Графика векторная растровая: Векторная графика — Википедия – Растровая графика — Википедия

Урок 22Компьютерная графика и области ее применения. Понятие растровой и векторной графики

Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 7 классы | Планирование уроков на учебный год (учебник И.Г. Семакина и др.) | Компьютерная графика

§18. Компьютерная графика
§21. Растровая и векторная графика

Компьютерная графика

Основные темы параграфа:

— история компьютерной графики;
— научная графика;
— деловая графика;
— конструкторская графика;
— иллюстративная графика;
— трехмерная графика;
— компьютерная анимация.

Изучаемые вопросы:

— История компьютерной графики
— Области применения компьютерной графики.
— Два принципа представления изображения.
— Растровая графика
— Векторная графика.

В наше время редко найдется школьник, который бы не играл в компьютерные игры или хотя бы не видел, как в них играют другие. На экране монитора, как на телеэкране, бегают человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины… Чего только нет! Причем качество цветного изображения на современном персональном компьютере бывает лучше, чем у телевизора.

Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.

Как же получаются все эти «картинки» на экране компьютера? Вы уже хорошо знаете, что любую работу компьютер выполняет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию.

Монитор — это устройство вывода информации, хранящейся в памяти компьютера. Значит, и «картинки» на экране — это отображение информации, находящейся в компьютерной памяти.

История компьютерной графики

Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными. Таково уж свойство человеческой психики: наглядность — важнейшее условие для понимания.

Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) получались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей (рис. 4.1).

С помощью символьной печати программисты умудрялись получать даже художественные изображения. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.

Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу — графопостроители (другое название — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и пр. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.

Настоящая революция в компьютерной графике произошла с появлением графических дисплеев. На экране графического дисплея стало возможным получать рисунки и чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок, чертежных инструментов.

Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Существуют принтеры цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографии.

Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами.

Научная графика

Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов (рис. 4.2).

Деловая графика

Эта область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы (рис. 4.3).

Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), с которыми мы познакомимся позже.

Конструкторская графика

Она применяется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств (рис. 4.4).

Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные изображения.

Иллюстративная графика

Программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования и черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности, поэтому они относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения.

Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами. Подробнее о графических редакторах речь пойдет ниже.

Трехмерная графика

Трехмерной графикой (3D-графикой) называют технологию, позволяющую получать на устройствах вывода компьютера объемные изображения.

Программы для работы с трехмерной графикой называют программами трехмерного моделирования. Эти программы позволяют создавать высококачественные изображения, очень похожие на фотографии. В самом названии «трехмерный» заложено указание на то, что объект рассматривается в трех измерениях (ширина, высота и глубина). В то же время экранное изображение трехмерных объектов, как и печатное, является всего лишь их двумерным образом. Эти образы на экране выглядят вполне реально благодаря наличию источников света, естественной окраске, присутствию теней и бликов, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобным (рис. 4.5).

Таким образом, основная задача пользователя программы трехмерного моделирования — создать сцену — совокупность образов трехмерных объектов.

Широкое применение 3D-графика находит в архитектурном и техническом проектировании, рекламе, кинематографии, различных учебных и тренажерных системах, компьютерных играх.

Создание изображений в программах трехмерного моделирования состоит из пяти этапов.

1. Моделирование — создание формы трехмерного объекта.

2. Наложение материалов. Материалы — краски и текстуры, которыми покрываются объекты. Кроме того, материалы определяют такие свойства объектов, как шероховатость, блеск, прозрачность.
3. Расстановка источников света. Освещение придает сцене ощущение объемности и реальности, так как источники света способны создавать тени, когда их лучи падают на объекты.
4. Установка камер. Программы трехмерного моделирования предоставляют возможность рассматривать сцену через виртуальную съемочную камеру (фотоаппарат). Камера может устанавливаться в разных позициях, что дает возможность отражать сцену в различных ракурсах.

5. Визуализация — формирование изображения. Визуализация выполняется специальным программным обеспечением и может занимать довольно продолжительное время, зависящее от сложности сцены и быстродействия компьютера. Именно на этом этапе программа рассчитывает и наносит на изображение все тени, блики и отражения объектов.

На первых четырех этапах используются законы векторной графики. В результате визуализации создается растровое изображение.

Компьютерная анимация

Получение движущихся изображений на мониторе компьютера называется компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».

