Обзор компьютерных программ, редактирующих векторное и растровое изображения. 2D-3D

Обзор компьютерных программ, редактирующих векторное и растровое изображения. 2D-3D

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами компьютерная графика (КГ) и компьютерная анимация (КА). Понятие компьютерная графика включает все виды работ со статическими изображениями, компьютерная анимация имеет дело с динамически изменяющимися изображениями. Объединить графику и анимацию дает возможность аббревиатура КГиА.

COMPUTER graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")

Computer animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.("Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)

Векторные и растровые изображения

По своей структуре изображения могут быть растровыми и векторными. Например, сканер при считывании разбивает изображение на множество мелких элементов (пикселей) и формирует из них растровую картинку. Цвет каждого пикселя записывается в память компьютера при помощи определенного количества битов. Бит - минимальная единица памяти компьютера, которая может хранить либо значение 0, либо 1. Пиксель представляет собой наименьший адресуемый элемент растрового изображения. Если Вы говорите, что картинка имеет разрешение 800x600, то эти числа отражают количество пикселей по горизонтали (800) и вертикали (600). Чем больше количество пикселей в изображении, тем лучше его разрешение на экране и на печати. Число цветов, в которые можно раскрасить отдельный пиксель, определяется двумя в степени, равной количеству битов, хранящих цветовую информацию о пикселе. В контрастной черно-белой картинке каждый пиксель кодируется одним битом. Восьмибитное изображение позволяет иметь 256 цветов, а 24 бита обеспечивают присутствие в изображении более 16 миллионов цветов, что дает возможность работать с изображениями профессионального качества.

Классификация средств КГиА

По своему "профессиональному" назначению средства компьютерной графики и анимации можно подразделить на следующие группы: пакеты компьютерной графики для полиграфии; программы двумерной компьютерной живописи; презентационные пакеты; программы двумерной анимации, используемые для создания динамических изображений и спецэффектов в кино; программы для двумерного и трехмерного моделирования, применяемые для дизайнерских и инженерных разработок; пакеты трехмерной анимации, используемые для создания рекламных и музыкальных клипов и кинофильмов; комплексы для обработки видеоизображений, необходимые для наложения анимационных спецэффектов на видеозапись; программы для научной визуализации. Программы компьютерной графики и анимации представляют профессиональный интерес для художников и дизайнеров, полиграфистов и кинематографистов, разработчиков компьютерных игр и создателей образовательных программ, клип-мейкеров и ученых, а также любых специалистов, которым необходимо создавать, использовать и обрабатывать самые разнообразные изображения.

Компьютерная графика для полиграфии

Пакеты компьютерной графики для полиграфии позволяют дополнять текст иллюстрациями разного происхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством.

Adobe Photoshop

Обзор используемых в полиграфии программ для обработки изображений стоит начать с растрового пакета Photoshop фирмы Adobe. Он является чем-то вроде образца для сравнения с другими программами того же назначения: эти программы обладают средствами для цветокоррекции сканированных изображений, ретуширования фотографий, позволяют использовать спецэффекты и маски, необходимые для редактирования и монтажа растровых изображений. Photoshop очень распространен среди пользователей Macintosh, однако существуют его версии дляWINDOWS 3.1, Windows'95 и Windows NT, компьютеров Silicon Graphics (SGI) и Sun. Последние версии пакета поддерживают многослойную структуру изображений, содержат инструменты для создания и редактирования векторных контуров. Photoshop позволяет пользоваться различными масками и большим количеством фильтров, обладает широким спектром средств для работы с цветом и создания спецэффектов.

Adobe Illustrator Векторный пакет Illustrator той же фирмы Adobe разработан для Macintosh, PowerMacintosh иWINDOWS. Он предназначен для создания иллюстраций и разработки общего дизайна страниц и ориентирован на вывод готовых изображений с высоким разрешением. Пакет позволяет создавать фигуры и символы произвольной формы, а затем масштабировать, вращать и деформировать их. Кроме того, Illustrator содержит широкий спектр инструментов для работы с текстом и многостраничными документами. Часто используют программу для работы с фильтрами и спецэффектами Kai'sPOWER TOOLS, версия которой существует для PC, SGI и Macintosh и программу Adobe Streamline, позволяющую преобразовать растровые изображения в векторные, готовые для редактирования в Adobe Illustrator.

