1. Введение в компьютерную графику
1.1 Графика, дизайн, верстка?
«Дизайнер» — слово иностранное. Наиболее близкий к нему по семантике рус- скоязычный термин — «художник». Чем же отличается компьютерный дизайнер от обычного художника? В первую очередь, тем, что художник может работать без компьютера, а дизайнер — нет. Задача данного учебного пособия — помочь школь- нику и студенту в знакомстве с компьютерной графикой. С развитием современных цифровых технологий и увеличением их роли в сферах творческого и интеллектуального труда появляются новые профессии, основан- ные на прикладном использовании этих технологий на производстве. Например, «дизайнер компьютерной графики». Эта специальность повсеместно встречается в телевизионных, рекламных и издательских фирмах, в художественных и офор- мительских отделах компаний, специализирующихся на разработке программного обеспечения. Однако в сложившейся системе образования нашей страны пока практически не готовятся специалисты этой профессии, востребованные на со- временном рынке труда. На сегодняшний день компьютерной графикой в основном занимаются люди, имеющие техническое образование, в то время как художники пока относятся к компьютерным технологиям без должного внимания. Поэтому большинство современных дизайнеров — это самоучки-компьютерщики, как правило, с отсутствующим или фрагментарным художественным образованием. Предлагаемая в данном пособии программа создана в русле поиска решения этих проблем. Работать «на дому», периодически выполняя небольшие заказы от рекламных компаний, — это популярный способ самостоятельно обеспечить свою жизнь для тех молодых людей, которые владеют необходимыми знаниями и умениями. Тем более что для выполнения работы дизайнера на компьютере зачастую хватает обычного домашнего компьютера. В Европе такой способ работы (Homemaker’s) практикуют небольшие рекламные компании, для которых выгоднее заказать работу частному художнику — компьютерному графику, чем держать его в штате постоянных сотрудников. На современном рынке молодых специалистов существует большой спрос на специалистов по компьютерной графике со стороны производственных пред- приятий. В последнее время вопросы изучения компьютерной графики широко внедряются в рабочие программы для различных специальностей вузов России. Более того, этот процесс приводит к существенной трансформации самих специальностей, таких как «Дизайн», «Архитектура», «Дизайн архитектурной среды», «Изобразительное искусство и черчение» и ряда других. Наряду с отмеченной тенденцией изменения традиционных курсов развитие информационных технологий привело к возникновению ряда новых дисциплин типа «Дизайн рекламы» или «Электронная коммерция», содержание которых в значительной степени базируется на инструментальных средствах компьютерной графики. Цель данной книги — удовлетворить социальный заказ на специалистов в области компьютерной графики в сфере творческого и интеллектуального труда и запол- нить в какой-то степени имеющуюся нишу в области методического обеспечения предметов, базирующихся на компьютерной графике. Для тех, кто собирается продолжать свое обучение в художественных вузах или работать «на дому» свободным художником, навыки работы с описанными здесь программами станут отправной точкой и дадут возможность начать создание библиотеки своих работ. Более того, владение пакетами компьютерной графики совместно со знанием основ композиции даст им неоспоримые преимущества в сложившихся условиях.
1.2 Компьютерная графика и решаемые ею задачи
Посмотрите вокруг — обложки журналов, рекламная печатная продукция, газеты, рекламные ролики по телевидению, фильмы, корпоративные презентации, компакт-диски, Интернет — это все области применения компьютерной графики, основу которой составляет работа с цифровыми изображениями. Большая часть этих изображений была создана, отретуширована, исправлена, увеличена и рас- крашена на компьютере. Часто более эффективно и экономически выгодно создавать изображения на ком- пьютере, нежели с использованием традиционных методов. Это связано с тем, что цифровые изображения проще хранить, тиражировать, улучшать и компоновать с текстами или другими информационными средствами. Современный мир немыс- лим без компьютерной обработки графической информации. Это необходимо не только профессионалам, создающим мультфильмы и спецэффекты, компьютерные игры и книжные иллюстрации. Деловая графика в офисе также становится все более привычной. Компьютерная графика широко используется для создания пре- зентационных материалов, используемых на лекциях в университетах, школьных уроках и различных совещаниях. Сегодня работа с графикой на компьютере все больше становится элементом ком- пьютерной грамотности и скрывается за фразой «Требуется умение работать на ПК» (т. е. персональном компьютере) во многих объявлениях о приеме на работу.