В недавнем прошлом художники-мультипликаторы создавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Существуют системы, в которых используется покадровая анимация, основанная на ключевых (наиболее важных) кадрах. Компьютерный художник создает на экране лишь изображения объектов в ключевых кадрах, а все положения объектов в промежуточных кадрах рассчитываются специальными программами.

Такая работа связана с расчетами, опирающимися на математическое описание данного типа движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения (рис. 4.6).

Многие современные анимационные фильмы создаются в технологии трехмерной графики. В некоторых игровых фильмах наряду с «живыми» артистами и реальными декорациями участвуют персонажи, созданные на компьютере. Одним из первых известных фильмов такого рода были «Звездные войны». Многие компьютерные игры построены в технологии 3D-анимации.

В начале появления 3D-анимации такая работа была по силам только суперкомпьютерам. Позже для персональных компьютеров были разработаны устройства под названием 3D-акселераторы (ускорители трехмерной графики). На современных ПК эти устройства делают доступными для пользователей трехмерные игры.

Коротко о главном

Компьютерная графика — область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.

Для создания графических изображений требуется специальное программное обеспечение — графические пакеты.

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

Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране монитора.

Вопросы и задания

1. Что называют компьютерной графикой?

2. Каким способом создавали рисунки на ЭВМ до появления аппаратных и программных средств компьютерной графики?

3. На какие устройства производится вывод графических изображений?

4. В чем преимущество графического дисплея перед другими устройствами графического вывода?

5. Опишите основные области применения компьютерной графики.

6. Что такое компьютерная анимация?

Растровая и векторная графика

Основные темы параграфа:

— два принципа представления изображения;
— растровая графика;
— векторная графика.

Изучаемые вопросы:

— История компьютерной графики
— Области применения компьютерной графики.
— Два принципа представления изображения.
— Растровая графика
— Векторная графика.

Два принципа представления изображения

В компьютерной графике существуют два различных подхода к представлению графической информации. Они называются, соответственно, растровым и векторным. С растровым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета. Векторный подход рассматривает изображение как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.

В растровой графике графическая информация — это совокупность данных о цветах пикселей на экране. В векторной графике графическая информация — это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок.

Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y — сверху вниз.

Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоугольник — координатами его вершин; закрашенная область — граничной линией и цветом закраски и пр.

Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10 х 10 и черно-белым изображением. На рисунке 4.11 одна клетка соответствует пикселю. Приведено изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов (1 бит на пиксель).

На рисунке 4.12 этот код представлен в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сетки (1 обозначает закрашенный пиксель, а 0 — незакрашенный).

В векторном представлении буква «К» — это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов в таком виде:

ЛИНИЯ (X1,Y1,X2,Y2)

Изображение буквы «К» на рис. 4.11 описывается следующим образом:

ЛИНИЯ (4,2,4,8)

ЛИНИЯ (5,5,8,2)

ЛИНИЯ (5,5,8,8)

Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии.

Для создания рисунков на компьютере используются графические редакторы. Графические редакторы бывают растровыми и векторными ^*. Графическая информация о рисунках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и векторные форматы. Растровые графические файлы хранят информацию о цвете каждого пикселя изображения на экране. В графических файлах векторного формата содержатся описания графических примитивов, составляющих рисунок.

^*
Графический редактор Paint является растровым, a CorelDraw — векторным.

Растровая графика

Растровые графические редакторы называют программами «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «кисти», «краски», «ластики» и др. При создании растрового изображения пользователь словно водит кистью по «электронному полотну», закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик».

При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата. При выводе таких изображений на экран достигается их высокое качество (рис. 4.13). Это основное достоинство растровой графики.

Основной недостаток растровой графики — большой размер графических файлов. Простые растровые картинки занимают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистические изображения, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, могут занимать несколько мегабайтов. По этой причине информация в файлах растрового формата, как правило, хранится в сжатом виде. Для сжатия графической информации используются специальные методы, позволяющие сократить ее объем в десятки раз.

Еще одним недостатком растровых изображений является их искажение, возникающее при изменении размеров, вращении и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, в областях однотонной закраски могут появиться ненужные узоры; кривые и прямые линии могут приобрести пилообразную форму и т. п.

Векторная графика

Векторные изображения получаются с помощью графических редакторов векторного типа — редакторов иллюстративной графики. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных изображений. Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания сохраняются в графическом файле.

