Gráfico vectorial

Gráficos Vectoriales
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Gráficos Vectoriales (también conocidos como modelados geométricos o gráficos orientados a objetos). Son los que se conforman con primitivas geométricas tales como puntos, líneas, curvas o polígonos, de igual forma, son gráficos que se construyen por ordenador basándose en ecuaciones matemáticas. Se utiliza como antónimo de aquellas imágenes que están configuradas sobre un conjunto de píxeles, tales como los bitmaps, también llamados gráficos rasterizados.

Introducción

Todos los ordenadores actuales traducen los gráficos vectoriales a gráficos rasterizados para poderlos visualizar en pantalla. La imagen rasterizada posee un valor determinada para cada píxel que la conforma, esta información se guarda en la memoria ocupando un espacio específico.

Desde los inicios del computador en 1950 hasta la década de los ochenta se usaba un sistema de graficación vectorial, diferente al actual. En este sistema “caligráfico” el rayo eléctrico del tubo de rayo catódico de la pantalla era guiado directamente para dibujar las formas necesarias, segmento de línea por segmento de línea, dejando en negro el resto de la pantalla. Este proceso se repetía muchas veces en un segundo para alcanzar una imagen libre de destellos o muy cercana a estar libre de destellos. Este sistema permitía visualizar imágenes estáticas y con movimiento de buena resolución (para ese momento) sin usar la inimaginable cantidad de memoria que se hubiera necesitado para originar una resolución equivalente en un sistema de rasterización, permitiendo que dibujos completos pudieran ser movidos, rotados y hasta que titilaran modificando sólo algunas de las palabras del código de la gráfica en su respectivo “display file”. Estos monitores basados en vectores también eran conocidos como X-Y displays.

Uno de los primeros usos de los vectores como proceso de visualización fue el realizado por la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. El sistema de graficación por vectores se utilizó hasta 1999 en control aéreo y probablemente aún se siga usando en diversos sistemas militares y sistemas especializados. Ivan Sutherland empleó este mismo sistema en la TX-2 para correr su programa Sketchpad en MIT Lincoln Laboratory en 1963.

Los subsiguientes sistemas de graficación vectorial incluían Digital´s GT40; existió una consola llamada Vectrex que usaba gráficos vectoriales para mostrar videojuegos como Asteroids y Space Wars. Equipos como el Tektronix 4014, podían crear imágenes vectoriales dinámicas manejando una menor intensidad en la visualización en las imágenes almacenadas.

El término vector es usado comúnmente en el contexto de gráficos de dos dimensiones producidos por computador. Es uno de los muchos modos con los que un artista cuenta para crear una imagen con una previsualización rasterizada. Otras formas de uso pueden ser en textos, en multimedia y en la creación de escenarios 3D. Virtualmente todos los programas de modelado en 3D usan técnicas en donde se extienden gráficos vectoriales de 2D. Los plotters usados en dibujo técnico siguen dibujando los vectores directamente sobre el papel.

¿Cómo funciona?

En los gráficos vectoriales la imagen se genera como descripción de trazos, por ejemplo: para crear un segmento de línea recta se indica su punto inicial (x1,y1), su punto final (x2,y2), su grosor, color, etc. En cambio, en una imagen bitmap, esa misma línea estaría formada por un número determinado de puntos (píxeles) de color contiguos.

Al contrario que un bitmap, una imagen vectorial puede ser escalada, rotada o deformada, sin que ello perjudique en su calidad. Normalmente, un conjunto de trazos se puede agrupar, formando objetos, y crear formas más complejas que permiten el uso de curvas de Bézier, degradados de color, etc. En algunos formatos, como el SWF, las imágenes vectoriales pueden animarse muy fácilmente sin que ello suponga un aumento excesivo en el tamaño del archivo, al contrario de los bitmaps.

Típicas figuras geométricas básicas

  • Líneas y polilíneas
  • Polígonos
  • Círculos y elipses
  • Curvas Bézier
  • Bezigons (dibujo con curvas)
  • Texto (en formatos naturales de computador tales como True Type y Fon en donde cada letra esta creada a partir de curvas Bézier)

La lista anterior no incluye otros tipos de curvas (spline de Catmull-Rom, Nurbs, entre otros), los cuales son útiles para otro tipo de aplicaciones.

Frecuentemente, una imagen bitmap es considerada un objeto primitivo, desde un punto de vista conceptual; ya que se comporta como un rectángulo (el rectángulo conformado por los píxeles que la componen).

Operaciones vectoriales

  • Los típicos graficadores vectoriales permiten rotar, mover, reflejar, estirar, inclinar, realizar finas transformaciones de los objetos, cambiar en orden en el eje z (eje que define la dimensión de profundidad en 3D) y combinar objetos primarios para componer objetos más complejos
  • Hay otro tipo de operaciones de un nivel mucho más sofisticado que incluye acciones sobre objetos cerrados tales como: unir o soldar, combinar intersecar y diferenciar.

Los gráficos vectoriales son ideales para dibujos simples y compuestos que necesitan tener formas independientes o que no necesitan tener un carácter de realismo fotográfico.

