Векторная графика

Содержание: 

1.  
   Вступление;
2.  
   Определение векторной графики;
3.  
   Достоинства и недостатки векторной графики;
4.  
   Объекты и их атрибуты;
5.  
   Структура векторных файлов;
6.  
   Заключение.

 
 
 
1.Особенно важно, что векторное изображение изначально позволяет выполнять точные геометрические построения, следовательно, чертежи и другую конструкторскую документацию. Заметим, что почти все системы автоматизированного проектирования в свою основу берут векторную компьютерную графику. Надо ли говорить, что векторная компьютерная графика наряду с растровой широко применяется художниками-дизайнерами  и связанно это в первую очередь с особенностями этого вида компьютерной графики.  
Векторное изображение (векторная графика) представляется в виде совокупности отрезков прямых (векторов), а не точек, которые применяются в растровых изображениях. Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение.  
 
 
 
 
Например, изображение описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур. Цвет задается цветом контура и области внутри этого контура.  Остановимся на описании отличительных особенностей векторных и растровых изображений - объектов. Каждое такое изображение может состоять из одного или нескольких графических объектов соответствующего типа. 
Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента), или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым. В векторном объекте он выполняет двойную функцию. Во-первых, с помощью контура можно менять форму объекта. Во-вторых, контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии. 
Под стилем оформления линии подразумевается набор штрихов и полосок, из которых она состоит, а также параметры этой линии в точках перегиба и на концах. Любое векторное изображение можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга. Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из кусочков цветной бумаги, наклеенных (наложенных) один на другой. Однако, в отличие от аппликации, в векторном изображении легко менять форму и цвет составных частей. 
 
 
Таким образом, векторная графика в основном «живет» созданием новых объектов, широко используется в дизайнерских проектах, в то время как растровая графика изначально создавалась и существует для обработки фотографий, это видно и из самих названий программ – Adobe PHOTOshop, Corel PHOTO-Paint. Следующая группа понятий раскрывает содержание «векторной компьютерной графики».  
В основе векторной компьютерной графики лежит расчёт координат экранных точек, входящих в состав линии контура изображения, поэтому этот вид компьютерной графики называют вычисляемым. В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур (в основном этот процесс затрагивает расчёты, связанные с представлением линии). Векторная графика использует для построения изображений координатный способ. Основным базовым понятием в векторной компьютерной графике является - линия.  
^ 2.Ве́кторная графика — это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображения как матрицупикселей (точек). 
 
 
 
Пример, показывающий эффект векторной графики при увеличении: (a) исходное векторное изображение; (b) иллюстрация, увеличенная в 8 раз как векторное изображение; (c) иллюстрация, увеличенная в 8 раз как растровое изображение. Растровые изображения плохо масштабируются, тогда, как векторные изображения могут быть неограниченно увеличены без потери качества. (Изображения были конвертированы в JPEG для показа на этой странице.) 
 
3.Основное отличие - в принципе хранения изображения. Векторная графика описывает изображение с помощью математических формул. По своей сути любое изображение можно разложить на множество простых объектов, как то - контуры, графические примитивы и т.д. Любой такой простой объект состоит из контура (на рисунке изображен красным цветом) и заливки (синий цвет).  
 
 
 
^ Достоинства векторной графики: 

•  
  качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах;
•  
  векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества;
•  
  с помощью векторной графики можно решить много художественно-графических задач;
•  
  векторная графика также может решить многие художественно-графические задачи;
•  
  этот вид компьютерной графики позволяет проводить любые геометрические построения;
•  
  редактирования контура может быть применима для работы над линейным рисунком, дизайном изделий из стекла, керамики и других пластичных материалов. Для декоративно-прикладного искусства векторная компьютерная графика позволяет работать над орнаментальной композицией в круге, квадрате или полосе;
•  
  при изменении размеров изображения не изменяется размер файла;
•  
  векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме. К примеру, PostScript и PDF используют модель векторной графики;
•  
   она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений: это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, в частности координаты опорных и управляющих точек, используя которые программа всякий раз заново воссоздает изображение. Кроме того, описание цветовых характеристик не сильно увеличивает размер файла, поскольку данные о цвете идентичны для всего объекта;
•  
   объекты векторной графики легко трансформируются и ими легко манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения ввиду того, что растеризация изображения (пространственная или линейная дискретизация элементов — это неизбежный этап) происходит в момент вывода на внешнее устройство (экран, печатающее или чертежное устройство); 
•  
   в тех областях графики, где принципиальное значение имеет сохранение ясных и четких контуров, например в шрифтовых композициях, при создании фирменных знаков, логотипов и т. п., векторные программы совершенно незаменимы; 
•  
   векторная графика максимально использует возможности разрешающей способности любого выводного устройства (изображение всегда будет выглядеть настолько качественно, насколько позволяет данное устройство);
•  
  векторная графика может включать в себя и изображения пиксельной графики, причем редакторы векторной графики предлагают все более разнообразные возможности по их обработке, в том числе разнообразные фильтры. 

