Vektorová grafika

Vlastnosti

Ukázka zobrazení vektorové grafiky.

Vektorová grafika je druhým základním způsobem reprezentace obrazových informací v počítačové grafice. Zatímco je rastrová grafika reprezentovaná dvourozměrnou soustavou obrazových bodů uspořádaných do čtvercové sítě, se vektorová grafika profiluje naprosto rozdílně: Vektorová grafika využívá polygonů k reprezentaci obrazů v počítačové grafice. Je založena na matematických výpočtech, grafická informace je uložena ve formě matematického zápisu. Ten definuje tvar bodu, čáry, křivky nebo plochy. Nakreslená křivka je definována vektorem počátečního bodu, který definuje směr a zakřivení, křivka je ukončena koncovým bodem. Součástí matematického zápisu je barva křivky/objektu, zakřivení pomocí kotevních bodů, barva a tloušťka hrany (stroke), existence a barva výplně. Kotevní body mají konečnou pozici na ose x a ose y a určují směr cesty. Každá cesta může nabývat výše zmíněných rozdílných hodnot (barva, stroke atp.). Výsledný obraz může obsahovat křivky různých tlouštěk, barev a tvarů. Kreslení útvarů se provádí jak skládáním různých jednoduchých tvarů, tak samotným kreslením a editací křivek. S objekty lze později jakkoli manipulovat.

Výhody

Díky matematickému zápisu, se změna velikosti provádí výpočtem, a tak je objekt plně citovatelný bez ztráty kvality. Rastrová grafika při zvětšení, resp. zmenšení, utrpí ztráty na ostrosti a čitelnosti, vektorový objekt je škálovatelný bez rozostření. Velikost může být teoreticky nekonečná. Vektorová grafika je přesná díky vektoru, který je definován matematicky. Tím, že se jedná o matematický zápis, není potřeba definovat každý pixel, jako je tomu u rastrové grafiky. Např. černé kolo se definuje jako kruh o poloměru x vyplněný barvou #000: Kruh_n; x; #000. U bitmapy je nutné zanést informaci o jednotlivém pixelu, který objekt tvoří: Pixel p1[x,y]; #000, p2[x+1,y]; #000, p_n[x+n,y+n]; #xxxxxx. Naprosto půvabnou výhodou oproti práci s bitmapou, je možnost pracovat s každým objektem zvlášť, a to kdykoli. Lze provézt zásadní změny (i ex post). S příslušným programem lze vytvářet objekty o různém rozlišení a hustotě pixelů (PPI – pixel per inch). Vektorový objekt vytvořený v jednom vektorovém programu lze přenést napříč platformami, další editace v rozdílných programech jsou vázány na určitý vektorový formát. Podle konkrétního typu formátu je možné použít různé základní geometrické tvary.

Nevýhody

U bitmapy je velmi jednoduché pořídit složitý obraz, stačí jej např. naskenovat do počítače nebo vyfotit. Vektorový obraz je tvořen mnoha objekty, které musí být nějakým způsobem zaneseny, vygenerovány. Pokud je objektů velké množství, je obraz náročnější na výpočetní výkon. Výsledné soubory jdou otevřít ve speciálních programech. To se u bitmapy stává zřídkakdy.

Využití

Vektorová grafika se používá v reklamních studiích, agenturách, pro sazbu, tvorbu ilustrací a logotypů, diagramů. 2D animace vytvořené pomocí vektorů se využívají v reklamách a spotech. Výsledné video je pouze rastrovanou vektorovou grafikou. V průmyslu se hojně používá pro konstrukční a profesionální návrhářské systémy, např. architektonické a jiné CAD systémy, grafické a kartografické systémy. Podpora vektorové grafiky byla implementována do všech moderních webových prohlížečů, a to ve formátu SVG (Scalable Vector Graphics). Nesporná výhoda tkví v použití jediného souboru, který je škálovatelný, aniž by se do souboru zasahovalo nebo aby se alternoval s jiným, větším souborem. HTML5 dokonce umožňuje vložit kód souboru ve formátu SVG přímo do kódu html stránky. Je velmi oblíbené využívat SVG soubory v kombinaci s CSS3 k animování objektů, které nejsou náročné na výkon klienta.

Nástroje

Světově nejznámějším vektorovým editorem je Illustrator a sazebním editorem InDesign. Za vektorové editory se dají považovat i programy Microsoft Office, které s vektory pracují obdobně, jen jejich ovládání odpovídá účelu, kterým není práce s vektory. Dalšími velmi známými vektorovými programy je CorelDRAW a Zoner Callisto. Za zmínku stojí i programy FireWorks a Flash, které kombinují práci s vektory a bitmapami. Toto jsou nástroje pro designérskou činnost. V průmyslu se hojně využívá CAD systémů pro zobrazení stavebních, elektronických a jiných prvků. Např. program Fritzing slouží pro designování elektronických obvodů za použití Arduino elektroniky. Velmi jednoduše pracuje s prototypováním, výsledným schématem zapojení a schématem pro osazení součástek na tištěný spoj. Export probíhá do SVG. Architekti využívají program, který jim umožňuje navrhnout dispozice stavby dle nárysu, bokorysu a půdorysu s tím, že mohou navržené objekty obohatit o texturu, světlo a kameru a vyrenderovat si navrženou scénu ve 3D. Obdobně pracují i jiné 3D programy (Cinema 4D, 3ds Max, Blender). Všechny moderní 3D renderovací programy využívají rozšíření o 2D vektorové grafické techniky. Vektory pro svou zobrazovací jednoduchost dobře slouží i v nemocničních (MRI) a specializovaných systémech. Jak jsem zmínil výše, i webový prohlížeč může zobrazovat a manipulovat s vektorovou grafikou.

Základní funkce vektorových nástrojů

Ukázka nástroje pithfinder v Illustratoru.

Základní funkcí je tvorba jednoduchých geometrických objektů (čára, kružnice elipsa, obdélník, mnohoúhelník, kosočtverec, Bézierovy křivky), kterým lze přiřadit barva, výplň, hrana. Pro jednoduchou manipulaci s objekty se využívá nástroj pathfinder (cestář), který umožňuje upravovat jeden objekt objektem druhým (sloučit, vyříznout). Obdobně jako u bitmapových editorů, i vektorové pracují s vrstvami, ale zde nativně. Pomocí vrstev lze manipulovat se vzájemnou polohou objektů. Každý objekt je vlastní vrstvou. Lze přidávat i efekty a automaticky generovat objekty, přidávat perspektivu. Práce s textem je v Illustratoru velmi pohodlná, ovšem na sazbu je to program nevhodný. Za zmínku z výše vyjmenovaných objektů, které se dají ve vektorovém programu vytvořit, stojí Bézierova křivka.

Bézierova křivka, která lze pomocí bodů modifikovat.

Tato křivka je jedna z mnoha parametrických křivek, která umožňuje interaktivně vytvářet křivku a modifikovat její tvar. Křivka je popsána pomocí dvou kotevních bodů a dvou bodů, které definují zakřivení. Ukázka práce s vrstvami v Illustratoru: