Сравнение растровой и векторной графики

Растровая графика

Растровое изображение состоит из множества точек, у каждой из которых могут быть свои цвет и яркость. Точки расположены как в таблице: по строкам и столбцам. Из точек, как в мозаике, получается изображение (рис. 1). Благодаря незначительному размеру точек они не видны или малозаметны, поэтому создается впечатление однородной картины.

Пиксель (сокращение английского словосочетания picture element, т. е. элемент картины) – минимальный элемент, из которого состоит растровое изображение.

Растр – совокупность точек, выстроенных в четко заданном порядке. Обычно используется прямоугольный растр, т. е. точки выстраиваются в виде таблицы.

Для хранения растрового изображения в памяти компьютера необходимо хранить информацию о цвете каждого пикселя.

Растровый способ представления изображений используется для хранения фотографий и видеофрагментов.

Редактирование растровой графики заключается в изменении цветов пикселей, это удобно в том случае, когда необходимо изменить мелкие детали
изображения или применить какой-либо визуальный эффект (например, эффект размытого изображения). Однако изображение, представленное в растровом виде, не хранит информацию о форме объектов. Форма получается в сознании человека за счет разницы цветов соседних пикселей, поэтому редактировать форму объектов, представленных растровым способом, достаточно сложно.

Векторная графика

Другим видом представления графической информации является векторная графика. Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной – линия. Элементами векторной графики являются геометрические фигуры, которые хранятся в памяти компьютера в виде математических формул и числовых параметров. Например, отрезок задается координатами двух точек, а окружность – координатами центра и радиусом. Из
простых фигур (примитивов) (рис. 2) складываются более сложные. Каждую фигуру можно выполнить определенным цветом. Область, ограниченная несколькими линиями, в зависимости от замысла художника закрашивается каким-либо цветом или особым способом (например, заштриховывается) (рис. 3).

Совокупность геометрических фигур представляет собой какой-либо объект, который имеет определенные параметры, например название, размер, угол наклона. Таким образом, для построения векторного изображения необходимо знать координаты и дополнительные параметры примитивов с их взаимосвязями.

Векторная графика используется для создания иллюстраций и рисунков в издательском деле, карт в компьютерной топографии (геоинформационных системах).

При помощи векторной графики можно задать не только двумерные фигуры, но и трехмерные. Все современные редакторы трехмерной графики являются векторными, и лишь при создании итогового изображения (видеоролика) происходит преобразование его в растровое графическое изображение.

Векторное изображение проще анимировать, поэтому в настоящее время векторная графика используется для создания анимации и компьютерных игр. Например, программа Macromedia Flash, предназначенная для создания анимации на веб-страницах, основана на векторном представлении графики, хотя и может работать с растровыми изображениями.

Так как объекты, изображенные с использованием векторной графики, описываются с помощью математических выражений, то объем файла с изоб­ражением зависит от количества объектов и их сложности.

Сравнение растровой и векторной графики

Достоинства растровой графики:

можно отразить множество мелких деталей, плавные переходы цветов, нечеткие границы или размытые края объектов, так как каждый пиксель
имеет незначительный размер по сравнению со всем изображением и собствен-
ный цвет;

высокое качество фотореалистичных изображений;

в силу независимости пикселей легко редактировать определенные детали изображения или все изображение в целом (менять цвет, яркость, использовать визуальные эффекты);

проще ввести в компьютер растровую графику, она является «родной» для многих устройств ввода-вывода: монитора, принтера, сканера, цифровой фото- и видеокамеры. Любое изображение, выводимое на монитор или принтер, должно быть представлено в растровом виде.

Недостатки растровой графики:

растровые изображения занимают большой объем памяти, так как растровое изображение состоит из нескольких тысяч, а порой и миллионов пикселей, для каждого из которых необходимо хранить информацию о цвете;

растровое изображение плохо поддается масштабированию. При уменьшении растрового изображения несколько соседних пикселей превращаются в один, что приводит к потери информации, а следовательно, и к потери качества. При увеличении растрового изображения возникает «ступенчатый» эффект,
называемый пикселизацией (рис. 4, а).

а б

Рис. 4. Сравнение растровой (а) и векторной (б) графики

Достоинства векторной графики:

координаты объектов могут быть заданы в любых единицах измерения. Векторные изображения хорошо поддаются редактированию. Если необходимо изменить форму объекта, то достаточно изменить координаты одного или нес­кольких узлов элемента изображения;

при масштабировании и других трансформациях не возникает потеря качества (рис. 4, б). Для того чтобы увеличить фигуру в два раза, достаточно умножить координаты каждой точки на два. Нет никакой привязки к пикселям, поэтому векторное изображение не зависит от разрешения;

изображения, представленные в векторном виде, занимают намного меньший объем памяти, чем растровые, потому что нет необходимости сохранять информацию о каждом пикселе изображения, для построения изображения нужны только формы и характеристики графических объектов;

содержатся описание внешнего вида объектов и взаимосвязи между ними, что значительно упрощает процесс редактирования изображения и позволяет автоматизировать процесс изменения объектов. В частности, автоматизация используется в анимации: задав начальное и конечное изображение (правильно указав связи между объектами), можно запрограммировать компьютер так, чтобы он сам вычислил все промежуточные кадры.

Недостатки векторной графики:

прежде чем вывести векторное изображение на экран монитора или принтер, необходимо выполнить процесс растеризации. В настоящее время алгоритмы растеризации хорошо проработаны и широко используются во многих приложениях, однако для вывода векторной графики могут потребоваться дополнительные затраты процессорного времени;

сложно автоматизируется ввод векторной графической информации в компьютер. Зачастую изображение сначала вводится в растровом виде, а затем преобразуется в векторный вид при участии человека;

векторная графика не годится для хранения изображений фотореалистичного качества, так как они могут содержать множество мелких деталей, смазанных или расплывчатых границ и т. д., а хранение таких аспектов изображения в векторном виде крайне затруднительно. Например, фотография облаков на фоне синевы неба имеет очень много полутонов и нечетких границ, поэтому создать подобное изображение в векторном виде крайне сложно;

разработано большое количество форматов и стандартов векторной графики. Каждый разработчик имеет собственное мнение о том, какие возмож­ности должны быть у формата или стандарта. Таким образом, разные форматы могут иметь индивидуальные возможности и разнообразные формы представления информации. По этой причине полноценный перевод из одного формата векторной графики в другой зачастую невозможен: в процессе перевода неизбежны потери части информации.

2. СОЗДАНИЕ, ХРАНЕНИЕ, ОБРАБОТКА И ВЫВОД
ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: