Vektorgrafik - Vector graphics

Denne artikel handler om computerillustration. For anden anvendelse, se Vektorgrafik (disambiguation) .
Eksempel, der viser effekten af ​​vektorgrafik versus rastergrafik

Vektorgrafik er computergrafikbilleder, der er defineret i form af punkter på et kartesisk plan , som er forbundet med linjer og kurver for at danne polygoner og andre former. Vektorgrafik har den unikke fordel i forhold til rastergrafik , idet punkter, linjer og kurver kan skaleres op eller ned til enhver opløsning uden aliasing . Punkterne bestemmer retningen af vektorbanen ; hver sti kan have forskellige egenskaber, herunder værdier for stregfarve, form, kurve, tykkelse og fyld.

I stedet for at sektionere et stort område af computerhukommelse og kortlægge det til displayenheden, bruger vektordisplayenheder et variabelt antal linjer til at oprette billeder - derfor udtrykket "vektorgrafik". Da vektorvisningsenheder kan definere en linje ved kun at behandle to punkter (det vil sige koordinaterne for hver ende af linjen), kan enheden reducere den samlede mængde data, den skal håndtere ved at organisere billedet i form af par af point.

Vektorgrafik findes normalt i dag i SVG- , WMF- , EPS- , PDF- , CDR- eller AI -typer af grafiske filformater og adskiller sig i sagens natur fra de mere almindelige raster -grafikfilformater som JPEG , PNG , APNG , GIF , WebP , BMP og MPEG4 .

Oversigt

Et gratis software Asteroids -lignende videospil, der spilles på en vektormonitor

Vektorgrafiske displays blev første gang brugt i 1958 af det amerikanske SAGE luftforsvarssystem . Vektorgrafiksystemer blev pensioneret fra USA undervejs i lufttrafikkontrollen i 1999. Vektorgrafik blev også brugt på TX-2 på MIT Lincoln Laboratory af computergrafikpioner Ivan Sutherland til at køre sit program Sketchpad i 1963.

Efterfølgende vektorgrafiksystemer, hvoraf de fleste gentog gennem dynamisk modificerbare lagrede lister over tegningsinstruktioner, omfatter IBM 2250 , Imlac PDS-1 og DEC GT40 . Der var en spillekonsol, at brugte vektorgrafik kaldet Vectrex samt forskellige arcade spil som asteroider , Space krige , og mange cinematronics titler som Rip-Off , og Tail Gunner hjælp vektor skærme . Opbevaringsskærme, f.eks. Tektronix 4014 , kunne vise vektorbilleder, men ikke ændre dem uden først at slette skærmen.

Udtrykket "vektorgrafik" bruges hovedsageligt i dag i forbindelse med todimensionel computergrafik. Det er en af ​​flere tilstande, en kunstner kan bruge til at oprette et billede på et raster -display. Vektorgrafik kan uploades til onlinedatabaser, så andre designere kan downloade og manipulere, hvilket fremskynder den kreative proces. Andre tilstande omfatter tekst, multimedier og 3D -gengivelse . Stort set al moderne 3D -gengivelse udføres ved hjælp af udvidelser af 2D -vektorgrafikteknikker. Plottere, der bruges i teknisk tegning, tegner stadig vektorer direkte til papir.

Dette vektorbaserede billede af en rund firfarvet hvirvel viser flere unikke træk ved vektorgrafik kontra rastergrafik: der er ingen aliasing langs den afrundede kant (hvilket ville resultere i digitale artefakter i en rastergrafik), farveforløbene er alle glatte , og brugeren kan ændre størrelsen på billedet uendeligt uden at miste nogen kvalitet.

Standarder

Den World Wide Web Consortium (W3C) standard for vektorgrafik er Scalable Vector Graphics (SVG). Standarden er kompleks og har været relativt langsom at etablere i det mindste delvist på grund af kommercielle interesser. Mange webbrowsere har nu en vis støtte til gengivelse af SVG -data, men fulde implementeringer af standarden er stadig forholdsvis sjældne.

