Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Векторная графика

Содержание:

Введение.

Почти с момента создания ЭВМ появилась и компьютерная графика, которая сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. По началу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых «векторов» – функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Например, функция, графиком которой является круг, прямая линия или другие более сложные кривые. Совокупность таких «векторов» и есть векторное изображения. С развитием компьютерной техники и технологий появилось множество способов постройки графических объектов. Но для начала нужно определить термин "графический объект". Это либо само графическое изображение или его часть. В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются как и пиксели или спрайты (в растровой графике), так и векторные объекты, такие как круг, квадрат, линия, кривая и т.д. (в векторной графике).
Актуальность данной темы – что такое векторная графика должен знать каждый, изучение/повторение данного понятия, программ для работы с векторной графикой и их применения будет полезной работой.

Цель – узнать как можно больше о векторной графике и программах, которые с ней работают.

Задачи:

  • Вспомнить что такое «векторная графика»;
  • проанализировать достоинства и недостатки векторной графики;
  • изучить структуру векторных файлов;
  • посмотреть программы для работы с векторной графикой;
  • узнать, где и как применяется векторная графика.

Глава 1 Понятие «Векторная графика».

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура. (прил.1)
При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

Векторный графический объект включает два элемента: контур и его внутреннюю область, которая может быть пустой или иметь заливку в виде цвета, цветового перехода (градиента), или мозаичного рисунка. Контур может быть как замкнутым, так и разомкнутым. В векторном объекте он выполняет двойную функцию. Во-первых, с помощью контура можно менять форму объекта. Во-вторых, контур векторного объекта можно оформлять (тогда он будет играть роль обводки), предварительно задав его цвет, толщину и стиль линии.

Под стилем оформления линии подразумевается набор штрихов и полосок, из которых она состоит, а также параметры этой линии в точках перегиба и на концах. Любое векторное изображение можно представить в виде набора векторных объектов, расположенных определенным образом друг относительно друга. 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.

Таким образом, векторная графика в основном «живет» созданием новых объектов, широко используется в дизайнерских проектах.

  • Ве́кторная графика — это использование геометрических примитивов, таких как точки, линии, сплайны и многоугольники, для представления изображений в компьютерной графике. Термин используется в противоположность к растровой графике, которая представляет изображения как матрицу пикселей (точек).

Глава 2. Достоинства и недостатки векторной графики.

У любого предмета есть две стороны медали. Рассмотрим сначала достоинства векторной графики, а затем недостатки.

  • Достоинства векторной графики:
  • качественное масштабирование в любую сторону.

Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах;

  • векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества;
  • с помощью векторной графики можно решить много художественно-графических задач;
  • векторная графика также может решить многие художественно-графические задачи;
  • этот вид компьютерной графики позволяет проводить любые геометрические построения;
  • редактирования контура может быть применима для работы над линейным рисунком, дизайном изделий из стекла, керамики и других пластичных материалов.

Для декоративно-прикладного искусства векторная компьютерная графика позволяет работать над орнаментальной композицией в круге, квадрате или полосе;

  • при изменении размеров изображения не изменяется размер файла;
  • 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;

  • она экономна в плане объемов дискового пространства, необходимого для хранения изображений.

Это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные, в частности координаты опорных и управляющих точек, используя которые программа всякий раз заново воссоздает изображение. Кроме того, описание цветовых характеристик не сильно увеличивает размер файла, поскольку данные о цвете идентичны для всего объекта;

  • объекты векторной графики легко трансформируются и ими легко манипулировать, что не оказывает практически никакого влияния на качество изображения ввиду того, что растеризация изображения (пространственная или линейная дискретизация элементов — это неизбежный этап) происходит в момент вывода на внешнее устройство (экран, печатающее или чертежное устройство); 
  • в тех областях графики, где принципиальное значение имеет сохранение ясных и четких контуров, например в шрифтовых композициях, при создании фирменных знаков, логотипов и т. п., векторные программы совершенно незаменимы; 
  • векторная графика максимально использует возможности разрешающей способности любого выводного устройства (изображение всегда будет выглядеть настолько качественно, насколько позволяет данное устройство);
  • векторная графика может включать в себя и изображения пиксельной графики, причем редакторы векторной графики предлагают все более разнообразные возможности по их обработке, в том числе разнообразные фильтры.
  • Недостатки векторной графики:
  • векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий).

Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла;

  • перевод векторной графики в растр достаточно прост.

Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка. 

  • Самым существенным недостатком является программная зависимость, поскольку не существует принципиальной возможности создать единый стандартный формат, который бы позволял свободно открывать любой векторный документ в любой векторной программе. 
  • Векторная графика может казаться чрезмерно жестковатой и как бы "фанерной".

Она действительно ограничена в чисто живописных средствах, в программах векторной графики практически невозможно (или необыкновенно трудоемко) создавать фотореалистические изображения. Введение объектов нового типа — градиентной сетки (gradient mesh) и объектов с различными типами прозрачности является попыткой преодоления этого недостатка. 

  • Кроме того, векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер или цифровая фотокамера для пиксельной графики.

Глава 3. Структура векторной графики – ее атрибуты и объекты.