1.3 Как создаются цифровые изображения
Цифровым может быть названо изображение, созданное с использованием ком- пьютерной программы — графического редактора. Это может быть слайд, рисунок, текстура, трехмерная сцена, фотография или нечто подобное в электронном виде. Как создается цифровое изображение? Его можно создать, например, сканером или цифровым фотоаппаратом, а затем отредактировать в программе для обработки изображений, например Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT или каких-то других, более удобных для вас программах. После вывода изображения на экране компьютера вы можете изменять его цвета, ретушировать, поворачивать, изгибать, искажать. Существуют также специальные программы, такие как Corel Painter, предоставляю- щие возможности создания рисунков с нуля, выбрав для этого нужные электронные кисти и краску. Электронное перо в руке (или графическая мышь) рисует в про- грамме Painter так же, как цветные карандаши на обычной бумаге. Электронная технология позволяет имитировать цветные мелки и смешивать различные цвета красок. Когда изображение будет создано, его можно сохранить на диске или рас- печатать.
1.4 Разновидности компьютерной графики
Распространение компьютерной графики началось с полиграфии. Но вскоре она вырвалась из тесных помещений типографий на простор широкого применения. Огромную популярность завоевали компьютерные игры, научная графика и фильмы. Многие из вас смотрели фильм «Ночной дозор» и играли в одну из версий Quake. Сейчас без развитой и изощренной графики не обходится ни один фантастический фильм, ни одна компьютерная игра. Создаются изображения настолько реальные, что трудно поверить в то, что все это создано на компьютере. Талантливейшие команды математиков, программистов и дизайнеров работают над этим на мощнейших машинах. Ни один приличный доклад в сфере бизнеса не обходится сейчас без компьютерной презентации. Из простого перечисления областей применения видно, что понятие компьютерной графики довольно обширно — от алгоритмов, рисующих на экране причудливые узоры, до мощных пакетов 3D-графики и программ, имитирующих классические инструменты художника. Иными словами, компьютерная графика не является про-стым рисованием при помощи компьютера, а представляет собой довольно слож- ный комплекс, который условно можно разделить на несколько направлений: двухмерная графика; полиграфия; web-дизайн; мультимедиа; 3D-графика и компьютерная анимация; видеомонтаж; САПР и деловая графика. Как видите, сферы применения компьютерной графики чрезвычайно разнообразны. Каждый ее раздел имеет свои отличительные особенности и тонкости «технологи- ческого производства». Для каждого из них создано свое программное обеспечение, включающее разнообразные специальные программы (графические редакторы). Вне зависимости от области использования каждый графический редактор, как правило, должен включать: инструменты рисования на компьютере; библиотеку готовых изображений; набор шрифтов; набор спецэффектов. Кроме того, он должен быть совместимым с другими графическими программами. Остановимся на некоторых характерных чертах, присущих отдельным областям компьютерной графики, попутно затрагивая используемые в них программные средства.
1.5 Двухмерная графика
Многие пользователи ПК связывают понятие компьютерной графики с программа- ми, предназначенными для редактирования двухмерных цифровых изображений. Это программное обеспечение по принципу действия и функциональному назна- чению можно разделить на три группы: растровая графика (bitmap, или raster); векторная графика (vector, или draw); фрактальная графика (fractal). Наиболее широко в компьютерной графике представлены первые два типа про- грамм: растровые и векторные. Важно понимать принципиальные различия между двумя этими типами ПО, т. к. каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны. О фрактальной графике разговор особый. Она, как и векторная, — вычисляемая и занимает промежуточное положение между растровыми и векторными про- граммами. Кроме того, фрактальные узоры часто используют в качестве красивых фрактальных заливок в редакторах растровой и векторной графики. Двухмерная, или 2D-графика, — это основа всей компьютерной графики (в том числе и 3D-графики). Ни один компьютерный художник-дизайнер не может плодотворно работать над своими проектами без понимания базовых положений двухмерной графики.
