§ 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.

(Прочитайте пример 22.3.)

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.

Пример 22.1.

Векторное изображение

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.

Пример 22.2.

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:

Изменение формы кривых
 
Взаимное расположение объектов
 
Применение спецэффектов
Тень  
Объем  

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.

Пример 22.6.

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.

Логотипы векторных графических редакторов
  CorelDraw
  Adobe Illustrator
  Inkscape


1. Какая графика называется векторной?



2. Что такое цветовая модель?



4. На какой модели построено воспроизведение цвета мониторами?



5. Что такое графический примитив?



6. Как называют программу, позволяющую работать с векторной графиков?



  1. Приведите примеры графических примитивов.
  2. С помощью графических примитивов составьте в тетради изображения:
    1. Домика;
    2. цветка;
    3. кошки.