I de senere år er SVG blevet et betydningsfuldt format, der er helt uafhængigt af opløsningen på gengivelsesenheden, typisk en printer eller skærm. SVG -filer er i det væsentlige udskrivbar tekst, der beskriver både lige og buede stier samt andre attributter. Wikipedia foretrækker SVG til billeder som simple kort, linjeillustrationer, våbenskjolde og flag, der generelt ikke ligner fotografier eller andre billeder i kontinuerlig tone. Gengivelse af SVG kræver konvertering til et rasterformat med en opløsning, der passer til den aktuelle opgave. SVG er også et format til animeret grafik.

Der er også en version af SVG til mobiltelefoner. Især det specifikke format til mobiltelefoner kaldes SVGT (SVG Tiny version). Disse billeder kan tælle links og også udnytte anti-aliasing. De kan også vises som tapet.

Konvertering

Listen over billedfilformater dækker proprietære og offentlige vektorformater .
Original reference foto før vektorisering
Detaljer kan tilføjes til eller fjernes fra vektorkunst.

Til raster

Hovedartikler: Rasterisering , Raster -billedprocessor og Render -outputenhed

Moderne displays og printere er rasterenheder ; vektorformater skal konverteres til et rasterformat (bitmaps - pixelarrays), før de kan gengives (vises eller udskrives). Størrelsen af ​​den bitmap/raster-formatfil, der genereres af konverteringen, afhænger af den nødvendige opløsning, men størrelsen på vektorfilen, der genererer bitmap/raster-filen, vil altid forblive den samme. Det er således let at konvertere fra en vektorfil til en række bitmap/raster -filformater, men det er meget vanskeligere at gå i den modsatte retning, især hvis efterfølgende redigering af vektorbilledet er påkrævet. Det kan være en fordel at gemme et billede, der er oprettet fra en vektorkildefil som et bitmap/raster -format, fordi forskellige systemer har forskellige (og inkompatible) vektorformater, og nogle understøtter muligvis slet ikke vektorgrafik. Men når en fil er konverteret fra vektorformatet, er den sandsynligvis større, og den mister fordelen ved skalerbarhed uden tab af opløsning. Det vil heller ikke længere være muligt at redigere enkelte dele af billedet som diskrete objekter. Filstørrelsen på et vektorgrafisk billede afhænger af antallet af grafiske elementer, det indeholder; det er en liste med beskrivelser.

Fra raster

Hovedartikler: Vektorisering (billedsporing) og sammenligning af raster-til-vektor konverteringssoftware

Trykning

Vektorkunst er ideel til udskrivning, da kunsten er lavet af en række matematiske kurver; det vil udskrive meget skarpt, selv når det ændres i størrelse. For eksempel kan man udskrive et vektorlogo på et lille ark kopipapir og derefter forstørre det samme vektorlogo til billboardstørrelse og beholde den samme sprøde kvalitet. En rastergrafik med lav opløsning ville sløre eller pixelere for meget, hvis den blev forstørret fra visitkortstørrelse til billboardstørrelse. (Den præcise opløsning af en rastergrafik, der er nødvendig for resultater af høj kvalitet, afhænger af visningsafstanden; f.eks. Kan et billboard stadig synes at være af høj kvalitet, selv ved lav opløsning, hvis visningsafstanden er stor nok.)

Hvis vi betragter typografiske tegn som billeder, gælder de samme overvejelser, som vi har gjort os for grafik, selv for sammensætningen af ​​skrevet tekst til udskrivning ( sætning ). Ældre tegnsæt blev gemt som bitmaps. For at opnå maksimal udskriftskvalitet skulle de derfor kun bruges i en given opløsning; disse skrifttypeformater siges at være ikke-skalerbare. Typografi i høj kvalitet er i dag baseret på tegntegninger ( skrifttyper ), der typisk er gemt som vektorgrafik, og som sådan kan skaleres til enhver størrelse. Eksempler på disse vektorformater for tegn er Postscript -skrifttyper og TrueType -skrifttyper .

