Grafika rastrowa a grafika wektorowa

Print Friendly

Grafika

Podstawowa klasyfikacja grafiki komputerowej wyróżnia jej dwa rodzaje:

  • grafika rastrowa – obraz budowany jest z prostokątnej siatki punktów (pikseli).  Najważniejsze formaty plików to: Bitmap, OpenRaster, ICO (Microsoft file format). Formaty takie jak JPEG, TIFF, PNG oraz GIF także przechowują obraz według koncepcji rastrowej, natomiast dodatkowo pojawia się w tych formatach kompresja. Najważniejsze edytory graficzne: Photoshop, MS Paint oraz GIMP.
  • grafika wektorowa - jest rozszerzeniem grafiki rastrowej. Stosuje ona prymitywy graficzne takie jak: punkty, linie, krzywe oraz kształty lub wieloboki do przedstawienia obrazów w grafice komputerowej. Wszystkie te prymitywy graficzne bazują na równaniach matematycznych. Podstawowym standardem grafiki wektorowej jest SVG. Podstawowe edytory graficzne: CorelDRAW, Adobe Illustrator, oraz Inkscape.
    Typy prymitywów najczęściej używane w grafice wektorowej:
    • Linie i polylines
    • Polygons
    • Circles i ellipses
    • Bézier curves
    • Bezigons
    • Text np. TrueType, gdzie każda litera jest utworzona w oparciu o krzywe Bezier’a
Porównanie jakości obrazów wektorowych i rastrowych podczas skalowania.

 

Rasteryzacja jest to czynność polegająca na konwersji obrazu opisanego w formie wektorowej na obraz rastrowy (piksele lub kropki) w celu wyświetlenia na urządzeniu wizyjnym, wydrukowania lub w celu zapamiętania w pliku w formacie bitmapowym. Sporadycznie stosowana jest odwrotna konwersja. Najbardziej elementarny algorytm rasteryzacji sceny 3D pobiera ją jako zbiór polygonów, a następnie dokonuje projekcji na powierzchnie 2D. Polygony są reprezentowane jako zbiór trójkątów. Trójkąty są reprezentowane poprzez 3 wierzchołki w przestrzeni 3D. W najprostszym ujęciu urządzenie rasteryzujące pobiera strumień wierzchołków, przekształca je na odpowiadające im dwuwymiarowe punkty i dokonuje wypełnienia kolorem wnętrza odpowiadających im dwuwymiarowym trójkątom.

Przykład grafiki artystycznej, którą można porównać do grafiki wektorowej ze względu na wykonanie przy pomocy charakterystycznych pociągnięć ołówkiem, mogą stanowić rysunki Francisca Goi.

Francisco Goya – The Disasters of War

Natomiast klasycznym przykładem grafiki bitmapowej jest nurt impresjonistyczny, w którym nakładano plamy czystego koloru tak, iż z pewnej odległości zlewały się tworząc barwy uzupełniające.

Claude Monet – Japoński mostek w Giverny

Dla ciekawych
Impresjonizm to nurt w sztuce, którego założeniem jest uchwycenie ulotności chwili. W tym celu artyści skupiali się przede wszystkim na kolorach i świetle. Tematem obrazów były przedstawienia osób w ruchu, przy codziennych czynnościach, pejzaże, malowano także budynki w różnym oświetleniu i o różnych porach dnia. Głównymi przedstawicielami impresjonizmu byli Claude Monet, Edgar Degas, August Renoir, a w Polsce Olga Boznańska, Leon Wyczółkowski i Władysław Podkowiński.

