Векторная графика: где, как и зачем использовать
Каждый день мы видим сотни графических объектов. Картинки, цифры и буквы мелькают перед нашими глазами, передавая ценную ( и не очень ) информацию. Если какая-то геометрическая фигура рисуется на бумаге, то принцип её появления понятен: следы от грифеля карандаша попадают на лист благодаря точным движениям руки того, кто чертит:
Но в электронных документах все далеко не так просто. Алгоритмы машинного графического отображения действуют иначе, чем человек. Компьютер должен применять одну и ту же логику для всех типов изображений.
Однако универсального способа все же не существует, так как для разных целей подходят разные методы. В рамках данной статьи будет рассмотрена векторная графика, как один из вариантов представления изображений.
Основные сведения
Если попросить человека нарисовать на листе бумаге кота, а затем указать размеры изображенного животного, то художник начнет мерить расстояние от ушей до хвоста. Для компьютера же был бы важен весь лист бумаги, ведь белый – это тоже цвет, который нужно отобразить.
В связи с этим, возникает необходимость каким-то образом хранить данные о графическом объекте. В векторной графике изображение состоит из простых объектов, таких как линии, многоугольники, точки:
Этот способ представления в корне отличается от широко распространенной растровой графики, где сохраняется информация о каждом пикселе.
Во многих ситуациях тип применяемой графики не имеет значения. Тем не менее, в определенных областях представление изображений с помощью графических примитивов гораздо удобнее; перечислим некоторые из них:
- Электронная полиграфия;
- Системы автоматического проектирования;
- Создание любых изображений, которые в дальнейшем будут масштабироваться.
Преимущества и недостатки
Рассмотрим основные положительные стороны векторной графики по сравнению с растровой.
- Сохранение качества изображения при изменении масштаба
- Точность при построении графических объектов;
- Малый размер файлов, содержащих изображение.
Однако существуют и некоторые недостатки векторной графики.
- Невозможность преобразования растровых объектов в векторные;
- Изображения, созданные в одном редакторе, как правило, только в нем и открываются;
- Нереалистичное отображение сложных объектов.
Основные форматы
Объекты векторной графики формируются в различных программах, а следовательно – применяются отличные друг от друга алгоритмы построения изображений. В связи с этим существуют разнообразные форматы векторной графики. Рассмотрим некоторые из них.
- AI. Файлы с таким расширением получаются в результате работы программы Adobe Illustrator :
Отмечается высокое качество изображений. К сожалению, файлы, сохраненные в новых версиях программы, не могут быть прочитаны в старых.
- CDR. Эти файлы – « детище » графического редактора CorelDRAW , который признан многими как самый лучший редактор векторной графики:
Отличительной особенностью этой программы является огромное количество возможностей редактирования изображений, однако это в главной степени и вменяется редактору в качестве недостатка, так как освоение неопытными пользователями проходит с большими трудностями.
- EPS. Данный формат поддерживается многими популярными графическими редакторами, изначально же он использовался Adobe Illustrator.
- SVG. Изображения, сохраненные в этом формате, обладают достаточно средним качеством. Формат никому не принадлежит и полностью открыт для использования. Активно применяется в веб-технологиях.
О чем нужно помнить
Работа с векторной графикой имеет свои специфические особенности. Ниже приведены некоторые рекомендации, которые помогут неопытному пользователю более уверенно чувствовать себя при выборе графического редактора и во время работы с ним.
- Не стоит заниматься версткой в программах, использующих векторную графику, особенно, если текста достаточно много;
- Не стоит работать с фотографиями, используя векторную графику. Также следует избегать любых картинок с богатой цветовой гаммой;
- Для лучшего понимания того, что происходит при создании изображений, необходимо обладать базовыми знаниями в геометрии.
Таким образом, векторная графика используется там, где необходимо обеспечить « безболезненную » масштабируемость изображений и малый размер файлов. Один из лучших редакторов, позволяющих применять векторную графику – CorelDRAW . Он обеспечивает широкий спектр возможностей для создания и редактирования изображений.
Источник
1. Растровая и векторная графика
1.1. Способы представления изображений в памяти ЭВМ
Формальное определение компьютерная (машинная) графика – это создание, хранение и обработка моделей объектов и их изображений с помощью ЭВМ. Под интерактивной компьютерной графикой понимают раздел компьютерной графики, изучающий вопросы динамического управления со стороны пользователя содержанием изображения, его формой, размерами и цветом на экране с помощью интерактивных устройств взаимодействия.
Под компьютерной геометрией понимают математический аппарат, применяемый в компьютерной графике.
Необходимо отметить следующую отличительную черту компьютерных изображений. Изображения, которые мы встречаем в нашей повседневной жизни, реальные картины природы, можно бесконечно детализировать, выявлять все новые цвета и оттенки. Изображения, хранящиеся в памяти компьютера, независимо от способа их получения и представления, всегда являются усеченной моделью картины реального мира. Их детализация возможна лишь с той степенью, которая была заложена при их создании или получении, и их цветовая гамма будет не шире заранее оговоренной.
Одно и то же изображение может быть представлено в памяти ЭВМ двумя принципиально различными способами и получено два различных типа изображения: растровое и векторное. Рассмотрим подробнее эти способы представления изображений, выделим их основные параметры и определим их достоинства и недостатки.
Что такое растровое изображение?
Возьмём фотографию (например, см. рис. 1.1 ). Конечно, она тоже состоит из маленьких элементов, но будем считать, что отдельные элементы мы рассмотреть не можем. Она представляется для нас, как реальная картина природы.
Теперь разобьём это изображение на маленькие квадратики (маленькие, но всё-таки чётко различимые), и каждый квадратик закрасим цветом, преобладающим в нём (на самом деле программы при оцифровке генерируют некий «средний» цвет, т. е. если у нас была одна чёрная точка и одна белая, то квадратик будет иметь серый цвет).
Как мы видим, изображение стало состоять из конечного числа квадратиков определённого цвета. Эти квадратики называют pixel (от PICture ELement) – пиксел или пиксель.
Рис. 1.1. Исходное изображение
Теперь каким-либо методом занумеруем цвета. Конкретная реализация этих методов нас пока не интересует. Для нас сейчас важно то, что каждый пиксель на рисунке стал иметь определённый цвет, обозначенный цифрой (рис. 1.2 ).
Рис. 1.2. Фрагмент оцифрованного изображения и номера цветов
Теперь пойдём по порядку (слева направо и сверху вниз) и будем в строчку выписывать номера цветов встречающихся пикселей. Получится строка примерно следующего вида:
1 2 8 3 212 45 67 45 127 4 78 225 34 .
Вот эта строка и есть наши оцифрованные данные. Теперь мы можем сжать их (так как несжатые графические данные обычно имеют достаточно большой размер) и сохранить в файл.
Итак, под растровым (bitmap, raster) понимают способ представления изображения в виде совокупности отдельных точек (пикселей) различных цветов или оттенков. Это наиболее простой способ представления изображения, ибо таким образом видит наш глаз.
Достоинством такого способа является возможность получения фотореалистичного изображения высокого качества в различном цветовом диапазоне. Недостатком – высокая точность и широкий цветовой диапазон требуют увеличения объема файла для хранения изображения и оперативной памяти для его обработки.
Для векторной графики характерно разбиение изображения на ряд графических примитивов – точки, прямые, ломаные, дуги, полигоны. Таким образом, появляется возможность хранить не все точки изображения, а координаты узлов примитивов и их свойства (цвет, связь с другими узлами и т. д.).
Вернемся к изображению на рис. 1.1 . Взглянем на него по-другому. На изображении легко можно выделить множество простых объектов — отрезки прямых, ломанные, эллипс, замкнутые кривые. Представим себе, что пространство рисунка существует в некоторой координатной системе. Тогда можно описать это изображение, как совокупность простых объектов, вышеперечисленных типов, координаты узлов которых заданы вектором относительно точки начала координат (рис. 1.3 ).
Рис. 1.3. Векторное изображение и узлы его примитивов
Проще говоря, чтобы компьютер нарисовал прямую, нужны координаты двух точек, которые связываются по кратчайшей прямой. Для дуги задается радиус и т. д. Таким образом, векторная иллюстрация – это набор геометрических примитивов.
