Технологии обработки графической и мультимедийной информации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологии обработки графической и мультимедийной информации

Вопросы

1. Понятие мультимедиа

2. Принципы и технологии обработки графической информации

3. Принципы и технологии обработки звуковой информации

4. Принципы компьютерных видеотехнологий и анимации

Список использованных источников

1. Понятие мультимедиа

Понятие мультимедиа сложилось в начале 90-х годов XX века, когда компьютеры, в том числе персональные, использовавшиеся до того почти исключительно для вычислений, стали приобретать возможности обработки информации не только числовой и текстовой, но и звуковой, видеоинформации, и становиться устройствами для обучения, досуга и развлечений.

Что такое мультимедиа? Есть много определений этого феномена, но в целом все понимают, что когда идет речь о мультимедиа, то говорится об объединении текста, числовых данных, графики, мультипликации, видео и звука.

"Мульти" следует понимать как "много", "медиа" -- средство, посредник (общения), вместе -- среда общения со множеством возможностей, информационная среда с разными типами информации.

Мультимедиа тесно связано с возможностями компьютера. Первоначально мультимедиа ассоциировалось с появлением на персональных компьютерах 1990-х годов звуковой платы ("саундбластера" по названию наиболее распространенных плат компании SoundLab) и CD-дисковода. Такие компьютеры позволяли выйти за рамки midi-звука, кодировавшегося с помощью текстового описания высоты и длительности звуков, включить в программы реальные оцифрованные звуки. В то время, однако, слабым местом оставалась графическая подсистема персонального компьютера, позволявшая вывести не более 16 цветов в очень скромных по разрешению графических режимах. Тормозом служили производительность процессора и пропускная способность системной шины (ее спецификация получила название ISA от англ. Industry Standard Architecture).

Затем графическая подсистема персональных компьютеров получила развитие, возросли производительность (тактовая частота) процессоров, появились высокопроизводительные системные шины PCI (англ. Peripheral Component Interconnect, дословно -- взаимосвязь периферийных компонентов) и AGP (от англ. Accelerated Graphics Port, ускоренный графический порт), а видеоплата персонального компьютера превратилась в специализированный микрокомпьютер со своим процессором и значительной по объему быстродействующей памятью. Это позволило сначала выводить на экран многоцветные слайды фотографического качества, затем видео, и наконец, синтезировать и выводить на монитор многослойные динамические сцены, как это происходит в современных компьютерных играх.

Усовершенствовались и интерфейсы ввода/ вывода информации между компьютером и внешними устройствами (USB, USB 2, IEEE 1394), что позволило ПК обмениваться данными с цифровыми фотоаппаратами, видеокамерами, диктофонами, плеерами и пр.

Мультимедиа компьютер в настоящее время способен захватывать звук, видео, манипулировать звуком и видео для достижения спецэффектов, синтезировать и воспроизводить звук и видео, включая анимацию и интеграцию всего этого в единую мультимедиа презентацию.

Существует еще один термин, использующийся не менее часто, чем мультимедиа -- гипермедиа. Приставка "гипер" означает "сверх". Понятие гипермедиа -- "сверхсреда общения" обобщает понятие мультимедиа, указывая на взаимное проникновение, интеграцию различных информационных сред. Популярность этого термина возрастает, он все чаще используется, когда необходимо сослаться на совместную обработку и использование многих видов информации.

Гипермедиа обеспечивает совместную обработку изображений, обработку речи и обработку документов. Это позволяет выдавать на экран изображение с текстом и звуковым сопровождением. Важным направлением гипермедиа является создание обучающих систем. Каждая ступень в создании гипермедиа была своеобразной культурной революцией, породившей специальные форматы представления информации в файлах, многообразие конкурирующих программных средств, соответствующие технологии подготовки медиаматериалов, целые слои творчества и молодежных субкультур, связанных с медиасредами. Так, технологии обработки звука прошли за короткое время развитие от примитивного midi-синтеза до звука в формате mp3.

Большой путь прошли технологии обработки графической информации. Создание гипермедиа, широкое использование звука и цвета открыли возможности для подготовки видеофильмов с применением соответствующей видеотехнологии.

Применяемое здесь инструментальное программное обеспечение создается на основе:

— сценариев, определяющих детальный план создания видеофильмов;

— пиктограмм, их совмещения и определения порядка выполнения задачи;

— сцен, когда видеоряд образуется путем заполнения фрагментами пустого экрана;

— меток времени, позволяющих контролировать пуск и остановку отдельных видеофрагментов.

Расширяется рынок прикладных программ, созданных для работы в медиа-среде, он, в первую очередь, предоставляет:

— энциклопедии;

— учебники;

— каталоги товаров и услуг;

— справочники и справочные пособия;

— средства коллективной работы в локальных сетях;

— системы искусственного интеллекта.

Теперь мультимедиа технологии можно определить как систему компьютерных информационных технологий, которые могут быть использованы для реализации идеи объединения разнородной информации в единой компьютерной информационной среде. Каждая мультимедиа технология обладает своей схемой объединения, которой подчиняются и мультимедиа редакторы, служащие для создания мультимедиа продуктов в рамках данной технологии, сами мультимедиа продукты и мультимедиа проигрыватели, которые нужны для консолидации ресурсов компьютера с целью функционирования мультимедиа продукта в виде единой информационной среды. Таким образом, мультимедиа технология -- система мультимедиа продуктов, мультимедиа-редакторов и мультимедиа проигрывателей (нередко являющихся частным случаем мультимедиаредактора).

Знание общих принципов мультимедиа и владение ими для решения повседневных задач составляет важный компонент медиакультуры. Она является необходимым элементом готовности к жизни в условиях информационного общества. Мультимедийные технологии -- неотъемлемая часть информационных технологий в целом.

