Векторна графіка та її властивості

Векторна графіка та її властивості.

Векторна графіка — створення зображення в комп'ютерній графіці з сукупності геометричних примітивів — точок, ліній, кривих, полігонів, тобто об'єктів, які можна описати математичними виразами.

Векторна графіка ідеальна для простих малюнків. Векторні графічні зображення широко використовуються тоді, коли важливим є наявність ясних і чітких контурів: у картографії, при створенні логотипів і схем, в інженерній графіці тощо.

В таку графіку можна вставляти і растрові зображення – при зміні розміру растрові малюнки будуть змінюватися пропорційно іншим елементам.

Векторизацією називається перевід растрового малюнка у векторне середовище. Цей процес вдало проходить для зображень із чіткими лініями креслення і т.д. При векторизації складних об'єктів розмір кінцевого файлу може бути збільшений у десятки і сотні разів, а сам процес може не призвести до гарних результатів.

У векторній графіці базовим елементом є лінія, яка описується математичною формулою. Таке представлення даних компактніше, але побудова об'єктів супроводжується неперервним перерахунком параметрів кривої у координати екранного або друкованого зображення. Лінія є елементарним об'єктом, якому притаманні певні особливості: форма, товщина, колір, тощо. Будь-який об'єкт (прямокутник, еліпс, текст і навіть пряма лінія) сприймається як криві лінії. Виключення складають лише імпортовані растрові об'єкти.

Векторні об'єкти завжди мають шлях, що визначає їх форму. Якщо шлях є замкненим, тобто кінцева точка співпадає з початковою, об'єкт має внутрішню ділянку, яка може бути заповненою кольором або іншими об'єктами. Всі шляхи містять два компонента: сегменти та вузли.

• Шлях – маршрут, що з'єднує початкову та кінцеву точку.

• Сегмент – окрема частина шляху, може бути як прямою, так і кривою лінією.

• Вузол - початкова або кінцева точка сегмента.

Кожен елемент векторної графіки містить ці три основні елементи і дозволяє їх редагування.

Графічний примітив – це найпростіший геометричний об'єкт, такий наприклад як: точка, відрізок прямої, дуга окружності, прямокутник тощо, який будується на екрані комп'ютера за допомоги математичних формул.

Математичні основи векторної графіки

Різні об'єкти мають різні способи представлення.

• Точка. Об'єкт на площині представляється двома числами (х, у) відносно початку координат.

• Пряма лінія. Їй відповідає рівняння у=kx+b. Вказавши параметри k та b можна створити пряму лінію у відомій системі координат.

• Сегмент прямої. Для опису потрібно додатково вказати параметри х₁ та х₂, відповідно початку та кінця відрізку.

• Крива лінія ІІ порядку. До них відносяться еліпси, круги, параболи, гіперболи тощо. Пряма лінія є також випадком кривої ІІ порядку. Крива ІІ порядку не має точок перегину і описується рівнянням а₀х₂+а₁у₂+а₂ху+а₃х+а₄у+а₅=0. Для побудови відрізка кривої додатково потрібні ще два параметри початку та кінця відрізку.

• Крива лінія ІІІ порядку. Важлива наявність точки перегину, що дозволяє відобразити різноманітні об'єкти. Рівняння кривої ІІІ порядку а₀х₃+а₁у₃+а₂х₂у+а₃ху₂+а₄х₂+а₅у₂+а₆ху+а₇х+а₈у+а₉=0. Для опису відрізка потрібні ще два параметри початку та кінця відрізку. Зауважимо, що пряма та криві ІІ порядку є частковим випадком кривих ІІІ порядку.

• Криві Без'є. Спрощений вид кривих ІІІ порядку. Метод побудови кривих Без'є заснований на використанні пари дотичних, що проведені до відрізка лінії в його закінченні. На форму кривої лінії впливає кут нахилу дотичної та довжина її відрізка. Таким чином, дотичні відіграють роль віртуальних важелів, за допомогою яких керують формою кривої.

• Полігон (багатокутник) — геометрична фігура, замкнена ламана (сама, або разом із точками, що лежать усередині). Вершини цієї ламаної називають вершинами багатокутника, а відрізки ламаної — сторонами багатокутника.

Переваги векторної графіки

• невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його основні дані, використовуючи які, програма відновлює зображення;

• розмір об'єктів та опис колірних характеристик майже не збільшує розміри файлу;

• об'єкти легко трансформуються, ними легко маніпулювати. Редагуючи векторний об'єкт, можна змінити властивості ліній, з яких складається зображення. Можна пересувати об'єкт, змінювати його розміри, форму та колір, не впливаючи на якість зображення;

• векторна графіка не залежить від роздільної здатності, тобто векторні об'єкти відтворюють на пристроях з різною роздільчістю без втрати якості зображення;

• векторна графіка може містити в собі фрагменти растрової графіки, які перетворюються в об'єкти, але мають обмеження у їх обробці.

Недоліки векторної графіки:

• не реалістичність (навіть не досвідчена людина розрізнить векторну графіку від растрової)

Найвідоміші векторні графічні редактори:

• CorelDRAW,

• Adobe Illustrator,

• Inkscape.