Grafika wektorowa a rastrowa

Grafika rastrowa - reprezentacja obrazu za pomocą pionowo-poziomej siatki odpowiednio kolorowanych pikseli na monitorze komputera, drukarce lub innym urządzeniu wyjściowym.
Charakterystyka grafik rastrowych
Bez zastosowania kompresji kolor każdego piksela jest definiowany osobno. Obrazki z głębią kolorów RGB często składają się z kolorowych pikseli zdefiniowanych przez trzy bajty – jeden bajt na kolor czerwony, jeden na zielony i jeden na kolor niebieski. Mniej kolorowe obrazki potrzebują mniej informacji na piksel, np. obrazek w kolorach czarnym i białym wymaga tylko jednego bitu na każdy piksel (bitmapa). Grafika rastrowa różni się od wektorowej tym, że grafika wektorowa pokazuje obraz używając obiektów geometrycznych takich, jak krzywe, czy wielokąty.
Pixmapę charakteryzują następujące podstawowe właściwości:
wysokość i szerokość pixmapy liczona jako liczba pikseli
liczba bitów na piksel opisująca liczbę możliwych do uzyskania kolorów
Kolorowa grafika rastrowa zwykle zawiera piksele z jednym do ośmiu bitów dla każdego z kolorów bazowych.
Jakość obrazka rastrowego jest określana przez całkowitą liczbę pikseli (wielkość obrazu) oraz ilości informacji przechowywanych w każdym pikselu (głębia koloru). Na przykład obrazek zapisujący 24 bity informacji o kolorze (standard dla większości wyświetlaczy w 2004 roku) może pokazać łagodniejsze cieniowanie od obrazka zapisującego jedynie 15 bitów informacji na jeden piksel, ale też nie pokaże łagodniejszego obrazka od zapisującego 48 bitów na piksel. Podobnie, obrazek o wymiarach 640 x 480 pikseli (zawierający ok. 307 tys. pikseli) będzie wyglądał nierówno i chropowato w porównaniu do obrazka o wymiarach 1280 x 1024 (ponad 1,3 mln pikseli).
Ponieważ taka ilość danych zajmuje ogromną powierzchnię, często stosuje się technikę kompresji danych celem zmniejszenia wielkości zajmowanego miejsca. Kompresję bezstratną umożliwiają np. pliki PNG, TIFF, JPEG 2000. Niektóre techniki zamieniają (zmniejszają, usuwają) pewne informacje, aby uzyskać mniejszy plik. Niestety nie są to bezstratne metody kompresji. Przykładami takich kompresji jest kompresja JPEG, a także stratne tryby kompresji PNG czy JPEG 2000.
Wielkość obrazka rastrowego nie może zostać zwiększona bez zmniejszenia jego ostrości. Jest to przeciwne grafice wektorowej, którą łatwo można skalować, dostosowując jej wielkość do urządzenia, na którym jest wyświetlany obraz. Grafika rastrowa jest bardziej użyteczna od wektorowej do zapisywania zdjęć i realistycznych obrazów, podczas gdy grafika wektorowa jest częściej używana do obrazów tworzonych z figur geometrycznych oraz prezentacji tekstu (w tym tabel i wzorów).
Aktualnie większość komputerowych monitorów wyświetla od 72 do 130 pikseli na cal (ppi), podczas gdy drukarki mogą drukować materiały w rozdzielczości 1200 punktów na cal (dpi) lub wyższej. Ustalenie najbardziej właściwej rozdzielczości obrazka dla danej rozdzielczości drukarki może być bardzo trudne, gdyż dokument drukowany może zawierać większą liczbę detali (może mieć większą rozdzielczość) niż ten, który jest wyświetlany na ekranie monitora.
Grafika wektorowa (obiektowa) – jeden z dwóch podstawowych rodzajów grafiki komputerowej, w której obraz opisany jest za pomocą figur geometrycznych (w przypadku grafiki dwuwymiarowej) lub brył geometrycznych (w przypadku grafiki trójwymiarowej), umiejscowionych w matematycznie zdefiniowanym układzie współrzędnych, odpowiednio dwu- lub trójwymiarowym. Oprócz grafiki wektorowej jest jeszcze grafika rastrowa, która nie jest aż tak bardzo zaawansowana.
W przeciwieństwie do grafiki rastrowej grafika wektorowa jest grafiką w pełni skalowalną, co oznacza, iż obrazy wektorowe można nieograniczenie powiększać oraz zmieniać ich proporcje bez uszczerbku na jakości. Ma to swoje uzasadnienie w matematycznym opisie elementów (prymitywów), dlatego też obraz może być wyświetlony w maksymalnie dostępnej dla ekranu czy wydruku rozdzielczości. Sama jakość obrazu uzależniona jest wyłącznie od dokładności opisu obrazu przez prymitywy: czarne włosy rysowanej postaci można określić jako zamkniętą krzywą wypełnioną na czarno, choć można też opisać każdy włos krzywą o względnie niewielkiej grubości i czarnym kolorze.
W przypadku grafiki rastrowej obrót obrazu może zniekształcić go powodując utratę jakości (w szczególności, jeśli nie jest to obrót o wielokrotność kąta prostego). Typowe edytory grafiki wektorowej pozwalają oprócz zmiany parametrów i atrybutów prymitywów także na przekształcenia na obiektach, np.: obrót, przesunięcie, odbicie lustrzane, rozciąganie, pochylanie, czy zmiana kolejności obiektów na osi głębokości. Jest to więc kolejny stopień opisu obrazu ideowego, nie zaś literalnego.
