Понятие растровой и векторной графики

Понятие растровой и векторной графики

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку пикселей или точек цветов (обычно прямоугольную) на компьютерном мониторе, бумаге и других отображающих устройствах и материалах. (Вики)

Важными характеристиками изображения являются:

  • количество пикселей - разрешение. Может указываться отдельно количество пикселей по ширине и высоте (1024*768, 640*480. ) или же, редко, общее количество пикселей (часто измеряется в мегапикселях);
  • количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: , где N - количество цветов,а I - глубина цвета);
  • цветовое пространство (цветовая модель) RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Объем растрового изображения [ ]

Урок информатики, 10й класс:

V - объем изображения

K - количество пикселей

I - глубина цвета

Соотношение глубины цвета и количества цветов:

N - количество цветов

I - глубина цвета

Достоинства [ ]
  • Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла.
  • 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.

Векторная графика

Векторная модель - список параметров, математически определяющих объекты, из которых состоит синтезированное изображение (из лекций)

Векторная графика — способ представления объектов и изображений в компьютерной графике, основанный на использовании геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображение как матрицу фиксированного размера, состоящую из точек (пикселей) со своими параметрами. (Вики)

Для создания изображения векторного формата, отображаемого на растровом устройстве, используются преобразователи, программные или аппаратные (встроенные в видеокарту).

Подавляющее большинство современных компьютерных видеодисплеев, в силу принципов используемых для построения изображения, предназначены для отображения информации в растровом формате.

Кроме этого, существует узкий класс устройств, ориентированных исключительно на отображение векторных данных. К ним относятся мониторы с векторной развёрткой, графопостроители, а также некоторые типы лазерных проекторов. На лекциях Костенецкий привел пример плоттера, который печатает листы для рекламных щитов: размер полотна большой => не нем нужно разместить изображение достаточно высокого разрешения, чтобы картинка была четкой => большой размер файла с растровым изображением => используются векторные изображения.

Термин «векторная графика» используется в основном в контексте двухмерной компьютерной графики.

Способ хранения изображения

Рассмотрим, к примеру, такой графический примитив, как окружность радиуса r. Для её построения необходимо и достаточно следующих исходных данных:

  • координаты центра окружности;
  • значение радиуса r;
  • цвет заполнения (если окружность не прозрачная);
  • цвет и толщина контура (в случае наличия контура);

Преимущества перед растровой графикой Преимущества векторного способа описания графики над растровой графикой (В скобках - то как эти харатеристики назывались в лекциях)

  • Размер, занимаемой описательной частью, не зависит от реальной величины объекта, что позволяет, используя минимальное количество информации, описать сколько угодно раз большой объект файлом минимального размера (= компактность).
  • В связи с тем, что информация об объекте хранится в описательной форме, можно бесконечно увеличить графический примитив, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая (= качество не зависит от размера изображения).

Параметры объектов хранятся и могут быть легко изменены. Также это означает что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах (= легкость модификации).

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

Фундаментальные 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, и на время для его отображения (отрисовки) (= зависимость времени визуализации от количества и сложности объектов).
  • 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 высокое качества векторного рисунка (= невозможность адекватно описать реальное изображение).

Типичные примитивные объекты

  • Линии и ломаные линии.
  • Многоугольники.
  • Окружности и эллипсы.
  • Кривые Безье.
  • Безигоны.
  • Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье).

Этот список неполон. Есть разные типы кривых (Catmull-Rom сплайны, NURBS и т. д.), которые используются в различных приложениях.

Также возможно рассматривать растровое изображение как примитивный объект, ведущий себя как прямоугольник.

Векторные операции

Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, скашивать, выполнять основные аффинные преобразования над объектами, изменять z-order и комбинировать примитивы в более сложные объекты.

Более изощрённые преобразования включают булевы операции на замкнутых фигурах: объединение, дополнение, пересечение и т. д.

Векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме. К примеру, PostScript и PDF используют модель векторной графики.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