Текст книги "Компьютерная графика в дизайне"

Группа методов настройки пишущего инструмента позволяет влиять на способ построения обводки, имитируя каллиграфические штрихи. Есть возможность задать отношение высоты рабочей части пишущего инструмента к его ширине и наклон инструмента к горизонтали. Форма рабочей части инструмента до выполнения масштабирования определяется формой завершителей линии (см. ранее). На рис. 2.4.7 представлена соединенная линия, состоящая из двух ветвей, и результаты построения ее обводки одинаковой толщины при различной настройке пишущего инструмента.

Рис. 2.4.7. Варианты настройки пишущего инструмента

Вариант на рис. 2.4.7, а соответствует линии с обводкой минимальной толщины 0,5 пунктов, на рис. 2.4.7, б – прямоугольному перу с соотношением сторон рабочей части 10 % и наклоном пера 50°, на рис. 2.4.7, в – прямоугольному перу с соотношением сторон рабочей части 10 % и наклоном пера 120°, на рис. 2.4.7, г – эллиптическому перу с соотношением диаметров рабочей части 50 % и наклоном 120°.

Однородной или сплошной заливкой называется заполнение части плоскости, ограниченной замкнутой линией (или ветвью составной линии), цветом, одинаковым в любой точке. Выбор цвета однородной заливки выполняется с помощью палитр или реализаций цветовых моделей средствами интерфейса векторного графического редактора.

Примечание

Это не означает, что у незамкнутых линий нет атрибутов заливки. Они имеются, и можно задать их значения, но в обычных условиях заливка, назначенная незамкнутой линии, не отображается при рендеринге.

У заливки соединенных линий имеются особенности. На рис. 2.4.8 представлены примеры заливки соединенной линии, состоящей из двух замкнутых ветвей. В случае, когда одна ветвь соединенной линии полностью заключена внутри другой ветви (рис. 2.4.8, а), заливка видна только в тех местах, где ветви не перекрываются. При пересечении ветвей (рис. 2.4.8, б) заливка отображается по тому же принципу – в тех частях обеих ветвей, в которых они не перекрываются. В варианте на рис. 2.4.8, в ветви не пересекаются, и заливка отображается на всей площади обеих ветвей.

Рис. 2.4.8. Влияние взаимного расположения ветвей соединенной линии на отображение заливки

Примечание

Там, где ветви пересекаются, заливка отсутствует – если полученную фигуру положить поверх других графических объектов, они будут видны сквозь получившееся "отверстие".

Если в одной точке перекрывается более двух ветвей одной соединенной кривой, заливка отображается в ней только когда число перекрывающихся ветвей нечетное (рис. 2.4.9).

Рис. 2.4.9. Перекрывание ветвей соединенной линии и отображение заливки

Фигуры, представленные на рис. 2.4.9, были построены следующим образом. Вначале построили окружность, затем – ее копию (путем поворота исходной окружности на 90° относительно точки, расположенной ниже ее центра, рис. 2.4.9, а). Полученную копию повернули, продублировав сначала один раз (рис. 2.4.9, б), затем еще раз (рис. 2.4.9, в). После этого две, три и четыре линии соединили, и назначили им однородную заливку. В варианте на рис. 2.4.9, а заливки в центре фигуры нет, поскольку там перекрываются две ветви (четное число). На рис. 2.4.9, б заливка в центре фигуры есть, поскольку там перекрываются три ветви (нечетное число). На рис. 2.4.9, в заливка в центре фигуры отсутствует, поскольку там перекрываются четыре ветви (четное число).

Аналогичный принцип действует при назначении заливки линиям с самопересечениями: заливка отображается только там, где замкнутая фигура сама себя не перекрывает или перекрывает четное число раз (рис. 2.4.10).

Рис. 2.4.10. Заливка самопересекающейся фигуры

Примечание

Представленная на рис. 2.4.10 фигура была построена следующим образом. Вначале построили прямоугольник. Затем преобразовали его в линии. После этого в верхнем горизонтальном сегменте добавили семь новых узлов. Затем второй слева узел переместили вправо вверх (рис. 2.4.10, а). После этого второй справа узел переместили влево вверх (рис. 2.4.10, б). В завершение средний узел переместили вертикально вверх (рис. 2.4.10, в). Так получилась фигура с двойными и тройным самопересечениями.

В большинстве случаев заливка отображается только внутри замкнутых линий или замкнутых ветвей составных линий. Но когда в составе составной линии имеются и замкнутые, и незамкнутые ветви, заливка отображается на всех ветвях линии (рис. 2.4.11).

