Сегодня редактирование изображений проводится в основном на компьютере растровыми редакторами в цифровом виде. Для этого изображение, даже полученное с традиционного носителя (пленки), переводится в цифровой вид — например, при помощи сканера.
Программы для просмотра и простой обработки изображений часто поставляются вместе с цифровыми фотоаппаратами и сканерами. Более сложные и мощные программы (Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT, Paint Shop Pro, Microsoft Picture It!, Visualizer Photo Studio, Pixel image editor, PixBuilder Photo Editor, Fo2Pix ArtMaster и пр.) нужно доставать отдельно, и как правило за деньги. Исключение составляет GIMP, бесплатно распространяемая программа, возможности которой сравнимы с возможностями Adobe Photoshop.
Современные редакторы не лишены недостатков, однако грамотное их использование позволяет решить большинство задач, возникающих при редактировании изображений. Они позволяют, в какой-то степени, исправлять технические дефекты, допущенные при проведении фотосъемки.
Опыт показывает, что оригинал обрабатываемого изображения должен быть по возможности сохранён. Копии можно редактировать как угодно — это будут копия 1, копия 2, копия 3 и т. д.
Коллаж
Коллаж «интернет вещей»
Коллаж (от фр. collage — приклеивание) — технический приём в изобразительном искусстве, заключающийся в создании живописных или графических произведений путем наклеивания на какую-либо основу предметов и материалов, отличающихся от основы по цвету и фактуре.
Коллажем также называется произведение, целиком выполненное в этой технике.
Коллаж используется главным образом для получения эффекта неожиданности от сочетания разнородных материалов, а также ради эмоциональной насыщенности и остроты произведения.
Коллаж может быть дорисованным любыми другими средствами — тушью, акварелью и т. д.
В искусство коллаж был введён как формальный эксперимент кубистами, футуристами и дадаистами. На том этапе в изобразительных целях применялись обрывки газет, фотографий, обоев. Наклеивались на холст куски ткани, щепки и т. п.
Считается, что первыми в искусстве технику коллажа применили Жорж Брак и Пабло Пикассо в 1910-1912 годах. Первым художником, работающим исключительно в технике коллажа был Курт Швиттерс.
Фотоколлаж
Фотоколлаж — это свободное, произвольное соединение, иногда даже не взаимосвязанных между собой, нескольких стилей фотоизображения в одной картинке или фотографии.
Эффект фотоколлажа достигается с помощью наложения одного изображения на другое, совмещение нескольких фото изображений в одном, иногда даже с элементами графики (мозаика) или использования хаотичного набора разнообразных изображений (пазл). В ходе развития фотографии появилась возможность использования различных приёмов и методов создания коллажей с применением специальных эффектов. Следует заметить, что данное направление искусства становится более доступным всё большему кругу людей не обладающих профессиональными навыками фотографии или компьютерной обработки фотоснимков (например, с помощью Photoshop). Очень многое прежде всего зависит от фантазии самого автора и его желания сделать что-то не обычное или сюрреалистическое. Фотоколлаж возможен в нескольких жанрах, таких как сатирическое, философское, политическое, метаморфическое, пропагандистское и прочее изображение.
К наиболее ярким представителям мира искусства в области фотоколлажа можно отнести: Д. Хартфильд, Р. Хаусманн, Х. Хох, М. Эрнст, Л. Мохой-Надь, А. Родченко, В. Степанова, Э. Лисицкий, Ю. Рожков, Г. Клуцис и др.
Видеоколлаж
Видеоколлаж — это видеоряд собранный из небольших отрывков от одного или нескольких фильмов, иногда с добавлением фотоизображений и текстовой информации. Видеоколлаж используется для создания яркого сюжета, точно и контрастно отображающего творческую идею автора.
Роль и место трехмерного моделирования и анимации в дизайне; области применения трехмерных моделей и анимаций; отличия трехмерной компьютерной графики от двумерной. Программные средства трехмерного моделирования.
Трёхмерная графика
Трёхмерная графика (3D Graphics, Три измерения изображения, 3 Dimensions, рус. 3 измерения) — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов. Больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности.
Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).
Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:
моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней.
рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.
вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или принтер.
Однако, в связи с попытками создания 3D-дисплеев и 3D-принтеров, трёхмерная графика не обязательно включает в себя проецирование на плоскость.
Моделирование
Сцена (виртуальное пространство моделирования) включает в себя несколько категорий объектов:
- Геометрия (построенная с помощью различных техник модель, например здание)
- Материалы (информация о визуальных свойствах модели, например цвет стен и отражающая/преломляющая способность окон)
- Источники света (настройки направления, мощности, спектра освещения)
- Виртуальные камеры (выбор точки и угла построения проекции)
- Силы и воздействия (настройки динамических искажений объектов, применяется в основном в анимации)
- Дополнительные эффекты (объекты, имитирующие атмосферные явления: свет в тумане, облака, пламя и пр.)
