Максим Отставнов - Свободные программы и системы в школе

Способы кодирования графических данных делятся на две категории: растровый (точки равномерно размеченного прямоугольника) и векторный (описания линий и фигур, составляющих изображение).

Например, растровое изображение окружности может быть таким: «заполняем квадрат 5х5: белая точка (Б), черная точка (Ч), Ч, Ч, Б, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Ч, Б, Б, Б, Ч, Б, Ч, Ч, Ч, Б». (Более умные «форматы со сжатием», возможно, позволят сократить запись до чего-нибудь, подобного: «заполняем квадрат 5х5: Б, 3Ч, Б, 3(Ч, 3Б, Ч), Б, 3Ч, Б», а то и еще более компактно, но суть не в этом).

Векторное ее изображение совсем другое: «черная окружность с центром в (3,3), радиусом 2 и толщиной линии 1».

Важно понимать, что большинство компьютерных графических устройств сегодня – и терминалы, и сканеры, и принтеры – по своей природе растровые. Исключение составляют только графопостроители (плотерры) и редко доступные в учебных условиях их промышленные «кузены» (такие, как фрезерный станок с числовым управлением).

Соответственно, изображение, вне зависимости от его собственной природы (векторной или растровой), будет при отображении преобразовано в растр и доступно человеческим чувствам в растровой форме (даже если растр почти незаметен, как на дисплеях с высоким разрешением, или вообще имеет сетку ниже порога восприятия, как при печати на качественных струйных или лазерных принтерах). И указанные два способа вполне могут привести к неотличимому результату.

Разница может проявиться тогда, когда мы начнем обрабатывать элементы изображения.

Векторное изображение может без ущерба масштабироваться (увеличиваться или уменьшаться), причем эта операция обратима. В приведенном примере мы можем без труда увеличить векторную окружность в пять раз: «черная окружность с центром в (15,15), радиусом 10 и толщиной линии 5», и она останется окружностью.

А вот растровое изображение при увеличении обнаружит лишь свой растр в увеличенном виде (и на окружность наш пример похож уже будет мало). Более того, операция уменьшения (или увеличения в нецелое число раз) растрового изображения уже не является обратимой: информация при осуществлении такой операции безвозвратно теряется.

Кроме того, векторное изображение, содержащее более одного элемента (например, изображение двух пересекающихся окружностей), может быть разъято на элементы без каких-либо потерь. С растровым изображением такое, в общем случае, невозможно: программа «не знает» об элементах изображения и о принадлежности тех или иных точек отдельным элементам.

В общем случае, векторное кодирование хорошо подходит для работы с чертежами, схемами, картами, диаграммами, графиками и т.п., а растровое – для обработки фотографий и рисунков. Векторное изображение может быть без ущерба для восприятия преобразовано в растр, в то время, как обратное преобразование в общем случае проблематично (хотя есть программы, позволяющие с той или иной точностью распознавать графические образы). Векторное кодирование часто компактнее растрового, но его отображение требует больших вычислительных ресурсов 71.

Пример, который всегда перед глазами пользователя компьютера – шрифты. Когда точно известен масштаб, в котором будет отображаться текст, часто используются растровые («фиксированные») шрифты, представляющие собой набор растровых изображений отдельных букв и других символов используемого алфавита (например, растровые шрифты используются видеокартой, работающей в текстовом режиме, но также часто и как элемент графического интерфейса). Их применение позволяет отображать символы с недостижимой иным способом четкостью, но, если нужно более одного размера шрифта, потребуется трудоемкая работа по разработке нескольких таких шрифтов.

Когда необходимо свободное масштабирование шрифтов, используются векторные шрифты (на самом деле, большинство масштабируемых шрифтов – это библиотеки программ, «рисующих» соответствующие буквы, часто – с учетом важности их отдельных элементов для восприятия; но разница в данном случае несущественна). Качество отображения мелкого кегля или на экране с низкой разрешающей способностью у них ниже, но они универсальнее.

Прочие элементы графических пользовательских интерфейсов также используют как векторную (большинство органов управления и большинство элементов оформления окон), так и растровую (пиктограммы-«значки») графику.

Из множества свободных программ, предназначенных для редактирования векторно-графических файлов, разумные потребности большинства учебных курсов может удовлетворить любая из следующих:

очень простой векторный редактор Xfig для оконной системы XFree86,

sodipodi (обычно поставляется со всеми операционными системами, включающими среду «Гном»),

Kontour (компонент популярного «офисного» пакета KOffice)

и, наконец,

«OpenDraw» (входящая в пакет «OpenOffice.org»).

Рекомендуется при возможности хотя бы вкратце ознакомиться с каждой из них, чтобы понять, какая лучше подходит для конкретного учебного курса. В этом разделе далее будет обсуждаться «OpenDraw», исходя из уже описанных преимуществ, но это ни в коей мере не означает непригодность для учебных целей прочего из перечисленного.

Как и остальные компоненты пакета «OO.o», «OpenDraw» использует в качестве «родного» формата специально разработанное XML-приложение (об XML и о том, почему ориентация на этот стремительно набирающий популярность формат данных важна при выборе учебных программ, см. раздел 4.1).

Этот пакет доступен для популярных стандартных («ГНУ/Линукс», «Солярис») и нестандартных («Майкрософт Уиндоуз») операционных систем и прилично (хотя и не идеально) локализован.

Самым же существенным недостатком «OpenDraw» являются относительно высокие требования к аппаратным ресурсам, поэтому его использование затруднительно на старых или маломощных компьютерах (для комфортной работы над несложными учебными упражнениями должно быть достаточно Intel P-II, Celeron или K6-2 с частотой от 500 МГц или G3 с частотой от 350 МГц при памяти от 64 MБ). Если нужна демонстрация векторно-графических возможностей на таких компьютерах, мы рекомендуем sodipodi или еще более «легкую» XFig.

Сохранение в «чужих» векторных форматах (экспорт) на сегодня реализовано только для ранних версий предшественника «OpenOffice.org» пакета StarOffice (и StarDraw как отдельной программы). Зато импорт (чтение «чужих» форматов) возможен не только из универсальных векторных форматов, но и из DXF, используемого в популярных системах автоматизированного проектирования (САПР).

«OpenDraw» также позволяет экспортировать рисунок во многие растровые форматы или в гипертекстовую страницу.

Следует понимать, что StarDraw, на основе которого разработана программа, задумывалась как «офисный» графический редактор, прежде всего предназначенный для создания и редактирования графических элементов оформления документооборота (сопровождающих документы рисунков, карт, диаграмм, графиков и пр.). Поэтому действия, типичные для такой работы, максимально облегчены и «вынесены на первый план», и «OpenDraw» содержит массу готовых деталей, широко употребимых в «офисной» графике (например, готовых стрелок и множества соединительных линий, часто используемых в таких случаях). Для технического черчения и схемотехники «OpenDraw» не приспособлена (хотя при случае в ней можно создать простой чертеж или электронную схему).