矢量图形与点阵图像：信息技术教程

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：矢量图形图形文件只记录生成图形元素的算法和特征点信息，因此称为“矢量图形”。此外，对于一幅复杂的彩色照片，恐怕就很难用数学来描述，因而就不能用矢量图形表示，而是采用点阵图像表示。矢量图形文件的大小则主要取决于图形的复杂程度。矢量图形与点阵图像相比，显示点阵图像文件比显示矢量图形文件要快；矢量图形侧重于绘制和创造，点阵图像偏重于获取和复制。

计算机中的图像按照其生成方法可以分为两类：通过计算机合成制作的图像称为“矢量图形”，简称“图形”；通过扫描仪、数码相机等数字设备所获取的图像称为“采样图像”“点阵图像”或“位图图像”，简称“图像”。虽然这两种生成图像的方法不同，但在显示器上显示的结果几乎没有什么差别。

（1）矢量图形

图形文件只记录生成图形元素的算法和特征点信息（几何图形的大小、形状以及位置、维数等），因此称为“矢量图形”。图形的格式是一组描述点、线、面等几何元素特征的指令集合。绘图程序就是通过读取图形格式指令，并将其转换为屏幕上可显示的形状和颜色（如画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等），从而生成图形的软件。这种方法实际上是用数学方法来描述一幅图，然后变成许多的数学表达式，再进行编程，用计算机语言来表达。在计算机上显示图形时，相邻的特征点之间的曲线用诸多小直线连接形成。若曲线围成封闭图形，可用着色算法填充颜色。

矢量图形的最大优点是可以分别控制处理图中的各个部分，如目标图形元素的移动、缩小、放大、旋转和拷贝以及属性的改变（如线条变宽变细、颜色的改变）；不同的物体可在屏幕上重叠并保持各自的特征，必要时也可以分开独立显示；相同的或类似的图形可以作为矢量图形的构造块，存储到图形构件库中，以便加速图形的生成，而且可以减小矢量图形文件的大小。

矢量图形主要用于表现线框形的图画、工程制图、美术字等。大多数CAD和3D造型软件采用矢量图形作为基本图形存储格式。计算机中图形的存储格式、大小都不固定，与特定的绘图软件有关。常用的矢量图形绘制软件有3DS（用于3D造型软件）、DXF（用于CAD）、WMF（用于桌面出版系统）等。

矢量图形文件的特点是数据量相对比较小，图形的绘制和显示需要计算机执行相应的算法，所以需要一定的时间开销。因此，当图形很复杂时，计算机就要花费很长的时间去执行绘图指令。此外，对于一幅复杂的彩色照片（例如一幅真实世界的彩照），恐怕就很难用数学来描述，因而就不能用矢量图形表示，而是采用点阵图像表示。

（2）点阵图像(www.chuimin.cn)

点阵图像是把一幅彩色图像分成许多的像素，如图5.2所示。每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。因此一幅点阵图像由许多描述每个像素的数据组成，这些数据通常称为“图像数据”，存储图像数据的文件又称为“图像文件”。点阵图像通常用扫描仪、摄像机、录像机、激光视盘与视频信号数字化卡一类的设备来获取，通过这些设备把模拟的图像数据经过采样和量化等过程转换成数字图像数据。

点阵图像文件占据的存储器空间相对于矢量图形来说大得多。影响点阵图像文件大小的参数主要有两个：图像分辨率和像素深度。图像分辨率越高，就是组成一幅图像的像素越多，图像数据越多，则图像文件越大；像素深度越深，就是表达单个像素的颜色和亮度的位数越多，图像数据越多，图像文件就越大。矢量图形文件的大小则主要取决于图形的复杂程度。

pagenumber_ebook=175,pagenumber_book=166

图5.2　一幅图像由许多像素组成

点阵图像用“位”来定义图中每个像素的颜色和亮度信息，例如黑白线条图常用1个二进制位表示，灰度图像常用4个二进制位（16种灰度等级）或8个二进制位（256种灰度等级）表示像素的亮度。彩色图像则有多种描述方法，需要硬件（显示卡）来合成显示。点阵图像适合于表现层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像，具有灵活和富于创造力等特点。点阵图像的关键处理技术包括图像的扫描、编辑、压缩与解压缩、色彩一致性再现等，常用的图像处理软件有Photoshop、画笔和CorelDraw等。

矢量图形与点阵图像相比，显示点阵图像文件比显示矢量图形文件要快；矢量图形侧重于绘制和创造，点阵图像偏重于获取和复制。矢量图形和点阵图像之间可以用软件进行转换，矢量图形转换成点阵图像采用光栅化技术，相对容易；点阵图像转换成矢量图形采用跟踪技术，这种技术在理论上说是容易的，但在实际中很难实现，对复杂的彩色图像尤其如此。

矢量图形与点阵图像：信息技术教程

相关推荐