На рисунке 4.14 показан экран векторного редактора OpenOffice.org Draw (ОС Linux).

К достоинствам векторной графики можно отнести следующие ее свойства.

Графические файлы векторного типа имеют относительно небольшие размеры. Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный растровый рисунок требует в 10 — 1000 раз большую память.

Векторные изображения легко масштабируются без потери качества. Чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно в его описании изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего эллипс. И снова для рисования объекта будет использовано максимально возможное число пикселей.

Следует понимать, что различие в представлении графической информации в растровом и векторном форматах существует лишь для файлов. При выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информация, содержащая данные о цвете каждого пикселя экрана.

Коротко о главном

Существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.

Растровая графическая информация — это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран.

Векторная графическая информация — это описания графических элементов (примитивов), из которых составлен рисунок: прямых линий, дуг, эллипсов, прямогоугольников, закрасок и пр.

Растровые графические редакторы формируют графические файлы с данными растрового типа. Векторные редакторы формируют графические файлы векторных форматов.

При сканировании изображений формируется графическая информация растрового типа.

Растровый формат позволяет получать изображения фотографического качества; растровые графические файлы имеют большой размер и обычно подвергаются сжатию.

Файлы векторного формата относительно невелики. Векторное изображение хорошо поддается растяжению и сжатию, не теряя при этом качества.

Вопросы и задания

1. В чем разница между растровым и векторным способами представления изображения?

2. Что такое графические примитивы?

3. Какая информация хранится в файлах растрового типа и в файлах векторного типа?

4. Что такое система графических координат?

5. С помощью каких средств (программных, технических) получается растровая и векторная графическая информация? Подготовьте доклад.

6. Какой способ представления графической информации экономнее по использованию памяти?

7. Для чего производится сжатие файлов растрового типа?

8. Как реагируют растровые и векторные изображения на изменение размеров, вращения?

9. Получите растровые коды и векторы описания для изображения букв «Н», «Л», «Т» на черно-белом экране с графической сеткой размером 8 x 8.

Электронное приложение к уроку

		Вернуться к материалам урока
	Презентации, плакаты, текстовые файлы		Ресурсы ЕК ЦОР
		Видео к уроку

Cкачать материалы урока

1.Растровая графика

19.03.2014

Виды компьютерной графики

Компьютерная графика — раздел информатики, который изучает средства и способы создания и обработки графических изображений при помощи компьютерной техники. Несмотря на то, что для работы с компьютерной графикой существует множество классов программного обеспечения, различают четыре вида КГⁱ.

Это:

1. Растровая графика

2. Векторная графика

3. Трёхмерная

4. Фрактальная графика

Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете применяют растровые иллюстрации в тех случаях, когда надо передать полную гамму оттенков цветного изображения.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинемотографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Основным (наименьшим) элементом растрового изображения является точка. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселом. Каждый пиксел растрового изображения имеет свойства: размещение и цвет. Чем больше количество пикселей и чем меньше их размеры, тем лучше выглядит изображение. Большие объемы данных — это основная проблема при использовании растровых изображений. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с исключительно большими размерами оперативной памяти (128 Мбайт и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения для рассмотрения деталей. Поскольку изображение состоит из точек, то увеличение изображения приводит только к тому, что эти точки становятся крупнее и напоминают мозаику. Никаких дополнительных деталей при увеличении растрового изображения рассмотреть не удается. Более того, увеличение точек растра визуально искажает иллюстрацию и делает её грубой. Этот эффект называется пикселизацией.

2. Векторная графика

Как в растровой графике основным элементом изображения является точка, так в векторной графике основным элементом изображения является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Разумеется, в растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает. В векторной графике объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

Линия — это элементарный объект векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект куб еще более сложен: его можно рассматривать либо как двенадцать связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой. Мы сказали, что объекты векторной графики хранятся в памяти в виде набора параметров, но не надо забывать и о том, что на экран все изображения все равно выводятся в виде точек (просто потому, что экран так устроен). Перед выводом на экран каждого объекта программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, поэтому векторную графику иногда называют вычисляемой графикой. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер. Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя область замкнутого контура может быть заполнена цветом, текстурой, картой. Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойстьа, от которых зависит, как выглядит вершина линии и как две линии сопрягаются между собой.

