موضوع مقاله: گرافیک برداری | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # گرافیک برداری | مقدمه: این سازوکارها شامل سخت‌افزار نمایش برداری و چاپ، مدل‌های داده برداری و قالب‌های پرونده، و نرم‌افزار ساخته‌شده بر اساس این مدل‌های داده‌است (مخصوصا نرم‌افزار طراحی گرافیک، طراحی به کمک رایانه، و سامانه‌های اطلاعات جغرافیایی). | ## بخش 1: گرافیک برداری | گرافیک برداری جایگزینی برای گرافیک شطرنجی است، که هر کدام در وضعیت کلی و خصوصی مزایا و معایبی دارند. درحالیکه امروزه سخت‌افزار برداری به دلیل رواج مانتیورها و پرینترهای مبتنی بر شطرنج اغلب ناپدید شده‌اند، نرم‌افزار و داده برداری هنوز به صورت گسترده استفاده می‌شوند، مخصوصا وقتیکه درجه بالای دقت هندسی لازم باشد و وقتیکه اطلاعات پیچیده را بتوان به اصول ساده هندسی تجزیه نمود. از‌این‌رو، در زمینه‌های مهندسی، معماری، نقشه‌برداری، رندر سه‌بعدی، و نویسه‌نگاری مدل ارجح می‌باشند، اما در کاربردهایی مثل عکاسی و سنجش از دور کاملا نامناسب‌اند زیرا در آنجا گرافیک شطرنجی موثرتر و کاراتر است. بعضی از زمینه‌های کاربردی مثل سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS) و طراحی گرافیک، بسته به هدف، گاهی از گرافیک برداری و گاهی از گرافیک شطرنجی استفاده می‌کنند. گرافیک برداری براساس ریاضیات هندسه تحلیلی یا مختصاتی هستند، و به دیگر کاربردهای اصطلاح بردار، شامل میدان برداری و حساب برداری ربطی ندارند. گرافیک برداری روشی در تولید و ذخیرهٔ فایل‌های تصویری کامپیوتری است که در آن تصویر در قالب مجموعه‌ای از مشخصات هندسی نقاط، خط‌ها، منحنی‌ها و چندضلعی‌ها ذخیره می‌شود. تصاویر تعریف شده به کمک گرافیک برداری، از خطوط و منحنی‌هایی به نام بردار تشکیل شده‌اند که به صورت ریاضی تعریف می‌شوند. اجزای این تصاویر را می‌توان بدون از دست دادن کیفیت و مشکلات ایلیاسینگ (به انگلیسی: Aliasing) به راحتی جا به جا کرد و تغییر اندازه داد. این تصاویر مستقل از رزولوشن هستند و می‌توان آن‌ها را بزرگ و کوچک کرد و در هر رزولوشن بدون از دست دادن جزئیات و وضوح چاپ کرد. گرافیک برداری در مقابل گرافیک شطرنجی قرار می‌گیرد که در آن تصویر به صورت مجموعه‌ای از پیکسل‌ها ذخیره می‌شود و رنگ هر پیکسل به‌طور جداگانه ذخیره می‌شود. به عنوان مثال برای ذخیره سازی یک خط به طور یکتا به مختصات نقطه ابتدایی و انتهایی آن نیاز داریم. در حالی که در گرافیک شطرنجی برای ذخیره سازی یک خط نیاز به به ذخیره سازی اطلاعات تعداد زیادی پیکسل داریم. از آنجا که بسیاری از صفحه های نمایش امروزی به صورت ماتریسی از پیکسل ها هستند یکی از وظایف مهم پردازنده های گرفیکی (به انگلیسی: GPU)، شطرنجی سازی سریع تصویر های برداری و نمایش آنها روی صفحه نمایش است. صفحات نمایش برداری بر خلاف مانیتور های معمولی که از پیکسل ها برای نمایش تصویر استفاده می کنند، از ساز و کاری مانند لامپ پرتوی کاتدی بهره می برند. اولین استفاده از گرافیک برداری به شکل نمایشگر های برداری به سال ۱۹۵۸ در سیستم دفاعی ایالات متحده بر می گردد. | ## بخش 2: گرافیک برداری | همچنین گرافیک برداری به طور جدی در نرم افزار Sketchpad که ایوان سادرلند دانشمند پیشرو حوزه گرافیک کامپیوتر نوشته است، مورد استفاده قرار گرفته است. حائز اهمیت است که نرم افزار Sketchpad به عنوان اولین نرم افزار با رابط کاربر گرفیکی شناخته می شود که طراحی آن بسیار به طراحی شی گرایی امروزی نزدیک است. همچنین کنسول بازی Vectrex از گرافیک برداری برای نمایش تصاویر استفاده می کرد و بسیاری از کنسول های بازی آرکید از مانیتور های برداری برای نمایش صفحه بازی استفاده می کردند. چاپگر های بسیاری از گرافیک برداری برای چاپ تصویر روی کاغذ استفاده می کردند (مانند پلاتر ها) به طوریکه قلمی به صورت مکرر روی کاغذ حرکت می کند تا خطوط و منحنی های مد نظر را رسم کند. امروزه فایل های گرافیک برداری که حاوی ترسیمات مهندسی هستند به صورت پیکسلی چاپ میشوند به طوریکه طی عملیاتی ابتدا گرافیک برداری به گرافیک شطرنجی تبدیل می شود و سپس توسط