2.4.3. Растровая и векторная графика

По своей математической основе графические изображения в компьютере бывают трех типов: векторные, растровые и фрактальные (последние имеют ограниченное применение).

Основная задача растровой графики – сохранение и обработка реального объекта (сфотографированного, сканированного, нарисованного пр.) в цифровой форме, разбитого на пиксели. А средствами векторной графики создается рисунок из контуров и заливок, всегда условно передающий реальность.

Интересно, что два вида изображений, выполняющие примерно те же роли, существовали и до создания компьютеров, в полиграфии, и даже до изобретения книгопечатания (см. файл Задачи визуализации).

В книгах и другой печатной продукции существуют два типа печатных иллюстраций. Одни состоят из сплошных линий и называются штриховые рисунки. Другие строятся на основе печатного растра, заметного при увеличении – это тоновые рисунки. Тоновые рисунки выполняют ту же задачу, что и растровая графика: отображать реальные объекты (пусть и не всегда в цвете, с высоким качеством). А штриховые рисунки можно до некоторой степени считать аналогом векторной графики.

Более того, с древнейших времен в области изобразительного искусства можно выделить две задачи.

1. С максимальной точностью отобразить объекты реального мира, эту задачу решали скульптура, живопись, затем появилась фотография.

2. Быстро, пусть и в ущерб качеству с помощью рисунка создать образ, передать смысл – так появились пиктограммы, из них иероглифы, затем алфавит. Сюда же можно отнести все виды изобразительного искусства, намеренно отходящие от реализма.

Из сказанного следует, что разделение компьютерной графики на растровую и векторную не случайно. Оба вида с помощью новых технических средств решают те же задачи, которые существовали и раньше.

Графические изображения в компьютере в основном бывают двух типов: векторные и растровые.

В растровой графикеглавным элементом является пиксель.Пиксель – это минимальный квадратный элемент растрового изображения, внутри которого все свойства остаются постоянными.Термин пиксель происходит от английских словpictureelement. Изображение состоит из мельчайших квадратов одинакового размера, каждый из них обладает определенным цветом и яркостью, и это записано в файле. Растровое изображение можно сравнить с мозаикой из одинаковых по размеру плиток(см. файл АфинаРастр).

В векторной графикеосновным элементом является отрезок линии (сегмент) или несколько таких отрезков (контур) (см. файл ВектГрафика). Все линии рисунка записаны в файле в виде координат точек, которые в компьютере обрабатываются по определенным математическим формулам. Также определенным образом записаны цвет, толщина и некоторые другие свойства контуров. Замкнутые контуры, образованные одной или несколькими линиями могут быть заполнены однородным цветом, или градиентом, окраска которого изменяется по определенной закономерности, или готовым узором, то есть текстурой. То есть в векторной графике изображение представлено в виде совокупности уравнений.

Преимущества векторной графики.

1. При увеличении качество растровой картинки может резко ухудшиться за счет пикселизации – станут заметны отдельные пикселы (см. файл АфинаРастр). А векторное изображение при увеличении не становится хуже, наоборот – в нем могут проступить незаметные ранее детали(см. файл ВектГрафика).

2. Инструментальные возможности векторной графики намного больше, чем у растровой.

В векторной графике с каждой линией можно проводить различные трансформации: изменять кривизну, масштаб, толщину, цвет и многое другое. Аналогично можно трансформировать группу линий – контур и группу контуров – объект. Все это создает широкие возможности для разнообразной обработки изображений.

3. Векторные файлы имеют меньший размер, чем растровые.

Для описания линии чаще всего достаточно знать координаты 4-х или 2-х опорных точек, это очень малое количество информации, измеряемое в байтах. Простой, но выразительный рисунок может состоять из нескольких десятков линий, даже из нескольких линий. В результате вместе с различной служебной информацией файл будет занимать 15-30 килобайт.

Размер даже сложных векторных рисунков, состоящих из сотен кривых, редко превышает 500 килобайт. Но бывает так, что в векторный файл экспортируется (вставляется) растровая графика, тогда размер файла увеличивается в сотни раз, и измеряется уже в мегабайтах. Происходит это потому, что каждый пиксел (а их может быть миллионы) обрабатывается как отдельный векторный объект, квадрат.

Размер растрового файла определяется количеством содержащихся в нем пикселей и тем, сколько бит тратится на описание цвета одного пикселя. В нормальном растровом рисунке сотни тысяч, миллионы пикселей, что дает от сотен килобайт до нескольких мегабайт. А верхний предел размера высококачественного растрового файла ограничен только возможностями его обработки на компьютере.

Причем не имеет никакого значения содержание растрового рисунка. Если количество пикселей и способ описания цвета одинаковы, то для чистого белого листа и многоцветной фотографии размер файла будет одним и тем же!

Преимуществарастровой графики.

1. Почти все устройства ввода графики в компьютер и вывода из него построены по растровому принципу, изображение в них оцифровано в виде точек растра. Рисунки или фотографии, вводимые в компьютер, например со сканера, являются растровой графикой. Монитор – растровое устройство, по растровому принципу осуществляется печать файла, цифровая фотография и пр.

Векторных устройств мало, к ним относятся плоттеры (причем не все модели); есть векторные режимы у графических планшетов.

2. В растровой графике можно не только получить копию объекта окружающей среды путем сканирования, фотографирования и пр., но и с помощью планшета создать собственное художественное произведение. Техника создания принципиально не отличается от работы художника на бумаге, холсте и пр. – необходимо иметь те же навыки.

Созданные же средствами векторной графики рисунки схематичны, бедны в чисто живописном плане. Создать в векторной графике фотореалистичные изображения очень трудно.

3. Растровая графика обладает набором инструментов и эффектов одновременного изменения свойств всех выделенных пикселей. Это цветовая и тоновая корректировка изображения, разнообразные фильтры и многое другое. Аналогичные операции в векторной графике либо проводятся с большим трудом, либо вообще невозможны.

4. За счет меньшего набора инструментов растровая графика в целом проще и понятнее для освоения, чем векторная.