Растровая и векторная графика

☰

Компьютерная графика — это специальная область информатики, изучающая методы и способы создания и обработки изображений на экране компьютера с помощью специальных программ. В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую и векторную. Кроме того выделяют другие типы графики, например, трехмерную (3D), изучающую приемы и методы построения объемных объектов в пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способ формирования изображения.

Растровая и векторная графика создается в специальных программах — графических редакторах и процессорах. Например, программы Paint и Gimp являются растровыми, а Inkscape — векторым.

Растровая графика

Растровое изображение представляет картину, состоящую из массива точек на экране, имеющих такие атрибуты как координаты и цвет.

Пиксель – наименьший элемент изображения на экране компьютера. Размер экранного пикселя приблизительно 0,0018 дюйма.

Растровый рисунок похож на мозаику, в которой каждый элемент (пиксель) закрашен определенным цветом. Этот цвет закрепляется за определенным местом экрана. Перемещение фрагмента изображения «снимает» краску с электронного холста и разрушает рисунок.

Информация о текущем состоянии экрана хранится в памяти видеокарты. Информация может храниться и в памяти компьютера — в графическом файле данных.

Самыми близкими аналогами растровой графики является живопись, фотография.

Кодирование графической информации

Качество изображения определяется разрешающей способностью экрана и глубиной цвета.

Число цветов (К), воспроизводимых на экране дисплея, зависти от числа бит (N), отводимых в видеопамяти под каждый пиксель:
K=2^N

Для получения богатой палитры цветов базовым цветам могут быть заданы различные интенсивности. Например, при глубине цвета в 24 бита на каждый из цветов выделяется по 8 бит (RGB), т.е. для каждого из цветов возможны K = 2⁸ = 256 уровней интенсивности. Один бит видеопамяти занимает информация об одном пикселе на черно-белом экране (без полутонов).

Величину N называют битовой глубиной.

Страница — раздел видеопамяти, вмещающий информацию об одном образе экрана (одной «картинке» на экране). В видеопамяти одновременно могут размещаться несколько страниц.

Если на экране с разрешающей способностью 800 х 600 высвечиваются только двухцветные изображения, то битовая глубина двухцветного изображения равна 1, а объем видеопамяти на одну страницу изображения равен 800 * 600 * 1 = 480000 бит = 60000 байт.

Для хранения двух страниц изображения при условии, что разрешающая способность дисплея равна 640 х 350 пикселей, а количество используемых цветов — 16 будет таким: 640 * 350 * 4 * 2 = 1792000 бит = 218,75 Кбайт
Количество используемых цветов — 16, это 2⁴, значит, битовая глубина цвета равна 4.

Векторная графика

В векторной графике изображение состоит из простых элементов, называемых примитивами: линий, окружностей, прямоугольников, закрашенных областей. Границы областей задаются кривыми.

Файл, отображающий векторное изображение, содержит начальные координаты и параметры примитивов – векторные команды.

Самым близким аналогом векторной графики является графическое представление математических функций. Например, для описания отрезка прямой достаточно указать координаты его концов, а окружность можно описать, задав координаты центра и радиус.

Информация о цвете объекта сохраняется как часть его описания, т.е. тоже в векторной команде.

Векторные команды сообщают устройству вывода о том, что необходимо нарисовать объект, используя заложенное число элементов-примитивов. Чем больше элементов используется, тем лучше этот объект выглядит.

Приложения для создания векторной графики широко используются в области дизайна, технического рисования, оформительских работ. Элементы векторной графики имеются также в текстовых процессорах. В этих программах одновременно с инструментами рисования и командами предусмотрено специальное программное обеспечение, формирующее векторные команды, соответствующие объектам, из которых состоит рисунок.

Файлы векторной графики могут содержать растровые объекты.

Достоинства векторной графики

• Векторные изображения занимают относительно небольшой объем памяти.
• Векторные объекты могут легко масштабироваться без потери качества

Недостатки векторной графики

• Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества.
• Векторные изображения описываются тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (принтеру). Чаще всего изображение на бумаге выглядит не так как на экране монитора.

Чем отличается растровая и векторная графика и где они используются

 

При создании полиграфических материалов используют два вида графики: растровую и векторную. Они не хуже и не лучше одна другой. Они просто существуют и используются под свои задачи, в зависимости от того, что конкретно и каким способом создается дизайнером.