1.6 Растровые программы
Большинство программ для редактирования изображений — Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или MS Paint — являются растровыми программами. В них изображение формируется из решетки крошечных квадратиков, именуемых пиксе- лами. Поскольку каждый пиксел на экране компьютера отображен в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким способом, назы- ваются побитовыми, или программами с побитовым отображением (bitmap). Решетку (или матрицу), образуемую пикселами, называют растром. Поэтому программы с побитовым отображением также называются растровыми программами. Как создается цифровое изображение? Многие программы для обработки изо- бражений, такие как Adobe Photoshop, позволяют пользователю выбирать нужные электронные кисть, цвет и краску. Иногда конечный результат неотличим от тради- ционной живописи, но, в общем, возможности компьютера гораздо шире. Большинство цифровых изображений сначала поступают в компьютер при помо- щи сканера или цифрового фотоаппарата. С помощью сканера можно оцифровать слайд, диапозитив, фотографию путем преобразования изображения в цифровые данные. Методика сканирования изображения с последующими операциями цвето- коррекции и ретуширования наиболее часто используется в печатной компьютер- ной продукции, в первую очередь при создании рекламных объявлений и обложек журналов. Компьютер может поменять цвет вашей прически или глаз, отретуши- ровать родинку на щеке, изменить цвет или фон вашей фотографии, а также убрать все недостатки и дефекты. Для привлечения внимания зрителей компьютерные художники часто добавляют к фотографиям в журналах и рекламным объявлениям специальные эффекты, создавая сложные коллажи. Процесс оцифровывания изображения посредством цифрового фотоаппарата несложен — человек просто направляет аппарат на объект съемки и нажимает спуск. Изображение мгновенно оцифровывается и записывается в запоминающее устройство внутри фотоаппарата. Вам не нужно покупать и проявлять пленку — ее просто нет. Вместо вывода изображения на слайды или печати фотографий оно загружается в компьютер по кабелю. Когда оно появляется на экране компьютера, вы можете изменять его цвета, ретушировать, крутить-вертеть, изгибать, искажать для создания специальных эффектов в программах-редакторах изображений Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или каких-то других, более удобных для вас. Растровые программы предназначены в основном для редактирования изображе- ний, обеспечивая возможность цветокоррекции, ретуши и создания специальных эффектов на базе цифровых изображений. Пользуясь программными продуктами для формирования изображений, такими как Adobe Photoshop или Corel PHOTOPAINT, вы можете создавать коллажи, виньетки, фотомонтажи и подготавливать цветные изображения для вывода на печать. На сегодняшний день программы редактирования изображений используются при производстве практически всех печатных изображений, где необходима фотография. Их применяют для стирания морщин с лиц фотомоделей, придания ярких красок пасмурным и мрачным дням и изменения общего настроения посредством специальных световых эффектов. Они также широко используются производителями мультимедиа для создания текстовых и фоновых эффектов и для изменения количества цветов изображения.
1.7 Векторные программы
Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах, а не на координатах пикселов. Составляющие основу таких изображений кривые и прямые линии называются векторами. Так как при задании объектов на экране используются математические формулы, то отдельные элементы изо- бражения, создаваемые в векторных программах, — например Adobe Illustrator, CorelDRAW и XARA Xtreme — можно легко перемещать, увеличивать или умень- шать без проявления «эффекта ступенек». Так, для перемещения объекта достаточ- но перетащить его мышью. Компьютер автоматически пересчитывает его размер и новое местоположение. Поскольку в этом случае изображение создается математически, векторные про- граммы обычно используются тогда, когда нужны четкие линии. Они часто при- меняются при создании логотипов, шрифтов научных иллюстраций, технических диаграмм и различных чертежей. Когда вы выводите изображение, созданное в векторной программе, его качество зависит не от исходного разрешения изображения, а от разрешающей способности устройства вывода (монитора, принтера, плоттера). Поскольку качество изображе- ния не зависит от разрешения, то изображение, созданное в векторных программах, как правило, имеет меньший объем файлов, чем построенное в программах побито- вого отображения. В векторных программах нет проблем и со шрифтами — большие шрифтовые массивы не образуют файлов огромного размера.
