§ 22. Понятие векторной графики

Одно из направлений использования компьютера — создание и обработка графических изображений. Например, схем, чертежей, рисунков, фотографий.

Компьютерная графика — область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью аппаратного и программного обеспечения компьютера.

В зависимости от способа представления в памяти компьютерную графику можно разделить на два вида: растровую и векторную.

Растровая графика — изображение, представляющее собой совокупность пикселей, окрашенных в разные цвета.

Векторная графика — изображение в виде геометрических фигур (графических примитивов), описанных математическими формулами (пример 22.1).

Графические примитивы — это простые геометрические фигуры: прямоугольник, окружность, эллипс, линия и т. д. (пример 22.2). С помощью математических формул описываются форма, цвет и пространственное положение составляющих изображение графических примитивов.

Графический примитив представляет собой независимый объект, который можно редактировать.

Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, которая связана с экраном. Начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Ось OX направлена слева направо, ось OY — сверху вниз. Координатная сетка совпадает с сеткой пикселей.

Достоинства векторного изображения:

1. небольшой размер графического файла;
2. преобразования без искажений;
3. рисование осуществляется быстро и просто;
4. независимое редактирование частей изображения;
5. высокая точность прорисовки.

Однако в векторной графике практически невозможно достичь фотореалистичности.

Для описания цвета изображений используются различные цветовые модели.

Под цветовой моделью понимается способ описания цвета.

Цветовые модели описывают цветовые оттенки с помощью смешивания нескольких основных цветов. Любой цвет можно разложить на оттенки и сопоставить ему набор чисел — цветовых координат.

Основные цвета разбиваются на оттенки по яркости — от темного к светлому. Каждому оттенку присваивается числовое значение (например, самому темному — 0, самому светлому — 255).

Одна из наиболее распространенных цветовых моделей называется RGB (пример 22.4). Любой цвет в этой модели представляет собой сложение трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Именно на такой модели построено воспроизведение цвета современными мониторами и телевизорами.

В полиграфии используется цветовая модель CMYK (пример 22.5), основные цвета в ней — голубой, пурпурный и желтый. Данную цветовую модель часто применяют для принтеров.

В 6-м классе вы познакомились с графическим редактором Paint , предназначенным для работы с растровой графикой. Растровые графические редакторы используются не столько для создания изображений, сколько для их обработки. Векторные редакторы ориентированы на создание изображений. Векторная графика может включать в себя и изображения растровой графики.

Векторные графические редакторы позволяют сохранять изображения в различных векторных форматах, среди которых можно выделить универсальные графические форматы и форматы отдельных векторных редакторов.

Одним из недостатков векторной графики является программная зависимость. Изображение, созданное в одном векторном редакторе, как правило, не преобразуется в формат другой программы без погрешностей.

Программы векторной графики нашли широчайшее применение в области технического рисования, чертежно-графических и оформительских работ, графического и полиграфического дизайна (пример 22.6).

Известные векторные редакторы: CorelDraw , Adobe Illustrator , Inkscape (пример 22.7). Векторные графические редакторы позволяют выполнять разнообразные операции над графическими объектами.

Несмотря на разнообразие векторных графических редакторов, основные приемы работы с векторными изображениями остаются неизменными.

Основные области применения компьютерной графики: научная, деловая, конструкторская, иллюстративная сферы.

Различия в представлении графической информации в растровом и векторном виде существуют для графических файлов и способов их обработки. На экране монитора графическую информацию можно вывести только в растровом виде.

Векторное изображение можно сравнить с аппликацией, состоящей из кусочков цветной бумаги, наклеенных (наложенных) один на другой. Однако, в отличие от аппликации, в векторном изображении легко менять форму и цвет составных частей.

Графические примитивы Линия Прямоугольник Эллипс Многоугольник (треугольник как частный случай) Звезда

Пример 22.3. Интересной особенностью векторных редакторов является возможность изменения формы нарисованных от руки кривых. Также у векторных редакторов имеются средства расположения контуров относительно друг друга и команды спецэффектов. Например:

В прошлом инженеры, создавая чертежи больших деталей в натуральную величину, использовали тонкие планки, чтобы провести кривые по заданным точкам. Эти планки назывались сплайнами (гибкими лекалами).

В современных векторных редакторах тоже используются сплайновые кривые — кривые Безье. Свое название они получили в честь французского математика Пьера Безье (1910—1999).

Ученый предложил описывать кривую, опираясь на вершины многоугольника, заключающего ее в себе.

Общий вид кривой Безье

Пример 22.4. Цветовая модель RGB.

Пример 22.5. Цветовая модель CMYK.

Применение векторной графики Промышленное проектирование Визуализация трехмерных объектов Архитектура и строительство Ландшафтный дизайн Построение графиков поверхностей Полиграфия, реклама

Пример 22.7. CorelDraw и Adobe Illustrator — коммерческие программы, которые стоят довольно дорого. Редактором Inkscape (http://www.inkscape.org) можно пользоваться бесплатно.

1 Какая графика называется векторной?

• Компьютерная графика.
• Графика, представляющая собой изображение в виде графических примитивов, описанных формулами.
• Графика, представляющая собой изображение в виде совокупности пикселей.
• Графика, представляющая собой изображение в виде совокупности разнонаправленных векторов.

2 Что такое цветовая модель?

• Компьютерная модель цвета.
• Совокупность основных цветов.
• Кодирование цвета.
• Способ описания цвета.

3 На какой модели построено воспроизведение цвета мониторами?

• RGB.
• CMYK.
• CMY.
• HSB.

4 Что такое графический примитив?

• Маленькие рисунки.
• Все векторные изображения.
• Геометрические фигуры, составляющие векторное изображение.
• Простые рисунки.

5 Как называют программу, позволяющую работать с векторной графиков?