Файл: Возможности для создания векторных объектов.pdf

В середине 50-х годов впервые было реализовано представление данных на мониторе компьютера в графическом виде для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом "де-факто" для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Без компьютерной графики невозможно представить себе не только компьютерный, но и обычный, вполне материальный мир. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Для примера назовем медицину (компьютерная томография), научные исследования (визуализация строения вещества, векторных полей и других данных), моделирование тканей и одежды, опытно-конструкторские разработки.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

1. Векторная графика

Векторная графика является оптимальным средством для хранения высокоточных графических объектов (чертежи, схемы и т.д.), для которых имеет значение сохранение четких и ясных контуров. Изображения формируются из объектов (точка, линия, окружность, прямоугольник и т.д.).

Векторная графика - это вид компьютерной графики, задающийся и хранящийся в виде математических формул. При просмотре по этим формулам выстраивается изображение с помощью специальных программ.

Изображение детали, выполненное в программе Компас 3D LT.

Изображение, выполненное в программ 3D STUDIO MAX

Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике базовым элементом изображения является линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

2.Векторная графика, общие сведения

Векторная графика описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа (см. рис. 1.) описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

Рис. 1. Пример векторной графики

В отличие от растровой графики в векторной графике изображение строится с помощью математических описаний объектов, окружностей и линий. Хотя на первый взгляд это может показаться сложнее, чем использование растровых массивов, но для некоторых видов изображений использование математических описаний является более простым способом.

Ключевым моментом векторной графики является то, что она использует комбинацию компьютерных команд и математических формул для объекта. Это позволяет компьютерным устройствам вычислять и помещать в нужном месте реальные точки при рисовании этих объектов. Такая особенность векторной графики дает ей ряд преимуществ перед растровой графикой, но в тоже время является причиной ее недостатков.

Векторную графику часто называют объектно–ориентированной графикой или чертежной графикой. Простые объекты, такие как окружности, линии, сферы, кубы и тому подобное называется примитивами, и используются при создании более сложных объектов. В векторной графике объекты создаются путем комбинации различных объектов.

Для создания векторных рисунков необходимо использовать один из многочисленных иллюстрационных пакетов. Достоинство векторной графики в том, что описание является простым и занимает мало памяти компьютера. Однако недостатком является то, что детальный векторный объект может оказаться слишком сложным, он может напечататься не в том виде, в каком ожидает пользователь или не напечатается вообще, если принтер неправильно интерпретирует или не понимает векторные команды.

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.

Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполняемости.

Еще одно преимущество – качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, 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. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR–TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).

3. Объекты векторной графики

Объекты векторной графики описываются математическими формулами:

Точка задается своими координатами (x, y) так же, как, например, в игре Морской бой или в шахматной игре;

Линия - координатами начала (х1, у1) и конца (х2, у2);

Окружность - координатами центра (х, у) и радиусом R;

Прямоугольник - величиной сторон и координатами левого верхнего угла (х1, у1) и правого нижнего угла (х2, у2) и т.д.

Для каждого объекта задается свой цвет.

Линия - элементарный объект векторной графики. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты) или выбранным цветом. Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. Узлы также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами. Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно, представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.

Например, для описания (рис. 7) отрезка требуются координаты начала и конца отрезка, для описания круга требуется координаты точки центра и радиус.

Векторные изображения имеют небольшой размер файла (кроме случаев когда в векторной программе описывается фотография). Кривые позволяют делать четкий край у объектов (плакатная графика, логотипы, шрифты, чертежи и т.п.). Объекты можно свободно масштабировать не боясь потери качества изображения. Можно создавать и реалистичные изображения, но это требует некоторых навыков работы с программой и навыков рисования на бумаге (композиция, свет, тень, форма, работа с цветом и т. п.). Объем файла зависит от количества точек использованных в изображении и в меньшей степени от типа заливки (много памяти компьютера занимает заливка PostScript в CorelDAW).

4. Векторная иллюстрация

Векторная иллюстрация может состоять из нескольких видов объектов.

