4.1.1. Векторные графические модели
Исторически компьютерная графика появилась в результате
Применения электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с произвольным
139
Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование
сканированием луча для получения изображения компьютер
ной геометрической модели. Первой машиной, где ЭЛТ исполь
зовалась в качестве устройства вывода, была ЭВМ Whirlwind-I
(Ураган-I), изготовленная в 1950 г. в Массачусетском технологи
ческом институте [61]. С этого эксперимента начался этап разви
тия векторных (каллиграфических) устройств и, соответственно,
векторных графических моделей.
Векторные графические модели состоят из последовательно
сти
непрерывных линейных
графических элементов
(отрезки
ли
ний, дуги, окружности, эллипсы и пр.). На многих технических
устройствах все линии, в том числе и кривые, формируются из
множества коротких направленных отрезков — векторов.
В системах компьютерной графики векторные изображения
могут быть получены исключительно при помощи специальных
векторных устройств, таких как векторные дисплеи и перьевые
плоттеры (от английского Plot — график, чертеж). Плоттеры ино
гда еще называют графопостроителями, но к настоящему време
ни наименование «Плоттер», как и многие другие английские
термины, уже почти вытеснило свой русскоязычный аналог.
Со времени появления на рынке первого устройства выво
да графической информации на твердые носители — плоттера
фирмы CalComp (1959), который был векторным (перьевым), —
прошло почти полвека. За это время успело появиться несколь
ко новых технологий вывода графической информации и сме
ниться несколько поколений устройств. В перьевых плоттерах
используется пишущий элемент в виде ручки (чернильной, ша
риковой, гелевой и т.д.), позволяющий получать непрерывную
линию. Линия произвольной формы образуется в результате
перемещения пишущего узла (каретки) с закрепленной на нем
ручкой (ручками различного цвета или толщины) одновремен
но вдоль двух осей в планшетных плоттерах или одновременно
го перемещения бумаги (вертикально) и ручки (горизонтально)
в рулонном плоттере (рис. 4.4.1а, б).
Положительной особенностью векторных устройств является
высокая точность и качество линий получаемого изображения.
В настоящее время векторные плоттеры встречаются чрезвычай
но редко из-за медлительности, присущей последовательному
принципу формирования изображения, и высокой стоимости
141
140
4 1. Классификация и область применения компьютерных моделей
Раздел 4. Компьютерная графика и геометрическое моделирование
печати, очень быстро и с минимальными потерями качества. Из
Компьютерная векторная геометрическая модель также состав
лена из простейших линейных элементов (прямых, окружностей,
дуг, сплайнов и пр.) с известными формальными правилами их
описания, но существует только во внутреннем (алгоритмиче
ском) представлении компьютера.
Такими моделями часто оперируют не только подсистемы ге
ометрического моделирования САПР, но и профессиональные
графические программы — редакторы изобразительной машин
ной графики (например, популярный оформительский пакет
CorelDraw). При выводе на экран персонального компьютера или
на другое «растровое» техническое устройство эта модель обяза
тельно должна быть преобразована в «растровую» форму.
Преимущество векторной графики заключается в том, что
форма, пространственное положение и характеристики графи
ческих объектов описываются с помощью аналитических фор
мул. Это обеспечивает сравнительно небольшие размеры файлов
изображений, содержащих только основные параметры объек
тов, неограниченные возможности трансформации моделей и их
независимость от принципа действия печатающего устройства
или монитора.
В настоящее время графические модели, подготовленные
в векторной форме, могут с одинаковым успехом визуализи
роваться на различных по принципу действия технических
средствах. В этом случае перед выводом на растровую технику
производится программное преобразование векторной модели
в растровую форму. Например, в состав Windows входит библио
тека GDI (Graphics Device Interface) для осуществления вывода ин
формации на графические периферийные устройства.
Особенно растеризация сказывается на качестве подготовки и пе
чати текстовых документов. В так называемых «графических шриф
тах» каждая буква описывается как векторная графическая модель.
Это позволяет легко масштабировать текст, поворачивать его под
любым углом и т.д. Существуют специальные PostScript-принтеры,
имеющие встроенный аппаратный растеризатор (RIP — Raster Image
Proceccor), который оперативно преобразует векторные данные;,
подготовленные на специальном графическом языке векторного
моделирования PostScript в растровую форму. На таком принте
ре векторная модель растеризуется непосредственно в процессе
142
вестны и другие аппаратно-ориентированные графические язы-
ки моделирования, обычно разрабатываемые производителями
технических средств (HPGL, Xerox XES/UDK, Lineprinter и т.д.).