Formatos vectoriales

Ventajas y desventajas

Ventajas

  • En muchas ocasiones las imágenes vectoriales requieren menor espacio en disco que un bitmap, aunque depende mucho de la imagen y de la calidad que se desee. La poca cantidad de información necesaria en un gráfico vectorial se traslada en un archivo de menor tamaño comparado con el de una imagen rasterizada de gran formato. Las imágenes formadas por colores planos o degradados sencillos son más factibles de ser vectorizadas. A menor información para crear la imagen, menor será el tamaño del archivo. El tamaño de representación de un gráfico vectorial no depende de la dimensión del objeto, por ejemplo, si se tienen dos imágenes con dimensiones de presentación distintas —una creada para tamaño carta y otra para tamaño de pliego— pero con la misma información vectorial —el mismo dibujo vecotrial— ocuparán el mismo espacio en disco.
  • A los gráficos vectoriales se les puede aplicar zoom de forma ilimitada sin que sus bordes se afecten (solamente desde un programa que acepte su lenguaje natural en vectores); en el caso de las imágenes rasterizadas, llega un momento en el que el zoom revela que la imagen está compuesta por píxeles.
  • Al aplicar zoom sobre una figura compuesta vectorialmente se puede notar que el contorno de las líneas rectas y las curvas no se engruesan proporcionalmente. Normalmente, el grosor no aumenta o aumenta menos de lo que debería, para poder mantener una mancha visualmente proporcional a la mostrada en la imagen de tamaño real. En este mismo tipo de gráficos se pueden presentar las curvas irregulares por medio de figuras geométricas simples, las cuales permitirían controlar con mayor cuidado el aumento proporcional de su grosor, para así mantener su apariencia suave original.
  • Los parámetros de los objetos configurados por medio de vectores puedes ser guardados y modificados en el futuro. Esto quiere decir que se pueden mover, escalar, rotar, rellenar y transformar; sin dañar la calidad ni la apariencia del dibujo. Más adelante durante el proceso de producción de la imagen, se especifican las dimensiones en un formato independiente, lo que da como resultado la mejor posible rasterización usando programas específicos para esta tarea (un ejemplo claro de este procedimiento pueden ser las imágenes que se exhiben como muestra en esta página: aunque su origen es vectorial, deben ser representadas en formatos de mapas de bits para poder ser vistas dentro de la página electrónica; esto quiere decir que si se les aplica zoom tarde o temprano se evidenciarán los píxeles, ya que son imágenes rasterizadas. Para poder hacer el ejercicio de aplicar zoom y no perder la definición de la figura se debe contar con un programa que no traduzca la definición vectorial). En resumen, se dibuja en figuras geométricas simples, se dan los parámetros específicos (color, grosor, forma) y cuando el dibujo ya esta listo para ser publicado se genera una imagen rasterizada que tenga las dimensiones y el formato específico de uso que potencialice al máximo la visualización correcta de la imagen.
  • Algunos formatos permiten animación. Está se realiza de forma sencilla mediante operaciones básicas como traslación o rotación y no requiere un gran acopio de datos, ya que lo que se hace es reubicar los nodos base de los vectores en nuevos puntos dentro de los ejes x, y y z en el caso de 3D.
  • Desde el punto de vista del diseño en 3D, los efectos de sombra de los renders son mucho más realistas cuando se generan a partir de gráficos vectoriales, ya que las sombras pueden ser construidas con relación a los rayos de luz que las generan. Esto permite que a partir de fotografías se puedan hacer renders e imágenes mucho más realistas.

Desventajas

  • Los gráficos vectoriales no son aptos para mostrar fotografías o imágenes complejas, aunque algunos formatos admiten una composición mixta (vector + imagen bitmap).
  • Los datos que conforman que describen el gráfico vectorial deben ser procesados, es decir, el computador debe sumar todos los datos para formar la imagen final. Si hay demasiados datos se puede ralentizar la presentación de la imagen, incluso en imágenes pequeñas.
  • Por más que se construya una imagen con gráficos vectoriales su visualización tanto en pantalla, como en la mayoría de sistemas de impresión, en última instancia tiene que hacer una traducción a sistema rasterizado.

Impresión

Un punto clave en las artes finalizadas vectorialmente es su practica aplicación en el momento de la impresión. Como la imagen está originada a partir de una serie de puntos matemáticos (nodos) se imprimirá con un excelente acabado sin importar que tanto sea escalada la imagen; por ejemplo: se puede tomar el mismo logo vectorizado imprimirlo en una tarjeta personal, y después, agrandarlo e imprimirlo en una valla manteniendo en ambas imágenes el mismo nivel de calidad. Una imagen rasterizada se volvería supremamente borrosa si se escalará desde una tarjeta personal a una valla publicitaria.

Otro modo de impresión en donde los gráficos vectoriales son importantes es en el proceso del plotter de corte, ya que este —como su nombre lo indica— busca cortar áreas de color diseñadas por el usuario a partir de una archivo digital, estas figuras deben estar construidas a partir de vectores los cuales son interpretados por el plotter como las líneas límite por donde debe pasar la cuchilla —que en en lugar de dibujar, corta el material—.

Modelado en 3D

En los graficadores de 3D, son más comunes las representaciones con gráficos vectoriales; ya que los mapas de bits son usados para propósitos especiales como para texturizar las superficies, para mapear y como datos de alta calidad. Al final, simples mallas de polígonos basadas en coordenadas polares se usan para representar detalles geométricos en las aplicaciones interactivas en donde las estructuras proporcionales y la simplicidad son importantes.

Fuentes

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