Векторная графика
Ве́кторная гра́фика — способ представления графических объектов и изображений (формат описания) в компьютерной графике, основанный на математическом описании элементарных геометрических объектов, обычно называемых примитивами, таких как: точки, линии, сплайны, кривые Безье, круги, окружности, эллипсы, многоугольники.
Растровые изображения плохо масштабируются, при увеличении распадаются на пиксели, тогда как векторные изображения могут быть неограниченно увеличены без потери качества (примеры изображения были преобразованы в векторный формат SVG для показа на этом рисунке).
Объекты векторной графики описываются совокупностью координат, параметров и .
В векторной графике изображение создается формализировано в виде команд на построение изображения. Термин «векторная графика» используется для подчёркивания отличий от растровой графики, в которой изображение представлено неформализировано в виде массива пикселей.
При выводе на матричные устройства отображения (мониторы, механические устройства — принтеры, и пр.) векторная графика предварительно преобразуется в растровую графику, преобразование производится программно или аппаратно средствами современных видеокарт. Для плоттеров и преобразование из векторного в растровый формат не требуется, так как в таких устройствах примитивы строятся перемещением пера или электронного луча.
Способ хранения изображения
Математически векторная графика основана на аналитической геометрии. В векторной графике примитивы описываются совокупностью координат опорных точек, параметрами примитива, к которым относятся например, исходные координаты, коэффициенты масштабирования, повороты, коэффициенты растяжения по осям. К атрибутам относят цвет и тип цветовой заливки областей, толщину и цвет линий.
В анимированной векторной графике при отображении на устройстве вывода координаты, атрибуты и параметры могут динамически изменяться во времени по заданным функциям от времени, создавая движущееся изображение.
Рассмотрим, к примеру, описание такого графического примитива, как окружность радиуса r. Для её построения необходимо задание следующих исходных данных:
- Координаты центра окружности.
- Значение радиуса.
- Цвет и/или текстура заливки (если окружность построена для отображения круга).
- Цвет и толщина линии контура в случае задания контура.
- Прозрачность заливки и контура.
- Порядок плана относительно других примитивов впереди, сзади (передний план, задний план). При отображении примитивы и объекты выводятся на устройство отображения последовательно и позднее выведенные объекты закрывают или накладываются на ранее выведенные объекты.
Координаты центра и радиус являются обязательными параметрами, остальные данные из описания окружности часто называют атрибутами и могут быть опущены. В этом случае при графическом выводе они заменяются атрибутами по умолчанию или текущими атрибутами.
Пример описания красного круга с координатами центра 79; 77, радиуса 20 с чёрным контуром толщиной 1 на языке XML (используемого в формате SVG, рекомендованном для применения в Википедии):
<circle cx="79" cy="77" r="20" fill="#f00" stroke="#000" stroke-width="1"/>
Преимущества векторного способа описания графики перед растровой графикой
- Объём данных, занимаемый описанием примитивов не зависит от реальной линейной величины описываемого объекта, что позволяет описать сколько угодно больших объектов файлом минимального размера. Например, для описания окружности произвольного радиуса требуется указание только 3 чисел, если исключить атрибуты.
- Так как информация об объекте хранится в числовой форме, можно бесконечно увеличивать изображение при выводе на устройство отображения, например, дуга окружности останется гладкой при любом увеличении. С другой стороны, если кривая описана в виде ломаной линии, состоящей из большого количества отрезков, то при невысоком увеличении она может выглядеть гладкой, однако при большом увеличении можно увидеть, что она на самом деле является ломаной.
- Описание объектов хранится в численном виде и может быть легко изменено. Поэтому перемещение, масштабирование, вращение, заливка и т. д. не ухудшает качества изображения. В графических векторных форматах обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), что позволяет улучшить качество изображения при растеризации для растровых устройств отображения.
Принципиальные недостатки векторной графики
Недостатками векторной графики являются:
- Не каждое изображение может быть компактно описано в векторном виде — для высокого подобия к оригинальному изображению может потребоваться описание очень большого количества примитивов, что требовательно к объёму памяти, занимаемой изображением и на время необходимое для преобразования его в растровый формат для графического вывода на растровые устройства отображения.
- Перевод векторной графики в растровое изображение алгоритмически достаточно прост. Но обратное преобразование, как правило, сложно — это преобразование называют трассировкой растрового изображения и зачастую оно требует значительных вычислительных мощностей и процессорного времени, и не всегда обеспечивает высокое качество полученного векторного изображения.
- Спецификации векторных форматов (и, соответственно, рендереры векторной графики) намного сложнее таковых для растровой графики.
- Чтобы не иметь дело со сложными спецификациями, существуют «упрощённые» векторные форматы: например, в шрифте TrueType вместо линий толщины x — закрашенные фигуры. Или типографии требуют перевести текст в кривые. Перевод в такие форматы приводит к частичной или полной потере редактируемости.
- Преимущество векторной картинки — масштабируемость — пропадает, когда векторное изображение отображается в растре малого разрешения (например, в виде иконки 32×32 или 16×16). Чтобы не было «грязи», картинку под такие разрешения приходится редактировать вручную. В растеризаторах векторных шрифтов, например, TrueType применяются довольно сложные алгоритмы хинтинга, позволяющие при уменьшении избавиться от пропущенных (и, наоборот, излишне толстых) линий в изображениях символов.
Типичные примитивные объекты
- Линии и ломаные линии.
- Многоугольники.
- Окружности и эллипсы.
- Кривые Безье.
- Безигон.
- Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, изображение каждой буквы порождается по её математическому описанию в виде кривых Безье).
Этот список примитивов неполон. Есть разные типы кривых (Catmull-Rom сплайны, NURBS и т. д.), которые используются в различных приложениях. Также возможно рассматривать растровое изображение как примитивный объект, описанные как прямоугольник со сложной текстурой.
Векторные операции
Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, перекашивать, т. е. выполнять все аффинные преобразования над объектами, изменять порядок следования и комбинировать примитивы в составные объекты.
Также используются более изощрённые преобразования, например, булевы операции применённые к замкнутым фигурам как множествам точек, принадлежащих данным фигурам: объединение, дополнение, пересечение как показано на рисунке и т. д.
Векторная графика предпочтительна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме. К примеру, такие форматы как PostScript и PDF используют модель векторной графики.
Некоторые редакторы векторной графики
- ABViewer
- Adobe Animate
- Adobe Fireworks
- Adobe Illustrator
- CorelDRAW
- Inkscape
- SK1
- Scribus
- Xara Xtreme
Некоторые форматы
- SVG — формат, рекомендуемый для использования в Википедии.
- EMF.
- CDR.
- CGM.
- DXF.
- OpenVG.
- GXL — редко используемый формат.
- WMF.
- EPS.
- PDF.
- AI.
- SWF — (Small Web Format; ранее расшифровывалось как Shockwave Flash, что вызывало путаницу с ShockWave) стандартное расширение для скомпилированных flash-файлов (анимации, игр и интерактивных приложений). SWF-файлы можно просматривать с помощью свободных плееров Gnash или swfdec. Для создания и работы с файлами SWF можно использовать свободный пакет программ командной строки SWFTools.
- DXE.
- FLA.
Примечания
- Andy Harris. Vector Graphics. wally.cs.iupui.edu. Дата обращения: 16 июня 2014. Архивировано из оригинала 18 мая 2012 года.
См. также
- Растеризация
- Трёхмерная графика
- Векторный графический редактор
Ссылки
- Кариев Ч. А. , Масштабируемая векторная графика (Scalable Vector Graphics) Архивная копия от 13 августа 2010 на Wayback Machine (бесплатный курс), 07.11.2007
- Andy Harris. Vector Graphics. wally.cs.iupui.edu. Дата обращения: 16 июня 2014. Архивировано из оригинала 18 мая 2012 года.
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Векторная графика, Что такое Векторная графика? Что означает Векторная графика?
Ve ktornaya gra fika sposob predstavleniya graficheskih obektov i izobrazhenij format opisaniya v kompyuternoj grafike osnovannyj na matematicheskom opisanii elementarnyh geometricheskih obektov obychno nazyvaemyh primitivami takih kak tochki linii splajny krivye Beze krugi okruzhnosti ellipsy mnogougolniki Primer pokazyvayushij raznicu mezhdu rastrovoj i vektornoj grafikoj pri uvelichenii Rastrovye izobrazheniya ploho masshtabiruyutsya pri uvelichenii raspadayutsya na pikseli togda kak vektornye izobrazheniya mogut byt neogranichenno uvelicheny bez poteri kachestva primery izobrazheniya byli preobrazovany v vektornyj format SVG dlya pokaza na etom risunke Obekty vektornoj grafiki opisyvayutsya