1. Графические примитивы

2. Автофигуры (есть в CorelDAW)

3. Кривые Безье (в некоторых программах называются пути)

4. Текстовые объекты

5. Растровые объекты

6. Символьные объекты (символы)

7. Групповые объекты (группы)

8. Комбинированные объекты

9. Трассированные объекты

10. Вспомогательные объекты (маски, направляющие, сетка)

Геометрические примитивы

Автофигуры

В зависимости от того о какой программе идет речь - эти объекты будут иметь разные свойства. Например, в CorelDAW графические примитивы и автофигуры имеют ограниченное редактирование (то есть не все команды к ним применяются), до тех пор пока их не конвертируют (преобразуют) в кривые. В Adobe Illustrator эти объекты сразу можно редактировать в полной мере. Любой объект состоит из точек (узлов) и сегментов их соединяющих.

Объекты могут иметь свойства:

1. Заливка

2. Обводка (контур)

Графический примитив - это простейший геометрический объект, например, эллипс, прямоугольник, многоугольник и т.п.

Автофигуры - объекты, форма которых задана заранее и отличается от геометрических примитивов. Например, спираль, блок схема (CorelDAW). Звезда, стрелка (CorelDAW), капля (CorelDAW), смайлик (CorelDAW) и т. п.

Кривая Безье - это линия, которая строится с помощью математических формул, разработанная математиком Пьером Безье (Bйzier) 1962 году из компании "Рено" и Полем де Кастелье (de Casteljau) в 1959 году из компании "Ситроен", где кривые применялись для проектирования автомобилей.

Кривые Безье состоят из точек (узлов) и сегментов (линий соединяющие точки). Узлы (точки) имеют направляющие линии, с помощью которых можно редактировать кривые. Точка или узел имеют две координаты x и y, определяющими положение точки в изображении. Кривая Безье.

Любая кривая имеет начальную точку и конечную точку - это может быть актуально, например, при рисовании стрелок.

Точки могут быть угловые и сглаженные (в CorelDAW три вида точек, узлов: угловые и сглаженные, симметричные). Угловые точки находятся в углах кривой (например, ломаная линия), сглаженные точки находятся в местах плавных перегибов. Угловые точки не имеют направляющих, но если преобразовать их в сглаженные точки, то направляющие появится.

Направляющие линии всегда находятся по касательной к сегменту (то есть, ВСЕГДА прилегают к сегменту и если начать двигать направляющую, то сегмент будет передвигаться за ней)- это нужно учитывать при редактировании кривой Безье. Направляющих может быть 2 или 1. Одна направляющая есть только у начальной и конечной точки (узла) кривой.

Кривые можно редактировать за:

1. Точки (узлы)

2. Направляющие

3. Сегменты

Свойства контура (обводки):

1. Толщина

2. Цвет

3. Тип линии (сплошная, двойная, пунктирная)

4. Тип начала и конца линии (свойства закругления концов линий)

Контур может быть замкнутый и не замкнутый. В CorelDAW не замкнутый контур не заливается, то есть он имеет свойство заливки, но мы ее не видим. В Adobe Illustrator все зависит от настроек в программе (по умолчанию заливается).

Типы заливок :

1. Сплошная

2. Градиентная (в CorelDAW Фонтанная)

3. Узорная, шаблонная

4. Текстурная (CorelDAW)

5. PostScript (ПостСкрипт) заливка, основана на языке программирования Пост Скрипт (CorelDAW)

6. Меш заливка (заливка по сетке)

Операции с объектами:

1. Группировать

2. Комбинировать

3. Производить с ними логические операции (например, соединить 2 объекта в один или из одного объекта "вычесть" другой)

При группировке объекты можно вместе перемещать, трансформировать, масштабировать, задавать всем одинаковый цвет. Но свойства каждого объекта, тем не менее, остаются индивидуальны. И при разгруппировке объекты снова становятся сами по себе. Группировка, например, применяется, если нарисован дом, с окнами, дверями и остальными объектами и вам нужно дом передвинуть или уменьшить, но что бы у каждого объекта (окно, стена) осталась своя заливка и обводка.

При комбинации объектов получается один объект с общими свойствами. Графика изображение иллюстрация векторный.

При работе с логическими операциями то же получается один объект формы отличной от начальной (например, вырезали дырку в круге).