矢量图形

　矢量图形是计算机图形学中用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何图元表示图像。矢量图形与位图使用像素表示图像的方法有所  

矢量图(向量图)与位图(栅格图)区别

不同。(简单的来说:矢量图形（简称图形）是指使用计算机技术合成的图像特点　　（1）文件小。由于图形中保存的是线条和图块的信息，因此矢量图形文件和分辨率和图形大小无关，只与图形的复杂程度有关，简单图形所占的存储空间小。　　（2）图形大小可以无级缩放。在图形进行缩放、旋转或变形操作时，图形仍具有很高的显示和印刷质量，而且不会产生锯齿模糊效果。　　（3）可采取高分辨率印刷。矢量图形文件可以在任何输出设备及打印机上以打印或印刷机的最高分辨率进行打印输出。综述　　所有的现代计算机显示器都要将矢量图形转换成栅格图像的格式，包含屏幕上每个像素数值的栅格图像保存在内存中。　　从计算机发展的最初1950年代一直到1980年代，曾经使用过一种不同类型的矢量图形系统显示器。在这些系统中 CRT 显示器的电子束直接逐段生成所需图形，屏幕其它部分保持为黑的状态。为了达到没有闪烁或者接近没有闪烁的效果，这个过程每秒要重复很多次。这种显示系统可以生成分辨率非常高的艺术线条，并且不需要栅格系统生成同样分辨率所需要的对于当时来说非常巨大的内存空间。这种基于矢量的显示器称为 X-Y显示器。　　矢量化是去除照片中多余信息的好方法。（为了在本页显示图像转成了 JPEG 格式)　　原始照片，JPEG 栅格图像　　矢量化的 Steam Locomotive 7646，最初是 Windows Metafile 格式（为了在本页显示转成了 GIF 格式)。矢量图形显示器的最初应用之一是 US SAGE 防空系统。矢量图形系统只有在 1999年 美国的空管中出现过故障，现在依然在军队以及一些特殊系统中使用。另外，1963年 计算机图形学先驱 Ivan Sutherland 在 MIT Lincoln Laboratory 的 TX-2 上使用矢量系统运行他的 Sketchpad 程序。　　后来的矢量图形系统包括 Digital 的 GT40 [1]。有一个名为 Vectrex 的家庭游戏系统使用了矢量图形，另外还有 Asteroids 以及 Space Wars 这样的游乐中心游戏也使用了矢量图形。另外值得一提的是 Tektronix 4014，尽管它的显示是静态的。　　如今矢量图形这个术语主要用于二维计算机图形学领域。它是艺术家能够在栅格显示器上生成图像的几种方式之一。另外几种方式包括文本、多媒体以及三维渲染。实质上来说，所有当今的三维渲染都是二维矢量图形技术的扩展。工程制图领域的绘图仪仍然直接在图纸上绘制矢量图形。常用绘画工具　　Adobe公司的Freehand、Illustrator、Corel公司的CorelDRAW是众多矢量图形设计软件中的佼佼者。大名鼎鼎的Flash MX制作的动画也是矢量图形动画。目的　　例如，程序绘制一个半径为 r 的圆所需的主要信息是：　　半径 r　　圆心坐标　　画笔样式与颜色（可能是透明）　　填充样式与颜色（可能是透明）　　这种绘制图比位图的优越之处有：　　保存最少的信息，文件大小比位图要小，并且文件大小与物体的大小无关　　可以无限地放大这个圆，它仍然保持平滑；用多边形表示的曲线将会显现出不是真正的曲线　　在放大的时候，直线与曲线都不会成比例地变粗，它只会保持不变或者要小于缩放比例；为了看起来比较平滑，使用简单几何形状表示的不规则曲线将会成比例地变粗，并且看起来不再像这些几何形状　　保存的物体参数可以在后面修改。这也就是说物体的运动、缩放、旋转、填充等都不会降低绘制的精度。另外，可以用与设备无关的单位表示，这样更好地栅格设备上进行栅格化。　　从三维的视角来看，由于阴影可以抽象为形成它们的光线，所以矢量图形的阴影渲染更加真实。这样就可以得到真实感的图像及渲染效果。　　典型的图元对象　　直线与多义线　　多边形　　圆与椭圆　　贝塞尔曲线　　贝塞尔样条　　文本 （如 TrueType 这样的计算机字体，每个字符都是贝塞尔曲线绘制的）　　这只是其中的一部分，另外还有各种各样用于不同应用程序的曲线，如 Catmull-Rom 样条、非均匀有理B样条 等。　　通常位图图像也是一个元对象，从概念上来看它同矩形的表现类似。矢量运算　　矢量图形编辑器通常可以旋转、平移、镜像、拉伸、扭曲矢量图形，通常可以进行仿射变换，改变深度位置并且将图元与复杂物体合并。 更加复杂的变换包括封闭形状的集合运算（并集、补集、交集等）。　　矢量图形非常适合于与设备无关的简单或者合成的制图或者不需要实现真实感的场合。例如，PostScript以及PDF的页面描述语言就使用了矢量图形模型。常用格式　　常用的矢量图格式　　*.bw是包含各种像素信息的一种黑白图形文件格式。　　*.cdr (CorelDraw)　　*.cdr是CorelDraw中的一种图形文件格式。