáze animace objektu, například polohu sportovce těsně před skokem nebo vrcholný bod letu volejbalu. V mezirámy program sám interpoluje zbývající fáze animace objektu pomocí další informace, obdržené od animátora.

Klíčová animace však není vždy tou nejlepší volbou. Pokud například potřebujete „přinutit“ objekt, aby provedl složitou piruetu v prostoru, pak je jednodušší nakreslit pro něj požadovanou trajektorii spline, než definovat desítky (nebo dokonce stovky) klíčových snímků. Tento druh animace, který nevyžaduje nastavení velkého počtu klíčových snímků, se nazývá parametrická animace. Obvykle se implementuje jako sada předinstalovaných animačních efektů, zásuvných modulů, například náhodných změn parametrů nebo pohybu po trajektorii. Stačí nastavit čas začátku a konce takového efektu, nakonfigurovat jeho parametry a o zbytek se již postará animační program.

7.6. Vizualizace

Finální vizualizace (rendering) je závěrečnou fází práce se scénou.

V této fázi scéna obsahuje informace o geometrii objektů, jejich materiálech a osvětlení. Úkolem rendereru je vypočítat barvu každého pixelu výsledného snímku na základě informací o modelech a zvolené poloze virtuálního pozorovatele (kamery).

Barva každého bodu na povrchu vykresleného předmětu se vypočítá na základě fyzikálních vlastností materiálu a světla, které jej osvětluje. Existují dva základní algoritmy stínování, které popisují, jak povrch odráží nebo propouští světlo. Nazývají se algoritmy lokálního osvětlení a globálního osvětlení.

Algoritmy místního osvětlení popisují, jak každý povrch odráží nebo propouští světlo. Tyto matematické algoritmy vypočítat intenzitu, barvu a další (po odrazu nebo prostupu) rozložení světla dopadajícího na povrch předmětu. Nejjednodušší z těchto algoritmů bere v úvahu pouze světlo přímo přicházející ze zdrojů osvětlení na tónovaný povrch.

Lokální osvětlovací algoritmy však neprodukují správné výsledné obrazy, protože neberou v úvahu složitější interakce mezi povrchy a osvětlením scény (například povrchy mohou blokovat část světla dopadajícího na ně a vrhat stíny na jiné povrchy; lesklé povrchy mohou obsahovat odrazy jiných objektů na površích mohou způsobit odrazy a umožňují vám vidět objekty za nimi);

Algoritmy pro výpočet globálního osvětlení během vizualizace správně zohledňují průchod světla mezi povrchy, což řeší vzniklé problémy. Dva nejčastěji používané algoritmy jsou:

Sledování paprsků;

Emisivita (radiosita).

Algoritmus ray tracing sleduje ve zpětném směru průchod světelných paprsků z oka pozorovatele přes každý pixel konečného obrazu na povrchy vizualizovaných objektů.

Algoritmus inverzního sledování paprsku je velmi výkonný a flexibilní. Umožňuje přesně vypočítat charakteristiky globálního osvětlení, jako jsou stíny, zrcadlové odrazy a lomy světla v průhledných materiálech. Má však dvě významné nevýhody:

Vysoká složitost a v důsledku toho nízká výpočetní rychlost;

Nahrazení vypočítaného nepřímého osvětlení „abstraktním“ okolním světlem, což vede například k absenci odlesků na površích.

Algoritmus výpočtu emisivity se zásadně liší od algoritmu sledování paprsku. Namísto výpočtu barvy každého pixelu v konečném obrázku tento algoritmus vypočítává intenzitu každého bodu v prostoru scény. Plochy všech objektů jsou rozděleny na prvky (plochou malé) a pro každý z nich se spočítá, kolik světla vyzařuje na zbývající prvky.

Takto získaný obraz scény je správný z hlediska odrazů světla mezi plochami (difuzní odrazy), ale má i své fatální nevýhody:

Velká spotřeba paměti při výpočtech;

Výsledný obraz postrádá odrazy a lomy světla na průhledných plochách.

Protože žádný z výše uvedených algoritmů nemůže zcela vyřešit problém správného výpočtu globálního osvětlení, používají se společně v profesionálních 3D vizualizačních balíčcích (obr. 25).

Rýže. 25. Finální 3D vykreslování pomocí ray tracingu a algoritmů globálního osvětlení

8. Příklad vývoje nového produktu

pomocí nástrojů pro automatizaci návrhu

Jako příklad považujeme vývoj nového průmyslového produktu - elektrického skútru, realizovaný v Centru designu nových produktů (CPNI) společnosti JSC AK Tulamashzavod (designér Gavrilin K.V.).

V roce 1994 OJSC AK Tulamashzavod jako jedna z prvních v JJ Russia instalovala ve svém centrálním výzkumném středisku počítačově podporovaný design (CAD) systém: grafickou stanici Indigo 2 a grafický superpočítač Onyx od Silicon Graphics (obr. 26).

Rýže. 26. Pracoviště projektanta

8.1. Alias|Wavefront Software System

Při návrhu produktu využívají specialisté této společnosti softwarový systém Alias|Wavefront.

Technologie nabízená společností ALIAS kombinuje možnosti dvourozměrné a trojrozměrné počítačové grafiky a také počítačové animace a umožňuje:

Konceptuální modelování (rychle získejte zjednodušené trojrozměrné realistické obrázky pro výběr konceptu budoucího produktu z různých možností).

Tvorba počítačových „kreseb“, což jsou ortogonální projekce budoucího produktu.

Vývoj založený na těchto trojrozměrných výkresech počítačové modely, přesně odrážející tvar budoucích povrchů (v této fázi může designér spolupracovat s designéry).

Posouzení vlastností povrchu, jako je spojitost zakřivení, tolerance odchylky od daného tvaru, tvorba odlesků atd.

Získání z těchto modelů fotorealistických snímků, které plně vyjadřují všechny rysy vzhledu budoucího produktu (a v případě potřeby videa demonstrující fungování produktu v prostředí).

Přenos modelovaných povrchů do počítačově podporovaného konstrukčního systému a/nebo do zařízení pro rychlé prototypování a/nebo do víceoperačních CNC strojů.

Využití softwarového systému Alias|Wavefront vám tedy umožňuje výrazně zkrátit dobu vývoje návrhu produktu, celkový cyklus jeho výroby a výrazně ušetřit peníze zajištěním komplexní automatizace výroby, počínaje návrhovými skicami. k realizaci produktu v materiálu. Snadná práce s texturami, světly a animacemi umožňuje vytvářet fotorealistické obrázky a videoklipy, které lze použít pro efektivní marketing produktů.

8.2. Profesionální grafické tablety

pro design

V roce 1983 přišla skupina inženýrů v Japonsku s prvním bezdrátovým polohovacím zařízením a založila společnost Wacom s mottem: „Počítač je nástroj pro rozšíření lidské kreativity“.

Drtivá většina děl profesionálního počítačového umění je vytvořena pomocí grafické tablety Wacom (obr. 27, a). Pokročilá elektromagnetická technologie GTS umožnila vývoj per a kurzorů bez drátů, magnetů nebo baterií (obrázek 27.6).

Tablety jsou kompatibilní se všemi standardními aplikacemi na řadě operačních systémů a také s velkou většinou CAD softwaru.

Tablety mají formát: A5, A4, AZ, A2.

Všechny tablety mají na horním okraji nabídku, která vám umožňuje vybrat často používané funkce, makro příkazy a nastavení tabletu.

13