Б1. В. 07 "Компьютерная графика", 15 г. н, з\о

План:

1. Основы векторной графики
2. Достоинства и недостатки векторной графики
3. Обзор графических редакторов векторной графики

  1.     Основы векторной графики

Векторная компьютерная графика имеет на сегодняшний день очень широкую область применения в самых различных областях человеческой деятельности, начиная от рекламы на страницах газеты и заканчивая разработкой проектов в таком виде промышленности как космическая.

Векторная графика — способ представления объектов и изображений (формат описания) в компьютерной графике, основанный на математическом описании элементарных геометрических объектов, обычно называемых примитивами, таких как: точки, линии, сплайны, кривые Безье, круги и окружности, многоугольники.

Основным объектом векторной графики, как было сказано выше,  является контур (линия). Из элементарных объектов создают более сложные объекты: новые контуры, составные контуры и группы объектов. Каждый объект векторной графики обладает свойствами. Не бывает объектов без свойств и свойств без объектов. Основными свойствами векторных объектов (контуров) являются обводка и заливка. Параметры, описывающие эти свойства, определяют толщину, цвет и форму линий, образующих контур, а также цвет и текстуру внутренней области контура.

Контуры состоят из сегментов и опорных точек. Каждый сегмент имеет две опорные точки. Свойства опорных точек определяют форму сегментов. Управляя расположением опорных точек, можно управлять формой контуров, составляющих изображение.

Точка — этот объект на плоскости представляется двумя числами (х, у), указывающими его положение относительно начала координат.

Основной элемент изображения — линия. Линия представлена в памяти ПК несколькими параметрами и в этом виде занимает гораздо меньше места, чем растровая линия состоящая из точек, для каждой из которых требуется ячейка памяти.

Линия — элементарный объект векторной графики. Любой сложный объект можно разложить на линии, прямые или кривые. Поэтому часто векторную графику называют объектно-ориентированной.

 Свойства линии: форма, толщина, цвет, стиль (пунктир, сплошная). Замкнутые линии имеют свойство заполнения — цветом, текстурой, узором и т.п. Каждая незамкнутая линия имеет 2 вершины, называемые узлами. С помощью узлов можно соединять линии между собой.

 Прямой линии соответствует  уравнение y=kx+b. Указав параметры k и b, всегда можно отобразить бесконечную прямую линию в известной системе координат, то есть для задания прямой достаточно двух параметров.

Отрезок прямой. Он отличается тем, что требует для описания еще двух параметров – например, координат x1 и х2 начала и конца отрезка.

Кривая второго порядка. К этому классу кривых относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, то есть все линии, уравнения которых содержат степени не выше второй. Кривая второго порядка не имеет точек перегиба.

Прямые линии являются всего лишь частным случаем кривых второго порядка. Формула кривой второго порядка в общем виде может выглядеть, например, так:     x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+a5=0.

Таким образом, для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пяти параметров. Если требуется построить отрезок кривой, понадобятся еще два параметра.

Кривая третьего порядка. Отличие этих кривых от кривых второго порядка состоит в возможном наличии точки перегиба. Например, график функции у= x3 имеет точку перегиба в начале координат. Именно эта особенность позволяет сделать кривые третьего порядка основой отображения природных объектов в векторной графике. Например, линии изгиба человеческого тела весьма близки к кривым третьего порядка. Все кривые второго порядка, как и прямые, являются частными случаями кривых третьего порядка.

В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так: x3+a1y3+a2x2y+a3xy2+a4x2+a5y2+a6xy+a7x+a8y+a9=0. Таким образом, кривая третьего порядка описывается девятью параметрами. Описание ее отрезка потребует на два параметра больше.

Кривые Безье. Это особый, упрощенный вид кривых третьего порядка. Метод построения кривой Безье (Bezier) основан на использовании пары касательных, проведенных к отрезку линии в ее окончаниях. Отрезки кривых Безье описываются восемью параметрами, поэтому работать с ними удобнее. На форму линии влияет угол наклона касательной и длина ее отрезка.

Термин «векторная графика» используется для пояснения различий от растровой графики, в которой изображение представлено в виде графической матрицы.

При выводе на матричные устройства отображения (мониторы) векторная графика предварительно преобразуется в растровую графику, преобразование производится программно или аппаратно средствами современных видеокарт.

 2.     Достоинства и недостатки векторной графики

Недостатки векторной графики: 1.Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных рисунков. Поэтому до недавнего времени векторная графика использовалась для построения чертежей, диаграмм, графиков, а также для создания технических иллюстраций. С развитием компьютерных технологий ситуация несколько изменилась: сегодняшние векторные изображения по качеству приближаются к реалистическим. Однако векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества.

2. Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода (например, лазерному принтеру). При этом может случиться так, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды.

3. невозможность использования эффектов, которые можно применять в растровой графике;

4. практически полная невозможность экспорта растрового рисунка в векторный. Например, отсканировать герб России, а затем вырезать его на плоттере. И наоборот, обратное преобразование (то есть превращение векторного изображения в растровое) выполняется практически автоматически не только с помощью графических редакторов, но и буфера обмена Windows). Векторная графика ограничена в чисто живописных средствахи не позволяет получать фотореалистичные изображения с тем же качеством, что и растровая. Причина в том, что в отличие от растровой графики, минимальной областью, закрашиваемой однородным цветом, является не пиксел, а объект. А размеры объекта по определению больше. Векторный принцип описания изображения не позволяет автоматизировать ввод графической информации, как это делает сканер для растровой графики. К сожалению, не существует векторных мониторов или векторных сканеров.

1. В векторной графике невозможно применить обширную библиотеку эффектов (фильтров), используемых при работе с растровыми изображениями.

Достоинства векторной графики. 1. Гибкая масштабируемость, можно изменять размеры изображений без потери его визуальных качеств. Это связано с тем, что векторная графика содержит только описания объектов, формирующих изображения, а компь­ютер или устройство печати интерпретирует их необходимым образом.

2. максимальная точность построенного изображения (координаты точек, между которыми могут быть проведены кривые, могут иметь точность до сотых доль микрона);

3. файл с векторным изображением имеет гораздо меньший размер по сравнению с растровым изображением. Это связано с тем, что сохраняется не само изображение, а только некоторые основные данные (математическая формула объекта), используя которые программа всякий раз воссоздает изображение заново. Описание цветовых характеристик почти не увеличивает размер векторного файла.

4.  рисунок имеет высокое качество при печати, особенно это хорошо заметно на хороших принтерах при качественной печати;

5.  возможность редактирования всех частей векторного изображения;

6.  простой экспорт векторного рисунка в растровый.

7.  Векторную графику значительно легче редактировать, поскольку готовое изображение не является «плоской» картинкой из пикселов, а составлено из объек­тов, которые могут накладываться друг на друга, перекрываться, оставаясь в то же время совершенно независимыми друг от друга.

8. Векторным программам свойственна высокая точность рисования (до сотой доли микрона).

 3.     Обзор графических редакторов векторной графики

Ни один современный профессиональный графический пакет не является чисто векторным или чисто растровым, а совмещает в себе элементы как того, так и другого вида графики. Например, векторный редактор CorelDRAW имеет как собственные, так и подключаемые (plug-ins) инструменты для редактирования растровых изображений, а последние версии растрового редактора Photoshop включает расширенные инструментальные возможности для работы с векторными объектами.

Таблица 2.

Графические программы — это инструменты компьютерного художника, с помощью которых он создаёт и редактирует изображения. В настоящее время существует много различных графических программ. Поэтому важно знать, какая программа наилучшим образом подходит для решения конкретной задачи. Улучшение качества изображений, а также монтаж фотографий выполняются в растровых программах. Для создания иллюстраций обычно используются векторные программы, которые также называют программами рисования.

Векторные редакторы применяют для создания графических изображений высокой четкости и точности: чертежей, схем, диаграмм, фигурных заголовков, фирменных логотипов и стилей. С их помощью также создают штриховые рисунки.

Соответственно типам изображений, существуют программы, редактирующие преимущественно один из двух типов графики. Для растра лучше других подходят Adobe Photoshop, Krita Studio, GIMP, PaintNET, Picasa, IrfanView, FastStone Image Viewer и другие.

Лучшими для работы с векторами считаются Adobe Illustrator, FreeHand, CorelDraw и Xara.

 Среди свободно распространяемых векторных редакторов стоит отметить: Inkscape, Sodipodi, Skencil (SKetch), OpenOffice Draw, KOffice Karbon.

Говоря о векторной графике, вспоминаем лишь о двух редакторах – Adobe Illustrator и CorelDraw. Некоторые дизайнеры вспоминают еще и Macromedia Freehand. Однако в любом случае Illustrator – неизменно первый в этой связке. Не будучи самой «навороченной» по функциональности, эта программа тем не менее превратилась в бесспорный стандарт – именно в Illustrator предпочитают работать большинство профессиональных художников-дизайнеров.

Способствовало этому многое: и нерушимая братская дружба с другим стандартом – Adobe Photoshop, с которым Illustrator роднит общий интерфейс и схожий набор инструментов, и универсальность (программа работает как на платформе IBM-совместимых компьютеров, так и на Macintosh). А главное – хороший баланс возможностей, простоты общения и скорости работы. Программа полностью ориентирована на профессионалов-дизайнеров, и все в ней сделано для того, чтобы максимально бережно перенести фантазии дизайнера из виртуального мира компьютера на материальные носители.

Особое внимание уделено грамотной работе с цветом, поддержке всех основных схем цветоделения и современных стандартов печати. В частности, Illustrator – единственная программа, на 100 процентов поддерживающая спецификацию PostScript, хотя в ряде случаев это приводит к ограничению возможностей дизайнера. Конечно, Illustrator – не из тех программ, о возможностях которой можно рассказать в одном абзаце, а можно просто и коротко сказать – «Стандарт». И со спокойной душой переадресовать читателя к толстой книге по этой программе – благо их предостаточно...

 

Экран приветствия Adobe Illustrator

Спросите о  CorelDRAW любого компьютерного художника, любого профессионала-рекламиста или дизайнера. И многие скажут, что этот пакет создания и редактирования векторной графики – его оружие номер один... Хотя многие из тех, кто причисляет себя к настоящим специалистам, напротив, пренебрежительно фыркнет и отдаст предпочтение Adobe Illustrator. И во многом будут правы, ибо, несмотря на то что функционально CorelDRAW гораздо мощнее своего главного конкурента, стандартом в «векторном» дизайне все-таки остается продукт Adobe.  CorelDRAW – это целый программный комплекс. Полный комплект CorelDRAW включает:

•  CorelDRAW – редактор векторной графики.

• Corel PhotoPaint – редактор растровой графики, прямой конкурент Adobe Photoshop.

 • Corel R.A.V.E. – пакет для создания анимационной графики и слайдшоу.

 • Corel Capture – программу для «фотографирования» изображения с экрана компьютера.

• Corel Texture – мощное средство для создания реалистичных естественных текстур, например, под дерево, мрамор, облака, камень и металл с использованием палитры специальных эффектов.

 • Bitstream Font Navigator – менеджер шрифтов.

• Corel Trace – программу для распознавания сканированного текста и перевода растровой (сканированной) графики в векторные изображения.

• Kodak Digital Science Color Management System – систему согласования цветопередачи между сканерами, мониторами и принтерами.

Кроме того, в комплекс поставки CorelDraw входит громадная библиотека образов, включающая свыше 40 тыс. векторных картинок (cliparts), свыше 1000 фотографий, 1000 шрифтов и 450 специальных шаблонов. Каждая из дополнительных программ комплекта CorelDRAW хороша прежде всего тем, что она  дополнительная.   Словом, CorelDRAW – в высшей степени профессиональный и умелый комплекс, пренебрегать возможностями которого было бы неразумно. С другой стороны, если вы планируете серьезно работать с векторной графикой, вам не избежать знакомства и с конкурирующей программой Illustrator от Adobe.

Нововведения в последних версиях пакета:

 • Инструмент Smart Drawing, который автоматически распознает фигуры, сглаживает кривые, что позволяет создавать нужные объекты и фигуры «на лету».

 • Возможность экспорта проектов в офисные пакеты Microsoft Office и WordPerfect Office. Программа полностью поддерживает импорт графических файлов в текстовые документы, файлы презентаций и таблицы.

 • Новые возможности работы с текстом.

• Поддержка Unicode, которая позволяет открывать файлы CorelDRAW Graphics Suite 12 на любом компьютере в мире.

 

Экран приветствия Corel DRAW

Программа Inkscape отлично подойдет как для рисования иллюстраций, так и для выполнения чертежей, графиков, блок-схем и прочих технических изображений. В распоряжении пользователя находится огромный набор инструментов, сокращенные клавиатурные сочетания, размещение текста, импорт растра и его трассировка. Трассировка, или векторизация, позволяет получить из растра изображений их упрощенную копию в векторах. Далее элементы для удобства перемещения или трансформации можно сгруппировать. К сожалению, невозможен экспорт в формат векторной флеш-анимации и графики SWF (Shockwave Flash, позже Small Web Format). Также Inkscape не понимает многостраничные PDF-документы, поэтому редактирование и сохранение PDF-файла возможно только постранично.  Среди технологических достоинств следует упомянуть следующие:

•  создание простых и составных контуров, графических примитивов, фигур, вращение, растяжение, наклон фигур,
• клонирование и передача параметров одного объекта другому,
• управление формой объектов через регулировку узлов и формы кривых, корректировка узлов,
• примитивное редактирование растровых компонентов, векторизация растра,
• работа с фигурным текстом и текстовыми блоками, поддержка шрифтов
•  SVG-библиотеки, выравнивание текста влево-вправо, вниз-вверх, по центру,
• выделение текста жирным и курсивным начертанием шрифта,
• группировка кривых и графических примитивов, работа со слоями, альфа-каналами,
• градиентными заливками, текстурами, встроенная система управления цветом, поддержка цветовой модели CMYK, соответствие требованиям высококачественной печати, возможность исполнения сценариев, расширения для поддержки новых графических форматов, работа с использованием хоткей (горячие клавиши), средство Inkboard для совместного творчества с использованием XMPP (или Jabber).

Inkscape оснащен стандартными для таких программ инструментами: выделение, текст, ластик, пипетка, аэрограф, работа с узлами, линиями, фигурами, масштабирование. Доступно рисование графических примитивов: прямоугольника, многоугольника, эллипса и других, в том числе и в перспективе. Можно рисовать от руки или редактируя кривые Безье или клотоиды - идеально гладкие, без ломаных углов кривые. Особый инструмент «Каллиграфическое перо» позволяет создавать сложную каллиграфию, используя графический планшет и стилус. В этом случае на параметры линии влияет интенсивность надавливания и угол наклона стилуса.

Особое место занимают инструментарий цвета и стиля: назначение цвета, копипаст цвета и стиля, изменение градиентной заливки, маркеры контура. Работа с текстом обеспечена функциями: рендеринга, размещения текста в контуре, корректировки многострочного текстового блока и текста на кривой.

http://inkscape.org — официальный сайт программы Inkscape

Adobe Illustrator	CorelDRAW Graphics Suite	Inkscape
Adobe Illustrator Сайт: http://www.adobe.com  Размер: от  80 150 Мб (в зависимости от версии), поставляется на CD  Статус: Commercial	CorelDRAW Graphics Suite Сайт: http://www.corel.com  Размер: от 300 Мб (в зависимости от версии)  Статус: Commercial Цена: $400	Inkscape Сайт: http://sourceforge.net/projects/inkscape/ Размер: 25 Мб   Статус: Freeware e-reading.club

Таблица сравнений векторных программ.

Контрольные вопросы для самопроверки.

1. Дайте определение компьютерной графики?
2. Как формируетсявекторное изображение?
3. Основные форматы файлов векторной графики? 
4. Назовите достоинства и недостатки векторной графики? 

Список литературы:

1. Векторная графика. Лучшие учебники по векторной графике. [Электронный ресурс]. Режим доступа:  http://bookash.pro/ru/Вектора +графика/

Термины.

PostScript - это язык описания страниц, в основном используемый в настольных издательских системах. Postscript был разработан Джоном Уорноком и Чаком Гешке из Adobe Systems в начале 80-х гг. Исходно Postscript использовался как ядро механизма печати компьютеров Apple, но вскоре стал широко распространенным для большинства компьютерных систем. Интерпретаторы Postscript (в виде программных или аппаратных компонентов) для печати документов присутствуют практически во всех современных компьютерных системах. В Postscript используется модель изображения текста (или рисунков) на чистой странице. Когда страница готова, она выводится на печать и начинается «прорисовка» изображения очередной страницы. Это есть ни что иное, как метод компиляции. Каждый документ Postscript обычно представляет собой программу, которая печатает на принтере (или отображает на экране монитора) следующие друг за другом страницы.

Настольная издательская система (НИС) — комплект оборудования для подготовки оригинал-макета издания, готового для передачи в типографию.

Unicode - стандарт кодирования символов, включающий в себя знаки почти всех письменных языков мира. В настоящее время стандарт является преобладающим в Интернете.

XMPP (или Jabber) -  открытый, основанный на XML, свободный для использования протокол для мгновенного обмена сообщениями и информацией о присутствии (см. список контактов) в режиме, близком к режиму реального времени. Изначально спроектированный легко расширяемым, протокол, помимо передачи текстовых сообщений, поддерживает передачу голоса, видео и файлов по сети.

Расширение XML — это грамматика, созданная на базе XML и представленная словарём тегов и их атрибутов, а также набором правил, определяющих какие атрибуты и элементы могут входить в состав других элементов. Сочетание простого формального синтаксиса, удобства для человека, расширяемости, а также базирование на кодировках Юникод для представления содержания документов привело к широкому использованию как собственно XML, так и множества производных специализированных языков на базе XML в самых разнообразных программных средствах.