графический звуковой компьютерный информация

2. Принципы и технологии обработки графической информации

Подготовка с помощью компьютера графической информации -- одна из самых важных мультимедиа технологий. В настоящее время компьютерная графика широко используется в различных приложениях, в профессиональной деятельности, в частности, науке и бизнесе, в образовании, издательском деле, в компьютерном моделировании, компьютерных играх, обучающих программах, рекламе и дизайне, мультимедиа презентациях, Web-страницах.

Большую популярность приобрели программы обработки графической информации. Компьютерная графика в настоящее время является одной из самых динамично развивающихся областей программного обеспечения. Она включает в себя ввод, обработку и вывод графической информации -- чертежей, рисунков, картин, текстов и т. д. -- средствами компьютерной техники. Различные типы графических систем позволяют быстро строить изображения, вводить иллюстрации с помощью фотокамеры, сканера или видеокамеры, создавать анимационные ролики.

В последние годы со стороны пользователей возрос интерес к специальным инструментальным программам машинной графики: графическим редакторам, системам графического дизайна и т. п. Графические редакторы позволяют пользоваться различными инструментами художника, стандартными библиотеками изображений, наборами шрифтов и многим другим для создания и редактирования изображений. В них предоставляется удобный интерфейс для пользователей, автоматизируется большое число разнообразных действий с графической информацией -- от построения простейших рисунков до создания мультипликационных (анимационных) роликов.

По назначению компьютерную графику можно подразделить на иллюстративную (художественную), деловую, инженерную и научную (рис. 8.1).

По способу представления графической информации графику делят на растровую и векторную.

Растр -- экран, разделенный на множество отдельных элементов (точек или пикселов), как правило, расположенных в виде прямоугольной матрицы. В приложениях компьютерной графики растровое изображение представляется двумерным массивом, описывающим цвет и яркость каждой из точек экрана.

Достоинством растровой графики является возможность передать цвет и яркость каждой точки изображения любой сложности, переходя между множеством градаций яркости и цвета, относительная простота программ, работающих с растровой графикой. Недостатком растровой графики является большой объем файлов, в которых хранятся изображения. Например, файлы типа BMP, хранящие исходную информацию о каждой точке изображения, имеют большой размер. Также к недостаткам растровой графики следует отнести сложность или невозможность таких преобразований изображения, при которых некоторые объекты меняют положение, форму и т. п. В этих случаях приходится использовать слои растрового изображения, в которых могут находиться и преобразовываться различные графические объекты.

Художественная (иллюстративная) графика в основном использует принцип растрового формирования изображений (имеется небольшое число исключений, связанных с компьютерной генерацией ландшафтов). В Интернете поддерживается исключительно растровая графика.

Векторная графика (другое название -- геометрическое моделирование) строится на использовании геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений. Векторная графика представляет собой математическое описание объектов относительно начала координат. Так, для отображения прямой требуются координаты всего двух точек. Для окружности -- координаты центра и радиус и т. д.

Преимуществом векторной графики является компактное представление графической информации. Файл, содержащий векторное изображение, невелик по размеру, а графические объекты, которые входят в изображение, могут легко преобразовываться независимо друг от друга. Примером является графический редактор, встроенный в текcтовый процессор MS Word. Он позволяет строить схемы, иллюстрирующие текст, состоящие из отрезков, прямо- угольников, кружков, стрелок и других графических примитивов, а затем преобразовывать их по отдельности. Эти иллюстрации незначительно влияют на объем документов, в которых они содержатся.

Векторные изображения часто используется в деловой, инженерной и научной графике.

Зрительное восприятие человека не является чисто растровым или чисто векторным. Изначально человеческий глаз воспринимает изображение подобно растровому образу. Картинка проецируется на сетчатку глаз, состоящую из отдельных, реагирующих на свет клеток. Далее система глаз-мозг распознает в изображении отдельные объекты, геометрические фигуры, которые уже легче обрабатывать и запоминать.

Цвет пикселов в компьютерной графике представляется как смесь некоторых базовых цветов. Основными моделями представления цветов являются RGB и CMYK.

В модели RGB за основу принимаются красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) цвета. Эта модель предпочтительна, если изображение предполагается формировать и демонстрировать на экране монитора, поскольку его цветовая матрица передает именно эти цвета.

Однако для нужд печати более удобной оказывается другая, четырехцветная модель, поскольку печатающие устройства помимо трех цветных красок, используют еще и черную. Наиболее распространенная четырехцветная модель -- CMYK, включающая цвета Cyan (голубой), Magenta (пурпурный), Yellow (желтый) и ключевой цвет -- Key color (черный).

Рассмотрим наиболее распространенные графические форматы файлов, использующиеся для хранения изображений, фотографий, анимаций и т. д.

BMP (Windows Device Independent Bitmap). Формат, созданный специально для Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, и на этом область его применения заканчивается. Использование BMP вне среды Windows неоправданно.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). Не зависящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989 году формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет значительно сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). GIF-формат имеет ограниченную цветовую палитру -- не более 256 цветов и оттенков. Собственно, сжатие изображения происходит за счет редукции цветовой палитры изображений, четкость самих изображений при этом не страдает. GIF-формат позволяет неплохо представить изображения, созданные человеком -- схемы, диаграммы, графики, простые рисунки. Фотографические изображения представляются в формате GIF неудовлетворительно, поскольку уменьшение цветовой палитры в GIF часто приводит к видимому на глаз "расслоению" картинок, к появлению на них "рельефности" при отображении градаций цвета и яркости. Покадровая циклическая анимация в GIF позволяет создать забавные движущиеся картинки (идущий или пляшущий человечек, улыбающееся лицо и т. д.), которые часто используются в рекламных баннерах. Однако такие изображения не могут быть большими по размерам, иначе они потребовали бы слишком большие файлы.

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря, JPEG называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселами. Однако расширение имени файлов jpg давно воспринимается именно как формат файлов. Специально созданный для нужд фотографии формат JPG стал наиболее распространенным в художественной (иллюстративной) графике, цифровой фотографии, Web-дизайне. Сжатие изображений в формате JPG происходит за счет частичной утраты четкости изображения. При малых степенях сжатия (высоком качестве, более 50 %) ухудшение изображения не воспринимается глазом или несущественно, однако размер файлов уменьшается значительно. Используя JPEG, можно получить файл в 1--500 раз меньше, чем BMP. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество изображений. У контуров объектов на изображении появляется ореол, и картинка постепенно расплывается.

Цветовая палитра JPG-изображений более 16 млн цветов. Первоначально цветовая модель была RGB, в спецификациях формата не было цветовой модели CMYK. Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах создает проблемы.

TIFF, TIF (Target Image File Format). Аппаратно независимый формат TIFF, один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh, так или иначе связанные с графикой. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа-каналы, слои, другие дополнительные данные. В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило, используется только LZW-компрессия.

EPS (Encapsulated PostScript). Формат использует упрощенную версию печати PostScript и не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. EPS предназначен для передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве. EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели. EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы-создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign.

PDF (Portable Document Format) предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат для создания электронной документации, презентаций, передачи верстки и графики по сетям. PDF-файлы создаются путем конвертации из PostScript-файлов или функцией экспорта ряда программ. Формат первоначально проектировался как средство хранения электронной документации. Поэтому все данные в нем могут сжиматься, причем по-разному: JPEG, RLE, CCITT, ZIP. PDF может также сохранять всю информацию для выводного устройства, которая была в исходном PostScript-файле.

Adobe PostScript -- язык описания страниц. Был создан в 1980-х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют собой программу с командами на выполнение для выводного устройства. Такие файлы содержат в себе сам документ, связанные файлы, использованные шрифты, а также другую информацию: платы цветоделения, дополнительные платы, линиатуру растра и форму растровой точки для каждой платы и другие данные для выводного устройства. Данные в PostScript-файле, как правило, записываются в двоичной кодировке (Binary). Бинарный код занимает вдвое меньше места, чем ASCII.

PSD -- растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Adobe Photoshop и поддерживающий все его возможности, в том числе слои изображения.

CDR -- формат популярного векторного редактора CorelDraw. Свою популярность и распространение пакет получил благодаря кажущейся простоте использования и интерактивным спецэффектам (линзам, прозрачностям, нестандартным градиентам и т. д.). Широкие возможности этой программы в плане эффектов объясняются более богатым внутренним языком описания страниц нежели у продуктов Adobe, использующих PostScript.

Графические форматы могут содержать в себе массу дополнительной информации: альфа-каналы, пути, цветовую модель, линиатуру растра и даже анимацию. Выбор формата для полиграфической продукции в первую очередь зависит от выводного устройства. Фотонаборные автоматы работают под управлением языка PostScript. Поэтому для полиграфии основным форматом хранения графики является TIFF.

Растровое изображение формируется, например, при цифровой фотосъемке.

Цифровой фотоаппарат представляет собой камеру, в которой изображение, формируемое объективом, проецируется сквозь затвор-диафрагму на светочувствительную матрицу, состоящую из микроскопических фотодиодов. Отличие цифрового фотоаппарата от обычного, пленочного, состоит именно в этой матрице, она заменяет фотопленку.

Изображение, сформированное объективом, экспонируется доли секунды с помощью затвора, зачастую совмещенного с диафрагмой, на матрицу, фотодиоды, на которые попал свет, дают электрические импульсы, которые и позволяют процессору фотоаппарата сформировать растровое изображение и сохранить его в виде файла в запоминающем устройстве на полупроводниковых микросхемах. В большинстве цифровых фотоаппаратов применяются запоминающие устройства типа SD.

Фотодиоды матрицы сами по себе не различают цвета. Чтобы эта матрица могла передавать цвета изображений, фотодиоды имеют фильтры для разных цветов. От числа пикселов матрицы зависит ее разрешающая способность и, в конечном итоге, качество сформированного матрицей изображения. В процессе сохранения файлов в формате JPG, оно может быть сжато в соответствии с установками в фотоаппарате. При сильном сжатии качество снимков снижается, но их больше помещается на устройстве памяти. При слабом сжатии качество выше, но такие файлы имеют большой размер, и их меньше помещается на запоминающих устройствах.

Для нормального восприятия цифровых фотоснимков на обычных 17''- мониторах достаточно разрешающей способности матрицы в 2 млн пикселов (2 мегапиксела), однако для печати цифровых изображений на бумаге с по- мощью специальных фотопринтеров необходимо большее разрешение. Снимок размером 10Ч15 см получается достаточно качественным при матрице 4--5 мегапикселов. Однако для профессиональной съемки, в расчете на обработку и увеличение снимков в графическом редакторе и печать на листах больших форматов, выпускаются фотоаппараты с матрицей свыше 10 мегапикселов.

При фотографировании разрешающая способность матрицы может использоваться не полностью (это уменьшает размер файлов снимков). Не последнюю роль в качестве цифровых фотоснимков играет качество объектива и экспонирующей системы, настройки фотоаппарата, мастерство фотографа. Еще одним способом формирования цифровых растровых изображений является сканирование ранее напечатанных на бумаге изображений с помощью специальных внешних компьютерных устройств ввода -- сканеров.

Сканер освещает движущейся лампой изображение на странице, прижатой к столику (или стеклу) сканера, и регистрирует отраженный свет с помощью оптического сенсора. Высокая разрешающая способность сканера может достигаться не только за счет способностей сенсора, но и за счет многократного прохода сканируемого изображения сканирующим устройством. Правда, при этом увеличивается время, необходимое для сканирования, и увеличиваются размеры получающихся файлов.

Как правило, полученное каким-либо образом цифровое изображение, нуждается в последующей обработке.

Программы, предназначенные для обработки растровых изображений, называются растровыми графическими редакторами.

С помощью растровых графических редакторов изображения создают, кадрируют, корректируют, выполняют их ретушь и монтаж художественных композиций.

Программы, предназначенные для работы с векторными изображениями, называются векторными графическими редакторами.

С помощью векторных графических редакторов выполняют чертежные и оформительские работы. Особенно широкое применение векторные редакторы нашли в рекламном бизнесе и в издательском деле.

Инженерная графика. Компьютеризацию чертежных и конструкторских работ проводят давно и в настоящее время используют различные системы автоматизации проектных работ (САПР). Существует два класса таких систем: универсальные чертежные САПР (Cad-системы) и специализированные под определенную предметную область (Cam-системы).

Научная графика. Компьютерная графика представляет значительный интерес для научных исследований. В частности, она выступает как средство формирования научной документации с использованием специальной нотации -- математических знаков, индексов, шрифтов и т. п. В последнее время ученые чаще стали обращаться к имитационному моделированию на компьютере, позволяющему воссоздать в видимой форме то, что иногда в принципе нельзя увидеть: распределение поля температур на поверхности другой планеты, напряжения внутри слитка металла, строение сложной органической молекулы и т. д.

Существует множество программ, предназначенных для работы с векторной и растровой графикой. Ряд графических редакторов ориентирован непосредственно на процесс рисования. В них акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. В тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы, применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой. Такая задача возникает при разработке логотипов компаний, при художественном оформлении текста (например, журнальных заголовков или рекламных объявлений), а также во всех случаях, когда иллюстрация является чертежом, схемой или диаграммой, а не рисунком.

Заметно большими возможностями (как и стоимостью!) обладает графический редактор Photoshop компании Adobe. При похожих на Paint принципах работы, набор команд меню и палитра инструментов Photoshop значительно богаче.

Программа Photoshop предназначена для профессиональной художественной обработки растровых изображений, полученнных с помощью цифровой фотографии или сканирования, подготовки их к цветной печати или публикации в электронном виде.

Официальная первая версия Photoshop вышла в феврале 1990 года. Начало было положено в кинопроекте "Звездные войны". "Отцами" этой программы являются братья Нолл, Томас и Джон, хотя список ее разработчиков в настоящее время уже превышает 40 человек.

Интерфейс  Adobe Photoshop CS4

Рассмотрим подробно внешний вид и назначение каждого элемента панели инструментов.

Выпадающее меню. Во многих случаях оно еще называется Главное меню. Именно здесь собрана большая часть команд. Многие из них продублированы в других местах, либо при помощи горячих клавиш. Все опции в меню подобраны тематически. Так, например, в меню Изображение собраны опции редактирования изображения в целом, а в меню Слои -- опции, необходимые для работы со слоями, и т. д. Выпадающее меню в совокупности своей содержит наиболее полный список опций для создания и редактирования изображений.

Панель навигации -- новшество версии CS4. При помощи средств данной панели мы можем осуществлять навигацию по изображению, визуально масштабировать его, определять порядок выведения на экран изображений в случае работы сразу с несколькими файлами, а также вызывать дополнительное средство -- Bridge. В более ранних версиях программы навигация по изображению осуществлялась при помощи средств дополнительной панели Навигатор. В дальнейшем мы рассмотрим с вами порядок использования обоих средств: панели Навигатор и панели навигации.

Панель инструментов -- здесь собраны основные инструменты, имеющиеся в программе. Стоит отметить, что на ней поместилось далеко не все. Практически у каждого значка в правом нижнем углу вы можете увидеть небольшой треугольник

Этот значок сигнализирует: здесь находится группа инструментов. Для ее просмотра надо нажать и немного подержать кнопку. Появится что-то вроде выпадающего меню, а в нем -- остальные инструменты данной группы. Например, под инструментом Кисть откроется группа, в которой будут Кисть, Карандаш и Замена цвета.



Панели инструментов можно придать классический двухуровневый вид, тогда пиктограммы расположатся не в один, а в два столбца. Для этого надо щелкнуть по небольшой кнопке на верхней части панели -- с двойной стрелочкой вправо. Повторное нажатие позволит вернуть панели одноуровневый вид. На рисунке показана кнопка, которую следует нажать для переключения вида, и непосредственно сам вариант двухуровневого вида панели.

Панель опций содержит характеристики текущего инструмента -- в зависимости от того, что именно вы выбрали. Практически каждый инструмент требует настройки, указания его свойств или параметров.

Дополнительные панели. Под ними находятся вспомогательные инструменты и опции. Их состав может различаться. Для перехода к классическому виду этих панелей, раскройте выпадающее меню Окно, убедитесь, что у вас выделены пункты: Цвет, Слои, Навигатор. Если панели опций и инструментов отсутствуют, в этом же меню поставьте галочки у пунктов Опции и Инструменты.

Как видите, интерфейс программы достаточно прост. Он не содержит большого количества элементов (как это бывает в других редакторах), и в то же время все необходимое находится под рукой.

