Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с векторных изображений )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эта статья про компьютерную иллюстрацию. И другие значения, см. Векторная графика (значения) .
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 над растровой графикой в том , что точки, линия и кривые могут быть масштабируются вверх или вниз для 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. [1] [2]

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. [3]

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

Обзор [ править ]

Бесплатная компьютерная игра в стиле Asteroids на векторном мониторе.

Векторные графические дисплеи были впервые использованы в 1958 году системой противовоздушной обороны США SAGE . [4] графические системы Vector были удалены из ан маршрута США управления воздушным движением в 1999 году [ править ] векторной графики были также использованы на TX-2 в MIT Lincoln Laboratory по компьютерной графике пионер Иван Сазерленд , чтобы запустить свою программу Sketchpad в 1963. [5]

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 названия кинематографа, такие как Rip-Off и Tail Gunner с использованием векторных мониторов . [6] Дисплеи объема памяти, такие как Tektronix 4014 , могут отображать векторные изображения, но не могут изменять их без предварительного стирания изображения.

Современные дисплеи векторной графики иногда можно встретить на лазерных световых шоу , где два быстро движущихся зеркала XY позиционируют луч, чтобы быстро рисовать формы и текст в виде прямых и изогнутых штрихов на экране.

Векторная графика может быть создана в форме с помощью перьевого плоттера , специального типа принтера, в котором используются шариковые ручки и фломастеры на сервоприводном держателе, который перемещается горизонтально по бумаге, а плоттер перемещает бумагу назад и вперед по пути прохождения бумаги для вертикального перемещения. Хотя для типичного сюжета может потребоваться несколько тысяч движений бумаги вперед и назад, бумага не соскальзывает. В крошечном рулонном плоттере, произведенном Alps в Японии, зубцы на тонких звездочках вдавили бумагу возле ее краев при первом проходе и поддерживали регистрацию при последующих проходах.

Некоторые перьевые плоттеры Hewlett-Packard имели двухкоординатные держатели для перьев и канцелярскую бумагу (размер печати был ограничен). Однако плоттеры HP с движущейся бумагой имели абразивные круги (похожие на шлифовальные круги в механических цехах), которые при первом проходе делали выемки на поверхности бумаги и коллективно поддерживали регистрацию.

Современные файлы векторной графики, такие как инженерные чертежи, обычно печатаются как растровые после преобразования вектора в растр.

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 демонстрирует 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 [ править ]

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.

Конверсия [ править ]

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 [ править ]

Основные статьи: Растеризация , процессор растровых изображений и модуль вывода рендеринга

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). [7] Размер файла точечного рисунка / растрового формата, сгенерированного преобразованием, будет зависеть от требуемого разрешения, но размер векторного файла, генерирующего файл растрового / растрового изображения, всегда останется неизменным. Таким образом, можно легко преобразовать из векторного файла в различные форматы файлов растровых / растровых изображений.но пойти в обратном направлении гораздо сложнее, особенно если требуется последующее редактирование векторной картинки. Может быть преимуществом сохранить изображение, созданное из исходного векторного файла, в растровом / растровом формате, потому что 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 [ править ]

Основные статьи: Векторизация (трассировка изображений) и Сравнение программ преобразования растров в векторные

Печать [ править ]

Векторное изображение идеально подходит для печати, поскольку оно состоит из ряда математических кривых, оно будет печататься очень четко даже при изменении размера. [8] 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 высокого качества даже при низком разрешении, если расстояние просмотра достаточно велико.) [9]

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 персонажей ( 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 [ править ]

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 [ требуется цитата ] 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. Кроме того, обычно размеры указываются в единицах, не зависящих от устройства, что обеспечивает наилучшую возможную растеризацию 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 . [10] 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. [11] Например, такие устройства, как камеры и сканеры, производят по существу непрерывную растровую графику, которую непрактично преобразовывать в векторы, и поэтому для этого типа работы редактор изображений будет работать с пикселями, а не с рисованными объектами, определенными математические выражения. 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. [12] [13] В частности, векторная графика - это не просто графика, описываемая евклидовыми векторами . [14] Некоторые авторы предлагают вместо этого использовать объектно-ориентированную графику . [12] [15] [16] Однако этот термин также может сбивать с толку, поскольку его можно читать как любой вид графики, реализованный с использованием объектно-ориентированного программирования . [12]

Типичные примитивные объекты [ править ]

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

  • Линии, полилинии и многоугольники
  • Кривые Безье и безигоны
  • Круги и эллипсы

Большинство форматов векторных файлов поддерживает:

  • Текст (в форматах компьютерных шрифтов, таких как TrueType, где каждая буква создается из кривых Безье ) или квадратичный.
  • Цветовые градиенты
  • Часто растровое изображение рассматривается как примитивный объект. С концептуальной точки зрения он ведет себя как прямоугольник .

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

  • Многие приложения для автоматизированного проектирования поддерживают шлицы и другие кривые, например:
    • Шлицы Катмулла – Рома
    • NURBS
  • системы повторяющихся функций
  • суперэллипсы и суперэллипсоиды
  • метаболы

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 [ править ]

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. [ необходима цитата ] Более сложные преобразования включают операции над множеством замкнутых форм ( объединение , различие , пересечение и т. д.). [17]

Векторная графика идеально подходит для простых или составных рисунков, которые должны быть независимыми от устройства [18] или не требовать достижения фотореализма . Например, языки описания страниц PostScript и PDF используют модель векторной графики.