Важной деталью является то, что объекты задаются независимо друг от друга и, следовательно, могут перекрываться между собой.
При использовании векторного представления изображение хранится в памяти как база данных описаний примитивов. Основные графические примитивы, используемые в векторных графических редакторах: точка, прямая, кривая Безье, эллипс (окружность), полигон (прямоугольник). Примитив строится вокруг его узлов (nodes). Координаты узлов задаются относительно координатной системы макета.
А изображение будет представлять из себя массив описаний – нечто типа:
Каждому узлу приписывается группа параметров, в зависимости от типа примитива, которые задают его геометрию относительно узла. Например, окружность задается одним узлом и одним параметром – радиусом. Такой набор параметров, которые играют роль коэффициентов и других величин в уравнениях и аналитических соотношениях объекта данного типа, называют аналитической моделью примитива. Отрисовать примитив – значит построить его геометрическую форму по его параметрам согласно его аналитической модели.
Векторное изображение может быть легко масштабировано без потери деталей, так как это требует пересчета сравнительно небольшого числа координат узлов. Другой термин – « object — oriented graphics ».
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, так как 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, так как 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).
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, ибо эти ветви дерева компьютерных наук рассматривают изображение исключительно с позиции его математического представления.
Как видно, векторным можно назвать только способ описания изображения, а само изображение для нашего глаза всегда растровое. Таким образом, задачами векторного графического редактора являются растровая прорисовка графических примитивов и предоставление пользователю сервиса по изменению параметров этих примитивов. Все изображение представляет собой базу данных примитивов и параметров макета (размеры холста, единицы измерения и т. д.). Отрисовать изображение – значит выполнить последовательно процедуры прорисовки всех его деталей.
Для уяснения разницы между растровой и векторной графикой приведем простой пример. Вы решили отсканировать Вашу фотографию размером 10 ´ 15 см чтобы затем обработать и распечатать на цветном принтере. Для получения приемлемого качества печати необходимо разрешение не менее 300 dpi. Считаем:
10 см = 3,9 дюйма; 15 см = 5,9 дюймов.
По вертикали: 3,9 * 300 = 1170 точек.
По горизонтали: 5,9 * 300 = 1770 точек.
Итак, число пикселей растровой матрицы 1170 * 1770 = 2 070 900.
Теперь решим, сколько цветов мы хотим использовать. Для черно-белого изображения используют обычно 256 градаций серого цвета для каждого пикселя, или 1 байт. Получаем, что для хранения нашего изображения надо 2 070 900 байт или 1,97 Мб.
Для получения качественного цветного изображения надо не менее 256 оттенков для каждого базового цвета. В модели RGB соответственно их 3: красный, зеленый и синий. Получаем общее количество байт – 3 на каждый пиксел. Соответственно, размер хранимого изображения возрастает в три раза и составляет 5,92 Мб.
Для создания макета для полиграфии фотографии сканируют с разрешением 600 dpi, следовательно, размер файла вырастает еще вчетверо.
С другой стороны, если изображение состоит из простых объектов, то для его хранения в векторном виде необходимо не более нескольких килобайт.
Источник
Векторная графика и изображения: Что это такое?
Векторная графика является наиболее популярным видом формирования изображений для дальнейшей печати. Она позволяет гибко и без потери качества обрабатывать материалы, созданные в векторе и пускать их на печать в любом размере.
В интернете можно часто услышать понятие — вектор, многие даже имеют некоторые представления, что это значит. Закроем этот вопрос навсегда и разложим по полочкам значение этого термина в этом материале.
Векторная графика — это изображение, которое строится по указанным координатам, которые были заданы в векторной программе. Это простые геометрические объекты: линии, точки, кривые, круги и т.д. Т.е. векторные изображения формируются из указанных координат — установленных точек, того, какая им дана форма (линии, круги, кривые, квадраты и т.д.), и какие к ним применены различные эффекты: цвета, заливки и т.д.
