Векторная графика - Vector graphics

Пример, показывающий эффект векторной графики по сравнению с растровой графикой

Векторная графика - это изображения компьютерной графики , которые определены в виде точек на декартовой плоскости , которые соединены линиями и кривыми, образуя многоугольники и другие формы. Векторная графика имеет уникальное преимущество перед растровой в том, что точки, линии и кривые можно масштабировать вверх или вниз до любого разрешения без наложения спектров . Точки определяют направление векторного пути ; каждый путь может иметь различные свойства, включая значения цвета обводки, формы, кривой, толщины и заливки.

Вместо того, чтобы разделять большую область памяти компьютера и отображать ее на устройстве отображения, устройства векторного отображения используют переменное количество строк для создания изображений - отсюда и термин «векторная графика». Поскольку устройства векторного отображения могут определять линию, имея дело только с двумя точками (то есть координатами каждого конца линии), устройство может уменьшить общий объем данных, с которыми оно должно иметь дело, путем организации изображения в виде пар точки.

Векторная графика обычно встречаются сегодня в SVG , WMF , EPS , PDF , CDR или ИИ типов графических форматов файлов , и по своей сути отличается от более распространенных растровых графических форматов файлов , таких как JPEG , PNG , APNG , GIF , WebP , BMP и MPEG4 .

Обзор

Бесплатная компьютерная игра в стиле Asteroids на векторном мониторе.

Векторные графические дисплеи были впервые использованы в 1958 году системой противовоздушной обороны США SAGE . Системы векторной графики были выведены из эксплуатации в авиадиспетчерской службе США в 1999 году. Векторная графика также использовалась на TX-2 в лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института (Массачусетского технологического института) пионером компьютерной графики Иваном Сазерлендом для запуска своей программы Sketchpad в 1963 году.

Последующие системы векторной графики, большинство из которых повторяются через динамически изменяемые хранимые списки инструкций по рисованию, включают IBM 2250 , Imlac PDS-1 и DEC GT40 . Существовала игровая приставка Vectrex, в которой использовалась векторная графика, а также различные аркадные игры, такие как Asteroids , Space Wars , и многие фильмы, такие как Rip-Off и Tail Gunner, с использованием векторных мониторов . Дисплеи области хранения, такие как Tektronix 4014 , могут отображать векторные изображения, но не могут изменять их без предварительного стирания дисплея.

Термин «векторная графика» сегодня в основном используется в контексте двухмерной компьютерной графики. Это один из нескольких режимов, которые художник может использовать для создания изображения на растровом дисплее. Векторная графика может быть загружена в онлайн-базы данных, чтобы другие дизайнеры могли загружать и изменять ее, что ускоряет творческий процесс. Другие режимы включают текст, мультимедиа и 3D-рендеринг . Практически весь современный 3D-рендеринг выполняется с использованием расширений методов 2D-векторной графики. Плоттеры, используемые в техническом рисовании, по-прежнему рисуют векторы прямо на бумаге.

Это векторное изображение круглого четырехцветного водоворота отображает несколько уникальных особенностей векторной графики по сравнению с растровой: отсутствует наложение по закругленным краям (что привело бы к цифровым артефактам в растровой графике), все цветовые градиенты плавные. , и пользователь может бесконечно изменять размер изображения без потери качества.

Стандарты

Стандарт Консорциума World Wide Web (W3C) для векторной графики - это масштабируемая векторная графика (SVG). Стандарт сложен, и его внедрение было относительно медленным, по крайней мере, отчасти из-за коммерческих интересов. Многие веб-браузеры теперь имеют некоторую поддержку для рендеринга данных SVG, но полная реализация стандарта все еще сравнительно редка.

В последние годы SVG стал важным форматом, который полностью не зависит от разрешения устройства визуализации, обычно принтера или монитора. Файлы SVG - это, по сути, текст для печати, который описывает как прямые, так и изогнутые пути, а также другие атрибуты. Википедия предпочитает SVG для изображений, таких как простые карты, линейные иллюстрации, гербы и флаги, которые обычно не похожи на фотографии или другие изображения с непрерывным тоном. Визуализация SVG требует преобразования в растровый формат с разрешением, подходящим для текущей задачи. SVG также является форматом анимированной графики.

Также существует версия SVG для мобильных телефонов. В частности, специальный формат для мобильных телефонов называется SVGT (версия SVG Tiny). Эти изображения могут подсчитывать ссылки, а также использовать сглаживание. Они также могут отображаться в качестве обоев.

Преобразование

Список форматов файлов изображений включает собственные и общедоступные векторные форматы .
Исходное эталонное фото до векторизации
Детали могут быть добавлены или удалены из векторной графики.

В растр

Современные дисплеи и принтеры - это растровые устройства; векторные форматы необходимо преобразовать в растровый формат (растровые изображения - массивы пикселей), прежде чем их можно будет визуализировать (отобразить или напечатать). Размер файла растрового / растрового формата, сгенерированного преобразованием, будет зависеть от требуемого разрешения, но размер векторного файла, генерирующего файл растрового / растрового изображения, всегда останется неизменным. Таким образом, легко преобразовать из векторного файла в ряд форматов растровых / растровых файлов, но гораздо сложнее пойти в обратном направлении, особенно если требуется последующее редактирование векторного изображения. Может быть преимуществом сохранить изображение, созданное из исходного векторного файла, в формате растрового / растрового изображения, поскольку разные системы имеют разные (и несовместимые) векторные форматы, а некоторые могут вообще не поддерживать векторную графику. Однако после преобразования файла из векторного формата он, вероятно, станет больше и теряет преимущество масштабируемости без потери разрешения. Также больше нельзя будет редактировать отдельные части изображения как отдельные объекты. Размер файла векторного графического изображения зависит от количества содержащихся в нем графических элементов; это список описаний.

Из растра

Печать

Векторное искусство идеально подходит для печати, поскольку оно состоит из ряда математических кривых; он будет печатать очень четко даже при изменении размера. Например, можно напечатать векторный логотип на небольшом листе копировальной бумаги, а затем увеличить тот же векторный логотип до размера рекламного щита и сохранить такое же четкое качество. Растровая графика с низким разрешением будет чрезмерно размытой или пиксельной, если ее увеличить с размера визитной карточки до размера рекламного щита. (Точное разрешение растровой графики, необходимое для получения высококачественных результатов, зависит от расстояния просмотра; например, рекламный щит может показаться высококачественным даже при низком разрешении, если расстояние просмотра достаточно велико.)

Если мы рассматриваем типографские символы как изображения, то те же соображения, которые мы сделали для графики, применимы даже к составу письменного текста для печати ( верстки ). Старые наборы символов хранились как растровые изображения. Следовательно, для достижения максимального качества печати их нужно было использовать только при заданном разрешении; эти форматы шрифтов считаются немасштабируемыми. В настоящее время высококачественная типографика основана на рисунках символов ( шрифтах ), которые обычно хранятся в виде векторной графики и, как таковые, масштабируются до любого размера. Примеры этих векторных форматов для персонажей Postscript шрифты и шрифты TrueType .

Операция

Преимущества этого стиля рисования над растровой графикой :

  • Поскольку векторная графика состоит из координат с линиями / кривыми между ними, размер представления не зависит от размеров объекта. Этот минимальный объем информации приводит к гораздо меньшему размеру файла по сравнению с большими растровыми изображениями, которые определяются пиксель за пикселем. При этом в векторной графике с небольшим размером файла часто не хватает деталей по сравнению с реальной фотографией.
  • Соответственно, можно бесконечно увеличивать масштаб, например, дугу окружности, и она остается гладкой. С другой стороны, многоугольник, представляющий кривую, покажет, что на самом деле он не изогнут.
  • При увеличении масштаба линии и кривые не обязательно должны становиться шире пропорционально. Часто ширина либо не увеличивается, либо меньше пропорциональной. С другой стороны, неправильные кривые, представленные простыми геометрическими фигурами, можно сделать пропорционально шире при увеличении, чтобы они выглядели гладкими и не походили на эти геометрические формы.
  • Параметры объектов сохраняются и могут быть позже изменены. Это означает, что перемещение , масштабирование , вращение , заливка и т. Д. Не ухудшают качество чертежа. Более того, обычно размеры указываются в единицах, не зависящих от устройства, что приводит к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах .
  • С трехмерной точки зрения рендеринг теней также намного более реалистичен с помощью векторной графики, поскольку тени можно абстрагировать в лучи света, из которых они сформированы. Это позволяет создавать фотореалистичные изображения и визуализации.

Например, рассмотрим круг из радиуса г . Основная информация, необходимая программе для рисования этого круга:

  1. указание на то, что нужно нарисовать круг
  2. радиус r
  3. расположение центральной точки окружности
  4. стиль и цвет линии обводки (возможно, прозрачный)
  5. стиль и цвет заливки (возможно, прозрачный)

Векторные форматы не всегда подходят для работы с графикой и также имеют ряд недостатков. Например, такие устройства, как камеры и сканеры, создают по существу непрерывную растровую графику, которую непрактично преобразовывать в векторы, поэтому для этого типа работы редактор изображений будет работать с пикселями, а не с объектами рисования, определяемыми математическими выражениями. Комплексные графические инструменты объединяют изображения из векторных и растровых источников и могут предоставлять инструменты редактирования для обоих, поскольку некоторые части изображения могут поступать из источника камеры, а другие могут быть нарисованы с использованием векторных инструментов.

Некоторые авторы критиковали термин векторная графика как сбивающий с толку. В частности, векторная графика - это не просто графика, описываемая евклидовыми векторами . Некоторые авторы предлагают вместо этого использовать объектно-ориентированную графику . Однако этот термин также может сбивать с толку, поскольку его можно читать как любой вид графики, реализованный с использованием объектно-ориентированного программирования .

Типичные примитивные объекты

Любой конкретный векторный формат файла поддерживает только некоторые виды примитивных объектов. Почти все форматы векторных файлов поддерживают простые и быстро отображаемые примитивные объекты:

Большинство форматов векторных файлов поддерживает:

Несколько форматов векторных файлов поддерживают более сложные объекты в качестве примитивов:

Если изображение, хранящееся в одном векторном формате файла, преобразуется в другой формат файла, который поддерживает все примитивные объекты, используемые в этом конкретном изображении, то преобразование может быть без потерь.

Векторные операции

Редакторы векторной графики обычно позволяют переводить, вращать, зеркально отображать, растягивать, наклонять, аффинные преобразования , изменять z-порядок (в общих чертах, что перед чем) и комбинировать примитивы в более сложные объекты. Более сложные преобразования включают операции над множеством замкнутых форм ( объединение , различие , пересечение и т. Д.).

Векторная графика идеально подходит для простых или составных рисунков, которые не должны зависеть от устройства или не требуют достижения фотореализма . Например, языки описания страниц PostScript и PDF используют модель векторной графики.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

внешние ссылки

СМИ, связанные с векторной графикой, на Викискладе?