sovokupnostyu koordinat parametrov i V vektornoj grafike izobrazhenie sozdaetsya formalizirovano v vide komand na postroenie izobrazheniya Termin vektornaya grafika ispolzuetsya dlya podchyorkivaniya otlichij ot rastrovoj grafiki v kotoroj izobrazhenie predstavleno neformalizirovano v vide massiva pikselej Pri vyvode na matrichnye ustrojstva otobrazheniya monitory mehanicheskie ustrojstva printery i pr vektornaya grafika predvaritelno preobrazuetsya v rastrovuyu grafiku preobrazovanie proizvoditsya programmno ili apparatno sredstvami sovremennyh videokart Dlya plotterov i preobrazovanie iz vektornogo v rastrovyj format ne trebuetsya tak kak v takih ustrojstvah primitivy stroyatsya peremesheniem pera ili elektronnogo lucha Sposob hraneniya izobrazheniyaMatematicheski vektornaya grafika osnovana na analiticheskoj geometrii V vektornoj grafike primitivy opisyvayutsya sovokupnostyu koordinat opornyh tochek parametrami primitiva k kotorym otnosyatsya naprimer ishodnye koordinaty koefficienty masshtabirovaniya povoroty koefficienty rastyazheniya po osyam K atributam otnosyat cvet i tip cvetovoj zalivki oblastej tolshinu i cvet linij V animirovannoj vektornoj grafike pri otobrazhenii na ustrojstve vyvoda koordinaty atributy i parametry mogut dinamicheski izmenyatsya vo vremeni po zadannym funkciyam ot vremeni sozdavaya dvizhusheesya izobrazhenie Rassmotrim k primeru opisanie takogo graficheskogo primitiva kak okruzhnost radiusa r Dlya eyo postroeniya neobhodimo zadanie sleduyushih ishodnyh dannyh Koordinaty centra okruzhnosti Znachenie radiusa Cvet i ili tekstura zalivki esli okruzhnost postroena dlya otobrazheniya kruga Cvet i tolshina linii kontura v sluchae zadaniya kontura Prozrachnost zalivki i kontura Poryadok plana otnositelno drugih primitivov vperedi szadi perednij plan zadnij plan Pri otobrazhenii primitivy i obekty vyvodyatsya na ustrojstvo otobrazheniya posledovatelno i pozdnee vyvedennye obekty zakryvayut ili nakladyvayutsya na ranee vyvedennye obekty Koordinaty centra i radius yavlyayutsya obyazatelnymi parametrami ostalnye dannye iz opisaniya okruzhnosti chasto nazyvayut atributami i mogut byt opusheny V etom sluchae pri graficheskom vyvode oni zamenyayutsya atributami po umolchaniyu ili tekushimi atributami Primer opisaniya krasnogo kruga s koordinatami centra 79 77 radiusa 20 s chyornym konturom tolshinoj 1 na yazyke XML ispolzuemogo v formate SVG rekomendovannom dlya primeneniya v Vikipedii lt circle cx 79 cy 77 r 20 fill f00 stroke 000 stroke width 1 gt Preimushestva vektornogo sposoba opisaniya grafiki pered rastrovoj grafikojObyom dannyh zanimaemyj opisaniem primitivov ne zavisit ot realnoj linejnoj velichiny opisyvaemogo obekta chto pozvolyaet opisat skolko ugodno bolshih obektov fajlom minimalnogo razmera Naprimer dlya opisaniya okruzhnosti proizvolnogo radiusa trebuetsya ukazanie tolko 3 chisel esli isklyuchit atributy Tak kak informaciya ob obekte hranitsya v chislovoj forme mozhno beskonechno uvelichivat izobrazhenie pri vyvode na ustrojstvo otobrazheniya naprimer duga okruzhnosti ostanetsya gladkoj pri lyubom uvelichenii S drugoj storony esli krivaya opisana v vide lomanoj linii sostoyashej iz bolshogo kolichestva otrezkov to pri nevysokom uvelichenii ona mozhet vyglyadet gladkoj odnako pri bolshom uvelichenii mozhno uvidet chto ona na samom dele yavlyaetsya lomanoj Opisanie obektov hranitsya v chislennom vide i mozhet byt legko izmeneno Poetomu peremeshenie masshtabirovanie vrashenie zalivka i t d ne uhudshaet kachestva izobrazheniya V graficheskih vektornyh formatah obychno ukazyvayut razmery v apparatno nezavisimyh edinicah angl device independent unit chto pozvolyaet uluchshit kachestvo izobrazheniya pri rasterizacii dlya rastrovyh ustrojstv otobrazheniya Principialnye nedostatki vektornoj grafikiNedostatkami vektornoj grafiki yavlyayutsya Ne kazhdoe izobrazhenie mozhet byt kompaktno opisano v vektornom vide dlya vysokogo podobiya k originalnomu izobrazheniyu mozhet potrebovatsya opisanie ochen bolshogo kolichestva primitivov chto trebovatelno k obyomu pamyati zanimaemoj izobrazheniem i na vremya neobhodimoe dlya preobrazovaniya ego v rastrovyj format dlya graficheskogo vyvoda na rastrovye ustrojstva otobrazheniya Perevod vektornoj grafiki v rastrovoe izobrazhenie algoritmicheski dostatochno prost No obratnoe preobrazovanie kak pravilo slozhno eto preobrazovanie nazyvayut trassirovkoj rastrovogo izobrazheniya i zachastuyu ono trebuet znachitelnyh vychislitelnyh moshnostej i processornogo vremeni i ne vsegda obespechivaet vysokoe kachestvo poluchennogo vektornogo izobrazheniya Specifikacii vektornyh formatov i sootvetstvenno renderery vektornoj grafiki namnogo slozhnee takovyh dlya rastrovoj grafiki Chtoby ne imet delo so slozhnymi specifikaciyami sushestvuyut uproshyonnye vektornye formaty naprimer v shrifte TrueType vmesto linij tolshiny x zakrashennye figury Ili tipografii trebuyut perevesti tekst v krivye Perevod v takie formaty privodit k chastichnoj ili polnoj potere redaktiruemosti Preimushestvo vektornoj kartinki masshtabiruemost propadaet kogda vektornoe izobrazhenie otobrazhaetsya v rastre malogo razresheniya naprimer v vide ikonki 32 32 ili 16 16 Chtoby ne bylo gryazi kartinku pod takie razresheniya prihoditsya redaktirovat vruchnuyu V rasterizatorah vektornyh shriftov naprimer TrueType primenyayutsya dovolno slozhnye algoritmy hintinga pozvolyayushie pri umenshenii izbavitsya ot propushennyh i naoborot izlishne tolstyh linij v izobrazheniyah simvolov Tipichnye primitivnye obektyKubicheskaya krivaya Beze zadannaya koordinatami 4 opornyh tochekLinii i lomanye linii Mnogougolniki Okruzhnosti i ellipsy Krivye Beze Bezigon Tekst v kompyuternyh shriftah takih kak TrueType izobrazhenie kazhdoj bukvy porozhdaetsya po eyo matematicheskomu opisaniyu v vide krivyh Beze Etot spisok primitivov nepolon Est raznye tipy krivyh Catmull Rom splajny NURBS i t d kotorye ispolzuyutsya v razlichnyh prilozheniyah Takzhe vozmozhno rassmatrivat rastrovoe izobrazhenie kak primitivnyj obekt opisannye kak pryamougolnik so slozhnoj teksturoj Vektornye operaciiRazlichnye bulevy operacii nad figurami kak mnozhestvami tochek diagrammy Venna Vektornye graficheskie redaktory tipichno pozvolyayut vrashat peremeshat otrazhat rastyagivat perekashivat t e vypolnyat vse affinnye preobrazovaniya nad obektami izmenyat poryadok sledovaniya i kombinirovat primitivy v sostavnye obekty Takzhe ispolzuyutsya bolee izoshryonnye preobrazovaniya naprimer bulevy operacii primenyonnye k zamknutym figuram kak mnozhestvam tochek prinadlezhashih dannym figuram obedinenie dopolnenie peresechenie kak pokazano na risunke i t d Vektornaya grafika predpochtitelna dlya prostyh ili sostavnyh risunkov kotorye dolzhny byt apparatno nezavisimymi ili ne nuzhdayutsya v fotorealizme K primeru takie formaty kak PostScript i PDF ispolzuyut model vektornoj grafiki Nekotorye redaktory vektornoj grafikiABViewer Adobe Animate Adobe Fireworks Adobe Illustrator CorelDRAW Inkscape SK1 Scribus Xara XtremeNekotorye formatySVG format rekomenduemyj dlya ispolzovaniya v Vikipedii EMF CDR CGM DXF OpenVG GXL redko ispolzuemyj format WMF EPS PDF AI SWF Small Web Format ranee rasshifrovyvalos kak Shockwave Flash chto vyzyvalo putanicu s ShockWave standartnoe rasshirenie dlya skompilirovannyh flash fajlov animacii igr i interaktivnyh prilozhenij SWF fajly mozhno prosmatrivat s pomoshyu svobodnyh pleerov Gnash ili swfdec Dlya sozdaniya i raboty s fajlami SWF mozhno ispolzovat svobodnyj paket programm komandnoj stroki SWFTools DXE FLA PrimechaniyaAndy Harris Vector Graphics neopr wally cs iupui edu Data obrasheniya 16 iyunya 2014 Arhivirovano iz originala 18 maya 2012 goda Sm takzheRasterizaciya Tryohmernaya grafika Vektornyj graficheskij redaktorSsylkiKariev Ch A Masshtabiruemaya vektornaya grafika Scalable Vector Graphics Arhivnaya kopiya ot 13 avgusta 2010 na Wayback Machine besplatnyj kurs 07 11 2007 Andy Harris Vector Graphics neopr wally cs iupui edu Data obrasheniya 16 iyunya 2014 Arhivirovano iz originala 18 maya 2012 goda