Corel Draw

Среди достаточно распространенных пакетов иллюстративной графики для Windows стоит отметить векторный пакет CorelDRAW корпорации Corel Corp., ставший уже классической программой векторного рисования. (илл. 13 - интерфейс Corel'а с произвольной картинкой) Пакет предназначен не только для рисования, но и для подготовки графиков и редактирования растровых изображений. Он имеет отличные средства управления файлами и возможность показа слайд-фильмов на дисплее компьютера, позволяет рисовать от руки и работать со слоями изображений, поддерживает спецэффекты, в том числе трехмерные, и имеет гибкие возможности для работы с текстами. Для настольных издательских систем пригодится также программа для обработки изображений Adobe PhotoStyler, работающая под управлением Windows.

Компьютерная графика для рисования (2D)

Программы компьютерного рисования используются в качестве дополнительных компонентов к полиграфическим комплексам, дизайнерским, презентационным или анимационным программам.

Painter и FreeHand

Среди пакетов, предназначенных для создания статичной компьютерной двумерной живописи на Macintosh и в среде WINDOWS, профессиональный интерес представляют программа редактирования растровой живописи Painter фирмы Fractal Design и пакет FreeHand фирмы Macromedia, являющийся частью комплекта FreeHand Graphics Studio 2.0. Painter обладает достаточно широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные кисти (карандаш, ручка, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать рисунки акварелью и маслом, а также добиться эффекта натуральной среды. В свою очередь, последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержит библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом, в том числе средства многоцветной градиентной заливки.

Программы для презентаций

Среди презентационных пакетов на Macintosh и в средеWINDOWS можно выделить группу программ, достаточно давно существующих на рынке. В нее входят Freelance Graphics фирмы Lotus, Harvard Graphics фирмы Software Publishing и PowerPoint корпорации Microsoft. Создатели этих программ с каждой новой версией расширяют спектр доступных им средств. Презентационные пакеты "новой волны" для Macintosh и Windows рассчитаны на более полное использование мультимедиа-возможностей. Эти программы допускают удобный импорт видео и звуковых файлов, в них предусмотрены средства анимации диаграмм. К числу этих пакетов относятся программа Action! фирмы Macromedia и пакет Astound фирмы Gold Disk.

PowerPoint

Система PowerPoint часто попадает к пользователям в составе пакета Microsoft Office. Она проста в использовании, включает обучающую программу, готовые образцы презентаций, хорошие средства работы с текстом и эффективную систему помощи, очень полезную для начинающих. PowerPoint не имеет встроенных средств мультимедиа, но может быть дополнена ими за счет использования технологии OLE 2 - Object Linking and Embedding.

Astound

Пакет Astound, один из лучших пакетов "новой волны", прост в использовании, позволяет синхронизировать звуковые клипы, движущиеся изображения и другие элементы мультимедиа, обладает богатым инструментарием создания и анимации трехмерных диаграмм, включает набор готовых презентаций по популярным темам, имеет множество инструментов для работы с графикой, динамическими изображениями и звуком.

Двумерная анимация

Двумерная и трехмерная анимация, создаваемая как традиционными (без использования вычислительных средств), так и компьютерными методами, основана на одном и том же принципе: если ряд статичных изображений показать в достаточно быстром темпе, то человеческий глаз свяжет их вместе и примет за непрерывное движение. Для того, чтобы несколько изображений объекта были восприняты глазом как плавное движение этого объекта, может хватить скорости 8 компьютерных экранов в секунду. В отличие от традиционной целлулоидной анимации, где каждый кадр рисуется вручную, в компьютерной 2D-анимации часть рутинной работы берет на себя программа. Можно, например, задать движение по траектории (программа создаст соответствующие промежуточные кадры) или плавно изменить палитру в течение нескольких кадров (например, постепенно затемнить изображение или убрать часть цветов).

Animator Pro

Вообще-то с момента возникновения трехмерной анимации 3D-пакеты сильно потеснили двумерную анимацию, однако стоит сказать о тех двумерных программах, которые используют традиционную технику целлулоидной анимации - это пакеты Animator Pro, который хорош для освоения азов 2D-техники, и мощная программа Animo. Оба пакета работают на PC. Классические примеры работ, сделанных в технике традиционной целлулоидной анимации - это "Белоснежка и семь гномов" и "Ну, погоди!". Пакет Animator Pro разработан фирмой Autodesk под DOS. Он не позволяет работать со звуком, но зато имеет отличный инструментарий для создания, редактирования и анимации изображений. Animator Pro очень распространен среди low-end пользователей, включая школьников и студентов. Его последователь Autodesk Animator Studio, предназначенный для двумерного рисования и анимации, работает уже подWINDOWS и, в отличие от предшественника, поддерживает звук. С его помощью можно отредактировать видеозапись, подготовить анимационный и звуковые ряды, и объединить все это вместе.

Animation Works Interactive

Среди пакетов 2D-анимации под Windows, использующих нетрадиционные и смешанные техники, можно отметить также Animation Works Interactive фирмы Gold Disk, работающий на Macintosh и под Windows. Animation Works Interactive позволяет импортировать растровые изображения, имеет хороший набор инструментов для работы с траекториями, а полученную анимацию может комбинировать со звуком и цифровым видео.

Animo

Пакет Animo фирмы Cambridge Animation Systems, версия которого для SGI будет готова к осени 1996 года, воспроизводит технику традиционной анимации "один к одному" и поэтому очень популярен среди профессиональных "некомпьютерных" мультипликаторов, в том числе российских. Среди других профессиональных программ двумерной анимации стоит отметить пакет Animation Stand фирмы Rainbow Technologies для Macintosh, возможности которого не дотягивают до возможностей программы Animo, но превосходят ресурсы пакета Animator Studio, и программу Tic Tac Toon фирмы ToonBoom для SGI, чей потенциал близок к Animo.

Моделирование (2D и 3D)

Программы двумерного и трехмерного моделирования применяются для дизайнерских и инженерных разработок. Кроме того: они могут дополнить программы трехмерной анимации, полиграфические и презентационные пакеты.

AutoCAD

Среди программ моделирования подWINDOWS легко выявить лидера - мощную систему машинного проектирования AutoCAD фирмы Autodesk. AutoCAD часто рассматривают как графическое ядро систем автоматизированного проектирования (САПР): он реализует основные операции по созданию и редактированию линий, дуг и текста, создает 2D- и 3D-модели; автоматизирует решение многих задач, возникающих в процессе проектирования; позволяет адаптировать и настраивать систему на конкретные приложения, создавая собственные сценарии и макрокоманды. Пакет содержит встроенный язык программирования AutoLISP, который позволяет пользователям формировать новые команды и даже использовать языки программирования высокого уровня.

Моделирование (2D и 3D) на SGI: Designer, Studio и AutoStudio.

На рабочих станциях Silicon Graphics одними из сильнейших программ для моделирования и дизайна является серия программ фирмы Alias|Wavefront - Designer, Studio и AutoStudio. Отличительной чертой дизайнерских программных продуктов от Alias является возможность получить единое решение, обеспечивающее одновременную работу с 2D и 3D моделями и гармоничную интеграцию в существующие системы автоматизированного проектирования. Пакет Designer поддерживает высокий уровень моделирования на основе сплайнов, имеет необходимые средства оценки свойств геометрических объектов, удобные инструменты анимации и качественный модуль рендеринга. Designer можно превратить в Studio, дополнив его расширенными средствами моделирования, позволяющими более гибко работать с кривыми и поверхностями, и дополнительными возможностями для оценки геометрических объектов, рендеринга и рисования. Auto Studio получется из Studio добавлением специальных средств редактирования моделей и анимации, разработанных специально для дизайнеров автомобилей. Studio и Auto Studio могут включать также средства для работы на многопроцессорных моделях Silicon Graphics. Среди других систем автоматизированного проектирования для SGI можно отметить программу Vislab фирмы Engineering Animation, которая позволяет создавать визуальные решения для инженерных целей и дизайна.

