Кіріспе
Компьютерлік графикада нүктелер, сызықтар және қисықтармен анықталатын кескіндер, компьютерлік иллюстрация. Векторлық графика – компьютерлік графиканың бір түрі, онда көрінетін кескіндер тікелей Картезиандық жазықтықта анықталған геометриялық пішіндерден, яғни нүктелер, сызықтар, қисықтар және көпбұрыштардан жасалады. Осыған қатысты механизмдерге векторлық дисплейлер мен басып шығару құралдары, векторлық деректер модельдері мен файл форматтары, сондай-ақ осы деректер модельдеріне негізделген бағдарламалық жасақтама (әсіресе графикалық дизайн бағдарламалары, компьютерлік көмекпен жобалау және географиялық ақпараттық жүйелер) жатады. Векторлық графика растрлық немесе биттік карталық графикаға балама болып табылады, олардың әрқайсысының нақты жағдайларда өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Векторлық аппараттық құралдар растрлық мониторлар мен принтерлер пайдасына кеңінен таралып кеткенімен, векторлық деректер мен бағдарламалық жасақтама әлі де жиі қолданылады, әсіресе геометриялық дәлдіктің жоғары деңгейі қажет болғанда және күрделі ақпаратты қарапайым геометриялық элементтерге бөлуге болатын жағдайларда. Сондықтан, бұл инженерлік, архитектура, жер өлшеу, 3D-көрсету және типография сияқты салалар үшін басым модель болып табылады, бірақ фотосуретке түсіру және қашықтан зондтау сияқты қолданулар үшін тиімді және ыңғайлырақ растр графикасы қолайлы. Географиялық ақпараттық жүйелер (ГИС) және графикалық дизайн сияқты кейбір қолдану салалары мақсатына қарай векторлық және растрлық графиканы бірдей пайдаланады. Векторлық графика аналитикалық немесе координаттық геометрияның математикалық негізінде құрылған және «вектор» терминінің басқа математикалық қолданылуларымен байланысы жоқ. Бұл екі мағынаны да қолданатын салаларда шатасу тудыруы мүмкін.
computer illustration
Vector graphics are a form of computer graphics in which visual images are created directly from geometric shapes defined on a Cartesian plane, such as points, lines, curves and polygons. The associated mechanisms may include vector display and printing hardware, vector data models and file formats, as well as the software based on these data models (especially graphic design software, computer aided design, and geographic information systems). Vector graphics are an alternative to raster or bitmap graphics, with each having advantages and disadvantages in specific situations. While vector hardware has largely disappeared in favor of raster based monitors and printers, vector data and software continue to be widely used, especially when a high degree of geometric precision is required, and when complex information can be decomposed into simple geometric primitives. Thus, it is the preferred model for domains such as engineering, architecture, surveying, 3D rendering, and typography, but is entirely inappropriate for applications such as photography and remote sensing, where raster is more effective and efficient. Some application domains, such as geographic information systems (GIS) and graphic design, use both vector and raster graphics at times, depending on purpose. Vector graphics are based on the mathematics of analytic or coordinate geometry, and is not related to other mathematical uses of the term vector. This can lead to some confusion in disciplines in which both meanings are used.
Векторлық дисплейі
Векторлық CRT және қалам сызғыш сияқты векторлық құрылғылар геометриялық пішіндерді шығару үшін сурет салу механизмін тікелей басқарады. Векторлық дисплей құрылғылары сызықты анықтау үшін тек екі нүктені (яғни, сызықтың екі ұшының координаттарын) пайдалана алады, сондықтан құрылғы суретті нүктелер жұптары түрінде ұйымдастыру арқылы өңдеуге қажетті деректердің жалпы көлемін азайта алады. Векторлық графикалық дисплейлер алғаш рет 1958 жылы АҚШ-тың SAGE әуе қорғанысы жүйесінде қолданылды. Векторлық графикалық жүйелер 1999 жылы АҚШ-тың әуе трафигін басқару жүйесінен алынып тасталды. Компьютерлік графиканың пионері Иван Сазерленд 1963 жылы Массачусетс технология институтының Линкольн зертханасында TX 2 компьютерінде Sketchpad бағдарламасын іске қосу үшін векторлық графикті пайдаланды. Кейінгі векторлық графикалық жүйелер, олардың көпшілігі динамикалық түрде өзгертiлетін сурет салу нұсқауларының сақталған тізімдері арқылы жұмыс істеді, IBM 2250, Imlac PDS 1 және DEC GT40 кірді. Vectrex деп аталатын векторлық графикті қолданатын видео ойын консолі, сондай-ақ Asteroids, Space Wars, Tempest сияқты аркадалық ойындар мен Rip Off, Tail Gunner сияқты көптеген Cinematronics ойындары векторлық мониторларды пайдаланды. Tektronix 4014 сияқты сақтау ауқымы дисплейлері векторлық суреттерді көрсетуге қабілетті болды, бірақ дисплейді өшірмей оларды өзгерте алмады. Дегенмен, олар теледидарда қолданылатын растрлық сканерлеу дисплейлері сияқты кеңінен таралған жоқ және 1980-ші жылдардың ортасына қарай, арнайы қолданыстардан басқа, көбінесе қолданыстан шықты. Техникалық суреттерде қолданылатын плоттерлер қағаздың екі өлшемді кеңістігінде қаламды жылжыту арқылы векторларды қағазға тікелей салады. Алайда, мониторлар сияқты, олар растрлық кескінді басып шығаратын кең форматты принтерлермен (векторлық деректерден жасалған) ауыстырылды.
Бағдарламалық жасақтама
Бұл модель әртүрлі қолдану салаларында пайдалы болғандықтан, векторлық графиканы салу, өңдеу және көрсету үшін көптеген бағдарламалық құралдар жасалды. Олардың барлығы бірдей негізгі векторлық деректер моделіне негізделгенімен, пішіндерді әртүрлі интерпретациялайды және құрылымдайды, сонымен қатар әртүрлі файл форматтарын қолданады. Графикалық дизайн және иллюстрация, векторлық графика редакторы немесе Adobe Illustrator сияқты графикалық өнер бағдарламалық жасақтамасын қолдану арқылы жүзеге асырылады. Қабілеттері үшін векторлық графика редакторларын салыстыруға қараңыз. Географиялық ақпараттық жүйелер (ГИС), географиялық нысанды векторлық пішін мен қасиеттер жиынтығының комбинациясы арқылы бейнелей алады. ГИС векторлық өңдеу, картография және векторлық кеңістіктік талдау мүмкіндіктерін қамтиды. Компьютерлік көмекпен жобалау (CAD), инженерлік, архитектура және геодезия салаларында қолданылады. Ғимарат ақпараттық модельдеу (BIM) модельдері ГИС-ке ұқсас қасиеттерді әр пішінге қосады. 3D компьютерлік графикалық бағдарламалық жасақтама, соның ішінде компьютерлік анимация.
Файл пішімдері
Векторлық графика қазіргі кезде SVG, WMF, EPS, PDF, CDR немесе AI графикалық файл пішімдері түрінде кездеседі және JPEG, PNG, APNG, GIF, WebP, BMP және MPEG4 сияқты кең таралған растрлық графика файл пішімдерінен өзгеше. Векторлық графиканың World Wide Web Consortium (W3C) стандарты – Scalable Vector Graphics (SVG) – масштабталатын векторлық графика. Стандарт күрделі және коммерциялық мүдделерге байланысты, кем дегенде жартылай, қалыптасуына уақыт кетті. Көптеген веб-браузерлер SVG деректерін көрсетуге қолдау көрсетеді, бірақ стандарттың толыққанды іске асырылуы әлі де сирек. Соңғы жылдары SVG – рендеринг құрылғысының (әдетте принтердің немесе дисплей мониторының) ажыратымдылығына тәуелсіз маңызды форматқа айналды. SVG файлдары тік және қисық сызықтарды, сондай-ақ басқа да атрибуттарды сипаттайтын, басып шығаруға болатын мәтін болып табылады. Wikipedia SVG-ді қарапайым карталар, сызықтық иллюстрациялар, гербтер және тулар сияқты суреттер үшін пайдалануды ұсынады, олар әдетте фотосуреттерге немесе басқа үздіксіз тонды суреттерге ұқсамайды. SVG-ні көрсету үшін растрлық форматқа ағымдағы міндетке сәйкес ажыратымдылықпен түрлендіру қажет. SVG сонымен қатар анимациялық графиканың форматы болып табылады. SVG-нің мобильді телефондарға арналған нұсқасы да бар, атап айтқанда, мобильді телефондарға арналған арнайы формат SVGT (SVG Tiny нұсқасы) деп аталады. Бұл суреттер сілтемелерді санап, антиалиасингті пайдалана алады және сондай-ақ тұсқағаз ретінде де көрсетіледі. CAD бағдарламалық жасақтамасы өзінің векторлық дерек форматтарын пайдаланады, әдетте бағдарламалық жасақтама жеткізушілер жасаған меншік форматтар, мысалы, Autodesk-тің DWG форматы және DXF сияқты ашық алмасу форматтары. GIS деректері үшін оның тарихында жүздеген түрлі векторлық файл форматтары құрылды, соның ішінде Esri файлдық геодеректер базасы сияқты меншік форматтар, Shapefile және бастапқы KML сияқты меншік, бірақ ашық форматтар, GeoJSON сияқты ашық кодты форматтар және Simple Features және Open Geospatial Consortium-ның GML сияқты стандарттар ұйымдары жасаған форматтар.
