Способ хранения изображения

Рассмотрим, к примеру, окружность радиуса r. Список информации, необходимой для полного описания окружности, таков:

• радиус r;
• координаты центра окружности;
• цвет и толщина контура (возможно прозрачный);
• цвет заполнения (возможно прозрачный).

Достоинства:

1. Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта). Соответственно, можно бесконечно увеличить, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая.

2. При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной.

3. Параметры объектов хранятся и могут быть изменены. Это означает, что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка. Более того, обычно указывают размеры в аппаратно-независимых единицах (англ. device-independent unit), которые ведут к наилучшей возможной растеризации на растровых устройствах.

Недостатки:

1. Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности.

2. Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет – трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

Типичные примитивные объекты

1. Линии и ломаные линии.

2. Многоугольники.

3. Окружности и эллипсы.

4. Кривые Безье.

5. Безигоны.

6. Текст (в компьютерных шрифтах, таких как TrueType, каждая буква создаётся из кривых Безье).

Этот список неполон. Есть разные типы кривых, которые используются в различных приложениях.

Также возможно рассматривать растровое изображение как примитивный объект, ведущий себя как прямоугольник.

Векторные операции

Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, скашивать, выполнять основные аффинные преобразования над объектами, изменять и комбинировать примитивы в более сложные объекты.

Более изощрённые преобразования включают булевы операции на замкнутых фигурах: объединение, дополнение, пересечение и т. д.

Векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме.

Векторные графические редакторы

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, EPS, PDF, WMF или SVG.

Свободное ПО:

• Inkscape;
• OpenOffice.org Draw;
• Skencil (бывший Sketch);
• sK1 (форк Skencil);
• Sodipodi;
• Xara Xtreme for Linux.

Коммерческое ПО:

• Adobe Illustrator;
• CorelDRAW;
• Macromedia FreeHand;
• Xara Xtreme;
• Strokes Maker.

Векторные форматы:

SVG (Scalable Vector Graphics – масштабируемая векторная графика) – язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3С) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML, предназначен для описания двухмерной векторной и смешанной векторно/растровой графики в формате XML. Поддерживает как неподвижную, так анимированную и интерактивную графику – или, в иных терминах, декларативную и скриптовую. Это открытый стандарт, является рекомендацией консорциума W3C, – организации, разработавшей такие стандарты, как HTML и XHTML. В основу SVG легли языки разметки VML и PGML.

Достоинства формата

1. При просмотре документов, содержащих SVG графику, имеется доступ к просмотру кода просматриваемого файла и возможность сохранения всего документа. Кроме того, SVG файлы обычно получаются меньше по размеру, чем сравнимые по качеству изображения в форматах JPEG или GIF, а также хорошо поддаются сжатию.

2. Масштабируемость – SVG является векторным форматом. Существует возможность увеличить любую часть изображения SVG без потери качества. Дополнительно, к элементам SVG документа возможно применять фильтры – специальные модификаторы для создания эффектов, подобных применяемым при обработке растровых изображений (размытие, выдавливание, сложные системы трансформации и др.) В тексте SVG-кода фильтры описываются тегами, визуализацию которых обеспечивает средство просмотра, что не влияет на размер исходного файла, обеспечивая при этом необходимую иллюстративную выразительность.

3. Анимация реализована в SVG с помощью языка SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language), разработанного также консорциумом W3C. Поддерживаются скриптовые языки на основе спецификации ECMAScript. SVG-элементами можно управлять с помощью JavaScript. Применение скриптов и анимации в SVG позволяет создавать динамичную и интерактивную графику. В SVG обеспечивается событийная модель, отслеживаются события (загрузка страницы, изменение ее параметров, события мыши, клавиатуры и др.). Анимация может запускаться по определенному событию (например «onmouseover» или «onclick»), что придаёт графике интерактивность. У каждого элемента есть свои собственные события, к которым можно привязывать отдельные скрипты.

4. SVG – открытый стандарт. В отличие от некоторых других форматов, SVG не является чьей-либо собственностью.

WMF (Windows MetaFile) – универсальный формат векторных графических файлов для Windows приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Формат разработан Microsoft и является неотъемлемой частью Windows, так как сохраняет последовательность аппаратно-независимых функций GDI (Graphical Device Interface), непосредственно выводящих изображение в заданный контекст графического устройства (на экран, на принтер и т.п.). Очень часто WMF неявно используется для сохранения образа окна вывода программы и его последующего восстановления, а также при переносе информации через буфер обмена (clipboard). Из MS Windows запись и чтение в файл этого формата осуществляются чрезвычайно просто и быстро, в других операционных системах поддержка этого формата бесполезна. Его понимают некоторые программы для Macintosh. На платформе Macintosh аналогичную роль играет формат PICT.

EPS (Encapsulated PostScript) – расширение формата PostScript, данные в котором записываются в соответствии со стандартом DSС (Document Structuring Conventions), но при этом c рядом расширений, позволяющих использовать этот формат как графический.

Формат EPS был создан компанией Adobe на основе языка PostScript и послужил базой для создания ранних версий формата Adobe Illustrator.

Формат используется в профессиональной полиграфии, и может содержать растровые изображения, векторные изображения, а также их комбинации.

Изображение, записанное в EPS-формате, может быть сохранено в разных цветовых пространствах:

• Grayscale;
• RGB;
• CMYK;
• Lab;
• Multi-channel.

PDF (Portable Document Format) – кроссплатформенный формат электронных документов, созданный фирмой Adobe Systems с использованием ряда возможностей языка PostScript. В первую очередь предназначен для представления в электронном виде полиграфической продукции, – значительное количество современного профессионального печатного оборудования может обрабатывать PDF непосредственно. Для просмотра можно использовать официальную бесплатную программу Acrobat Reader, а также программы сторонних разработчиков.

Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, несколько типов сжатия растровой информации.

Трёхмерная графика

Трёхмерная графика (3D, 3 Dimensions, русск. 3 измерения) – раздел компьютерной графики, охватывающий алгоритмы и программное обеспечение для оперирования объектами в трёхмерном пространстве, а также результат работы таких программ. Больше всего применяется для создания изображений в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке.

Трёхмерное изображение отличается от плоского построением геометрической проекции трёхмерной модели сцены на экране компьютера с помощью специализированных программ.

При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала).

Для получения трёхмерного изображения требуются следующие шаги:

• моделирование – создание математической модели сцены и объектов в ней;
• рендеринг – построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью.

Моделирование

В сцене могут участвовать следующие типы объектов:

• источники света;
• геометрические примитивы – сфера, куб, конус, а также тела, описываемые квадратными и кубическими уравнениями;
• каркасы (англ. mesh) – группы связанных между собой «встык» треугольников, образующих иллюзию тела или поверхности среды;
• среды жидкости в стаканах, газы, например, воздух в атмосфере, дымы;

Есть и концептуально более сложные типы, как, например, искажения пространства или системы частиц.

Задача трёхмерного моделирования – описать эти объекты и разместить их на сцене с помощью геометрических преобразований в соответствии с требованиями к будущему изображению.