CC BY
131
Information about the author
Markov V.I., associate professor, Architecture Projection Department, tel.: (3952) 4051-71, 89149066556, e-mail: irina@istu.edu; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
УДК 004.946
РОЛЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ В АРХИТЕКТУРНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
Т.А. Семикина
Рассмотрены два вида двумерной графики: растровая и векторная, перечислены достоинства и недостатки каждого вида графики. Двумерная графика рассматривается как основа трехмерного моделирования. Приведены примеры и краткое описание программ.
Ключевые слова: растровая графика; векторная графика; двумерная графика; трехмерная графика; программы для работы с растровой и векторной графикой; достоинства и недостатки векторной и растровой график.
ROLE OF COMPUTER GRAPHICS IN ARCHITECTUAL DESIGN
T.A. Semikina
We considered the two types of bidimensional graphics: bit-mapped and vector, enumerated the advantages and disadvantages of each graphic type. Bidimensional graphics is considered as the basis for the 3-dimensional modeling. We also presented the examples and the short description of the programmes.
Key words: bit-mapped graphics; vector graphics; bidimensional graphics; 3-dimensional graphics; programmes to work with bit-mapped and vector graphics; advantages and disadvantages of bit-mapped and vector graphics.
За последние несколько лет на рынке информационных технологий появилось множество отечественных и зарубежных программных продуктов, автоматизирующих выполнение разнообразных задач. С помощью них можно построить план помещения, добавить типичные элементы (стены, лестницы, перекрытия и пр.), подобрать необходимые настройки для этажей, параметры крыши, добавить элементы интерьера (шкафы, столы, светильники, аудио- и видеоаппаратуру, радиаторы отопления и т.п.), назначить текстуры поверхностям трехмерных объектов и выбрать объекты экстерьера (растения, садовые принадлежности, элементы спортивной площадки и пр.). Цель автоматизации - повысить качество проектирования, снизить материальные затраты на него, сократить сроки проектирования и ликвидировать рост числа инженерно-технических работников, занятых проектированием и конструированием.
Ни один компьютерный художник-дизайнер не может плодотворно работать над своими проектами без понимания базовых положений двумерной графики. Это программное обеспечение по принципу действия и функциональному назначению можно разделить на 2 группы [1]:
- растровая графика;
- векторная графика.
Важно понимать принципиальные отличия между векторной и растровой графикой.
Растровые программы
В таких программах изображение формируется из решетки крошечных квадратиков, именуемых пикселами. Поскольку каждый пиксел на экране компьютера отображен в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким способом, называют побитовыми или программами с побитовым отображением (bitmap). Решетку (или матрицу), образуемую пикселами, называют растром. Поэтому программы с побитовым отображением также называются растровыми программами.
Программы для работы с растровой графикой [2]. Для создания изображений существует ряд графических редакторов. Например, Painter ориентирован непосредственно на процесс рисования. Акцент сделан на использование удобных инструментов рисования и на создание новых художественных инструментов и материалов. К простейшим программам этого класса относится графический редактор Paint.
Средства обработки изображений - другой класс растровых графических редакторов предназначен не для создания изображений «с нуля», а для обработки готовых рисунков с целью улучшения их качества и реализации творческих идей. К таким программам, в частности, относятся AdobePhotoshop, Photostyler, PicturePublisher и др. Исходная информация для обработки на компьютере может быть получена разными путями: сканированием цветной иллюстрации, загрузкой изображения, созданного в другом редакторе или вводом изображения из цифровой фото- или видеокамеры. При создании художественных композиций отдельные фрагменты часто заимствуют из библиотек изображений - клипар-тов, распространяемых на компакт-дисках. Основа будущего рисунка или его отдельные элементы могут быть созданы и в векторном графическом редакторе, после чего их экспортируют в растровом формате.
Средства каталогизации изображений позволяют просматривать графические файлы множества различных форматов, создавать на жестком диске удобные альбомы, перемещать и переименовывать файлы, документировать и комментировать иллюстрации. Удобной программой этого класса является программа ACDSee 32.
Преимущества и недостатки растровой графики. Одним из достоинств растровой графики является простота и, как следствие, техническая реализуемость (автоматизация) ввода (оцифровки) изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств ввода изображений (к ним относятся сканеры, видеокамеры, цифровые фотокамеры, графические планшеты).
Растровое изображение имеет преимущества при работе с фотореалистичными объектами, например сценами природы или фотографиями людей. Дело в том, что наш мир создан как растровый. И его объекты трудно представить в векторном, то есть математическом, представлении. Фотореалистичность подразумевает, что в растровой программе можно получать живописные эффекты, например туман или дымку, добиваться тончайшей нюансировки цвета, создавать перспективную глубину и нерезкость, размытость и т.д.
Форматы файлов, предназначенные для сохранения точечных изображений, являются стандартными, поэтому не имеет решающего значения, в каком графическом редакторе создано то или иное изображение.
Недостатки. При первой же попытке что-нибудь нарисовать в программе точечной графики, например в Photoshop - она потребует от вас принципиального решения о разрешении (количестве точек на единицу длины) и о глубине цвета (количестве цветовых битов на пиксел). Ничего этого знать в векторной программе не нужно. Объем файла точечной графики однозначно определяется произведением площади изображения на разрешение и на глубину цвета (если они приведены к единой размерности). При этом совершенно неважно, что отображено на фотографии: деревянный одноцветный столб или
коллекция бабочек с обилием цветов и форм. Если три параметра одинаковы, то размер файла будет практически одинаковым.
При попытке слегка повернуть изображение на небольшой угол, например, с четкими тонкими вертикальными линиями, линии превращаются в «ступеньки». Любые трансформации (повороты, масштабирование, наклоны) в точечной графике не бывают без искажений.
Невозможно увеличить изображение для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, а значит увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой (пикселизация). Текст в растровой графике оказывается проблемой. В большинстве растровых программ, как правило, редактируется текст во время его создания, но если щелкнуть мышью в каком-либо еще месте на экране, печатный символ закрепляется там. Если необходимо отредактировать уже набранный ранее текст, то не получится просто поместить курсор между двумя буквами, придется удалить одну и начать снова набирать. Кроме того, при большом разрешении файл растрового текста будет огромного размера.
Векторная графика. Она описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение.
Программы для работы с векторной графикой. Если основным требованием к изображению является высокая точность формы, то применяют специальные графические редакторы, предназначенные для работы с векторной графикой [3]. 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.
Adobelllustrator 7.0 - является общепризнанным мировым лидером среди средств векторной графики. Ее особое достоинство состоит в том, что вместе с программами AdobePhotoshop и PageMaker она образует законченное трио приложений, достаточных для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов. Эти приложения выполнены в едином стиле, используют похожие интерфейсы и инструменты, позволяют применять одинаковые приемы и навыки и безошибочно экспортируют и импортируют созданные объекты между собой. Дополнительным преимуществом AdobeIllustrator 7.0 является тот факт, что этот векторный редактор имеет версию на русском языке.
MacromediaFreehand 8.0 - очень удобный векторный редактор. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием. С ее помощью можно работать на таких компьютерах, на которых использование других средств векторной графики превращается в мучительный процесс. Несмотря на простоту системы управления, инструментальные средства MacromediaFreehand достаточны для разработки весьма сложных документов и лишь на высоком уровне сложности уступают средствам Adobelllustrator и CorelDraw. Программу MacromediaFreehand удобно использовать при работе с любыми системами компьютерной верстки, но специально она адаптирована для системы QuarkXPress.
CorelDraw (версии от 5.0 до 8.0). Редакторы векторной графики Adobelllustrator и MacromediaFreehand довольно долго (до 1995 г.) оставались единственными средствами для работы на компьютерах Macintosh. Их развитие на платформе IBM PC отставало от необходимых требований, поэтому на этой платформе исторически сложилось преимущество редактора CorelDraw, особенно в России, где в отличие от прочих стран развитие популярности платформы IBM PC значительно опережает платформу Macintosh. В настоящее время положение выравнивается. И AdobeIllustrator, и MacromediaFreehand имеют
мощные и надежные версии для IBM PC, а популярность CorelDraw постепенно снижается.
К преимуществам этого редактора относят развитую систему управления и богатство средств настройки инструментов. Наиболее сложные композиции, близкие к художественным произведениям, получают средствами именно этого редактора. В CorelDraw система управления сложнее, чем в других векторных редакторах, и интерфейс не столь интуитивен. Изучение CorelDraw представляет более сложную задачу, чем изучение Adobelllustrator или MacromediaFreehand.
Достоинства и недостатки векторной графики. Одним из главных достоинств этого вида графики является возможность неограниченного масштабирования изображения без потери качества и практически без увеличения размеров исходного файла. Это связано с тем, что векторная графика содержит только описания объектов, формирующих изображения, а компьютер или устройство печати интерпретирует их необходимым образом.
Векторную графику значительно легче редактировать, поскольку готовое изображение не является «плоской» картинкой из пикселов, а составлено из объектов, которые могут накладываться друг на друга, перекрываться, оставаясь совершенно независимыми друг от друга.
Векторным программам свойственна высокая точность рисования (до сотой доли микрона).
Векторная графика экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений. Это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные (математическая формула объекта), используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер векторного файла.
Векторные изображения, как правило, занимают меньший объем памяти компьютера по сравнению с растровыми.
Для векторных редакторов характерно прекрасное качество печати рисунков и отсутствие проблем с экспортом векторного изображения в растровое.
Недостатки заключаются в том, что практически невозможно осуществить экспорт изображения из растрового формата в векторный. И наоборот, обратное преобразование (то есть превращение векторного изображения в растровое) выполняется практически автоматически не только с помощью графических редакторов, но и буфера обмена Windows.
Векторная графика ограничена в чисто живописных средствах и не позволяет получать фотореалистичные изображения с тем же качеством, что и растровая. Причина в том, что здесь, в отличие от растровой графики, минимальной областью, закрашиваемой однородным цветом, является не один пиксел, а один объект. А размеры объекта по определению больше.
Векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики. К сожалению, не существует, например, векторных мониторов или векторных сканеров.
В векторной графике невозможно применение обширной библиотеки эффектов (фильтров), используемых при работе с растровыми изображениями.
Из вышесказанного можно сделать вывод, что векторный формат, как правило, более компактен (хотя сложные рисунки, содержащие сотни и тысячи объектов, могут иметь размеры, превышающие размеры растровых изображений). Вместе с тем он совершенно не пригоден для хранения сканированных изображений, например фотографий. А вот рисунки и чертежи гораздо удобнее и практичнее делать именно в векторном виде.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Васильев В.Е., Морозов А.В. Компьютерная графика: учеб. пособие для вузов. СПб.: Изд-во СЗТУ, 2005. 101 с.
2. Гергель А.В.,Турлапов В.Е. Векторная графика в подготовке лекций и научных публикаций: учеб.-метод. пособие. Нижний Новгород: Изд-во ННГУ, 2006. 82 с.
3. Миронов Д.Ф. Компьютерная графика в дизайне. СПб: БХВ-Петербург, 2008.
560 с.
Информация об авторе
Семикина Татьяна Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Архитектурное проектирование», тел.: 89021703753, e-mail: tasha1982@yandex.ru; Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Information about the author
Semikina T.A., Candidate of Technical Sciences, associate professor, Architecture Projection Department, tel.: 89021703753, e-mail: tasha1982@yandex.ru; Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