W przeciwieństwie do grafiki rastrowej grafika wektorowa jest grafiką w pełni skalowalną, co oznacza, iż obrazy wektorowe można nieograniczenie powiększać oraz zmieniać ich proporcje bez uszczerbku na jakości. Ma to swoje uzasadnienie w matematycznym opisie elementów (prymitywów), dlatego też obraz może być wyświetlony w maksymalnie dostępnej dla ekranu czy wydruku rozdzielczości. Sama jakość obrazu uzależniona jest wyłącznie od dokładności opisu obrazu przez prymitywy: czarne włosy rysowanej postaci można określić jako zamkniętą krzywą wypełnioną na czarno, choć można też opisać każdy włos krzywą o względnie niewielkiej grubości i czarnym kolorze.
W przypadku grafiki rastrowej obrót obrazu może zniekształcić go powodując utratę jakości (w szczególności, jeśli nie jest to obrót o wielokrotność kąta prostego). Typowe edytory grafiki wektorowej pozwalają oprócz zmiany parametrów i atrybutów prymitywów także na przekształcenia na obiektach, np.: obrót, przesunięcie, odbicie lustrzane, rozciąganie, pochylanie, czy zmiana kolejności obiektów na osi głębokości. Jest to więc kolejny stopień opisu obrazu ideowego, nie zaś literalnego.
Do zalet należą przede wszystkim:
skalowalność, prostota opisu, a przez możliwość modyfikacji poprzez zmianę parametrów obrazu,
mniejszy rozmiar w przypadku zastosowań niefotorealistycznych (schematy techniczne, loga, flagi i herby, wykresy itp.),
opis przestrzeni trójwymiarowych,
możliwość użycia ploterów zgodnie z metodą ich pracy,
bardzo dobre możliwości konwersji do grafiki rastrowej.
Wśród głównych wad wymieniane są:
ogromna złożoność pamięciowa dla obrazów fotorealistycznych,
przy skomplikowanych obrazach rastrowych nieopłacalność obliczeniowa konwersji (poprzez wektoryzację) do formy wektorowej.
Grafika wektorowa sprawdza się najlepiej, gdy zachodzi potrzeba stworzenia grafiki, czyli mającego stosunkowo małą ilość szczegółów, nie zaś zachowaniu fotorealizmu obecnego w obrazach. Odpowiednimi przykładami użycia grafiki wektorowej są:
schematy naukowe i techniczne
mapy i plany,
logo, herby, flagi, godła,
różnego typu znaki, np. drogowe,
część graficznej twórczości artystycznej (np. komiksy),
Podczas korzystania z komputera można spotykać się z grafiką wektorową częściej, niż się powszechnie uważa. Stosowane są one m.in. w fontach, komputerowych opisach czcionek oraz w grach komputerowych i wideo, a dokładniej do opisu grafiki trójwymiarowej. Geometria i jej przekształcenia stanowiące opis przestrzeni trójwymiarowej opisywane są metodami grafiki wektorowej, wygląd obiektów określany jest rastrowo za pomocą tzw. tekstur.
Wiele programów ma wewnętrzne formaty zapisu grafiki wektorowej, brak jest jednak powszechnych standardów wymiany między aplikacjami, jak to ma miejsce w wypadku grafik rastrowych. Do niedawna najbardziej uniwersalnymi były takie formaty jak EPS, czy PDF. Obecnie popularność zdobywa promowany przez W3C oparty na XML format SVG. Sam format uważany jest za przyszłościowy, gdyż ma także umożliwiać zakodowanie animacji oraz interakcji z użytkownikiem poprzez użycie języka skryptowego. Podobne właściwości ma dostępny już od wielu lat format SWF (z językiem skryptowym ActionScript), jednak ze względu na to, że jest formatem zamkniętym, w praktyce uważa się go za format wewnętrzny środowiska Adobe (dawniej Macromedia). Formatami, które nie zdobyły szerszej popularności są: AI, CDR (pakiet CorelDraw), WMF.
W zależności od programu i formatu zapisu grafiki wektorowej dostępne możliwości edycji mogą znacząco różnić się od siebie. Poniżej wymienione zostały główne cechy najbardziej znanych tego typu programów:
elementarne figury: prostokąt, okrąg, łuk, wielokąt foremny, wielokąt gwiaździsty, spirala, krzywe Béziera,
standardowe atrybuty: grubość i kolor linii rysowania, kolor wypełnienia, zaokrąglenia rogów oraz ich przekształcenia takie jak konwersja figur elementarnych w krzywe, czy narzędzie „strzępienia” krzywej,
grupowanie oraz scalanie obiektów ze sobą, operacje boolowskie między obiektami (przycinanie, część wspólna itp.)
wstawianie obrazu rastrowego (bez wektoryzacji) z możliwością przekształcania go jako całości,
import grafik wektorowych oraz wektoryzacji grafik rastrowych,
biblioteka obiektów pozwalająca na zapamiętanie ogólnego wzoru obiektu, a następnie stosowanie poprzez odwołania do niego przy podaniu przekształceń dotyczących konkretnego egzemplarza,
technologia podobna masek w grafice rastrowej,
prowadnice (linie pomocnicze), siatki oraz linijki pomagające w dokładnym umieszczaniu obiektów,
podział obrazu na warstwy.