Векторные изображения - Компьютерная графика в рекламе

Векторная графика

В отличии от растровой графики, в которой для создания изображений используются большие массивы отдельных точек, в векторной графике изображения строятся с помощью математических описаний объектов, например окружностей, линий.

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

В основе векторной графики лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Как мы сказали выше, простейшим объектом векторной графики является линия. Поэтому в основе векторной графики лежит прежде всего математическое представление линии. Рассмотрим несколько видов линий, но начнем с точки.

Точка

Точка на плоскости задается двумя числами (х, у), определяющими ее положение относительно начала координат.

Прямая линия

Из курса алгебры известно, что для задания прямой линии достаточно двух параметров. Обычно график прямой линии описывается уравнением y=kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно нарисовать бесконечную прямую линию в известной системе координат.

Отрезок прямой

Для задания отрезка прямой надо знать еще пару параметров, например координаты х1 и х2 начала и конца отрезка, поэтому да описания отрезка прямой линии необходимы четыре параметра

Кривая второго порядка

К кривым второго порядка относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности и другие линии, уравнения которых не содержат степеней выше второй. Прямые линии - это частный случай кривых второго порядка. Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба. Самая общая формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так:

X2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0 .

Как видно, пяти параметров вполне достаточно для описание бесконечной кривой второго порядка. Для записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше.

Кривая третьего порядка

Отличительная особенность этих более сложных кривых состоит в том, что они могут иметь точку перегиба. Известный график функции у=х3 имеет перегиб, который происходит в начале координат. Кривые третьего порядка хорошо соответствуют тем линиям, которые мы наблюдаем в живой природе, например линиям изгиба человеческого тела, поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например, окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего порядка.

В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:

Xз+a1yз+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0.

Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для задания отрезка кривой третьего порядка, надо иметь на два параметра больше.

Кривые Безье

Рисовать кривую третьего порядка по заданным коэффициентам ее уравнения - занятие не слишком интересное. Для упрощения этой утомительной процедуры в векторных редакторах применяют не любые кривые третьего порядка, а их особый вид, называемый кривыми Безье. Отрезки кривых Безье - это частный случай отрезков кривых третьего порядка. Они описываются не одиннадцатью параметрами, как произвольные отрезки кривых третьего порядка, а лишь восемью, и потому работать с ними удобнее.

Метод построения кривой Безье основан на использовании пары касательных, проведенных к линии в точках ее концов. На практике эти касательные выполняют роль "рычагов", с помощью которых линию изгибают так, как это необходимо. На форму линии влияет не только угол наклона касательной, но и длина ее отрезка. Управление касательной (а вместе с ней и формой линии) производят перетаскиванием маркера с помощью мыши.

Большинство векторных редакторов для изображения и хранения кривых линий используют именно кривые Безье.

Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для описания объектов. Векторную графику называют объектно-ориентированной или чертежной графикой.

Простые объекты двумерной графики дуги, линии, эллипсы, окружности, трехмерной графики сферы, кубы и т. п. называются примитивами и используются для создания более сложных объектов. В векторной графике изображения создаются путем комбинации различных объектов, так объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников (рис.3).

Все объекты имеют атрибуты (свойства). К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т. п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой.

Действительные команды, описывающие векторные объекты не видны. Определять, как описывать те или иные объекты, будет компьютерная программа, выбранная для подготовки изображения, например Corel Draw.

Например, для изображение окружности на языке PostScript используется одна строка:

Object 2076.19 2548.51 2220.84 2693.16 @E

Эту команду пользователь естественно не увидит, ее создаст используемая программа. Пример показывает, что векторное изображение окружности займет в памяти значительно меньше места по сравнению с растровым. Однако сильно детализированный векторный объект при выводе на принтер может напечататься не в том виде, в каком его ожидали, или не напечататься вообще, если принтер неправильно интерпретирует или и не понимает векторные команды.

Мы сказали, что объекты, векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Файлы векторной графики способны содержать растровые изображения в качестве одного из типов объектов. Это возможно, поскольку растровый рисунок просто набор инструкций для компьютера, которые, например, можно интерпретировать так: начиная с точки X поставить точку цветом Y, затем рядом поставить точку цветом Z и т. д.

Хотя можно поместить растровое изображение в виде объекта в векторный формат, не удается редактировать и изменять в нем отдельные пикселы. Большинство пакетов программ позволяют только разместить растровый рисунок внутри иллюстрации и изменить его размер и масштаб, некоторые программы позволяют также менять яркость и контрастность растрового изображения.

Лекция 2

Файлы векторной графики могут содержать несколько различных элементов:

    ? наборы векторных команд для создания изображения; ? таблицы информации о цвете рисунка; ? данные о шрифтах, которые могут быть использованы на рисунке и т. д.

Некоторые векторные форматы очень просты и содержат несколько десятков команд, в других же форматах число возможных команд измеряется десятками и тысячами.

Различные векторные форматы обладают разными цветовыми возможностями. Простейшие форматы могут вообще не содержать информации о цвете и используют цвет по умолчанию тех устройств, на которые они выводятся, другие же форматы способны сохранять данные о 32-битном цвете. Однако на размер файла это не влияет (конечно, если внутри файла нет растровых объек-тов). В обычных векторных объектах, таких как окружности, квадраты и т. п., значение цвета относится ко всему объекту в целом. Цвет объекта хранится в виде части его векторного описания. В растровых объектах нужно хранить информацию о цвете каждого пиксела в отдельности, поэтому размер векторного файла, содержащего такие объекты, возрастает.

Некоторые векторные файлы могут создавать растровый эскиз изображения, хранящийся в них. Это может быть полезно в ситуациях, когда не хотите открывать весь файл, чтобы посмотреть, что в нем хранится, или когда невозможно увидеть векторный рисунок во время его использования (например, в одном из издательских пакетов, не посылая рисунок на печать).

Очевидно, что за это преимущество приходится расплачиваться памятью, так как растровые данные для своего хранения требуют много памяти.

Достоинства векторной графики:

" Она использует все преимущества разрешающей способности любого устройства вывода, что позволяет изменять размеры векторного рисунка без потерь его качества. Векторные команды просто сообщают устройству вывода, что необходимо нарисовать объект заданного размера, используя столько точек, сколько возможно. Растровый же формат, в отличии от векторного, точно определяет, сколько необходимо создать пикселов, и это количество не изменяется вместе с изменением разрешающей способности устройств вывода. Это приводит при увеличении разрешающей способности принтера либо к уменьшению размера изображения, либо для каждого пиксела используется большее количество точек. Сравнение векторного и растрового изображения окружности показано на рис. 4.

" Векторная графика позволяет редактировать отдельные части рисунка, не оказывая влияния на остальные (в растровых изображениях пришлось бы редактировать каждый пиксел).

" Векторные изображения, не содержащие растровых объектов, занимают в памяти компьютера относительно небольшое место (в 10 - 1000 раз меньше, чем его растровый аналог).

Недостатки векторной графики:

" Рисунки часто выглядят достаточно искусственно, так как основным компонентом векторного рисунка является прямая линия, а она в природе встречается достаточно редко. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась только для технических иллюстраций, чертежей.

" Возможны проблемы при печати, как правило, сложных рисунков на отдельных типах принтеров из-за того что не все команды могут ими правильно интерпретироваться.

Похожие статьи




Векторные изображения - Компьютерная графика в рекламе

Предыдущая | Следующая