Operation

Fordele for denne stil at trække på raster grafik :

  • Fordi vektorgrafik består af koordinater med linjer/kurver imellem dem, afhænger repræsentationens størrelse ikke af objektets dimensioner . Denne minimale mængde information oversættes til en meget mindre filstørrelse sammenlignet med store rasterbilleder, der er defineret pixel for pixel. Når det er sagt, siges en vektorgrafik med en lille filstørrelse ofte at mangle detaljer sammenlignet med et billede i den virkelige verden.
  • Tilsvarende kan man uendeligt zoome ind på f.eks. En cirkelbue, og den forbliver glat. På den anden side vil en polygon, der repræsenterer en kurve, afsløre, at den ikke er rigtig buet.
  • Ved zoom ind behøver linjer og kurver ikke at blive bredere proportionelt. Ofte er bredden enten ikke øget eller mindre end proportional. På den anden side kan uregelmæssige kurver repræsenteret ved simple geometriske former gøres proportionalt bredere, når de zoomer ind, for at de skal se glatte ud og ikke lide disse geometriske former.
  • Objektets parametre gemmes og kan senere ændres. Det betyder, at bevægelse , skalering , rotation , fyldning osv. Ikke forringer kvaliteten af ​​en tegning. Desuden er det almindeligt at specificere dimensionerne i enhedsuafhængige enheder, som resulterer i den bedst mulige rasterisering på raster enheder .
  • Fra et 3D-perspektiv er gengivelse af skygger også meget mere realistisk med vektorgrafik, da skygger kan abstraheres ind i lysstrålerne, hvorfra de dannes. Dette giver mulighed for fotorealistiske billeder og gengivelser.

Overvej f.eks. En cirkel med radius r . De vigtigste oplysninger, et program har brug for for at tegne denne cirkel, er

  1. en indikation på, at det, der skal tegnes, er en cirkel
  2. radius r
  3. den placering af midtpunktet af cirklen
  4. linjestil og farve (muligvis gennemsigtig)
  5. udfyld stil og farve (muligvis gennemsigtig)

Vektorformater er ikke altid passende i grafikarbejde og har også adskillige ulemper. For eksempel producerer enheder som kameraer og scannere i det væsentlige rastergrafik med kontinuerlig tone, der er upraktisk at konvertere til vektorer, og for denne type arbejde vil et billedredigeringsprogram fungere på pixel frem for at tegne objekter defineret af matematiske udtryk. Omfattende grafikværktøjer kombinerer billeder fra vektor- og rasterkilder og kan give redigeringsværktøjer til begge dele, da nogle dele af et billede kan komme fra en kamerakilde, og andre kunne have været tegnet ved hjælp af vektorværktøjer.

Nogle forfattere har kritiseret udtrykket vektorgrafik som forvirrende. Især vektorgrafik ikke blot henvise til grafik beskrevet af euklidiske vektorer . Nogle forfattere har foreslået at bruge objektorienteret grafik i stedet. Dette udtryk kan imidlertid også være forvirrende, da det kan læses som enhver form for grafik implementeret ved hjælp af objektorienteret programmering .

Typiske primitive objekter

Ethvert bestemt vektorfilformat understøtter kun nogle former for primitive objekter. Næsten alle vektorfilformater understøtter simple og hurtige primitive objekter:

De fleste vektorfilformater understøtter:

Et par vektorfilformater understøtter mere komplekse objekter som primitiver:

Hvis et billede, der er gemt i et vektorfilformat, konverteres til et andet filformat, der understøtter alle de primitive objekter, der bruges i det pågældende billede, kan konverteringen være tabsfri.

Vektoroperationer

Vektorgrafikredaktører tillader typisk oversættelse, rotation, spejling, strækning, skævhed, affinetransformationer , ændring af z-rækkefølge (løst, hvad der står foran hvad) og kombination af primitiver til mere komplekse objekter. Mere sofistikerede transformationer omfatter sætoperationer på lukkede former ( forening , forskel , kryds osv.).

Vektorgrafik er ideel til enkle eller sammensatte tegninger, der skal være enhedsuafhængige eller ikke behøver at opnå foto-realisme . F.eks. Bruger PostScript- og PDF -sidebeskrivelsessproget en vektorgrafikmodel.

Se også

Noter

Referencer

eksterne links

Medier relateret til vektorgrafik på Wikimedia Commons