Рис. 2.4.11. Замкнутость ветвей составной линии и заливка

На рис. 2.4.11, а составная линия включает две замкнутые ветви, и заливка отображается там, где они не перекрываются. На рис. 2.4.11, б одна из ветвей не замкнута (это видно по обводке), но заливка все равно отображается, т. к. незамкнутая ветвь условно замыкается прямолинейным сегментом. Если в составной линии нет замкнутых ветвей, то заливка не отображается (рис. 2.4.11, в).

В некоторых случаях однородной заливки недостаточно для реализации творческого замысла, или ее применение сопряжено с чересчур большими затратами труда. Тогда применяются специальные заливки, в которых цвет точек заливаемой области определяется в соответствии с той или иной закономерностью. В градиентных и сетчатых заливках такая закономерность фиксируется с помощью управляющих схем (см. разд. 2.3.1), задающих местоположение и цвет «опорных фигур», в которых цвет заливки фиксируется, а в промежутках между опорными фигурами цвет плавно меняется, «перетекает».

Примечание

В полиграфии градиентные заливки называются цветовыми растяжками.

Роль «опорных фигур» в градиентных заливках могут играть точки, отрезки прямых, квадраты, окружности и их дуги. Расположение этих фигур зависит от типа градиентной заливки и фиксируется ее управляющей схемой. В сетчатой заливке цвет фиксируется в точках, являющихся узлами сетки.

Градиентные заливки в графических проектах часто служат для имитации бликов и светотеневой картины. Современные графические редакторы предоставляют пользователям четыре типа градиентных заливок:

• линейную;

• радиальную;

• коническую;

• квадратную.

Атрибутов у градиентных заливок намного больше, чем у однородной, поэтому пользователям приходится задавать их значения либо с помощью диалоговых окон и панелей инструментов (способом параметризации), либо с помощью интерактивных инструментов, воздействующих на управляющую схему заливки. Как уже отмечалось, управляющая схема – это совокупность графических элементов, манипулируя которыми с помощью мыши или другого устройства указания можно изменять внешний вид заливки.

Линейная градиентная заливка

Линейной называется градиентная заливка, в которой цвет неизменен вдоль опорных линий, представляющих собой отрезки прямых, и любой прямой, параллельной им. Управляющая схема линейной градиентной заливки представлена на рис. 2.4.12.

Рис. 2.4.12. Управляющая схема линейной градиентной заливки

Основной элемент управляющей схемы заливки – направляющая линия — задает направление, вдоль которого меняется цвет заливки. На краях направляющей линии располагаются опорные точки, фиксирующие местоположение опорных линий и цвета, начинающие и заканчивающие заливку. Цвета определяют с помощью палитр или диалоговых окон способом параметризации.

Примечание

Линейная градиентная заливка представляет собой монохроматическую шкалу (см. разд. 1.3.3), наложенную на заливаемую фигуру. Базовыми цветами шкалы служат цвета опорных точек.

Вдоль направляющей линии может перемещаться ползунок средней точки — элемент, определяющий местоположение в градиентной заливке цвета, полученного при смешении цветов опорных точек в равной пропорции. На рис. 2.4.13 проиллюстрировано влияние его положения на направляющей линии на скорость смены цвета градиентной заливки вдоль нее.

Рис. 2.4.13. Влияние положения ползунка на вид линейной градиентной заливки

Примечание

В монохроматической шкале с черным и белым базовыми цветами положение ползунка фиксирует место нейтрального серого цвета. При фиксации в опорных точках пары хроматических базовых цветов возможен выбор алгоритма смены цвета вдоль направляющей линии – например, с сохранением насыщенности (см. разд. 1.3.7).

Описанная управляющая схема соответствует так называемой стандартной градиентной заливке. Стандартной называют градиентную заливку, при формировании которой используются только две опорные точки (и, соответственно, только два цвета). Градиентные заливки, в которых задаются более двух опорных точек, называют заказными. В управляющей схеме заказной градиентной заливки ползунки отсутствуют, зато на направляющей линии фиксируется местоположение одной или нескольких промежуточных опорных точек (рис. 2.4.14).

Рис. 2.4.14. Заказная линейная градиентная заливка

Цветовой переход в линейной градиентной заливке строится только в промежутке между двумя опорными линиями. За пределами этой полосы цвет градиентной заливки определяется цветом соответствующей краевой опорной точки. Поскольку краевые опорные точки могут находиться и за пределами линии, ограничивающей заливаемую фигуру, цвет опорной точки может и не присутствовать в градиентной заливке. С другой стороны, если краевые опорные точки лежат внутри заливаемой фигуры, часть ее может быть закрашена однородно.

Направляющая линия задает направление, вдоль которого изменяется цвет. В большинстве случаев, для изменения этого направления перемещают краевые опорные точки – остальные элементы управляющей схемы при этом перемещаются соответствующим образом (рис. 2.4.15).

Рис. 2.4.15. Влияние размещения начальной и конечной опорных точек относительно заливаемого объекта на внешний вид линейной градиентной заливки

В некоторых случаях градиентные заливки предусматривают еще один управляющий параметр – ширину краевой зоны, которая определяет, на каком расстоянии от опорных точек цвет заливки не должен меняться. Обычно ширину задают в процентах от расстояния до соседней опорной точки. При ненулевом значении в градиентной заливке в окрестностях опорных точек образуются полосы, в которых цвет не меняется.

Радиальная градиентная заливка

Радиальной называется градиентная заливка, в которой цвет неизменен вдоль опорных линий, представляющих собой концентрические окружности. Управляющая схема радиальной градиентной заливки приведена на рис. 2.4.16.

Рис. 2.4.16. Управляющая схема радиальной градиентной заливки

В управляющей схеме радиальной градиентной заливки начальная опорная линия отсутствует (она вырождена в точку). Остальные элементы схемы выполняют те же функции, что в схеме линейной градиентной заливки. За пределами опорной линии все точки радиальной градиентной заливки имеют один и тот же цвет.

Так же, как в линейной градиентной заливке, и начальная, и конечная опорные точки могут располагаться относительно заливаемой фигуры произвольным образом. Заказные радиальные заливки создаются тем же способом: новые опорные точки располагаются на направляющей линии (рис. 2.4.17).

Рис. 2.4.17. Заказная радиальная градиентная заливка

Коническая градиентная заливка

Конической называется градиентная заливка, в которой цвет неизменен вдоль опорных линий, представляющих собой радиусы окружности. Управляющая схема радиальной градиентной заливки представлена на рис. 2.4.18.

Рис. 2.4.18. Управляющая схема конической градиентной заливки

Направляющая линия управляющей схемы конической градиентной заливки представляет собой половину окружности, в центре которой располагается маркер центра заливки, а длина радиуса определяется местоположением начальной опорной точки.

В заказной конической градиентной заливке, так же, как в линейной и радиальной, опорные точки располагаются вдоль направляющей линии (рис. 2.4.19).

Рис. 2.4.19. Заказная коническая градиентная заливка

Квадратная градиентная заливка

Квадратной называется градиентная заливка, в которой цвет неизменен вдоль опорных линий, представляющих собой концентрические квадраты. Управляющая схема квадратной градиентной заливки приведена на рис. 2.4.20.

Рис. 2.4.20. Управляющая схема квадратной градиентной заливки

Квадратная градиентная заливка аналогична радиальной и отличается от нее всего в двух аспектах. Во-первых, у нее опорная линия представляет собой не окружность, а квадрат. Во-вторых, у радиальной градиентной заливки изменение наклона направляющей линии не приводит к видимым изменениям заливки, а у квадратной заливки это действие существенно меняет ее вид. Заказные квадратные градиентные заливки строятся так же, как и радиальные (рис. 2.4.21).

Рис. 2.4.21. Заказная квадратная градиентная заливка

В заключение отметим, что качественное воспроизведение градиентных заливок на печатающем устройстве представляет определенные сложности, поэтому в реализации этих заливок в различных программах векторной графики предусмотрены дополнительные атрибуты для тонкой настройки процессов построения и вывода на печать.

Сетчатые заливки – инструмент, предоставляющий пользователю мощные и гибкие приемы работы. Воспроизведение эффекта сетчатой заливки с помощью других средств векторной графики требует трудоемких и кропотливых действий.

В простейшем случае можно считать, что при построении сетчатой заливки поверх исходного объекта накладывается сетка, состоящая из соединенных линиями опорных точек (заранее заданного числа "рядов" и "столбцов"). Опорные точки, расположенные в местах пересечения линий сетки, очень похожи на узлы линии. Но в управляющей сетке сетчатой заливки узлы, лежащие на пересечениях линий сетки, позиционно связаны друг с другом: их нельзя перемещать раздельно, только вместе, и одной опорной точке всегда соответствуют два узла.

