§ 20. 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 можно рассматривать различные виды компьютерной графики. В 6-м классе вы познакомились с технологией создания растровых изображений. Такое изображение представляет собой совокупность пикселей, окрашенных в разные цвета.

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

Рассмотрите пример 20.1.

Графические примитивы — простые геометрические фигуры: прямоугольник, окружность, эллипс, линия и т. д. (пример 20.2). Для составляющих векторное изображение графических примитивов с помощью математических формул описываются их форма, цвет и положение на холсте.

Графический примитив — 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. Ось ОХ 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. Прочитайте и рассмотрите пример 20.3 на с. 142. 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 с ним набор чисел цветовых координат.

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

Одна из наиболее распространённых цветовых моделей называется RGB (пример 20.4). Любой цвет в этой модели представляет собой сложение трёх основных цветов: красного (Red), зелёного (Green) и синего (Blue). Именно на такой модели построено воспроизведение цвета современными мониторами и телевизорами.

В полиграфии и для цветных принтеров используется цветовая модель CMYK (пример 20.5).
Основные цвета в ней — голубой (Cyan), пурпурный (Magenta), жёлтый (Yellow) и ключевой (Key) чёрный.

Уже знакомый вам графический редактор Paint предназначен для работы с растровой графикой. Растровые графические редакторы используют не только для создания изображений, но и для их обработки. Векторные редакторы ориентированы только на создание изображений. Однако векторная графика может включать в себя элементы 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, чертёжно-графических и оформительских работ, графического и полиграфического дизайна (пример 20.6 на с. 144). Одним из направлений применения векторной графики является создание логотипов (пример 20.7).

Векторные графические редакторы позволяют выполнять разнообразные операции над графическими объектами. Известны векторные редакторы: CorelDraw, Adobe Illustrator, Inkscape (пример 20.8).

Несмотря на разнообразие векторных графических редакторов, основные приёмы 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 существенны только для хранения графических файлов и способов их обработки. На экран монитора можно вывести графическую информацию только в растровом виде.

Пример 20.1. 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 можно легко менять форму и цвет составных частей.

Пример 20.2. Графические примитивы.

   Пример 20.3. 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.

Пример 20.4. Цветовая модель RGB.

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).

Сейчас в векторных редакторах тоже используются сплайновые кривые — кривые Безье. Своё название они получили в честь французского математика Пьера Безье (1910-1999 гг.).

Учёный предложил описывать кривую, опираясь на вершины многоугольника, заключающего её в себе:

Пример 20.5. Цветовая модель CMYK.

Пример 20.6. Области применения векторной графики:

  • промышленное проектирование;
  • визуализация трёхмерных объектов;
  • архитектура и строительство;
  • ландшафтный дизайн;
  • построение графиков поверхностей;
  • полиграфия, реклама.

  Пример 20.7. Логотип Государственного знака качества. Представляет собой пятиугольник красного цвета, в центре которого расположено стилизованное изображение перевёрнутой буквы К и надпись Беларусь. Пять углов знака символизируют качество белорусской продукции, достигаемое сочетанием пяти показателей производства: безопасности, экологичности, инновационности, технологичности и эстетичности.

Пример 20.8. Векторные графические редакторы.

CorelDraw и Adobe Illustrator — платные программы. Редактором Inkscape можно пользоваться бесплатно.

 
1. Какая графика называется векторной?
2. Что такое цветовая модель?
3. Как воспроизводится цвет в цветовой модели?
4. На какой модели построено воспроизведение цвета мониторами?
5. Что такое графический примитив?
6. Как называются программы, позволяющие работать с векторной графикой?

Упражнения

1. Приведите примеры графических примитивов.

2. Определите, из каких графических примитивов составлено изображение петуха.

3. Составьте в тетради с помощью графических примитивов изображения:

  1. домика;
  2. цветка;
  3. кошки.