Vektorová grafika
Vektorová grafika je způsob reprezentace grafických objektů a obrázků (formát popisu) v počítačové grafice , založený na matematickém popisu elementárních geometrických objektů, obvykle nazývaných primitiva , jako jsou: body, čáry, splajny , Bezierovy křivky , kružnice, kružnice, elipsy. , polygony .
Objekty vektorové grafiky jsou popsány sadou souřadnic , parametrů a atributů .
Termín "vektorová grafika" se používá k odlišení od rastrové grafiky , ve které je obrázek reprezentován jako grafická matice pixelů .
Při výstupu na maticová zobrazovací zařízení (monitory, mechanická zařízení - tiskárny atd.) se vektorová grafika nejprve převede na rastrovou grafiku, převod se provádí softwarově nebo hardwarově moderních grafických karet . U plotrů a vektorových monitorů není převod z vektorového na rastrový formát vyžadován, protože v takových zařízeních se primitiva vytvářejí pohybem pera nebo elektronového paprsku.
Způsob ukládání snímků
Matematicky je vektorová grafika založena na analytické geometrii . Ve vektorové grafice jsou primitiva popsána sadou souřadnic řídicích bodů, primitivních parametrů, mezi které patří například počáteční souřadnice, faktory měřítka, rotace, faktory protažení podél os. Atributy zahrnují barvu a typ barevné výplně oblastí, tloušťku a barvu čar.
V animované vektorové grafice se při zobrazení na výstupním zařízení mohou souřadnice, atributy a parametry dynamicky měnit v čase podle daných funkcí času a vytvářet pohyblivý obraz.
Vezměme si například popis takového grafického primitiva jako je kružnice o poloměru r . Chcete-li jej sestavit, musíte zadat následující počáteční údaje:
- Souřadnice středu kruhu .
- Hodnota poloměru .
- Barva a/nebo textura výplně (pokud je kruh vytvořen tak, aby zobrazoval kruh ).
- Barva a tloušťka obrysové čáry v případě definování obrysu.
- Průhlednost výplní a obrysů.
- Pořadí plánu vzhledem k ostatním primitivům vpředu, vzadu (popředí, pozadí). Při zobrazení se primitiva a objekty zobrazují postupně na zobrazovacím zařízení a později zobrazené objekty jsou zakryty nebo překryty dříve zobrazenými objekty.
Středové souřadnice a poloměr jsou povinné parametry, zbytek údajů z popisu kružnice se často nazývá atributy a lze je vynechat. V tomto případě jsou při vykreslování nahrazeny výchozími nebo aktuálními atributy.
Příklad popisu červeného kruhu se středovými souřadnicemi 79; 77, poloměr 20 s černým obrysem o tloušťce 1 v XML (používá se ve Wikipedii doporučeném
formátu SVG ):
<circle cx="79" cy="77" r="20" fill="#f00" stroke="#000" stroke-width="1"/>
Výhody vektorového způsobu popisu grafiky oproti rastrové grafice
- Množství dat zabraných popisem primitiv nezávisí na skutečné lineární hodnotě popisovaného objektu, což umožňuje popsat libovolně velký objekt souborem minimální velikosti. Například k popisu kružnice o libovolném poloměru jsou vyžadována pouze 3 čísla, pokud jsou vyloučeny atributy.
- Vzhledem k tomu, že informace o objektu jsou uloženy v číselné podobě, je možné při výstupu na zobrazovací zařízení obraz neomezeně zvětšovat, například oblouk kruhu zůstane hladký při jakémkoli zvětšení. Na druhou stranu, pokud je křivka popsána jako přerušovaná čára , skládající se z velkého počtu segmentů, pak při malém zvětšení může vypadat hladce, ale při velkém zvětšení můžete vidět, že je to vlastně přerušovaná čára.
- Popis objektů je uložen v číselné podobě a lze jej snadno měnit. Přesouvání , změna měřítka , otáčení , vyplňování atd. proto nesnižuje kvalitu obrazu. Ve formátech vektorové grafiky jsou velikosti obvykle specifikovány v jednotkách nezávislých na zařízení , což zlepšuje kvalitu obrazu během rastrování pro rastrová zobrazovací zařízení .
Zásadní nevýhody vektorové grafiky
Nevýhody vektorové grafiky jsou [1] :
- Ne každý obrázek lze kompaktně popsat ve vektorové podobě - vysoká podobnost s původním obrázkem může vyžadovat popis velkého množství primitiv, což je náročné na velikost paměti, kterou obrázek zabírá, a čas potřebný k jeho převedení na rastrový formát pro grafický výstup na rastrová zobrazovací zařízení.
- Převod vektorové grafiky na rastrový obrázek je algoritmicky poměrně jednoduchý. Zpětná transformace je ale obvykle obtížná – tato transformace se nazývá trasování bitmapy a často vyžaduje značný výpočetní výkon a procesorový čas a ne vždy poskytuje vysokou kvalitu výsledného vektorového obrazu.
- Specifikace vektorového formátu (a tedy i renderery vektorové grafiky) jsou mnohem složitější než specifikace pro rastrovou grafiku.
- Výhoda vektorového obrázku - škálovatelnost - mizí, když je obrázek ve vektorovém formátu zobrazen v rastru s nízkým rozlišením (například jako ikona 32x32 nebo 16x16). Aby se předešlo „špinění“, musí být obrázek pro taková rozlišení upraven ručně. V rasterizátorech vektorových písem, například TrueType , se používají poměrně složité hintovací algoritmy, které se při zmenšení zbaví chybějících (a naopak příliš tlustých) čar v obrázcích znaků.
Typické primitivní objekty
Tento seznam primitiv je neúplný. Existují různé typy křivek (Catmull-Rom spline, NURBS atd.), které se používají v různých aplikacích. Je také možné si bitmapu představit jako primitivní objekt, popsaný jako obdélník se složitou texturou.
Vektorové operace
Editory vektorové grafiky obvykle umožňují otáčet, posouvat, odrážet, natahovat, zkosit, tj. provádět na objektech všechny afinní transformace , měnit pořadí a kombinovat primitiva do složených objektů.
Používají se také sofistikovanější transformace , například booleovské operace aplikované na uzavřené obrazce jako sady bodů patřících těmto obrazcům: sjednocení , sčítání , průnik , jak je znázorněno na obrázku atd.
Vektorová grafika je preferována pro jednoduché nebo složené kresby, které musí být nezávislé na zařízení nebo nepotřebují fotorealismus . Například formáty jako PostScript a PDF používají vektorový grafický model.
Některé formáty
Poznámky
- ↑ Andy Harris. Vektorová grafika . wally.cs.iupui.edu . Získáno 16. června 2014. Archivováno z originálu 18. května 2012. (neurčitý)
Viz také
Odkazy