Из-за этого, в зависимости от расположения опорной точки в управляющей сетке, может показаться, что в нее входят два, три или четыре сегмента (прямолинейных или криволинейных). На самом деле, поскольку в каждой точке пересечения линий сетки (опорной точке сетчатой заливки) расположено по два узла, информационная модель узла линии при этом остается неизменной (см. разд. 2.3.1).

Перемещая опорные точки сетки, можно менять ее форму, а воздействуя на направляющие рукоятки узлов, – направление составляющих ее линий. Каждой паре опорных точек сетки соответствует цветовой переход, аналогичный линейной градиентной заливке. При этом направляющая линия этого перехода совпадает с сегментом сетки, соединяющей опорные точки. Для каждой опорной точки можно задать свой цвет (рис. 2.4.22).

Рис. 2.4.22. Сетчатая заливка в исходном варианте (слева) и после смещения узла и поворота его направляющих рукояток (справа)

Цвета назначаются опорным точкам теми же способами, что и опорным точкам градиентных заливок. Перемещение опорных точек и манипулирование их направляющими рукоятками выполняется аналогично редактированию линии (см. разд. 2.3.1).

В категорию заливок узором входят декоративные заливки, построенные на основе заранее сделанных заготовок. Основа любой из этих заготовок – раппорт – фрагмент изображения, размножением которого и формируется заливка. Основное свойство раппорта – самосовмещаемость – означает, что при составлении двух экземпляров раппорта в ряд по горизонтали (или в столбец по вертикали) обрезанные краем раппорта части изображения совместятся.

Заливка замкнутых графических объектов узором аналогична укладке кафеля с рисунком. При этом возникает проблема: как поступить с фрагментами на краях заливаемого объекта? Решается она так же, как при укладке кафеля – выступающие части изображения просто отбрасываются.

В зависимости от выбранной цветовой модели различают штриховые и полноцветные заливки с узором. Как правило, в комплект поставки векторных графических редакторов включают библиотеки раппортов: штриховых, полноцветных векторных и полноцветных пиксельных. Эти библиотеки можно пополнять, добавляя в них новые раппорты.

Заливки с узором чаще всего назначают способом параметризации с помощью диалоговых окон и панелей инструментов, но можно задать параметры такой заливки и с помощью интерактивного инструмента и управляющей схемы.

Для этой заливки задаются значения нижеприведенных атрибутов.

• Тип раппорта (выбирается из библиотеки).

• Размеры раппорта по горизонтали и вертикали.

• Цвета фона и переднего плана.

• Смещение координат точки, с которой начинается тиражирование раппорта, от левого нижнего угла заливаемой фигуры.

• Смещение каждого последующего столбца (или ряда) раппортов относительно предыдущего.

• Коэффициенты масштабного преобразования раппорта.

• Угол поворота раппорта.

• Величина скоса раппорта.

• Режим масштабирования заливки вместе с залитым объектом.

На рис. 2.4.23 представлены варианты заливки квадрата одним и тем же штриховым раппортом с различными значениями атрибутов заливки узором.

Рис. 2.4.23. Заливка штриховым узором: а – значения атрибутов по умолчанию; б – смещена начальная точка и задано смещение рядов на половину размера раппорта; в – масштабирование по горизонтали; г – скос по горизонтали

Отличие этой заливки от рассмотренной ранее состоит только в том, что цвета фона и переднего плана не назначаются. И, конечно, раппорт выбирается из другой библиотеки.

На рис. 2.4.24 представлены варианты заливки квадрата одним и тем же полноцветным раппортом с различными значениями атрибутов заливки узором.

Рис. 2.4.24. Заливка пиксельным полноцветным узором: а – значения атрибутов по умолчанию; б – раппорт развернут на 45° в – скос по горизонтали; г – смещение столбцов

Отличие векторного и пиксельного раппортов состоит в том, что первый можно преобразовывать совместно с залитым объектом без ограничений, тогда как при масштабировании второго возникает целый ряд проблем (см. разд. 1.2.4).

В составе языка PostScript имеется несколько десятков параметрических узоров для заливки объектов, каждый со своим названием и номенклатурой атрибутов. Узоры представляют собой цветные и монохромные изображения, формирующиеся при выводе на печать по индивидуальным математическим моделям. На рис. 2.4.25 представлены варианты заливки квадрата одним из таких узоров (Archimedes).

Рис. 2.4.25. Заливка узором PostScript: а – значения атрибутов по умолчанию; б – увеличена частота; в – увеличена ширина линии; г – изменены цвета

Текстурной заливкой называется заполнение замкнутой фигуры пиксельным изображением, которое формируется не повторением раппорта, а расчетом по алгоритмической модели. Они аналогичны заливкам узором PostScript, за исключением того, что формируются не в момент вывода на печать, а в процессе назначения.

Основные атрибуты текстурной заливки – имя модели и номер текстуры. Использование различных текстур в рамках одной алгоритмической модели дает сильно отличающиеся друг от друга результаты, выбор одной и той же текстуры всегда приводит к построению одинакового узора заливки. Алгоритмические модели, так же как раппорты, сведены в библиотеки, входящие в комплект поставки векторных графических редакторов и поставляющиеся отдельно.

На рис. 2.4.26 представлены варианты текстурной заливки, полученные с помощью одной алгоритмической модели (Curtain).

Рис. 2.4.26. Текстурная заливка: а – значения атрибутов по умолчанию; б – заменен номер текстуры; в – уменьшена частота; г – изменена яркость

• Обводка

• Заливка

• Толщина обводки

• Пункт

• Вид обводки (стиль)

• Завершитель

• Срез

• Закругление

• Квадрат

• Угол

• Наконечник обводки

• Масштабируемость толщины обводки

• Отделение обводки

• Однородная заливка

• Градиентная заливка

• Сетчатая заливка

• Линейная градиентная заливка

• Направляющая линия

• Опорная точка

• Ширина краевой зоны

• Радиальная градиентная заливка

• Коническая градиентная заливка

• Квадратная градиентная заливка

• Маркер центра заливки

• Сетчатая заливка

• Раппорт

• Заливка узором

• Текстурная заливка

1. Что такое метафора обводки?

2. Каковы основные атрибуты, определяющие внешний вид обводки?

3. Каким образом и в каких единицах измеряется толщина обводки?

4. Как располагается обводка относительно обводимой линии?

5. Как задается стиль обводки?

6. Почему штрихи пунктирной линии с обводкой толщиной 4 пункта длиннее штрихов пунктирной линии с обводкой толщиной 2 пункта?

7. Для чего необходимы различные типы завершителей обводки?

8. Почему завершители обводки на всех незамкнутых ветвях составной линии выглядят одинаково?

9. Чем различаются типы углов обводки?

10. Для чего используются наконечники обводки?

11. Что такое заказной наконечник обводки?

12. Каким образом избежать деформирования обводки фигур при масштабном преобразовании?

13. В чем состоит операция отделения обводки?

14. Для каких целей прибегают к настройке атрибутов формы пишущего инструмента?

15. Каковы особенности отображения заливки соединенной линии?

16. Как отображается заливка замкнутых фигур с самопересечением?

17. В каких случаях отображается заливка незамкнутых ветвей соединенных линий?

18. В чем основное отличие градиентной заливки от однородной?

19. Для чего предназначена управляющая схема градиентной заливки?

20. В соответствии с какой закономерностью меняется цвет в линейной градиентной заливке?

21. Какую роль играет в управляющей схеме градиентной заливки направляющая линия?

22. Какую роль играет в управляющей схеме градиентной заливки ползунок средней точки?

23. Какую роль играют в управляющей схеме градиентной заливки опорные точки?

24. Чем заказная градиентная заливка отличается от стандартной?

25. Какие части фигуры, для которой назначена градиентная заливка, могут быть закрашены однородно?

26. Что представляет собой краевая зона градиентной заливки?

27. В соответствии с какой закономерностью меняется цвет в радиальной градиентной заливке?

28. Почему на управляющей схеме радиальной градиентной заливки имеется только одна опорная линия?

29. В соответствии с какой закономерностью меняется цвет в конической градиентной заливке?

30. Какую форму имеет направляющая линия в управляющей схеме конической градиентной заливки?

31. В соответствии с какой закономерностью меняется цвет в квадратной градиентной заливке?

32. Почему изменение наклона направляющей линии управляющей схемы квадратной градиентной заливки приводит к изменению внешнего вида заливки?

33. Чем сетчатая заливка отличается от градиентной?

34. Каково назначение сетки сетчатой заливки?

35. Сколько направляющих рукояток может быть у опорной точки сетчатой заливки?

36. Что представляет собой раппорт?

37. Какую роль в заливках узором играет свойство самосовмещаемости раппорта?

38. Чем отличаются заливки полноцветным и штриховым узором?

39. Какой тип заливок полноцветным узором не искажается при масштабировании?

40. На каком этапе работы над графическим проектом строится окончательный вариант заливки узором PostScript?

41. Что представляет собой текстурная заливка?

42. Будут ли совпадать текстурные заливки, построенные с использованием одной и той же текстуры, но различных алгоритмических моделей?