Для её математического представления используются: точка, прямая, отрезок прямой, парабола, отрезок параболы, функция y=x3, кривая второго порядка, кривая третьего порядка, кривая Безье.

Соподчинёнными для понятия линия являются: точка, конец кривой линии, управляющая линия касательная к кривой, изгиб кривой, маркер управляющей линии.  Также, как и линия, основным базовым понятием для векторной графики является объект. 

  • Объектом называется любой графический элемент внутри векторного изображения, состоящий из отрезка прямой или кривой линии или замкнутого контура.

При редактировании элементов векторной графики изменяются параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов. Можно переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. 

Векторное представление именно и заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов. Еще один пример: красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения.

Объекты: Линии и ломаные линии.  Многоугольники. Окружности и эллипсы.  Кривые Безье. (прил.2)  Безигоны. Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье).

Глава 4. Программы для работы с векторной графикой.

В настоящее время создано множество пакетов иллюстративной графики, которые содержат простые в применении, развитые и мощные инструментальные средства векторной графики, предназначенной как для подготовки материалов к печати, так и для создания страниц интернет-сайтов. Для создания графического объекта потребуется программа иллюстративной векторной графики. Качество и полезность средств векторной графики определяются главным образом возможностями масштабирования. Пакеты векторной или иллюстративной графики всегда основывались на объектно-ориентированном подходе, позволяющем рисовать контуры объектов, а затем закрашивать их или заполнять узорами. Можно очень точно воспроизводить эти контуры, задавая любой размер, поскольку они формируются при помощи математической модели из точек и кривых, а не как растровые изображения – в виде сетки, заполненной прямоугольными пикселями.

Рассмотрим некоторые программы, которые доступны любому человеку:

1. Gravit Designer (Платформы: веб, Windows, macOS, Linux.) (прил.3)

Gravit Designer — ранее известный как Gravit — это полнофункциональный векторный редактор. Он подходит для любых задач: от дизайна интерфейсов и иконок до работы с презентациями, иллюстрациями и анимацией.

Аккуратный интуитивный интерфейс Gravit Designer можно настраивать под себя. Редактор содержит массу инструментов для создания прекрасных детализированных векторных изображений. Среди них — неразрушающие (их действие можно отменять) функции для работы с булевыми операциями, инструменты «Нож» и «Граф путей» плюс множество режимов заливки и смешивания, а также мощный текстовый движок.

Если вам понадобится получить доступ к работе на ходу, облачный сервис Gravit Cloud позволит вернуться к проекту на любом устройстве.

2. Vectr (Платформы: веб, Windows, macOS, Linux.) (прил.4)

Vectr предлагает все функции, которые только могут понадобиться для создания векторной графики, плюс множество опций для использования фильтров, теней и шрифтов. Этого хватит, чтобы справиться с большинством повседневных дизайнерских задач. Особенно полезны возможности совместного редактирования и синхронизации, благодаря которым можно работать когда и где угодно в тандеме с другими людьми.

3. SVG-Edit (платформа: веб) (прил.5)

Если вам нужно быстро создать или отредактировать простой SVG-файл, есть несколько онлайн-редакторов, которые подойдут для этой задачи не хуже Adobe Illustrator. В числе лучших из них — SVG-Edit.

Этот редактор целиком создан на HTML5, CSS3 и JavaScript и не использует серверы для обработки данных. Код SVG-Edit открыт. Поэтому при желании вы можете скачать его и модифицировать, чтобы создать свою версию редактора.

SVG-Edit располагает всеми базовыми инструментами векторного редактора. Но поддерживает только формат SVG.

4.Inkscape (платформы: Windows, macOS, Linux) (прил.6)

Этот мощный редактор предлагает множество инструментов и функций, которые часто недоступны в других аналогичных программах. Среди них — альфа-смешивание, клонирование объектов и маркеры.

Полная поддержка различных цветовых моделей делает Inkscape достойной альтернативой Adobe Illustrator как для веб-дизайна, так и в сфере полиграфии. При всей простоте интерфейса в этой программе можно создавать невероятно комплексные работы.

Отдельного внимания заслуживают такие возможности, как преобразование растровых изображений в векторные, создание обводки с переменной шириной и поддержка файлов Illustrator.

В Microsoft Office предусмотрена линейка заданий, содержащая множество вариантов выбора для создания рисунков, логотипов и текста при работе с разными приложениями, а галерея WordArt предоставляет интересные и цветные стили текста, которыми можно пользоваться для заголовков или ярлыков.

Редакторы векторной графики:

  • Corel Draw

Пакет CorelDraw всегда производит сильное впечатление. В комплект фирма Corel включила множество программ, в том числе Corel Photo–Paint. Новый пакет располагает бесспорно самым мощным инструментарием среди всех программ обзора, а при этом по сравнению с предыдущей версией интерфейс стал проще, а инструментальные средства рисования и редактирования узлов – более гибкими. Однако что касается новых функций, в частности подготовки публикаций для Web, то здесь CorelDraw уступает CorelXara.

  • Adobe Illustrator
  • Corel Xara

CorelXara – служит в первую очередь для создания графического изображения на странице за один раз и формирования блока текста за один раз. Программа позволяет выполнять с рисунками, градиентным заполнением, изображениями и диапозитивами такие действия, о которых вы могли только мечтать. Хотя Corel рекламирует CorelXara как дополнение к CorelDraw 7 для создания графики Web, по существу благодаря высокой производительности, средствам для работы с Web и специализированному инструментарию CorelXara превосходит CorelDraw во многих отношениях. Благодаря возможностям масштабирования векторной графики и текстурам растровых изображений двумерные объекты начинают все более напоминать трехмерные. 

  • Canvas

Пытаясь объединить возможности рисования, создания растровых изображений, редактирования и верстки страниц в одной программе, фирма Deneba Systems разработала пакет Canvas, который, реализуя многочисленные функции, ни одну из них не может выполнить безупречно.

Canvas, при всех честолюбивых замыслах его разработчиков, не может считаться полноценным пакетом иллюстративной графики. И хотя утверждается, что Canvas объединяет в себе множество возможностей, на самом деле вам уже в самом начале потребуется выбрать тип документа, который вы собираетесь создавать.

Важным преимуществом программ векторной графики является развитые средства интеграции изображений и текста, единый подход к ним. Поэтому программы векторной графики незаменимы в области дизайна, технического рисования, для чертежно–графических и оформительских работ.

Глава 5. Применение Векторной графики.

Успехи компьютерных технологий, достигнутые в последние годы, не оставляют места сомнениям при выборе способов получения, хранения и переработки данных о сложных комплексных трехмерных объектах, таких, например, как памятники архитектуры и археологии, объекты спелеологии и т. д.

Где применяется векторная графика и люди каких профессий работают с ней?

Ответ просто: наука и инженерия + бизнес, развлечения и искусство.

Сегодня векторная графика широко применяется в различных областях инженерной конструкторской деятельности и медицины, а именно: 

  • проектирование микросхем;
  • создание самолетов;
  • проектирование строительства
  • архитектура;
  • ланшафтный дизайн; 
  • размещение посадочных мест в транспотре; 
  • планирование помещений;
  • дизайн спортивного инвентаря;
  • проектирование различного оборудования;
  • автоматизированное проектирование инплантантов;
  • анатомические векторные модели (для исследований и хирургической практики).

Все эти инженерные и научные применения убеждают, что индустрия машинной графики начала обеспечивать пользователей новой технологией, при которой они не заботятся о том, как формируется изображение - им важен результат.

Бизнес стал лидирующим потребителем мультимедиа. Почти ни один документ в наше время не делается без использования какого-либо графического элемента. А так же в бизнесе широко распространены презентации, где так же используется векторная графика.

Искусство кинематографии широко использует 3d графику, создавая в фильмах нереальные спецэффекты, рисуя мультфильмы, что привлекает любителей кинофильмов.

Виртуальная реальности пронизывает наши развлечения. Различные игровые автоматы, компьютерные игры и многое другое. Число виртуальных галерей, компьютерных клубов и развлекательных парков быстро растет.

Интернет! Ни для кого не секрет – сегодня, чтобы не затеряться на просторах Internet и привлечь к себе внимание пользователей, никак нельзя обойтись без грамотного графического оформления Web-страниц и узлов.

Заключение

Все области применения - будь то инженерная и научная, бизнес и искусство/развлечения - являются сферой применения векторной графики. С каждым годом появляются новые программы для работы с векторной графикой, совершенствуются старые.

Очень удобный в использовании вид графики. Имеет свои плюсы и минусы. Но самый большой плюс – векторная графика доступна и понятна каждому . уже с малых лет.

Литература

  1. https://lifehacker.ru/besplatnye-graficheskie-redaktory/
  2. https://learn.javascript.ru/bezier
  3. http://silichevana.narod.ru/a3.htm
  4. https://works.doklad.ru/view/t4Ne0Iq12fE/2.html
  5. Анцыпа В. А. Растровые и векторные графические изображения // Информатика и образование. – 2005. 
  6. https://refdb.ru/look/1856402.html
  7. Картинки  GOOGLE

Приложение 1. Примеры векторной графики.

Приложение 2. Кривые Безье.

Картинки по запросу "кривая безье""

Кривые Безье используются в компьютерной графике для рисования плавных изгибов, в CSS-анимации и много где ещё. Несмотря на «умное» название – это очень простая штука.

Кривая Безье задаётся опорными точками. Их может быть две, три, четыре или больше. 

Основная ценность кривых Безье для рисования – в том, что, двигая точки, кривую можно менять, причём кривая при этом меняется интуитивно понятным образом.

Приложение 3. Gravit Designer.

Бесплатные векторные редакторы: Gravit Designer

Платформы: веб, Windows, macOS, Linux.

Приложение 4. Vectr.

Бесплатные векторные редакторы: Vectr

Платформы: веб, Windows, macOS, Linux.

Приложение 5. SVG – Edit.

Бесплатные векторные редакторы: SVG-Edit

Платформа : веб.

Приложение 6. Inkscape.

Бесплатные векторные редакторы: Inkscape

Платформы: Windows, macOS, Linux.