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Mittwoch, 1. Februar 2017

Vektorgrafik oder Bitmap ? Was es ist und wofür man's braucht.

Bitmap basierte Programme wie Photopaint, Photoshop, Gimp, Paint, ... sind Pixelschieber. Stellt sie euch vor wie eine Software, die riesige Listen erstellt:
Reihe 1, Pixel 1: Rot,
Reihe 1, Pixel 2: Rot,
Reihe 1, Pixel 3, Rot,
Reihe 1 Pixel 4. Rot,
Reihe 1, Pixel 5: Rot,
Reihe 1 Pixel 6: Rot,
Reihe 1, Pixel 7: Schwarz,
Reihe 1, Pixel 8: Schwarz, 
Reihe 1, Pixel 9: Schwarz,
  ...
Reihe 1, Pixel 640: Schwarz,
Reihe 2, Pixel 1: Schwarz,
  ...
Reihe 480, Pixel 640: Schwarz.

Diese Liste mit 640x480 = 307200 Einträgen ist nötig um einen schwarzen Bildschirm in VGA Auflösung mit einer roten Linie links-oben darzustellen. Indem jeder einzelne dieser Einträge abgeändert wird, können fotografische Bilder erstellt werden.

Vektor basierte Programme wie Coreldraw, Adobe Illustrator, Inkscape, ... würden das obige Ergebnis mit nur 2 Zeilen darstellen:
Reihe 1, Pixel 1 bis Reihe 480, Pixel 640: Schwarz,
Reihe 1, Pixel 1 bis Reihe 1, Pixel 6: Rot.

 
Und das ist nur VGA Auflösung, die kaum noch jemand nutzt. Die meisten Computer-Bildschirme sind heute auf 1280*2048 (2621440 Pixel) oder höher eingestellt. Welche wahnsinnigen Datenmengen.

Kompressierte Bildformate wie .jpg versuchen die Vektor-Technik auszunutzen und Flächen zusammenzufassen anstatt jedes Pixel einzeln zu erfassen. (ähnlich tun es übrigens auch Video-Kompressionsverfahren, die nicht mehr jeden Bildpunkt erfassen, sondern nur die Punkte registrieren, die sich tatsächlich ändern.)

So könnte es z.B. folgendermaßen aussehen: 
Reihe 24, Pixel 78: Start eines grünen Rechtecks mit Höhe=75 Pixel, Breite=39 Pixel

Auf diese Weise werden ganze 2924 Einzeleinträge vermieden, die allesamt nur "Reihe x, Pixel Y: Grün" gewesen wären.

Jedes Dateiformat nutzt andere Berechnungsgrundlagen (sog. Algorythmen) um das zu bewirken; Bedingt dadurch variiert auch ihre Qualität in Abhängigkeit vom jeweiligen Bild oder der beabsichtigten Nutzung. 
Andere Formate wie z.B.:
 .png oder .gif ermöglichen transparente Pixel,
.psd fügt Ebeneninformationen hinzu,
.pdf kombiniert text, Vektor und Bitmap Informationen in einer einzigen Datei.
...

Zurück zu den Bildern:
Es ist eine fast aussichtslose Fleißaufgabe für Cubisten ein photorealistisches Bild in einem Vektorprogramm zu erstellen. Diese Programme sind aber sehr hilfreich, wenn es um den Einsatz von Plottern oder CNC-gesteuerten Fräsen geht. Die Software liefert immer die Koordinaten um gerade Linien, Kurven oder Ecken zu beschreiben, denen die Maschine dann mit Stift, Messer oder Fräsbohrer folgen kann ohne zuvor Unmengen an Daten verarbeiten zu müssen.
(Im übrigen ist das auch der Grund, warum unsere Plotter beim Betrieb ziemlich laut sind.Jede Reihe und jede Spalte heißt für je einen von zwei Motoren im Plotter immer einen Schritt vor oder zurückdrehen. Da es sehr schnell hintereinander erfolgt, hört man das ständige Anfahren und Abstoppen als sonores Brummen).

Haupt Vorteil - neben dem Einsatz bei Plottern und Fräsen - ist die unbegrenzte Skalierbarkeit von Vektorgrafiken. Ein Bitmap besteht immer aus einzelnen Bildpunkten. Diese kann man zwar größer darstellen, dann werden diese aber (da sie immer quadratisch sind) schnell sichtbar und es entstehen - vor allem an Diagonalen und Kurven - stufige Kanten, sogenannte Artefakte. Ein Vektorbild hingegen ist frei Skalierbar. 
Vergrößert man den Abstand zwischen zwei Koordinaten (immer in Bezug auf den Punkt 0,0 in der linken oberen Ecke des Bildschirms), bleibt die Linie dazwischen immer noch gleich, nur eben länger. Artefakte gibt es nicht.

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