它是所有CorelDraw 应用程序中均能够使用的一种图形图像文件格式。　　*.col(Color Map File)　　*.col是由Autodesk Animator、Autodesk Animator Pro等程序创建的一种调色板文件格式，其中存储的是调色板中各种项目的RGB值。　　*.dwg　　*.dwg是AutoCAD中使用的一种图形文件格式。　　*.dxb(drawing interchange binary)　　*.dxb是AutoCAD创建的一种图形文件格式。　　*.dxf(Autodesk Drawing Exchange Format)　　*.dxf是AutoCAD中的图形文件格式，它以ASCII方式储存图形，在表现图形的大小方面十分精确，可被CorelDraw、3DS等大型软件调用编辑。　　*.wmf(Windows Metafile Format)　　*.wmf是Microsoft Windows中常见的一种图元文件格式，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形往往较粗糙，并且只能在M icrosoft Office中调用编辑。　　*.emf(Enhanced MetaFile)　　*.emf是由Microsoft公司开发的Windows 32位扩展图元文件格式。其总体设计目标是要弥补在Microsoft Windows 3.1(Win16)中使用的*.wmf文件格式的不足，使得图元文件更加易于使用。　　*.eps(Encapsulated PostScript)　　*.eps是用PostScript 语言描述的一种ASCII图形文件格式，在PostScript图形打印机上能打印出高品质的图形图像，最高能表示32位图形图像。该格式分为Pho toShop EPS格式(Adobe Illustrator Eps)和标准EPS格式，其中标准EPS格式又可分为图形格式和图像格式。值得注意的是，在PhotoShop中只能打开图像格式的EPS文件。*.ep s格式包含两个部分：第一部分是屏幕显示的低解析度影像，方便影像处理时的预览和定位；第二部分包含各个分色的单独资料。*.eps文件以D CS/CMYK形式存储，文件中包含CMYK四种颜色的单独资料，可以直接输出四色网片。但是，除了在PostScript打印机上比较可靠之外，*.e ps格式还有许多缺陷：首先，*.eps格式存储图像效率特别低；其次，*.eps格式的压缩方案也较差，一般同样的图像经*.tiff的LZW压缩后，要比* .eps的图像小3到4倍。　　filmstrip　　filmstrip即幻灯片，它是Premiere中的一种输出文件格式。Premiere将动画输出成一个长的竖条，竖条由独立方格组成。每一格即为一帧。每帧的左下角为时间编码，右下角为帧的编号。你可以在P hotoShop中调入该格式的文件，然后应用PhotoShop特有的处理功能对其进行处理。但是，千万不可改变filmstrip文件的大小，如果改变了，则这幅图片就不能再存回f ilmstrip格式了，也就不能再返回Premiere了。　　*.ico(Icon file)　　*.ico是Windows的图标文件格式。　　*.iff(Image File Format)　　*.iff是Amiga等超级图形处理平台上使用的一种图形文件格式，好莱坞的特技大片多采用该格式进行处理，可逼真再现原景。当然，该格式耗用的内存、外存等计算机资源也十分巨大。　　*.lbm　　*.lbm是Deluxe Paint中使用的一种图形文件格式，其编码方式类似于*.iff。　　*.mag　　*.mag是日本人常用的一种图形文件格式。　　*.mac(Macintosh)　　*.mac是Macintosh中使用的一种灰度图形文件格式，在Macintosh paintbrush中使用，其分辨率只能是720×567。　　*.mpt(Macintosh Paintbrush)　　*.mpt是Macintosh中使用的一种图形文件格式。　　*.msk(Mask Data File)　　*.msk是Animator Pro中的一种图形文件格式，其中包含一个位图图形。　　*.opt(Optics Menu Settings File)/ *.twe(Tween Data File)　　是Animator Pro创建的图形文件格式。　　*.ply(Polygon File)　　*.ply是Animator Pro创建的一种图形文件格式，其中包含用来描述多边形的一系列点的信息。　　*.pbm/*.pgm/*.ppm (Portable Pixmap)　　图形文件格式。　　*.pcd(Kodak PhotoCD)　　*.pcd是一种Photo CD文件格式，由Kodak公司开发，其他软件系统只能对其进行读取。