Внешний вид более ранних версий программы Photoshop значительно отличается от рассматриваемой. Вплоть до версии Adobe Photoshop CS2 интерфейс сохранял классический вид. При выпуске CS3 он был значительно переработан, а новейшая CS4 имеет еще больше новшеств, значительно отличающих ее от предшественников.

Объект Adobe Photoshop -- изображение, которое мы редактируем или создаем. Любой сеанс работы (когда программа уже загружена) начинается с открытия уже имеющегося, либо создания нового изображения.

Для открытия файла необходимо в выпадающем меню Файл выбрать пункт Открыть.

Сочетание горячих клавиш для этого действия -- Ctrl+O. В появившемся окне надо указать, какой файл мы хотим открыть. Машина ждет ответов на три вопроса: где он находится, его имя и формат. Обратите внимание на огромное количество разнообразных форматов, представленных в списке.



Photoshop поддерживает как четыре основных формата графических файлов -- .jpg, .tif, .bmp, .psd, так и другие форматы, в большинстве своем являющиеся специализированными. Они имеют особенности при хранении и передаче изображений либо используются при взаимодействии Photoshop с другими редакторами.

Если вы выберете в поле Тип файла какой-то определенный формат, скажем, .jpg, то в поле просмотра не будет видно никаких файлов с другим расширением. Если формат открываемого файла вам неизвестен, то в поле Тип файла рекомендуется выбрать Все форматы. Тогда вы увидите все файлы, даже не являющиеся графическими. При попытке открыть в Photoshop неграфический файл появится сообщение.

Adobe Photoshop проверяет правильность формата любого файла, который мы пытаемся открыть.



При этой операции у нас есть возможность конвертировать любой графический файл из одного формата в другой. Скажем, у нас есть цифровая фотография в формате .jpg, а мы хотим работать с ней в формате .tif. Пожалуйста: в выпадающем меню Файл выберите пункт Открыть как…

Результатом вашего выбора явится окно, где вместо пункта Тип файла мы увидим Открыть как…. В поле выбора отобразятся все файлы независимо от формата. Выбираем необходимый для работы формат в поле Открыть как… и указываем на нужный графический файл в поле выбора файла. Изображение откроется в нужном для нас формате.

Сохраняется изображение аналогично открытию. Необходимо нажать Файл ? Сохранить, указать, куда сохранить файл, под каким именем и в каком формате. В случае работы с ранее созданным изображением применение команды Сохранить приведет к записи всех произведенных изменений в исходный файл. Начальное же изображение (то, с которым начали работать), будет утрачено.

Чтобы сохранить неизменным оригинал, сразу после открытия файла в выпадающем меню Файл следует выбрать пункт Сохранить как…. Далее необходимо указать адрес, другое имя и формат вновь создаваемого файла. И только после этого можно приступать к редактированию.

Мы подробно рассмотрели процедуры открытия и сохранения файлов. А как можно создать изображение?

В выпадающем меню Файл выберите пункт Создать

.

В появившемся окне надо настроить параметры будущего изображения.



Имя позволяет сразу указать имя файла. Это можно сделать либо сразу, либо позже, при дальнейшем его сохранении. Параметры Ширина и Высота позволяют задать размер будущего изображения. В этой позиции следует обратить внимание на предлагаемые программой единицы измерения -- справа от параметров Ширина и Высота. В большинстве случаев мы выбираем между пиксели и сантиметры.

Как правило, если мы рисуем для печати и заранее знаем размер оттиска в сантиметрах, то в качестве единиц измерения можно выбирать и их. В иных случаях имеет смысл работать с пикселями. Для ориентира: в среднем длина видимой части изображения на мониторе -- чуть более 1000 пикселей, высота -- около 800. Вообще же пиксель является наиболее универсальной единицей измерения в компьютерной растровой графике.

Следующий параметр Разрешение. Именно здесь и задается DPI (количество пикселей на квадратный дюйм). Как правило, изначально его значение равно 72 -- это очень мало. Такого разрешения будет достаточно только для просмотра изображения на компьютерном мониторе, да и то без увеличения.

Рисуя для печати, следует устанавливать DPI не менее 300. Более высокие значения задаются при необходимости обеспечить высокую четкость печати либо при увеличении размеров рисунка. Иногда требуются значения параметра Разрешение не менее 600 единиц. Единица измерения DPI -- пиксели на квадратный дюйм, но есть возможность переключиться в режим «пиксели на квадратный сантиметр», правда, такая система не является стандартной. Повышение значения данного параметра приводит к существенному увеличению размера файла, что нередко может оказаться принципиальным, особенно при подготовке изображений для использования в Интернете.

Параметр Цветовой режим позволяет указать, какую именно цветовую модель мы намерены использовать. Как правило, выбирают RGB. Цветовую модель можно поменять и после создания изображения -- как это сделать, мы рассмотрим позже.

Параметр Содержимое фона определяет изначальное содержание создаваемого изображения. Опция Белый позволяет создать просто белый лист, Цвет фона -- лист любого цвета, Прозрачный -- пустое изображение, не имеющее заднего фона. В случае выбора варианта Цвет фона цвет фона мы выбираем на панели инструментов, в нижней части на дальнем квадратике с цветом.

Давайте создадим изображение со следующими параметрами: Ширина -- 640 пикселей, Высота -- 480, Разрешение -- 72, Цветовой режим -- RGB, Содержимое фона -- Белый.

Настроив все необходимые параметры, нажимаем кнопку OK, и получаем наше изображение -- простой белый лист. Кое-какие инструменты и в дальнейшем мы рассмотрим на примере подобного пустого изображения.

Инструменты -- это специальные средства, позволяющие вносить изменения в изображение. Рассмотрим основной набор наиболее часто употребляемых из них на примерах 5 заданий, описанных ниже.

Общий порядок таков: выбрав необходимый инструмент, мы должны сначала настроить его на панели опций и лишь затем можем применять на изображении. Не исключено, что интересующий вас инструмент окажется уже настроенным или не будет иметь параметров. В таком случае его можно выбрать и сразу же применять.

CorelDraw

Еще один графический редактор, который мы не можем не упомянуть -- CorelDraw, постоянный конкурент Photoshop. Эта программа появилась даже раньше, чем Photoshop -- в 1998 году. К настоящему времени она также прошла большой путь развития -- от 1 до 8 версии, а затем уже как CorelDraw Graphic Suite 9--12, X3 и X4.

Эта программа ориентирована на решение профессиональных задач графического дизайна и имеет еще больший, чем Photoshop, набор возможностей, причем с использованием принципов векторой обработки изображений.

CorelDraw сложнее, чем Photoshop в освоении, и ей посвящено не меньшее число литературных и электронных учебных и справочных ресурсов. Начиная работать с графическим редактором CorelDraw, мы, прежде всего, видим так называемый "экран приветствия" (рис. 8.15).

Этот экран представляет собой меню, позволяющее по-разному начать работу с программой: познакомиться с рабочим пространством CorelDraw (с помощью учебного видеофильма), новыми возможностями, средствами обучения, галереей творческих проектов, обновлениями или перейти в режим быстрого запуска, в котором удобно создать новый графический документ (пустой или из шаблона) или открыть ранее созданный.

Выбрав создание нового пустого документа, мы увидим рабочее окно программы, рис. 8.15.

Справа в этом окне (по умолчанию) находится палитра цветов CorelDraw, предназначенная для выбора цвета контуров и заливок. Набор цветов, отображаемых на палитре, определяется выбранной цветовой моделью.

Горизонтальная и вертикальная полосы прокрутки предназначены для вывода областей текущего окна, не умещающихся на экране. Это особенно удобно, если масштаб просмотра документа увеличен. Главное меню расположено вверху экрана под заголовком окна. Оно содержит названия ниспадающих меню, предназначенных для доступа к различным функциям CorelDraw.

Панель инструментов CorelDraw по умолчанию находится слева. Инструменты, снабженные маленьким треугольником в нижнем правом углу, способны раскрываться, предлагая целую гамму конкретных возможностей создания графических объектов.

Инструменты позволяют создавать на текущей странице векторные объекты: линии, абрисы, геометрические фигуры, текст, таблицы, заливки и т. д.

В правой части рабочего окна находится меню Советы, весьма полезное при освоении графического редактора. При выборе каждого инструмента в окне Советы появляются краткие инструкции по использованию данного инструмента. Окно Советы можно закрыть и открыть вместо него на этом месте Диспетчер объектов (с помощью подписанной вертикальной закладки).

При выборе многих инструментов открываются дополнительные диалоговые окна, позволяющие установить параметры этих инструментов.

Чтобы сделать рисунок, нужно воспользоваться инструментами Свободная форма (он разворачивается в инструменты Перо, Ломаная линия, Кривые Безье, Свободная форма -- произвольная кривая линия, Художественное оформление, Кривая через 3 точки, Соединительная линия, Размер), Прямоугольник, Эллипс, Разлинованная бумага (он, в свою очередь, разворачивается в Многоугольник, Звезда, Сложная звезда, Спираль), Инст- рументы таблицы, Текст, Интеллектуальное рисование, Заливка и др.

Перед тем как рисовать, необходимо выбрать цвет из палитры, щелкнув указателем на соответствующем цвете, а также толщину линий, выбрав ее с помощью инструмента Абрис. Все элементы таким образом созданного рисунка -- векторные, их можно редактировать.

Для редактирования элемента следует активизировать его с помощью мыши, переместив указатель на любую точку контура рисунка и щелкнув левой кнопкой. Выбранный рисунок будет окружен восемью квадратами черного цвета. Можно выделить одновременно несколько объектов, последовательно выбирая их с помощью мыши при нажатой клавише <Shift> или отмечая на экране прямоугольную область, в которой они расположены. Для одновременного выбора всех рисунков на экране необходимо активизировать пиктограмму, переместив указатель мыши в один из углов выбираемого прямоугольного контура, нажать левую кнопку и, не отпуская ее, переместить указатель в противоположный угол и отпустить нажатую кнопку. Контур будет изображен штриховой линией. Для отмены выбора -- переместить указатель мыши за контур и щелкнуть кнопкой. Выделив элемент или рисунок, можно изменять его свойства -- форму, положение на странице, цвет, толщину линий и т. д.

3. Принципы и технологии обработки звуковой информации

Звуковая информация чрезвычайно важна для человека. Именно с помощью звука люди осуществляют коммуникации между собой, на основе человеческой речи возникла письменность и культура в целом. Особую роль речь, звуки играют в обучении и воспитании. Учебный процесс основан на речевом общении учителя и учащихся. Важную роль в культуре человечества играет музыка. Все значительные моменты человеческой жизни, важные события сопровождаются музыкой. Мы не можем обойтись без музыки длительные промежутки времени, а молодежная субкультура поистине построена на современных музыкальных течениях. Среди молодых людей есть и такие, которые с трудом могут обходиться без музыки в течении занятий. Они слушают любимые музыкальные композиции и группы при каждом удобном случае с помощью гарнитуры, мобильного телефона, плеера.

Подготовка и прослушивание с помощью компьютера звуковых записей -- одна из важных мультимедиатехнологий.

Большую популярность приобрели программы проигрывания и обработки звуковой информации.

Прежде чем рассмотреть эти программы и реализуемые ими технологии обработки звуковой информации, приведем некоторые необходимые сведения относительно природы звука как физического явления.