См. Также [ править ]

  • Анимация
  • Антизерновая геометрия
  • Каир (графика)
  • Сравнение редакторов векторной графики
  • Сравнение форматов графических файлов
  • Системы автоматизированного проектирования
  • Direct2D
  • Иллюстрация
  • Графическая библиотека Javascript
  • Растр в вектор
  • Растровая графика
  • Независимость разрешения
  • Графика черепаха
  • Векторная игра
  • Форматы файлов векторной графики
  • Векторный монитор
  • Векторные пакеты
  • Vexel
  • Каркасная модель
  • 3D моделирование

Заметки [ править ]

  1. ↑ Ари Кауфман (1993). Оборудование для рендеринга, визуализации и растеризации . Springer Science & Business Media. С. 86–87. ISBN 978-3-540-56787-5.
  2. ^ Найджел Чепмен; Дженни Чапман (2002) [2000]. Цифровое мультимедиа . Вайли. п. 86 . ISBN 0-471-98386-1.
  3. ^ Мюррей, Стивен. «Графические устройства». Компьютерные науки , отредактированный Роджером Р. Флинном, т. 2: Программное обеспечение и оборудование, Macmillan Reference USA, 2002, стр. 81-83. Электронные книги Gale , https://link-gale-com.libaccess.lib.mcmaster.ca/apps/doc/CX3401200218/GVRL?u=ocul_mcmaster&sid=GVRL&xid=acaf5d43. По состоянию на 3 августа 2020 г.
  4. ^ Хольцер, Дерек (апрель 2019). Векторный синтез: медиа-археологические исследования звуковой модуляции света (PDF) (Диссертация). Университет Аалто . урна: NBN: fi: aalto-201905193156 . Проверено 31 июля 2020 года .
  5. Рианна Кассем, Далал (15 октября 2014 г.). Окно Sketchpad (тезис). Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет . ЛВП : 10919/63920 . Проверено 18 сентября 2020 года .
  6. ^ Вольф, Марк JP (2008). Взрыв видеоигр: история от PONG до Playstation и не только . ABC-CLIO . С. 67–71. ISBN 978-0-313-33868-7. Проверено 31 июля 2020 года .
  7. ^ SIGGRAPH 1989 , стр. 355.
  8. ^ "Векторная и растровая графика в офсетной печати - Olympus Press - Коммерческая печать" . Olypress.com . Проверено 16 июня 2014 года .
  9. ^ «Печать и экспорт (графика)» . Unix.eng.ua.edu. 18 июня 2002 . Проверено 16 июня 2014 года .
  10. ^ "ASCIIsvg: Простая математическая векторная графика" . .chapman.edu . Проверено 16 июня 2014 года .
  11. ^ "Векторная графика" . Wally.cs.iupui.edu . Проверено 16 июня 2014 года .
  12. ^ a b c Найджел Чепмен; Дженни Чапман (2002) [2000]. Цифровое мультимедиа . Вайли. п. 70 . ISBN 0-471-98386-1.
  13. ^ CS 354 Векторная графика и рендеринг контуров , слайд 7, Марк Килгард, 10 апреля 2012 г., Техасский университет в Остине
  14. ^ Рекс ван дер Спай (2010). Продвинутый игровой дизайн с использованием Flash . Апресс. п. 306. ISBN. 978-1-4302-2739-7.
  15. ^ Тед Ландау (2000). Печальные Mac, бомбы и другие катастрофы (4-е изд.). Peachpit Press. п. 409 . ISBN 978-0-201-69963-0.
  16. ^ Amy Arntson (2011). Основы графического дизайна (6-е изд.). Cengage Learning. п. 194. ISBN 978-1-133-41950-1.
  17. ^ SIGGRAPH 1984 , стр. 21.
  18. Перейти ↑ Qin 2009 , p. 1.

Ссылки [ править ]

  • Барр, Алан Х. (июль 1984 г.). «Глобальные и локальные деформации твердых примитивов» (PDF) . СИГГРАФ . 18 (3): 21–30. CiteSeerX  10.1.1.67.6046 . DOI : 10.1145 / 800031.808573 . ISBN 0897911385. S2CID  16162806 . Проверено 31 июля 2020 года .
  • Гарачорлоо, Надер; Гупта, Сатиш; Спроул, Роберт Ф .; Сазерленд, Иван Э. (июль 1989 г.). «Описание десяти методов растеризации» (PDF) . СИГГРАФ . 23 (3): 355–368. CiteSeerX  10.1.1.105.461 . DOI : 10.1145 / 74333.74370 . ISBN 0201504340. S2CID  8253227 . Проверено 28 июля, 2020 .
  • Цинь, Чжэн (27 января 2009 г.). Векторная графика для 3D-рендеринга в реальном времени (PDF) (Диссертация). Университет Ватерлоо . ЛВП : 10012/4262 . Проверено 28 июля, 2020 .

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с векторной графикой, на Викискладе?