Название растровой графики происходит от латинского rastrum — решётка. Растровое изображение представляет собой набор пикселей одинакового размера и формы, окрашенных в разные цвета. По своей форме увеличенное растровое изображение напоминает решетку. Но так как отдельные элементы имеют небольшие размеры, то человеческий глаз воспринимает их как единый рисунок. Самые популярные растровые форматы: GIF, JPEG, PNG. Именно в этом формате хранятся фотографии.

Сильно увеличенный растровый рисунок напоминает мозаику, в этом и заключается особенность растровой графики. Качество растрового изображения зависит от того, сколько в нем пикселей. Чем их больше, тем больше цветовых оттенков получается воспроизводить. К примеру на фотографии, предназначенной для печати на формате А4, пикселей, скорее всего, будет не менее 8 миллионов, иначе качественной картинки не получится.

Векторное изображение не описывается миллионами точек в отличие растрового. Тут все описано математическими формулами. Все треугольники, линии, кривые и окружности можно описать такой формулой и нарисовать, подставив нужные значения. Кроме того, для каждого объекта есть свои атрибуты, описывающие его цвет и толщину линий. В этом и заключается основное преимущество векторного изображения: его можно масштабировать сколько угодно и при этом качество останется без изменений. Но, конечно, такого буйства красок как в реальном мире и сложных кривых, как на фотографии, вектор не передаст. Поэтому в реальном дизайне и используют оба вида графики, выбирая оптимальный под конкретные задачи. Там, где важны цвет и живая картинка – используется растровое изображение, а там, где достаточно схематичной подачи материала – вектор. И их удачное сочетание позволяет создавать отличные плакаты, буклеты, использовать для цифровой печати визиток и другой рекламной и бизнес-полиграфии.

Растровые и векторные изображения

Прежде чем браться за изучение программы фотошоп, следует вначале ознакомиться с самыми начальными базовыми понятиями из мира цифровой графики. К таковым относятся виды графики: растровые и векторные изображения. 

Эти два понятия будут постоянно вам встречаться, поэтому давайте разберемся, что это такое и в чем между ними разница.

Растровые изображения

Растровые изображения это основной и самый популярный вид графики. Львиная часть изображений, которые вы встречаете в интернете, это именно растр. Ваш фотоаппарат, смартфон и любой другой гаджет или прибор делают снимки, которые уже относятся к растру. Это технически самый простой и доступный способ отрисовки графики.

Как любой живой организм состоит из мельчайших частиц — клеток, так растровое изображение состоит из пикселей.

Пиксели — это крошечные элементы, квадратной формы, которые содержат в себе информацию о цвете, яркости и прозрачности. Подробнее о пикселях читайте здесь.

Программа фотошоп была создана для работы именно с растровыми изображениями. Все возможности, инструменты и механизмы программы разработаны для редактирования пикселей изображения.

Почему этот вид графики такой популярный?

Дело в том, что в силу своей структуры, растровые изображения могут отображать плавные переходы цвета, градиенты. Края объектов на фотографиях могут быть плавными. Цвет передается четко, близким к реальному, а это именно то, что нужно, чтобы передать наш реальный мир в виде фотографии.

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями). Так же в графическом файле может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек на дюйм при печати и др.

Несмотря на преимущества, у растра есть серьезные недостатки:

1. В связи с тем, что каждый пиксель содержит в себе достаточно много информации, то когда мы говорим о миллионах пикселей в одном изображении, становится ясно, какой объем информации будет закодирован в памяти. Это приводит к увеличению размеров файла. Поэтому, чем больше пикселей в фотографии, тем больше она весит.

2. Сложности масштабирования изображения. При увеличении появляется зернистость и пропадает детализация. При уменьшении фотографии, в результате сложных преобразовательных процессов, происходит потеря пикселей. При этом детализация изображения пострадает не так сильно, как при увеличении, но этот процесс уже необратимый, то есть, если потребуется вновь увеличить изображение, оно сильно потеряет в качестве.

Векторные изображения

Векторные изображения состоят из элементарных геометрических объектов, таких как: точки, линии, круги, многоугольники и так далее. В основе их контуров лежат математические уравнения, сообщающие устройствам как рисовать отдельные объекты. Эти объекты составляют фигуры, а уже они, в свою очередь, заполняются цветом.

Векторное изображение — это набор координат вершин, образующих простейшие геометрические фигуры, из которых складывается итоговое изображение. 

Такая графика создается непосредственно человеком с помощью специализированных программ, например, Adobe Illustrator и Corel Draw. Нужно обладать специальными навыками пользования этими программами, а также умением рисовать. Понятное дело, это доступно не многим людям, поэтому такой вид графики не так широко распространен.

Векторные изображения преимущественно создаются для индустрии рекламы и дизайна.

Достоинства векторной графики:

1. Возможность изменять масштаб изображений без потери качества до любых размеров, при этом вес изображения не увеличивается. При изменении размеров происходит пересчёт координат и толщины линий, а затем построение объектов в новых размерах.

2. Векторное изображение не хранит в себе тонны информации, поэтому вес такого файла будет в разы меньше растра.

3. Возможность трансформации изображения из вектора в растр без потери качества и каких-либо сложностей. Это может сделать фотошоп в два щелчка мыши.

Недостатки:

Векторная графика не годится для создания реалистичных картин и фотографий. Она сильно ограничена в передаче плавных переходов и градиентов между цветами. В результате этого все цвета и линии сильно контрастируют.

---

Фотошоп хоть и работает с растровой графикой, но в своем наборе инструментов содержит и векторные элементы. Прежде всего это инструмент «Текст». При добавлении текста к изображению в фотошопе, создается отдельный текстовый слой. До тех пор пока этот слой живет самостоятельно, он является векторным элементом. Его можно растягивать до любых размеров и текст всегда будет четким.

Произвольные фигуры фотошопа также представляют из себя простейшие векторные изображения.

Помимо всего этого, хоть фотошоп не может создавать векторную графику, он может открывать ее. Тем самым можно добавлять заранее подготовленные дизайн-объекты и масштабировать их без потери качества.

Таким образом, подведем короткие выводы:

— растровые изображения фотореалистичные, а у векторных изображений всегда видно, что они нарисованы;

— масштабирование изображений очень важная возможность, которой нужно уметь пользоваться при работе с фотошопом. Для этого надо знать как и когда теряется качество графики и стараться не допустить этого. Тогда ваши будущие работы будут из тех, где приятно любоваться самыми мелкими деталями и восхищаться насколько они классно нарисованы.

Заметили ошибку в тексте — выделите ее и нажмите Ctrl + Enter. Спасибо!

Сравниваем растровую графику и векторную

Обновлено: 02.08.2019 12:39:24

Эксперт: Кристина Гейден

Графические данные – от банальных изображений до сложных дизайн-макетов с множеством элементов и слоёв – могут упаковываться самыми разными способами. И разница между ними куда глубже, чем может показаться на первый взгляд. В частности, все графические форматы можно разделить на две группы – растровые и векторные.

Растровая и векторная графика – два основных способа воспроизведения визуальной информации. Эти группы служат различным целям и предназначены для реализации различных задач дизайна.

В этом материале мы разберёмся, в чём разница между растровой графикой и векторной – и что лучше использовать в различных целях.

Растровая графика

Растровая графика подразумевает представление изображения в виде сетки из отдельных пикселей. Каждый из них имеет свой адрес и окрашивается в определённый тон. При достаточном разрешении отдельные пиксели становятся совершенно незаметны для человеческого глаза и сливаются в отдельную картинку.

Именно в растровой графике отображаются данные на экране монитора – поскольку дисплей состоит из отдельных пикселей. В растр снимают фото- и видеокамеры – поскольку сенсоры являют собой матрицу из отдельных светочувствительных датчиков-точек. В растровой графике печатают принтеры – каждая капля тонера являет собой отдельный пиксель.

Именно поэтому решающее значение для «качества картинки» в растровой графике имеет разрешение. Чем больше пикселей на квадратный сантиметр или дюйм – тем более «гладким» кажется визуал.

Если взять какое-либо растровое изображение и начать его масштабировать простым увеличением, то в какой-то момент «картинка» рассыплется на сетку отдельных точек-пикселей. Понять, что на них изображено, будет практически нереально. Именно поэтому масштабировать растровую графику не рекомендуется.

Например, если планируется распечатать логотип компании на большом полотне – на штендере, баннере или вывеске – то отправлять его исходник в растровой графике в типографию будет очень плохой идеей. Фактическое разрешение будет малым, а размер полотна – большим. И логотип «рассыплется» на отдельные пиксели, в приближении кажущиеся крайне неприятными.