该格式主要用于存储CD-ROM上的彩色扫描图像，它使用YCC色彩模式定义图像中的色彩。Y CC色彩模式是CIE色彩模式的一个变种。CIE色彩空间是定义所有人眼能观察到的颜色的国际标准。YCC和CIE色彩空间包含比显示器和打印设备的R GB色和CMYK色多得多的色彩。Photo CD图像大多具有非常高的质量，将一卷胶卷扫描为Photo CD文件的成本并不高，但扫描的质量还要依赖于所用胶卷的种类和扫描仪使用者的操作水平。　　*.pcx(PC Paintbrush)/*.pcc　　*.pcx最早是由Zsoft公司的PC Paintbrush图形软件所支持的一种经过压缩的PC位图文件格式。后来，Microsoft将PC Paintbrush移植到Windows环境中，*.pcx图像格式也就得到了更多的图形图像处理软件的支持。该格式支持的颜色数从最早的16色发展到目前的1 677万色。它采用行程编码方案进行压缩，带有一个128字节的文件头。　　*.pic　　*.pic是一种图形文件格式，其中包含了未经压缩的图像信息。　　*.pict/*.pict2/*.pnt　　*.pict文件格式主要应用于Mac机上，也可在安装了Quick Time的PC机上使用。该格式的文件不适用于打印（若在PostScript打印机上打印*.pict格式的文件，则会造成PostSlipt错误），而经常用于多媒体项目。* .pict也是Mac应用软件用于图像显示的格式之一。　　*.psd(Adobe PhotoShop Document)/*.pdd　　*.psd是PhotoShop中使用的一种标准图形文件格式，可以存储成RGB或CMYK模式，还能够自定义颜色数并加以存储。*.psd文件能够将不同的物件以层（L ayer）的方式来分离保存，便于修改和制作各种特殊效果。　　*.pdd和*.psd一样，都是PhotoShop软件中专用的一种图形文件格式，能够保存图像数据的每一个细小部分，包括层、附加的蒙版通道以及其他内容，而这些内容在转存成其他格式时将会丢失。另外，因为这两种格式是P hotoShop支持的自身格式文件，所以PhotoShop能以比其他格式更快的速度打开和存储它们。唯一的遗憾是，尽管PhotoShop在计算过程中应用了压缩技术，但用这两种格式存储的图像文件仍然特别大。不过，用这两种格式存储图像不会造成任何的数据流失，所以当你在编辑过程中时，最好还是选择这两种格式存盘，以后再转换成占用磁盘空间较小、存储质量较好的其他文件格式。　　*.pxr(PiXaR)　　也许只有PIXAR工作站用户才比较了解*.pxr这种文件格式，该格式支持灰度图像和RGB彩色图像。可在PhotoShop中打开一幅由PIXAR工作站创建的* .pxr图像，也可以用*.pxr格式来存储图像文件，以便输送到工作站上。　　*.ras (Sun Raster files)/ *.raw(Raw GrayScale)　　图形文件格式。　　Scitex CT　　Scitex CT是在Scitex高档印前工作站上创建的一种图像文件格式，该工作站主要用于图像的编辑和分色。Scitex CT图像总是以CMYK模式打开，如果它们最终还要返回到Scitex系统，则请保持其CMYK模式。可利用PhotoShop来打开并编辑Scitex CT图像。　　*.tga(Tagged Graphic)　　*.tga是True Vision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，创建时间较早，最高色彩数可达32位，其中包括8位Alpha通道用于显示实况电视。该格式已经被广泛应用于P C机的各个领域，而且该格式文件使得Windows与3DS相互交换图像文件成为可能。你可以先在3DS中生成色彩丰富的*.tga文件，然后在Win dows中利用PhotoShop、Freeherd、Painter等应用软件来进行修改和渲染。　　*.win　　*.win是类似于*.tga的一种图形文件格式。　　*.xbm (X BitMap)　　*.xbm是一种图形文件格式。打印　　矢量艺术线条是打印领域中的一项关键技术。因为艺术线条是从一系列数学点得到的，所以无论如何缩放艺术线条打印结果质量都非常高。例如，将同一个矢量标识图打印到名片上或者放大到广告牌上，都可以得到同样的图像质量。与此不同的是，如果位图从名片大小放大到广告版的尺寸，那么图像质量将会变得非常模糊。三维造型　　在三维计算机图形学中，矢量表面表示非常常见，而位图可以用作表面纹理、高度场数据以及凸凹纹理映射等特殊目的。在低端系统中，在应用程序中用简单的多边形网格表示几何细节，在这些场合交互帧率或者简单性都是非常重要的。在高端系统中，如果希望通过牺牲渲染时间的方法换取更好的图像质量及精度，那么就可以使用贝塞尔曲面、NURBS或者子分曲面等平滑表示方法。但是，我们也可以用 Phong shading 这样的算法从多边形网格实现一个平滑曲面。^[1]