Характеристика векторной графики.

В отличие от растровой графики, в которой основным элементом изображения является точка, в векторной графике базовым элементом является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая) [10].

Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Поэтому, 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.

Линия - это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

Прямоугольник можно рассматривать как один объект (замкнутый контур), если объединить объекты-линии, входящие в него. Изображение куба можно рассматривать как один сложный объект, который образует 6 замкнутых контуров. Куб можно изобразить и с помощью 12 прямых линий. Замкнутые контуры можно закрашивать. В качестве заполнителя может быть выбрана цветная краска или регулярная текстура. Иногда в качестве заполнителя используют заготовленные растровые изображения, называемые картой.

Как и все объекты линии имеют 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, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит как выглядит вершина линии, и как две линии сопрягаются между собой. Координаты узлов задаются относительно координатной системы макета. А изображение будет представлять из себя массив описаний типа:

отрезок (20, 20-100, 80);

окружность(50, 40-30);

кривая_Безье (20, 20-50, 30-100, 50).

Перед выводом на экран каждого объекта программа векторной графики производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

В векторной графике легко решаются вопросы масштабирования. Если, к примеру, для линии задана толщина, равная 0,15 мм, то при увеличении или уменьшении рисунка, эта линия будет иметь заданную толщину, поскольку это свойство объекта, жестко за ним закрепленное. Распечатка чертежа на малом или на большом формате листа бумаги содержит линии одной и той же толщины. Это свойство векторной графики широко используется в картографии, в конструкторских системах автоматизированного проектирования (САПР) и в автоматизированных системах архитектурного проектирования.

В частности, получив на экране изображение дома можно его увеличить и подробно рассмотреть изображение квартиры. При дальнейшем увеличении можно подробно рассмотреть способ крепления дверной коробки, дверной петли. При дальнейшем увеличении изображения можно увидеть шурупы, которыми крепятся дверные петли и, если есть необходимость, детализировать изображение далее.

Самой простой аналогией векторного изображения может служить аппликация. Все изображение состоит из отдельных кусочков различной формы и цвета (даже части растра), «склеенных» между собой. Понятно, что таким образом трудно получить фотореалистичное изображение, т. к. на нем сложно выделить конечное число примитивов. Однако существенными достоинствами векторного способа представления изображения, по сравнению с растровым, являются:

- векторное изображение может быть легко масштабировано без потери качества, т. к. это требует пересчета сравнительно небольшого числа координат узлов;

- графические файлы, в которых хранятся векторные изображения, имеют существенно меньший, по сравнению с растровыми, объем (порядка нескольких килобайт).

Векторная графика лишена недостатков растровой, но в свою очередь, она значительно усложняет работу по созданию художественных иллюстраций. В этой связи в практике средства векторной графики используют не для создания художественных композиций, а для оформительских, чертежных и проектно-конструкторских работ.

Сферы применения векторной графики очень широки. В полиграфике – от создания красочных иллюстраций до работы со шрифтами. Все, что мы называем машинной графикой, 3D-графикой, графическими средствами компьютерного моделирования и САПР – все это сферы приоритета векторной графики, т. к. эти ветви дерева компьютерных наук рассматривают изображение исключительно с позиции его математического представления.

Растровая и векторная графика существуют не обособлено друг от друга. Так, векторные рисунки могут включать в себя и растровые изображения. Кроме того, векторные и растровые изображения могут быть преобразованы друг в друга - в этом случае говорят о конвертации графических файлов в другие форматы. Достаточно просто выполняется преобразование векторных изображений в растровые. Не всегда осуществимо преобразование растровой графики в векторную, так как для этого растровая картинка должна содержать линии, которые могут быть идентифицированы программой конвертации (типа CorelTrace в составе пакета CorelDraw) как векторные примитивы. Это касается, например, высококачественных фотографий, когда каждый пиксел отличается от соседних.

В таблице 5.1 представлена сравнительная характеристика растровой и векторной графики [13].

Таблица 5.1. Сравнительная характеристика растровой и векторной графики