1.8 Полиграфия
Компьютерная графика начала свое распространение с полиграфии. Полигра- фия — довольно сложное направление, требующее от работающего в этой области наибольшей широты знаний. Даже на поверхностный взгляд работа в полиграфии довольно разнообразна: создание визиток, бланков, рекламных листовок, буклетов и плакатов; работа в периодических изданиях (часто имеющих свою специфику). Для реализации этих задач предназначены программы верстки. Программы верстки страниц дают возможность соединять вместе текстовую и гра- фическую информацию для создания информационных бюллетеней, журналов, брошюр и рекламной продукции. Среди наиболее популярных программ можно выделить Adobe PageMaker, Adobe InDesign и QuarkXPress. Большинство программ верстки страниц используется для компоновки различных элементов на странице, а не для того чтобы с нуля создавать в них текстовые или графические файлы. Тексты объемных документов, как правило, пишутся (набираются) в системах обработки текстов (текстовых редакторах типа MS Word), а затем импортируются в программы верстки. Графика часто создается в программах черчения (деловой графики) и редактирования изображений, а затем импортируется в программу верстки страниц. Хотя все основные программы верстки страниц обладают при- мерно одними и теми же возможностями, свою популярность они завоевали по разным причинам. Например, PageMaker традиционно считается самым легким в использовании продуктом среди программ верстки страниц, в первую очередь из-за того, что в нем использован визуальный образ, знакомый большинству ху- дожников и дизайнеров. Конкурент и аналог PageMaker — QuarkXPress обычно используется для компьютеров на платформе Macintosh. Пакеты компьютерной графики для полиграфии позволяют дополнять текст иллюстрациями разного про- исхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством. Кроме обязательного знания программ верстки и графических редакторов, спе- циалист в области полиграфии должен также знать основы печати, разбираться в допечатных процессах (сканирование, цветоделение, цветокалибровка мониторов, фотонаборные автоматы и т. д.) и контроле качества (цветопроба).
1.9 Мультимедиа
Мультимедиа — это область компьютерной графики, связанная с созданием ин- терактивных энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интер- фейсов к ним. В отличие от полиграфии, где дизайнер-полиграфист сотрудничает с печатником, дизайнер-мультимедийщик сотрудничает с программистом. Здесь требования к гра- фике уже другие. Так, в полиграфии, например, файлы должны иметь достаточно большое разрешение. В результате размеры файлов могут составлять десятки и даже сотни мегабайтов. В мультимедиа же ограничением служит разрешение экрана монитора и требование минимизации размеров файлов. Здесь контроль за каче- ством проще, чем в полиграфии, для него достаточно наличие хорошего монитора. Для работы в этой области наряду с графическими редакторами необходимо знать программы создания мультимедиа — например Adobe (Macromedia) Director или MS Power Point. В создании новых версий презентационных пакетов можно от- метить тенденцию все более полного использования мультимедиа-возможностей и Интернета. Эти программы допускают удобный импорт видео- и звуковых фай- лов, в них предусмотрены средства анимации диаграмм.
1.10 World Wide Web (WWW)
Особую значимость изображения приобрели с развитием глобальных компьютер- ных сетевых технологий. В настоящее время это одна из наиболее бурно развиваю- щихся областей применения компьютерной графики. Наверное, только у ленивого нет «Домашней странички» в Интернете. Требования к созданию изображений для WWW очень противоречивы. С одной стороны, жесткие ограничения по снижению размеров файлов для минимизации времени их передачи по сети, с другой — необходимость сохранения качества передаваемой по сети «картинки». Каждый формат графических изображений, применяемый в Интернете, имеет свои особенности: JPEG, например, хорош для фотографий, а GIF — для векторных изображений и «плашек». К тому же в Интернете существуют свои стандарты на гарантиро- ванно поддерживаемую область цветового охвата, что необходимо учитывать при создании изображений.
