6. Основы векторной графики. Достоинства и недостатки. Элементы векторной графики

Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, скашивать, выполнять основные Аффиные преобразования над объектами, изменять z-order и комбинировать примитивы в более сложные объекты. Векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фото-реализме. К примеру, PostScript и PDF page description language используют модель векторной графики.

Достоинства векторной графики 1.Векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают память, объём которой не превышает нескольких сотен килобайт. Аналогичный растровый рисунок требует памяти в 10—1000 раз больше. Таким образом, векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти. 2.  Векторные объекты задаются с помощью описаний. Поэтому, чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно изменить координаты левого верхнего и правого нижнего угла прямоугольника, ограничивающего этот эллипс. Следовательно, векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества.

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. Дело в том, что фотография — мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов — достаточно сложная задача. 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. Поэтому сначала нужно проверить, понимает ли принтер векторные команды данного стандарта, напечатав какой-нибудь простой векторный рисунок. После успешного завершения его печати можно уже печатать сложное изображение. Если же принтер не может распознать какой-либо примитив, то следует заменить его другим — похожим, но понятным принтеру. Таким образом, векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы. 

Если основным элементом растровой графики является пиксел (точка), то в слу-чае векторной графики в роли базового элемента выступает линия. Это связано с тем, что в векторной графике любой объект состоит из набора линий, соединен-ных между собой узлами. Как уже отмечалось в предыдущем разделе, отдельная линия, соединяющая соседние узлы, называется сегментом (в геометрии ей соответствует отрезок).

Сегмент может быть задан с помощью уравнения прямой или уравнения кривой линии, требующих для своего описания разного количества па-раметров. Для более полного понимания механизма формирования векторных объектов рассмотрим способы представления основных элементов векторной гра-фики: точки} прямой линии у отрезка прямой, кривой второго порядка, кривой тре-тьего порядка, кривых Безъе. В векторной графике точке соответствует узел. На плоскости этот объект пред-ставляется двумя числами (X, Y), задающими его положение относительно нача-ла координат. Для описания прямой линии используется уравнение Y = аХ + Ь. Поэтому для по-строения данного объекта требуется задание всего двух параметров: а и Ь. Результатом будет построение бесконечной прямой в декартовых координатах.

7. Редактирование графических изображений. Масштабирование. Интерполяция и выборка пикселей.

Для редактирования и обр. графических изображений использются спец. Программы – графические редакторы.Графические редакторы бывают: -ростровые -векторные – для векторной графики.Область использования граф. редакторов строится по двум принципам:1. Объектно- ориентированная графика 2.Точная графика. Для качественной полиграфической печати разрешение должно быть не меньше 300 ДПИ (точка на дюйм)Для получения качественной фотографии 10 \15 см необходимо располагать цифровым расположением 12оо\1800. На практике возникает возникает желание или необходимость распечатать картинку большего размера.Величина 300 ДПИ предполагают, что изображение будет рассматриваться с миним. Расстоянием комфортного восприятия 25 см т.е человек будет держать картинку в руках, если же картинка будет будет удалена от зрителя , то кол-во ДПИ можно уменьшить.Увеличение числа пикселов требует ткак раздвинуть исходные пикселы и заполнить образовавшиеся пустоты между ними так чтобы:1. Контур линии сохранились сглаженными2.Тональные цветовые переходы получатся плавными.3.Субъективно воспринимались резкость и четкость чтобы их параметры ухудшились незначительно.Увеличить число пикселов изображений можно любым графическим редактором. Для этого надо воспользоваться алгоритмами , который носит название Image size; ResampleПример: простой квадрат 3х3 пиксела. Увеличим линейные размеры в 2 раза.Площадь нового квадрата 6х6 возрастет в 4 раза.На каждый исходный пиксел будет приходиться 4 пиксела (3 новых и 1 исходный ).Если просто выкрасили 3 новых пиксела в базовый цвет исходного, то мы получим равнозначную увеличению размеру пиксела.В этом случае плавные линии на изображении обретут заметную ступенчатость, плавность тональных переходов будет нарушена. Значительно увеличить качество изображений позволяет математические алгоритмы интерполяции.Самый простой из них вычисляет значение промежуточного пиксела как среднее арифметическое соседних базовых пикселов.Более сложные алгоритмы ориентируются :

1. Построение гладких кривых через базовые точки. При этом сами кривые могут определяться сложными функциями, а цвет каждого пиксела ,будет зависить как от ближайших, так и от удаленных.

2. Замена точечных пикселей размытыми пятнами. При этом результатирущие цвета каждого пикселя будет определяться как результат наложения ближайших пятен друг от друга..

3. Применение простейшей бикубической интерполяции позволяет окрасить в промежуточные цвета и сохранить на приемлемом уровне.

4. Гикубическая интерполяция используется используется не 16 , а 64 соседа.

5. Весовая функция будет иметь участки со знаком «-«.

6. При интерполяции одной тойже последовательности из 4 пикселов находящиеся четко друг под другом и попадающие в число соседей искому пикселу .Результат зависит от окружения этой группы. Группа из 8 пикселов окружения не боится.