Задача трёхмерного моделирования — описать эти объекты и разместить их в сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.
Рендеринг
На этом этапе математическая (векторная) пространственная модель превращается в плоскую (растровую) картинку. Если требуется создать фильм, то рендерится последовательность таких картинок — кадров. Как структура данных, изображение на экране представлено матрицей точек, где каждая точка определена по крайней мере тремя числами: интенсивностью красного, синего и зелёного цвета. Таким образом рендеринг преобразует трёхмерную векторную структуру данных в плоскую матрицу пикселов. Этот шаг часто требует очень сложных вычислений, особенно если требуется создать иллюзию реальности. Самый простой вид рендеринга — это построить контуры моделей на экране компьютера с помощью проекции, как показано выше. Обычно этого недостаточно и нужно создать иллюзию материалов, из которых изготовлены объекты, а также рассчитать искажения этих объектов за счёт прозрачных сред (например, жидкости в стакане).
Существует несколько технологий рендеринга, часто комбинируемых вместе. Например:
- Z-буфер (используется в OpenGL и DirectX 10);
- Сканлайн (scanline) — он же Ray casting («бросание луча», упрощенный алгоритм обратной трассировки лучей) — расчёт цвета каждой точки картинки построением луча из точки зрения наблюдателя через воображаемое отверстие в экране на месте этого пиксела «в сцену» до пересечения с первой поверхностью. Цвет пиксела будет таким же, как цвет этой поверхности (иногда с учётом освещения и т. д.);
- Трассировка лучей (рейтрейсинг, англ. raytracing) — то же, что и сканлайн, но цвет пиксела уточняется за счёт построения дополнительных лучей (отражённых, преломлённых и т. д.) от точки пересечения луча взгляда. Несмотря на название, применяется только обратная трассировка лучей (то есть как раз от наблюдателя к источнику света), прямая крайне неэффективна и потребляет слишком много ресурсов для получения качественной картинки;
- Глобальное освещение (англ. global illumination, radiosity) — расчёт взаимодействия поверхностей и сред в видимом спектре излучения с помощью интегральных уравнений.
Грань между алгоритмами трассировки лучей в настоящее время практически стёрлась. Так, в 3D Studio Max стандартный визуализатор называется Default scanline renderer, но он считает не только вклад диффузного, отражённого и собственного (цвета самосвечения) света, но и сглаженные тени. По этой причине, чаще понятие Raycasting относится к обратной трассировке лучей, а Raytracing — к прямой.
Наиболее популярными системами рендеринга являются:
- PhotoRealistic RenderMan (PRMan)
- mental ray
- V-Ray
- FinalRender
- Brazil R/S
- BusyRay
- Turtle
- Maxwell Render
- Fryrender
- Indigo Renderer
- LuxRender
- YafaRay
- POV-Ray
Вследствие большого объёма однотипных вычислений рендеринг можно разбивать на потоки (распараллеливать). Поэтому для рендеринга весьма актуально использование многопроцессорных систем. В последнее время активно ведётся разработка систем рендеринга использующих GPU вместо CPU, и уже сегодня их эффективность для таких вычислений намного выше. К таким системам относятся:
Refractive Software Octane Render
AAA studio FurryBall
RandomControl ARION (гибридная)
Многие производители систем рендеринга для CPU также планируют ввести поддержку GPU (LuxRender, YafaRay, mental images iray).
Самые передовые достижения и идеи трёхмерной графики (и компьютерной графики вообще) докладываются и обсуждаются на ежегодном симпозиуме SIGGRAPH, традиционно проводимом в США.
Программное обеспечение
Программные пакеты, позволяющие создавать трёхмерную графику, то есть моделировать объекты виртуальной реальности и создавать на основе этих моделей изображения, очень разнообразны. Последние годы устойчивыми лидерами в этой области являются коммерческие продукты: такие как 3D Studio Max, Maya, Lightwave 3D, Softimage, Sidefx Houdini, Maxon Cinema 4D и сравнительно новые Rhinoceros 3D, Nevercenter Silo или ZBrush. Кроме того, существуют и открытые продукты, распространяемые свободно, например, пакет Blender (позволяет создавать 3D модели, c последующим рендерингом (компьютерной визуализацией)), K-3D и Wings3D.
SketchUp
Бесплатная программа SketchUp позволяет создавать модели, совместимые с географическими ландшафтами ресурса Google Планета Земля, а также просматривать в интерактивном режиме на компьютере пользователя несколько тысяч архитектурных моделей, которые выложены на бесплатном постоянно пополняемом ресурсе Google Cities in Development (выдающиеся здания мира), созданные сообществом пользователей.
Трехмерная графика активно применяется в системах автоматизации проектных работ (САПР) для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов, а также в архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»). Широко применяется 3D графика и в современных системах медицинской визуализации.