چاپگر، چاپ می شود. استاندارد ائتلاف وب جهان گستر برای گرافیک برداری فرمت SVG یا نگاره‌سازی برداری مقیاس‌پذیر است. این استاندارد به صورت جامع و کامل مفاهیم و نحوه تولید فایل های گرافیک برداری را مشخص می کند. امروزه بسیاری از مرورگر ها قابلیت رندر فایل ها با فرمت SVG را دارند ولی پیاده سازی کامل این استاندارد به دلیل پیچیدگی آن بسیار محدود است. در سال های اخیر SVG به فرمتی تبدیل شده که کاملا مستقل از رزولوشن و کیفیت رندر کننده (نمایشگر یا چاپگر) است. فایل های SVG ذاتاً فایل های متنی هستند که نحوه قرارگیری و جزییات ظاهری خطوط راست، منحنی ها، ناحیه ها و ... به همین دلیل نمایش یا رندر آن با توجه به رزولوشن دستگاه نیازمند شطرنجی سازی است. ویکی پدیا از فرمت SVG برای تصاویری از قبیل نقشه های ساده، لوگو ها، پرچم ها و نشان های ملی، استفاده می کند. بدین معنی که اطلاعات برای نمایش یا خروجی چاپی باید به صورت پیکسل به پیکسل (بیت مپ یا آرایه پیکسلی) تعریف شوند. در پی تبدیل گرافیک برداری به بیت مپ ها، حجم فایل حاصل تابعی از رزولوشن دستگاه رندر کننده است ولی کماکان حجم فایل SVG متناظر به دلیل ماهیتش به مراتب کمتر است و در بین سیستم های مختلف ثابت است. دشواری معکوس عملیات شطرنجی سازی ضعف این سیستم در حفظ کیفیت تصاویر طیف-پیوسته مانند تصاویر خروجی دوربین های عکاسی است. | ## بخش 3: گرافیک برداری | به دلیل ماهیت گرافیک برداری امکان ویرایش اجزا تصویر به صورت اشیا گسسته وجود دارد. استفاده از گرافیک برداری برای مواقعی که نیاز به فوتورئالیسم نداشته باشیم مناسبند. اما این نام نیز می تواند گمراه کننده باشد و به صورت سیستمی گرافیکی که با برنامه نویسی شی گرا طراحی شده، تفسیر شود. عملیات های مرسوم چند مزیت گرافیک برداری نسبت به گرافیک شطرنجی عبارت اند از: از آنجا که گرافیک برداری به صورت مجموعه‌ای از نقاط صفحه مختصات و مسیر های (خطوط و خم ها) بین این نقاط تعریف می شود، امکان ویرایش پارامتر های مربوط به اشیا به طور مستقل وجود دارد. به عنوان مثال یک دایره با شعاع ۱۰۰ را در گرافیک برداری با مخصات مرکز دایره و شعاع آن توصیف کرد در حالی که پیاده سازی آن در گرافیک شطرنجی نیاز به حافظه زیادی دارد و مستلزم استفاده از الگوریتم های فشرده سازی تصویر هستیم. استفاده از گرافیک برداری در پرسپکتیو سه بعدی معنای بیشتری دارد چرا که سایه ها با پیمایش پرتو های نور واقعی تر نمایش داده می شوند. بزرگنمایی کمان ها و دایره ها موجب ایلیاسینگ نمی شود و خم ها هموار باقی می مانند. در حالی که چندضلعی هایی که برای تقریب کمان ها در گرافیک شطرنجی استفاده می شوند با کمی بزرگنمایی ویزگی هموار بودن را از دست می دهند. به عنوان مثال، برای توصیف یک دایره به شعاع r در گرافیک برداری، ارائه اطلاعات زیر ضروری است: علامت یا نشانه‌ای حاکی از آن که شکل مد نظر دایره است. مقدار شعاع یا r مختصات مرکز دایره رنگ و ویژگی های ظاهری محیط دایره (مانند ضخامت، نقطه چین یا خط چین بودن، شفافیت و ...) رنگ و ویژگی های ظاهری ناحیه درون دایره در مقابل نقطه ضعف این نوع سیستم گرافیکی در فایل های تصویری خروجی دوربین ها یا اسکنرها است. تصاویر خروجی این دستگاه ها به فرمت شطرنجی هستند و به دلیل طیف-پیوسته بودن با تبدیل آنها به تصاویر برداری کیفیت و اطلاعات مهمی از دست می روند. همچنین بسیاری از نرم افزار های ویرایش گرافیک شطرنجی موجود امکان کار با عبارت های ریاضی ندارند و به صورت پیکسلی کار می کنند. اشیا گرافیکی اولیه هر فرمت فایل گرافیک برداری فقط انواعی از اشیا گرافیکی ساده تحت عنوان اشیا اولیه را پشتیبانی می کند. سیستم حروفچینی نویسه ها و معادلات ریاضی در این زبان مانند لاتک است و همچنین افزونه هایی برای استفاده مستقیم آن در کد منبع لاتک وجود دارد. رابطه گرافیکی برای کاربران تازه‌کار این زبان به کمک زبان برنامه نویسی پایتون نوشته شده است که Xasy نام دارد. | ## جمع‌بندی | به عنوان مثال نرم افزار متن باز Draw.io امکان تولید و ویرایش تصاویر گرافیک برداری SVG را به کمک رابط کاربر گرافیکی می دهد.