Przewaga grafiki wektorowej nad rastrową:

  • Obraz wektorowy wymaga bardzo małej ilości informacji, co przekłada się na małe pliki. Rozmiar obrazu nie wpływa na rozmiar pliku. Niestety, obraz w praktyce nie ma „detalu”. Jest to „gra coś za coś” – potrzebny jest potężny procesor do wygenerowania informacji wizualnej w oparciu o algorytm.
  • Robiąc przybliżenie na krawędź np. okręgu zawsze będzie to krawędź gładka. Z drugiej strony, jeśli krzywa jest reprezentowana np. wielobokiem, to przybliżenie ujawni niewłaściwą reprezentacje matematyczną.
  • Przybliżanie krzywych nie zwiększa proporcjonalnie ich grubości jako linii. Zwykle ta grubość nie jest zwiększana albo następuje utrata proporcji. Z drugiej strony, nieregularne krzywe reprezentowane przez proste geometryczne kształty udaje się zrobić proporcjonalnie szersze podczas przybliżenia, tak aby wyglądały gładko i nie przypominały tych składowych kształtów. Problem ten znika w przypadku grafiki fraktalnej.
  • Parametry obiektów są pamiętane i mogą być modyfikowane. To oznacza, że transformacje graficzne, takie jak translacja, skalowanie, rotacja, wypełnianie, itp. nie degradują jakości rysunku. Ponadto wymiary zwykle podaje się w jednostkach niezależnych od urządzenia, co przekłada się później na optymalną rasteryzację w module rasteryzującym, gdy zmuszeni jesteśmy przez urządzenie wyświetlające do przejścia na postać rastrową.
  • Z perspektywy grafiki 3D, renderowanie cienia w grafice wektorowej jest znacznie bardziej realistyczne, ponieważ cienie mogą być abstrahowane do promieni światła, z których wynikają. To umożliwia renderowanie z realizmem bliskim klasycznej fotografii.

Dla ciekawych
Grafika fraktalna wykorzystuje fraktale, czyli obiekty samopodobne. Fraktal to figura, której dowolny fragment po powiększeniu przypomina cały jego zbiór lub znaczną część. Grafika fraktalna jest wykorzystywana do generacji losowych krajobrazów oraz map geograficznych. Najbardziej znane figury fraktalne to zbiór Cantora, płatek Kocha, trójkąt Sierpińskiego. Istnieje wiele programów przeznaczonych do tworzenia obrazów fraktalnych, np. Gimp, Fractint, Ultra Fractal czy FractalExplorer.

Przykładowa grafika fraktalna

Urządzenia wyświetlające

 

Pamiętajmy, że podstawową kwestią w przygotowaniu grafiki jest to, jakim urządzeniem wyświetlającym dysponujemy.

Karta perforowana

Karta perforowana: grafika komputerowa w zasadzie nie jest możliwa. Człowiek tworzył grafikę (np. wykresy) w oparciu o wyniki z komputera.

Terminal z rolką papieru: grafika komputerowa zaczyna być możliwa: grafika rastrowa złożona ze znaków ASCII.

Terminal ASCII: grafika komputerowa zaczyna być możliwa: grafika rastrowa złożona ze znaków ASCII.

Terminal wektorowy: grafika komputerowa zaczyna mieć postać grafiki wektorowej.

W przypadku stereoskopowych okularów 3D, np. zestawu NVIDIA GeFOrce 3D Vision, urządzeniem wyświetlającym nie jest telewizor generujący L-, R-obraz ani okulary na przemian blokujące dostęp do danego oka, ale mózg ludzki w oparciu o tzw. stereopsis.

zestaw NVIDIA GeForce 3D Vision

Dla ciekawych
Pytanie teoretyczne - czy jest możliwe wytworzenie takich dwóch obrazów danego obiektu, odpowiednio dla lewego i prawego oka, tak aby mózg nie wytworzył obrazu tego obiektu? Podobne zjawisko realizowane praktycznie stosuje się przy wyciszaniu hałasu urządzenia przy pomocy bliźniaczej fali akustycznej odpowiednio przesuniętej w fazie.
Autor pytania: T. Szuba

Podsumowanie

Podstawową różnicą pomiędzy grafiką wektorową i rastrową jest to, że obraz bitmapowy jest złożony ze skończonej ilości punktów (pikseli), a obraz wektorowy jest złożony ze skończonej ilości kształtów (linii, krzywych, poligonów itp.)

Wpisz interesujące Cię frazy, aby wyszukać ich na stronie.