§ 13 Кодирование рисунков: другие методы

Векторное кодирование

Для того чтобы избавиться от недостатков растрового кодирования, была предложена такая идея: хранить в памяти компьютера не отдельные пиксели, а информацию о геометрических фигурах, из которых составлен рисунок:

• толщину, цвет и стиль контура;
• стиль заливки (один цвет, переход между несколькими цветами, узор);
• координаты фигуры, угол поворота, угол наклона.

Такая графика называется векторной.

Векторный рисунок хранится в памяти как математическое описание множества геометрических фигур с заданными свойствами контура и заливки внутренней области.

Векторный рисунок можно разобрать на части, растащив мышью его элементы, а потом снова собрать полное изображение

Для создания и редактирования векторных рисунков используют векторные редакторы. Самые известные профессиональные векторные редакторы — Adobe Illustrator и Corel Draw. Вместо них можно использовать бесплатную программу Inkscape (inkscape.org), которая относится к свободному программному обеспечению.

Векторные рисунки могут быть сохранены в различных форматах, в том числе:

• WMF, EMF (файлы с расширениями wmf, emf) — стандартные форматы векторных рисунков в Windows; в таких форматах хранятся рисунки в коллекции Microsoft Office;
• ODG (файлы с расширениями odg) — формат векторных рисунков пакета OpenOffice\
• EPS (файлы с расширением eps) — формат для хранения как растровых, так и векторных изображений и их комбинаций, используется при подготовке печатных изданий;
• CDR (файлы с расширением cdr) — формат векторных рисунков программы CorelDRAW;
• AI (файлы с расширением а/) — формат векторных рисунков программы Adobe Illustrator,
• SVG (англ. Scalable Vector Graphics — масштабируемые векторные изображения, файлы с расширением svg) — векторная графика для веб-страниц в Интернете.

Векторный способ кодирования рисунков обладает значительными преимуществами по сравнению с растровым, когда изображение (например, чертёж, схема, карта, диаграмма) может быть полностью разложено на простейшие геометрические фигуры. В этом случае при кодировании нет потери информации.

Объём файлов напрямую зависит от сложности рисунка — чем меньше элементов, тем меньше места занимает файл. Как правило, векторные рисунки значительно меньше по объёму, чем растровые.

При увеличении и уменьшении векторного рисунка не происходит никакого искажения формы элементов, не появляются «ступеньки», как при растровом кодировании

Самый главный недостаток этого метода — он практически непригоден для кодирования изображений, в которых объекты не имеют чётких границ, например для фотографий.

Трёхмерная графика

Сейчас инженеры разрабатывают новые автомобили, самолёты, приборы в системах автоматизированного проектирования. В них строится трёхмерная (объёмная) модель объекта, которую затем нужно просматривать с разных сторон и рассчитывать на прочность. Объёмные модели объектов создаются с помощью трёхмерной графики (ЗD-графики).

Трёхмерные модели хранятся в памяти компьютера как математическое описание элементарных фигур (отрезков, треугольников, четырёхугольников и др.) и поверхностей. С этой точки зрения, трёхмерная графика — это векторная графика.

Каркас объекта обычно строится из многоугольников (полигонов), потом его углы сглаживаются. На поверхности наносят рисунок, имитирующий реальные материалы, настраивают их свойства: цвет, прозрачность, блики и др. Затем устанавливают источники света, задают свойства атмосферы, в которой находится объект.

Для того чтобы построить двумерную картинку (проекцию трёхмерной модели на плоскость), нужно выбрать точку наблюдения («установить камеру») и просчитать, как выглядит модель с этой точки. Быстрая смена таких картинок позволяет строить анимацию — создавать иллюзию движения и изменения.

Фрактальная графика

Существует ещё один интересный вид графики — фрактальная графика. Фрактал — это фигура, обладающая самоподобием.

Это значит, что основная фигура состоит из нескольких таких же, только меньшего размера. Такие рисунки хранятся в памяти не как отдельные элементы (пиксели или описание геометрических фигур), а в виде математической формулы и алгоритма построения. Примеры фракталов показаны на рисунке.

Фрактальная графика применяется для построения изображений растений, облаков, гор, водных поверхностей, а также для оформления рекламных листовок и веб-сайтов.