Но при этом именно растровая графика используется при работе с различными реалистичными изображениями. И дело даже не только в том, что фотоаппараты снимают в растр. Использование растровой графики позволяет насытить изображение мелкими деталями, переходами, полутонами, тенями и другими элементами, которые обеспечивают реалистичность.

Кроме того, растровая графика при просмотре минимально нагружает ресурсы компьютера. Именно поэтому она используется в вёрстке веб-сайтов, встраивается в различные документы и файлы. Растровыми форматами являются JPEG/JPG, BMP, PNG, TIFF, ICO и многие другие. RAW, в котором хранятся «сырые» данные с сенсоров фотокамер, тоже к ним относится.

Итак, подведём итоги.

Достоинства

• Обеспечивает высокую реалистичность, поскольку позволяет добиться полутонов, переходов и других мелких деталей;

• Способна воспроизводить изображения любой сложности независимо от количества элементов;

• Довольно проста в просмотре, применяется очень широко и обеспечивает минимальную нагрузку на ресурсы компьютера при воспроизведении.

Недостатки

• «Гладкость» изображения зависит от разрешения. Чем оно выше – тем более приятной глазу будет «картинка»;

• Изображения малого или среднего разрешения не подходят для печати на больших полотнах;

• Да и в принципе растровую графику лучше не масштабировать.

Таким образом, если планируется делать что-то «для себя» или редактировать фотографии либо фотореалистичные графические файлы, то лучше выбрать растровые форматы. А вот для полиграфии они не подходят.

Векторная графика

Векторная графика подразумевает представление изображения в виде множества математических формул. Они описывают местонахождение опорных точек и геометрические фигуры, которые соединяют их. То есть, по сути, «вектор» — это просто математический график, только довольно-таки сложный.

Например, какой-нибудь круг в векторной графике описывается двумя формулами. Первая показывает, где находится его центр. Вторая – радиус круга. При этом полотно опорных точек не обязательно является растровым – могут быть указаны ноль и максимальная длина оси. Тогда координаты опорной точки описываются процентами.

При рисовании круга компьютеру даётся команда – «Нарисовать круг с радиусом 10% и центром с координатами x=12%, y=52.36%».

Разумеется, описание работы векторной графики, приведённое выше – упрощённое, которое использовалось ещё в 1980-х годах. Сейчас технологии чуть усложнились, но общий принцип остался неизменным.

Векторная графика лишена главной проблемы растровой – она позволяет спокойно масштабировать изображение сколь угодно много. «Картинка» не будет терять ни гладкость, ни резкость, ни чёткости независимо от того, на каком полотне она отображается – хоть на 23-дюймовом экране компьютера, хоть на рекламном щите 6×3 метра, хоть на баннере, который закрывает 27-этажный дом (вроде рекламы Samsung в Москве – высота полотна 80 метров, ширина 40 метров).

Но при этом придётся пожертвовать детализацией и реалистичностью. Чем больше «элементов» у «картинки» — тем сложнее набор формул, описывающих её. И для отображения «картинки» или банально её рисования требуется огромное множество ресурсов компьютера. Сложные векторные изображения на стареньком ноутбуке даже открыть не удастся.

Эта особенность «вектора» привела к тому, что данные форматы используются очень редко и – в большинстве случаев – в очень узкоспециализированных сферах. Например, в проектировании и рисовании чертежей (CAD-системы вроде AutoCAD, «Компас 3D» или даже Microsoft Visio используют именно «вектор»), составлении карт и различных схем. Кроме того, векторная графика применяется в полиграфии и дизайне рекламных материалов.

В веб-дизайне векторная графика практически не используется – как раз из-за того, что она нагружает компьютер при просмотре. Впрочем, у неё есть альтернатива в этой сфере – CSS-рисование. В этом случае графическая составляющая страницы собирается из максимально простых фигур – линий, прямоугольников, кругов и треугольников. Но для CSS-рисования требуется высокий профессионализм веб-верстальщика, иначе есть риск получить на выходе нечто совершенно психоделическое.

Итак, подведём итоги.

Достоинства

• Идеально подходит для проектирования чертежей, схем и карт;

• Позволяет легко масштабировать изображение с сохранением качества;

• Позволяет вносить правки без риска «всё испоганить».

Недостатки

• Низкая детализация и реалистичность готовых изображений. Точнее, можно добиться высокой реалистичности, но тогда «картинка» будет «тяжёлой» во всех отношениях – включая долгую обработку компьютером;

• Не подходит для встраивания в сайты, документы и другие файлы.