1.11 3D-графика и компьютерная анимация
Это еще одно широкое и по-своему сложное направление, особый мир. 3D-гра- фика — это создание искусственных предметов и персонажей, их анимация и со- вмещение с реальными предметами и интерьерами. На сегодняшний день опреде- лилось несколько перспективных направлений ее использования. Индустрия компьютерных игр. Анимационные заставки, интерфейсы и персо- нажи компьютерных игр создаются в программах 3D-графики. Телевизионная реклама и оформление телевизионных каналов. Киноискусство — создание как полностью анимационных фильмов, так и до- бавление спецэффектов к художественным фильмам (вплоть до генерации массовых батальных сцен, где само взаимодействие персонажей моделирова- лось методами искусственного интеллекта, а затем его надо было «достоверно отобразить). Создание управляемых «виртуальных миров» для различных учебных целей. Многие архитекторы и дизайнеры используют 3D-графику для построения макетов и трехмерных моделей архитектурных памятников и зданий, которых еще не существует в природе. Освоение 3D-графики требует немало времени и мощных системных ресурсов. Чтобы результат выглядел фотореалистично, необходимо освоить не только 3D-моделирование, но и уметь правильно осветить сцену, найти хороший ракурс камеры, подобрать материал и текстуры. Все это существенно влияет на качество графики.
1.12 САПР и деловая графика
Программы САПР (или CAD — computer-aided design) представляют собой век- торные программные средства, которые нашли широкое применение в различных сферах человеческой деятельности. Одно из главных применений составляет их использование в различных обла- стях инженерной конструкторской деятельности — от проектирования микро- схем до создания самолетов. Другой важной областью применения САПР является архитектура. Так, фирма McDonald’s уже с 1987 года использует машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектиро- вания кухонного оборудования. Использование машинной графики позволяет визуально воспроизводить двухмерные изображения и трехмерные модели.САПР используется и в медицине. Например, автоматизированное проектиро- вание имплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизиро- вать необходимость внесения изменений в ходе операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (результат положительный как с точки зрения пациента, так и с точки зрения врача). Среди программ моделирования под Windows безусловным лидером является программа AutoCAD фирмы Autodesk. Это мощная система машинного проекти- рования, которую иногда упрощенно рассматривают как электронный кульман, позволяющий: реализовать основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста; синтезировать 2D- и 3D-модели; автоматизировать решение многих задач, возникающих в процессе проектиро- вания; адаптировать и настроить систему на конкретные приложения, создавая соб- ственные сценарии и макрокоманды. Такая программа даже способна помочь сформировать бюджет крупных архитек- турных и инженерных проектов. Особенностью компьютерных программ данного типа (за исключением, пожалуй, AutoCAD) является их предметная направленность. Поэтому их использование предусматривает знание не только основ компьютерной графики, но и самого предмета проектирования. Поэтому программы класса CAD довольно сложны в освоении и использовании.
1.13 Видеомонтаж
Видеомонтаж можно условно разделить на два вида: спецэффекты в кино; подготовка телевизионных передач. Спецэффекты в кино — это то, что мы видим или не видим на экране, начиная с простого «стирания» страховок и прочих вспомогательных элементов в трюковых кадрах и заканчивая совмещением виртуальных пейзажей и персонажей с живыми актерами. Подготовка телевизионных передач — быстроразвивающаяся область, сходная с созданием спецэффектов в кино, но ограниченная более сжатыми временными сроками. В качестве примера можно взять любой молодежный музыкальный канал. Видеомонтаж отличается от других направлений компьютерной графики тем, что манипулирует «живыми» картинками и использует свою технологию работы. На сегодняшний день одной из наиболее популярных программ, используемых в этой области компьютерной графики, являются Adobe Premier Pro, Sony Vegas и Liquid Edition-Pinnacle Studio.