Vektorgrafika

A Wikipédiából, a szabad lexikonból.

A vektorgrafika vagy geometriai modellezés a számítógépes grafikában az az eljárás, melynek során geometriai primitíveket (rajzelemeket), mint például pontokat, egyeneseket, görbéket és sokszögeket használunk képek leírására. Ennek az ellentéte a rasztergrafika, ahol képek leírására szabályos elrendezésű pontokat használunk.

a. eredeti kép, b. vektorgrafikus kép rázoomolva, c. rasztergrafikus kép rázoomolva
Nagyít
a. eredeti kép, b. vektorgrafikus kép rázoomolva, c. rasztergrafikus kép rázoomolva


Tartalomjegyzék

[szerkesztés] Áttekintés

Gyakorlatilag minden korszerű számítógép képernyőre a vektorgrafikus képet raszter formátumba fordítja le a szoftver. A raszter kép minden egyes pontjához egy érték van rendelve, mely a pont színéről vagy szürkeárnyalatáról ad felvilágosítást, ez az adatmennyiség a memóriában helyezkedik el és az egész képet a szoftver ennek megfelelően másodpercenként 30-szor felépíti és kivetíti a képernyőn.

A számítástechnika őskorában az 1945-1980-ig terjedő időben egy másik rendszert, a vektorgrafikus képernyőt használták. Ebben a rendszerben a katódsugárcső elektronsugarát közvetlenül úgy vezérelték, hogy a képernyőn lekövesse a felrajzolni kívánt görbe alakját vonalszakaszról vonalszakaszra, a képernyő többi részét pedig sötéten hagyta. Ezt a folyamatot másodpercenként többször ismételték, hogy villogásmentes vagy közel villogásmentes képet lehessen kapni. Ezzel a módszerrel igen nagyfelbontású és mozgó grafikát lehetett megvalósítani anélkül, hogy nagy memóriát használtak volna fel a képfelépítéshez, ami az akkori technológiai szinthez képest megvalósíthatatlan lett volna.

A vektorgrafikus képernyő egyik első felhasználása az amerikai SAGE légvédelmi rendszerben volt. A repülésirányítási rendszerekben a vektorgrafikus képernyő 1999-ig használatban volt és úgy tűnik, hogy katonai felhasználása még nem szűnt meg teljesen. Vektrografikus képernyővel rendelkezett Ivan Sutherland a Sketchpad nevű, forradalmian új programjához használt TX-2 rendszer, melyet a Lincoln MIT Laboratory-ban állítottak fel 1963-ban.

Több számítógépes játékhoz készített speciális számítógép is vektorgrafikus képernyőt használt és használ.

A vektorgrafika fogalmát a korszerű számítástechnikában a kétdimenziós számítógépes grafikával kapcsolatban használják. Ez az egyik lehetősége annak, hogy a programmozó képet állítson elő a rasztergrafikus képernyőn. A többi: szöveg, multimédia és térbeli renderelés. Gyakorlatilag minden korszerű térbeli renderelő eljárás a síkbeli vektorgrafika valamilyen kiterjesztésén alapul.

Az elavulóban lévő tollas plotterek és a vágó plotterek ugyancsak vektorgrafikát használnak.

[szerkesztés] Előnyök

Vegyünk például egy r sugarú kört. Ennek felrajzolásához az alábbi adatokra van a programnak szüksége:

  1. a sugár r
  2. a középpont helye
  3. a vonal stílusa (pl. folytonos, szggatott, stb.) és szine (esetleg áttetsző)
  4. zárt alakzatnál a körbezárt terület kitöltési stílusa és szine (esetleg áttetsző)

Ebben az esetben a vektorgrafika előnyei a rasztergrafikával szemben az alábbiak:

  • Minimális memóriaigény a nagy raszterképekhez képest (a memóriaigény nem függ az objektum méreteitől)
  • Tetszőleges nagy rázoomolás sem torzítja el a kört, míg raszter kép esetén nagyításkor eltűnik az alakzat görbe volta.
  • A vonalvastagságnak nem kell a rázoomolással arányosan nőni, szemben a raszterképekkel.
  • Az alakzatok méretei (paraméterek) tárolhatók és így később megváltoztathatók. Ez azt is jelenti, hogy az objektumok mozgatása, nagyítása-kicsinyítése, forgatása, kitöltése, stb. nem megy a pontosség rovására. Ezen túlmenőleg lehetséges az adatok tárolása eszközfüggetlen egységekben, ez lehetővé teszi az optimális raszterizálást.


[szerkesztés] Tipikus primitív alakzatok

  • vonalak és vonalláncok
  • sokszögek
  • körök és ellipszisek
  • Bezier-görbék és spline-ok
  • szöveg (A számítógépes betűket, pl. a TrueType fontokat Bezier görbék írják le.)

[szerkesztés] Műveletek

A vektorgrafikus szerkesztő programok általában lehetővé teszik az objektumok forgatását, mozgatását, tükrözését, nyújtását, általában affin transzformációit, a megrajzolás sorrendjét, és azt , hogy az egyszerű objektumokból sokkal bonyolultabbakat lehessen szerkeszteni.

Bonyolultabb feladat halmazműveletek elvégzése zárt objektumokon (unió, metszet, különbségképzés, stb.)

A vektorgrafika ideális egyszerű vagy kompozit rajzok készítésére, ami eszközfüggetlen és nem igényel fotorealisztikus megjelenítést. Például a PostScript és PDF lapleíró nyelv vektorgrafikus.


[szerkesztés] Térbeli modellezés

A 3D számítógépes grafikában a vektroizált felület leírás szokásos. Alacsony felbontású képhez egyszerű sokszögekre bontott felületeket használnak olyan esetekben, ahol a gyors képfelépítés és az egyszerűség fontos, míg a pontosabb grafikánál, ahol nem fontos az esetleg hosszabb provesszálási idő, azonban a kép minősége és pontosága elsőrendű szempont, sima felület leíró modelleket használnak, mint pl. a Bezier foltok, NURBS felületek, vagy a felületek felosztása. Vannak azonban olyan render eljárások, melyek sokszög modellről is sima felületű képet készítenek (pl. Phong).