 
^ Недостатки векторной графики: 

•  
  векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла;
•  
  перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка. 
•  
   Самым существенным недостатком является программная зависимость, поскольку не существует принципиальной возможности создать единый стандартный формат, который бы позволял свободно открывать любой векторный документ в любой векторной программе. 
•  
   Векторная графика может казаться чрезмерно жестковатой и как бы "фанерной". Она действительно ограничена в чисто живописных средствах, в программах векторной графики практически невозможно (или необыкновенно трудоемко) создавать фотореалистические изображения. Введение объектов нового типа — градиентной сетки (gradient mesh) и объектов с различными типами прозрачности является попыткой преодоления этого недостатка. 
•  
   Кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер или цифровая фотокамера для пиксельной графики. 

 
4.Для её математического представления используются: точка, прямая, отрезок прямой, парабола, отрезок параболы, функция y=x3, кривая второго порядка, кривая третьего порядка, кривая Безье. Соподчинёнными для понятия линия являются: точка, конец кривой линии, управляющая линия касательная к кривой, изгиб кривой, маркер управляющей линии.  Также, как и линия, основным базовым понятием для векторной графики является объект.  
Объектом называется любой графический элемент внутри векторного изображения, состоящий из отрезка прямой или кривой линии или замкнутого контура. При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления.  
Векторное представление именно и заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов. Еще один пример: красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения. 
 
Объекты: 

•  
  Линии и ломаные линии. 
•  
  Многоугольники. 
•  
  Окружности и эллипсы. 
•  
  Кривые Безье. 
•  
  Безигоны. 
•  
  Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье). 

 
Этот список неполон. Есть разные типы кривых (^ Catmull-Rom сплайны, NURBS и т. д.), которые используются в различных приложениях. 
 
 
5.Файлы векторных изображений имеют гораздо меньший размер, чем растровых, так как в памяти компьютера каждый из объектов этой графики сохраняется в виде математических уравнений, в то время как параметры каждой точки (координаты, интенсивность, цвет) описываются в файле растровой графики индивидуально, отсюда – такие огромные размеры файлов. Наиболее популярными графическими программами, предназначенными для обработки векторных изображении, являются Adobe Illustrator и Corel DRAW. 
 
Corel Draw 8-9  
 
Пакет CorelDraw всегда производит сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo-Paint. Новый пакет располагает, бесспорно, самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, а при этом по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов - более гибкими. Однако что касается новые функций, в частности подготовки публикаций для Web, то здесь CorelDraw уступает CorelXara.  
 
Работа CorelDraw с цветами CMYK оставляет желать лучшего. Цвета файлов GIF и JPEG заметно отличались от цветов, выводимых для пробного отпечатка Matchprint, в то время как пакет FreeHand воспроизводил одинаковые цвета на экране, в файлах Web и на обоих принтерах.  
 
Adobe Illustrator 6  
 
Фирма Adobe Systems представила, наконец, следующую версию своего пакета Adobe Illustrator 6.0. Новая версия - одна из самых дорогих среди автономных программ векторной графики, рассматриваемых в этом обзоре.  
 
Adobe Illustrator работает в среде Windows 95, но в нем используются диалоговые окна в стиле Windows 3.1 и короткие имена файлов. По функциональным возможностям Illustrator сегодня настолько уступает пакету CorelDraw, не говоря уже о Macromedia FreeHand 7, что мы не стали, бы рекомендовать этот пакет для профессиональных художников-графиков, до тех пор, пока Adobe не выпустит его существенно модернизированную версию.  
 
6.Заключение  
 
Все области применения - будь то инженерная и научная, бизнес и искусство/развлечения - являются сферой применения векторной графики. Возрастающий потенциал ПК и их громадное число - порядка 100 миллионов - обеспечивает соблазнительную базу для капиталовложений и роста. И ожидается устойчивый рост индустрии в данной сфере к концу этого десятилетия, особенно если учесть, что в начале этого десятилетия ежегодный рост составлял около 12%. Неизвестно как долго продлиться тенденция удвоения капиталовложений, особенно под 
 
воздействием цен, однако я ожидаю устойчивое  10% ежегодное повышение в последующие 5 лет. Конечно, компании продолжают формироваться, хотя инвесторы сейчас, кажется, больше предпочитают вкладывать деньги в программное обеспечение, в т.ч. редакторы векторной графики. Сегодня особенно привлекательны для инвесторов компании, специализирующиеся на графических интерфейсах пользователя, объектно-ориентированных программах, виртуальной реальности и программном обеспечении параллельных процессов.  
 
По увеличению числа графических терминалов от 100 в 1964 году до 50.000 в 1977 году, а сейчас, в 1994 году, я констатирую, что 3 млн. рабочих станций и 60 млн. ПК используются только в США. Машинная графика имеет сегодня промышленную базу, оцениваемую в 36 млрд. долл., которая обеспечивает работой около 300 тысяч специалистов. Она продолжает лидировать в вопросах обеспечения нашего взаимодействия с компьютерами и организации доступа к информации. Мы вступаем в новую эпоху расширения полномочий графических систем при движении по информационной супермагистрали.