Трехмерная анимация

Трехмерная анимация по технологии напоминает кукольную: вы создаете каркасы объектов, накладываете на них материалы, компонуете все это в единую сцену, устанавливаете освещение и камеру, а затем задаете количество кадров в фильме и движение предметов. Посмотреть происходящее можно с помощью камеры, которая тоже может двигаться. Движение объектов в трехмерном пространстве задается по траекториям, ключевым кадрам и с помощью формул, связывающих движение частей сложных конструкций. Подобрав нужное движение, освещение и материалы, вы запускаете процесс визуализации. В течение некоторого времени компьютер просчитывает все необходимые кадры и выдает вам готовый фильм. Недостаток, следующий из такой техники создания изображения - это чрезмерная гладкость форм и поверхностей и некоторая механистичность движения объектов.

PowerAnimator на SGI

Один из флагманов современной трехмерной анимации на SGI - это пакет PowerAnimator фирмы Alias|Wavefront. Его средства моделирования, поддерживающие работу со сложными иерархическими объектами и поверхностями, представляют собой один из наиболее мощных и удобных комплексов инструментов создания объектов на основе полигонов и, главное, сплайнов. Пакет позволяет создавать реалистичные образы, в частности, благодаря отличным возможностям освещения - направленного и рассеянного, с использованием бликов и других эффектов. Пакет поддерживает богатые средства затенения и техники придания реалистичности поверхностям, которые позволяют оживить гладкие и жесткие конструкции, неизбежно выдающие свое компьютерное происхождение. Возможен предварительный "быстрый" рендеринг. PowerAnimator содержит богатые инструменты анимации объектов, источников света и камер, отличный инструментарий для работы с частицами и автоматизации анимации.

Анимация в пакете создается на основе ключевых кадров, инверсной кинематики и с помощью технологии переноса движения с живых актеров на компьютерных персонажей, что позволяет получить очень естественные движения объектов. Кроме того, пакета PowerAnimator поддерживает мощные средства анимации мимики и мускулов, а также инструменты точной синхронизации звука и изображения. PowerAnimator совместим с другим аппаратным и программным обеспечением: он поддерживает конвертацию огромного количества форматов файлов и удобное общение с периферией. Можно написать собственные программы для работы с моделями и анимацией, создать авторскую технологию затенения поверхностей, создания текстур и работы с источниками света. В комплект поставки входит также CD-ROM с библиотекой трехмерных моделей и фонов. Существует и "урезанная", более простая и дешевая, версия пакета - программа Animator.

Обзор компьютерных программ, редактирующих векторное и растровое изображения. 2D-3D

Компьютерная графика появилась достаточно давно - уже в 1960-ых годах существовали полноценные графические системы. Сегодня принято пользоваться терминами компьютерная графика (КГ) и компьютерная анимация (КА). Понятие компьютерная графика включает все виды работ со статическими изображениями, компьютерная анимация имеет дело с динамически изменяющимися изображениями. Объединить графику и анимацию дает возможность аббревиатура КГиА.

COMPUTER graphics - ввод, вывод, отображение, преобразование и редактирование графических объектов под управлением ЭВМ. (Борковский А.В. "Англо-русский словарь по программированию и информатике")

Computer animation - "оживление" изображений на экране дисплея, синтез динамических изображений на компьютере.("Англо-русский словарь по вычислительной технике" п/р Е.К. Масловского)