1.1. Точечные и векторные изображения

Все изображения, с которыми работают программы машинной графики, подразделяются на два класса: точечные и векторные. Представление точечного изображения в памяти компьютера - это массив сведений о цвете всех пикселов, упорядоченный тем или иным образом. Наиболее близким аналогом такого явления виртуального мира, как точечное изображение, в реальном мире является мозаика.

Векторным изображением в машинной графике принято называть совокупность более сложных и разнообразных геометрических объектов (рис. 1.1). Номенклатура таких объектов может быть более или менее широкой, но, как правило, в нее включаются простейшие геометрические фигуры (круги, эллипсы, прямоугольники, многоугольники, отрезки прямых и дуги кривых линий). Важнейшая особенность векторной графики состоит в том, что для каждого класса объектов определяются управляющие параметры, конкретизирующие его внешний вид. Например, для окружности такими управляющими параметрами являются диаметр, цвет, тип и толщина линии, а также цвет внутренней области.

Представление векторного изображения в памяти компьютера сложнее, чем точечного. Несколько упрощая, можно считать, что оно представляет собой перечень всех объектов, из которых составлено изображение, причем для каждого объекта указано, к какому классу объектов он принадлежит, и приведены значения всех управляющих параметров. Подобрать аналог векторному изображению в реальном мире не так-то просто. Впрочем, на эту роль вполне может претендовать тот человечек, которого в детстве все рисовали, приговаривая: "Точка, точка, запятая, минус, рожица кривая, палка, палка, огуречик...". Последняя фраза, по сути дела, представляет собой перечисление объектов векторного изображения.

Из приведенного выше сравнения двух классов изображений может показаться, что с векторными изображениями работать значительно сложнее и что область их применения весьма узкая. Это не так. В очень многих случаях решающую роль играют специфические достоинства и недостатки точечных и векторных изображений.

Основной недостаток точечного изображения состоит в фиксированном размере пикселов. Из-за этого при увеличении или уменьшении возникают крайне нежелательные эффекты. При увеличении точечное изображение приобретает отчетливо видимую зернистую структуру. При уменьшении точечного изображения с сохранением прежнего размера пиксела неизбежно приходится выбрасывать некоторые пикселы, что приводит к потере части содержащейся в изображении информации.

Более того, оказывается, что размеры точечного изображения при сохранении исходного размера пиксела можно увеличивать лишь кратно - в два, три и т. д. раз. Если это условие не соблюдается, на изображении возникают волнообразные полосы, точки или клетки.

Второй, не менее существенный недостаток точечных изображений состоит и отсутствии внутренней структуры, соответствующей структуре изображенных объектов. Все объекты, которые мы видим на рисунке - это результат работы нашего мозга, выделившего в изображении эти объекты. Для того чтобы найти и изолировать соответствующие этим объектам пикселы, придется немало потрудиться. С другой стороны, точечные изображения обеспечивают максимальную реалистичность, поскольку в цифровую форму перводится каждый мельчайший фрагмент оригинала.

Третий недостаток точечных изображений - большой объем памяти, требующейся для их хранения. При работе с точечными изображениями высокой четкости и сравнительно большого размера нередки случаи, когда размеры соответствующих им файлов превышают десятки мегабайт. Работа с такими громоздкими объектами зачастую оказывается не под силу даже самым современным и мощным компьютерам.

Векторное изображение существенно более гибко в работе. Для того чтобы увеличить или уменьшить его, требуется всего лишь изменить один управляющий параметр изображения в целом - масштаб. При этом размер файла с векторным изображением не увеличится ни на один байт и четкость изображения не пострадает.

В отличие от точечного изображения степень структуризации векторного изображения может быть произвольной. Она определяется художником, строящим векторное изображение. Поэтому удаление и перемещение объектов не составляет никакого труда.

Размеры файлов с векторными изображениями в большинстве случаев намного меньше размеров файлов с изображениями точечными.

В заключение сравнительного анализа классов изображений отметим, что преобразование векторного изображения в точечное представляет собой достаточно простой и абсолютно формальный процесс, выполняющийся в большинстве программ машинной графики без вмешательства пользователя. Преобразование же точечного изображения в векторное в подавляющем большинстве случаев требует не просто вмешательства, а творческого участия пользователя. К тому же, создать точечное изображение гораздо легче, чем векторное. Существуют устройства их получения непосредственно в цифровой форме (сканеры, цифровые камеры, платы видеозахвата). Векторные же изображения требуют ручного ввода (построения или рисования).