В самом файле хранится информация о местоположении этих координат и какие эффекты были применены. Поэтому векторные файлы занимают меньше места, в отличие от растровых, в которых хранится информация о множестве пикселей, их цвете, координатах, используемой цветовой схеме и другой информации.
Такой способ формирования графики позволяет добиться наивысшего качества и гибкости в работе с полиграфическими материалами. Созданные изображения можно бесконечно редактировать, менять их масштаб — качество от этого теряться не будет, т.к. работа происходит с объектами в виде координат моделей, а отрисовка делается в зависимости от необходимого размера.
Чтобы создать такое изображение нужно нарисовать фигуру — начертить линии, поставить где нужно точки, дать им обводку или заливку. Смотрите скриншот, как это выглядит.
Так, как дисплеи различных девайсов и монитор, за которым вы читаете этот материал предназначены для вывода растровой графики, векторная преобразуется в нее на программном или аппаратном уровне. Поэтому, все, что вы видите на дисплеях своих устройств, показывается в растровом формате: изображения, видео, игры и т.д.
Где и как используется векторная графика
Такой вид графики используется во всех сферах, где требуется печать создаваемых материалов. Т.е. если компания создает, например, логотип — то лучше его сделать в векторе, ведь в независимости от того, где вы его в дальнейшем будете использовать, он будет одинаково качественно выглядеть.
Поэтому вектором пользуются: полиграфические фирмы, рекламные агентства, газеты и журналы, печатные издания, архитекторы и многие другие..
Самыми качественными и популярными программами являются:
Достоинства векторной графики — плюсы
1. Небольшой размер несложных изображений. Но, если деталей будет много — их вес соответственно будет сильно расти.
2. Масштабируемость и редактирование без изменения качества в худшую сторону.
3. Один раз создав материал в таком формате — его можно без сильных изменений использовать, где угодно, хоть на огромном баннере, хоть, как маленькую картинку на сайте — качество будет одно и тоже. Т.е. не нужно отрисовывать его заново в отличие от растрового.
4. Легко перевести в растр причем любого разрешения, но из растра в вектор — сложно.
5. Легко научится создавать и работать с графикой такого формата если у вас есть хотя бы базовые знания о том, как нужно чертить.
1. Не все можно сделать в векторе — просто формат не позволит сделать сложные изображения с градиентами и большим количеством деталей. Хотя сделать то можно, но весить это дело будет очень много. Бессмысленная и ненужная затея.
2. Нет автоматического ввода/создания в векторе — у тех же сканеров, фотоаппаратов. Камеры, сканеры и т.д. создают изображения в растровом формате по пикселям.
3. Нет нормальной совместимости между программами для работы с такой графикой. Они конкурируют, а мы получаем кривое отображение если не используем тот же софт, в котором создавался материал.
4. Требует хорошего компьютера для отрисовки сложных материалов. Ведь в файле хранятся, только координаты, а отрисовка происходит уже после открытия.
5. Трудоемкий и довольно нелегкий процесс создания качественных изображений.
Чем отличается векторная графика от растровой
Отличается формированием изображения. Растровая использует пиксели разных цветов на графической сетке для создания картинки. Векторная использует точки, кривые и другие простые математические объекты, расположенные по координатам.
Как видно на скрине выше, при увеличении растровой картинки появляются отчетливые пиксели и если картинка будет маленького разрешения — то будет мыльной в увеличенном масштабе. В векторе же — все четко и не меняется в независимости от масштаба.
Форматы и программы для векторных изображений
Рассмотрим самые популярные и используемые. В любом случае, если вы будете работать с такими изображениями, придется знать хотя бы парочку программ. Как минимум Adobe Illustrator и CorelDRAW, фанаты, которых готовы сгрызть друг друга доказывая, что тот или иной лучше.CDR — Corel Draw. Тип файла для Корел Дроу.
PDF — это контейнер, как для векторных картинок, так и растровых. Подробнее о том — что такое PDF. Самый популярный формат для создания книг и других печатных материалов.
SVG — популярный формат для размещения в интернете векторных картинок. Они занимают мало места, масштабируемы и отлично подходят для создания иконок на сайтах.
Источник