Растрлау үшін
Қазіргі дисплейлер мен принтерлер растрлық құрылғылар болып табылады; векторлық форматтарды (бит карталары – пиксельдік массивтер) көрсетілуге (дисплейде көрсетуге немесе басып шығаруға) дейін растрлық форматқа (растрге) түрлендіру қажет. Түрлендіру нәтижесінде алынған бит картасы/растр форматындағы файлдың мөлшері қажетті ажыратымдылыққа байланысты болады, бірақ бит картасын/растр файлын жасауға қолданылған векторлық файлдың мөлшері әрқашан бірдей болады. Осылайша, векторлық файлды бит картасы/растр файл форматтарының әртүрлі түрлеріне түрлендіру оңай, ал керісінше – әлдеқайда қиын, әсіресе егер векторлық суретті кейіннен өңдеу қажет болса. Векторлық бастапқы файлдан жасалған кескінді бит картасы/растр форматында сақтаудың пайдасы болуы мүмкін, себебі әртүрлі жүйелерде әртүрлі (және үйлесімсіз) векторлық форматтар бар, ал кейбіреулері векторлық графиканы тіпті қолдамайтын болуы мүмкін. Дегенмен, файл векторлық форматтан түрлендірілгеннен кейін, көлемі артуы мүмкін және ажыратымдылықты жоғалтпай масштабтау мүмкіндігінен айырылады. Сонымен қатар, суреттің жекелеген бөліктерін жеке нысандар ретінде өңдеуге болмайды. Векторлық графикалық кескіннің файл мөлшері оның құрамындағы графикалық элементтердің санына байланысты; ол сипаттамалардың тізімі болып табылады.
Баспа
Векторлық сурет баспаға шығару үшін өте қолайлы, себебі сурет математикалық қисықтардан құралған; ол өлшемдері өзгертілген кезде де өте айқын болып шығады. Мысалы, векторлық логотипті кішкентай қағазға басып, содан кейін сол векторлық логотиптің өлшемін құлпынай тақтасының (билборд) мөлшеріне дейін ұлғайтсаңыз, сапасы бұрынғысынша сақталады. Ал, төмен ажыратымды растрлық графиканы визитка мөлшерінен құлпынай тақтасының мөлшеріне дейін ұлғайтсаңыз, оның бейнесі бұрмаланып немесе пикселденіп кетеді. (Жоғары сапалы нәтиже алу үшін қажетті растрлық графиктің нақты ажыратымдылығы көру қашықтығына байланысты; мысалы, егер көру қашықтығы жеткілікті болса, құлпынай тақтасы төмен ажыратымды болса да, жоғары сапалы болып көрінуі мүмкін.) Егер типографиялық символдарды бейнелер ретінде қарастырсақ, онда графикаға қатысты жасаған тұжырымдарымыз баспаға арналған мәтін құрамына (шрифт жинағына) да қатысты болады. Ескі символдар жиынтығы биттік карталар түрінде сақталған. Сондықтан, максималды сапаға қол жеткізу үшін оларды тек белгілі бір ажыратымдылықта қолдануға болатын; мұндай шрифт форматтары масштабтауға жарамсыз деп есептеледі. Қазіргі таңда жоғары сапалы типография негізінен символдардың суреттеріне (шрифттерге) негізделген, олар көбінесе векторлық графика түрінде сақталады және кез келген өлшемге масштабталады. Мұндай векторлық форматтардың мысалдары – PostScript және TrueType шрифттері.
Векторлық операциялар
Векторлық графика редакторы әдетте аударма, айналу, көшіру, созу, қисайту, аффиндік түрлендірулер, z реттілігін өзгертуге (яғни, қайсысы алда тұрғанын) және қарапайым элементтерді күрделі нысандарға біріктіруге мүмкіндік береді. Векторлық графика қарапайым немесе құрастырылған суреттер үшін өте қолайлы, олар құрылғыға тәуелсіз болуы керек немесе фотореализмге қол жеткізу қажеттілігі жоқ. Мысалы, PostScript және PDF беттік сипаттама тілдері векторлық графикалық модельді пайдаланады.