Звук -- это волны давления, которые распространяются в материальной среде. Мы, люди, имеем дело со звуковыми волнами, которые распространяются в воздухе. Однако звуковые волны распространяются и в жидкостях (например, в воде "переговариваются" рыбы, дельфины, киты), и в твердых телах (например, приложив ухо к рельсу, можно услышать приближение поезда на очень большом расстоянии).

"Волны давления" означает, что звуковая волна представляет собой как бы "сгустки" молекул воздуха с повышенным давлением, чередующиеся с областями разрежения молекул, где давление пониженное. Эти сгустки и разрежения движутся в воздушной среде с определенной скоростью, зависящей только от характеристик молекул. Эта скорость и есть скорость звука в данной среде. Частота колебаний давления может быть выше или ниже. Единицей частоты является 1 Герц (Гц).

Герц -- фамилия немецкого ученого, внесшего большой вклад в изучение колебаний.

С точки зрения восприятия звука человеком частота колебаний определяет высоту тона. Человеческое ухо различает звук с частотой от 20 Гц (низкий рокот) до 20 000 Гц (тонкий комариный писк), чем ниже частота -- тем ниже по тону нам кажется звук, чем выше частота -- тем выше тон звука. Речь и музыка находятся в диапазоне 1000--5000 Гц.

Если поставить на пути звуковой волны тонкую мембрану, связанную с очень чувствительными пружинными весами или динамометром (рис. 8.17), то мембрана начнет колебаться с частотой звука. Амплитуда колебаний мембраны и стрелки будет связана с громкостью звука. Громкость всех звуков находится между порогом слышимости (самым слабым звуком, который способен различить человек) и звуком, который вызывает болевое ощущение. Отношение относительных давлений в волнах таких звуков составляет 100 000 000 раз. Для удобства отношение силы звука к порогу слышимости измеряют не в разах, а в логарифмических единицах -- децибелах (дБ, dB).

Звуковые волны и звуковое давление

1 дБ = 20lg(p2/p1)

где p2 -- звуковое давление измеряемого звука, а p1 -- звуковое давление, соответствующее порогу слышимости.

Болевой порог в таком случае составляет примерно 140 дБ.

С небольшими оговорками уровень звука можно называть и просто громкостью. Слух человека устроен так, что субъективно мы оцениваем гром кость именно в логарифмическом масштабе: увеличение мощности сигнала в десять раз ощущается как увеличение громкости всего в два раза. Минимальное различие уровня двух сигналов, которое способен заметить человек, составляет 1 дБ. Отсюда вытекает понятие динамического диапазона, то есть разницы между самыми тихими и самыми громкими звуками. Человеческий слух обладает динамическим диапазоном около 120 дБ. Точно так же можно говорить о динамическом диапазоне какого-либо музыкального фрагмента. Если самые тихие звуки в нем имеют громкость 10 дБ, а самые громкие -- 60 дБ, то динамический диапазон составит 60 - 10 = 50 дБ.

Первое устройство звукозаписи -- фонограф -- было изобретено в начале 20 века американским изобретателем Эдисоном. Оно основывалось на фиксации колебаний мембраны (рис. 8.18) с помощью связанной с ней иглы и валика, покрытого воском. Игла выцарапывала на восковом валике извилистую бороздку -- график изменения давления, графическое изображение звуковых колебаний, их временную развертку. Оказалось, что если вновь провести иглой по бороздке, то мембрана начнет колебаться в соответствии с ее изгибами, и звук, который звучал при создании бороздки, будет воспроизведен.

С появлением электронных устройств -- микрофонов -- звуковые волны стали преобразовывать в электрические колебания. Чувствительный элемент -- мембрана микрофона -- колеблется под воздействием звуковых волн и передает это движение на преобразователь -- электромагнитную катушку, пластину конденсатора или пьезоэлемент. В результате на выходе микрофона возникают колебания электрического тока или напряжения, повторяющие во времени колебания давления на поверхности мембраны. Эти электрические колебания можно усиливать и записывать на какой-нибудь носитель, например на магнитную ленту, при этом колебания намагниченности магнитной ленты точно повторяют форму звуковых колебаний. Такая запись называется аналоговой. В процессе воспроизведения носитель движется через воспроизводящую головку, записанный на нем сигнал преобразуется в головке в электрические колебания, которые затем усиливаются электроникой и заставляют колебаться диффузор динамика.

Звук, представляющий собой колебания одной, строго определенной частоты, имеет "чистый тон". Развертка такого звука имеет форму правильной синусоиды (рис. 8.18), кривой, описываемой формулой y = sin(x). Это гармоническое колебание. Таким является, например, звук, издаваемый камертоном или вырабатываемый простейшим генератором. Чистый тон характеризуется всего двумя параметрами -- частотой и амплитудой. Субъективно частота воспринимается как высота тона, а амплитуда -- как его громкость.

Синусоида -- график звуковых колебаний

На практике подобные звуки встречаются редко. Реальные звуки, вроде звучания музыкальных инструментов, содержат множество "обертонов", придающих звукам различную эмоциональную окраску. Звуки голоса или шума образуются сочетанием множества колебаний разных частот. Графическая развертка таких колебаний выглядит как кривая сложной формы (рис. 8.19).

Разложение колебания на гармонические составляющие

Понятие частоты или тона здесь неприменимо. Математическое описание сложения колебаний с разными частотами лежит за пределами школьной программы, но практический вывод достаточно прост: любой, даже самый сложный, колебательный процесс можно представить как результат сложения нескольких гармонических колебаний или синусоид. Так называемое преобразование Фурье позволяет выделить из реального звука отдельные синусоидальные составляющие, то есть полностью разложить этот звук на множество отдельных синусоидальных колебаний, каждое со своей частотой и амплитудой. Если частоты составляющих кратны друг другу, то такие составляющие обычно называют гармониками.

Разложив звук на гармонические составляющие, можно (теоретически) измерить амплитуду каждой из них, а затем перечислить в порядке частот эти составляющие, указав амплитуду каждой из них. На практике поступают несколько иначе: разбивают весь диапазон слышимых частот на несколько участков (от… и до…) и указывают средние уровни всех составляющих, попадающих в каждый диапазон. Уровень звука в пределах диапазона принято выражать в тех же децибелах. Такое описание звука называется спектром. Обычно спектр изображают в виде столбчатой диаграммы.

Субъективно спектр воспринимается как тембр или окраска звука: чем больше доля высших гармоник, тем более звонким, "металлическим" является звучание. В зависимости от наличия и соотношения разных гармонических составляющих звук может казаться "прозрачным" или, наоборот, хриплым.

Усиление или ослабление звукового сигнала в целом или изменение уровня отдельных его гармонических составляющих называют линейным преобразованием звука. В результате может меняться соотношение уровней отдельных гармоник, но новые гармоники при этом не возникают.

В противоположность этому о нелинейных преобразованиях говорят, когда в измененном звуковом сигнале появляются такие частоты или гармоники, которые в исходном звуке отсутствовали. Нелинейные преобразования специально используются для создания определенных эффектов, в противном случае их считают искажениями. Нелинейными искажениями сопровождается как оцифровка звука, так и восстановление сигнала из цифрового вида в аналоговый.

В настоящее время аналоговая запись и обработка звука сдала позиции цифровым технологиям. Аналоговыми устройствами остаются только микрофоны, звукосниматели электромузыкальных инструментов и предварительные усилители, иногда микшеры. В них звук представляется непрерывным, меняющимся во времени электрическим сигналом. Далее звуковой сигнал оцифровывается, и вся последующая работа ведется уже с цифровыми данными.

Естественно, что компьютер позволяет обрабатывать звуковую информацию только в цифровом виде.

Важнейшую роль играет оцифровка звука -- преобразование звуковых колебаний из аналоговой формы в цифровую. Оцифровку звука способна выполнять звуковая карта любого компьютера.

В процессе оцифровки аналоговый сигнал, поступающий от микрофона, звукоснимателя или другого источника разбивается на отдельные, очень короткие участки (дискретизация или выборка), а уровень сигнала на каждом участке измеряется и записывается в виде целого числа (квантование) -- рис. 8.20.

Принцип оцифровки аналогового сигнала

Частота дискретизации показывает, сколько раз за секунду измеряется моментальное значение сигнала. Например, если сигнал оцифровывается при частоте дискретизации 44 кГц, то измерения производятся 44 000 раз в секунду.

Очевидно, что чем чаще делаются замеры (чем выше частота дискретизации), тем более точным окажется представление сигнала в цифровой форме. Частота дискретизации по меньшей мере в два раза должна превышать частоту самых высокочастотных составляющих оцифровываемого сигнала. Для оцифровки речи, например в телефонии, еще приемлема частота дискретизации около 8 или 12 кГц, для обычной "домашней" оцифровки музыки уже нужна частота дискретизации не менее 22,5 кГц, а "студийное качество" оцифровки начинается с 48 кГц. Наиболее качественной оцифровке соответствуют частоты дискретизации 88, 96 и даже 192 кГц, хотя оцифровывать сигнал с такой частотой способны лишь дорогие "профессиональные" звуковые карты.

Каждое полученное значение уровня должно быть записано в виде целого двоичного числа фиксированной длины или разрядности. Разрядность двоичного числа выражается в битах и показывает, сколькими двоичными знаками (нулями и единицами) записано это число. Например, 16 бит -- это последовательность из 16 двоичных знаков. Таким образом, аналоговый сигнал превращается в последовательность чисел, которая является почти готовым файлом.

Файл формата WAVE (несжатый звуковой поток), помимо такой последовательности, содержит также сведения о том, с какой частотой и разрядностью оцифровывался сигнал, и некоторую другую служебную информацию. Легко рассчитать, какой объем информации занимают данные о звуке. Если, например, в секунду производилось 44 000 замеров уровня сигнала, а каждый замер занимает 16 бит, то для хранения одной секунды фонограммы нужно 44000 Ч 16 = 704 000 бит, то есть примерно 690 Кбит, или 86 Кбайт.

Значения уровня аналогового сигнала -- из непрерывного множества. При оцифровке они округляются до ближайшего целого. Точность измерения или ошибка округления зависит от того, какая задана разрядность (bit depth, буквально -- глубина битов). Если оцифровка производится с разрядностью 8 бит, то доступно всего 28 = 256 различных значений уровня, а при разрядности 16 бит уровень может принимать одно из 65 536 значений. Чем выше разрядность, тем ближе оказываются округленные значения к реальным, физическим значениям, тем более высокое качество имеет цифровое представление звука.

В конечной частоте дискретизации и округлении полученных значений уровня сигнала кроется причина неизбежной потери информации и возникновения искажений при оцифровке.

Оба взаимосвязанных действия -- дискретизацию и квантование -- выполняет микропроцессор звуковой карты, точнее, его часть, являющаяся аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Возможности звуковой карты выражаются максимальными значениями частоты дискретизации и разрядности и зависят от ее класса. Встроенные в материнскую плату или распространенные недорогие звуковые карты способны оцифровывать сигнал с частотой дискретизации до 48 кГц и разрядностью 8 или 16 бит. Дорогие полупрофессиональные или профессиональные карты поддерживают частоту дискретизации до 192 кГц и разрядность 24, 32, вплоть до 64 бит.

...