Как было сказано выше, векторную графику лучше всего использовать в сфере полиграфии. Тогда она обеспечит достаточную «гладкость» и «красоту» картинки независимо от размера полотна. А вот для рисования и обработки фотографий рекомендуется ограничиться растром.

Кроме того, векторная графика легко растрируется – то есть переводится в пиксельное изображение желаемого разрешения. А вот растровая в вектор конвертируется с трудом и потерей качества.

Что лучше – растровая или векторная графика?

Итак, если требуется обработать фотографию, встроить изображение в веб-сайт или какой-либо документ – то лучше выбрать растровую графику. В векторной рекомендуется рисовать чертежи, схемы и карты, а также проводить допечатную подготовку.

Сравним эти два варианта.

Характеристика	Растровая графика	Векторная графика
Составляющие изображения	Отдельные пиксели	Формулы, описывающие геометрические фигуры с опорными точками
Поведение при масштабировании	Теряет качество, «рассыпается»	Качество не изменяется
«Вес» файла	В зависимости от разрешения	В зависимости от сложности
Количество деталей	Поддерживает хорошую детализацию	Хорошую детализацию можно создать, но это приведёт к повышению сложности
Сфера применения	Фотографии, веб-изображения, встраиваемые иллюстрации	Создание чертежей, схем, карт, полиграфия и допечатная подготовка

Стоит отметить, что для повышения производительности компьютера (при необходимости) несложные изображения с малой детализацией лучше использовать векторную графику – она меньше нагружает графическую подсистему, чем при попиксельной отрисовке.

---

Введение. Растровая и векторная графика

Введение

Векторная графика

Векторные изображения состоят из контуров. Для описания контуров в программах редактирования векторной графики применяют кривые Безье – параметрические кривые третьего порядка. Замкнутые контуры (многоугольники, эллипсы и т.д.) могут иметь заливку, т.е. их внутреннее пространство заполнено произвольным цветом. Заливка может быть сплошной, градиентной (плавный переход от одного цвета к другому) или узорной (заливка повторяющимся рисунком). Контуры могут иметь обводку. Контур – понятие математическое, и толщины он не имеет. Чтобы сделать контур видимым, ему придают обводку – линию заданной толщины и цвета, проведенную строго по контуру.

Векторные изображения, как правило, создаются вручную, однако они могут быть получены из растровых с помощью программ трассировки. При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов.

Достоинства векторной графики

• Размер файла не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации, описать сколь угодно большой объект.

• В связи с тем, что информация об объекте хранится в описательной форме, можно бесконечно увеличить графический примитив, например, дугу окружности, и она останется гладкой.

• Параметры объектов хранятся и могут быть легко изменены. Перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка.

• При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть задана постоянной величиной, независимо от реального контура.

Недостатки векторной графики

• Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде — для подобного оригинальному изображению может потребоваться очень большое количество объектов и их сложности, что негативно влияет на количество памяти, занимаемой изображением.

• Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра, при том что требует значительных вычислительных мощностей и времени, не всегда обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

• Векторное изображение может напечататься не в том виде, в каком ожидает пользователь или не напечатается вообще, если принтер неправильно интерпретирует или не понимает векторные команды.

Растровая графика

Растровые изображения состоят из прямоугольных точек, называемых растром. Растровыми являются изображения на экране монитора и телевизора (состоят из пикселей), а также напечатанные изображения. Точки растра достаточно малы для того, чтобы человеческий глаз воспринимал совокупность разноцветных точек как единую картину, а не каждую из них в отдельности.

Цифровое изображение – это совокупность пикселей. Каждый пиксел растрового изображения характеризуется координатами x и y и яркостью V(x,y) (для черно–белых изображений). Поскольку пикселы имеют дискретный характер, то их координаты – это дискретные величины, обычно целые или рациональные числа. В случае цветного изображения, каждый пиксел характеризуется координатами x и y, и тремя яркостями: яркостью красного, яркостью синего и яркостью зеленого цветов (V_R, V_B, V_G). Комбинируя данные три цвета можно получить большое количество различных оттенков.

Достоинства:

• Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности.

• Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

• Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

• Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Недостатки:

• Большой размер файлов с простыми изображениями.

• Невозможность идеального масштабирования.

• Невозможность вывода на печать на плоттер.

Из‑за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику