miniatura|Comparació de l'efecte dels gràfics vectorials comparades a les mapes de bit (Bitmap). La il·lustració vectorial original és a l'esquerra. La imatge de la part superior dreta demostra una ampliació vectorial de 7x. La imatge de la part inferior dreta demostra la mateixa ampliació amb mapa de bits.
Un gràfic o imatge vectorial és una imatge bidimensional formada a partir de diversos vectors. Tècnicament els gràfics vectorials (o orientats a objectes) es basen en l'ús de primitius geomètrics com punts, línies, corbes i altres formes geomètriques definides o polígons, que es creen a amb equacions matemàtiques, per a representar imatges en infografia.
Els formats de gràfics vectorials són complementaris a les mapes de bits, que són la representació d'imatges formades per punts de color (píxels) disposats en una trama i s'utilitzen típicament per a la representació d'imatges fotogràfiques. Les imatges ràster són basades en píxels i així són escalades amb pèrdua de nitidesa, mentre les imatges vectorials poden ser escalades indefinidament sense degradar-se. En certes circumstàncies treballar amb eines i formats vectorials és la millor opció, i en altres els mapes de bits són la millor elecció. Hi ha igualment aplicacions als quals ambdós formats són utilitzats en conjunt. La comprensió dels avantatges i limitacions de cadascuna de les tecnologies i la relació entre elles certament resultarà en un ús més eficient i eficaç de les eines.
Història Tots els ordinadors actuals tradueixen els gràfics vectorials a gràfics rasteritzats per poder visualitzar en pantalla. La imatge rasteritzada posseeix un valor determinat per cada píxel que la conforma, aquesta informació es guarda en la memòria ocupant un espai específic.
Des dels inicis de l'ordinador en la dècada de 1950 fins als anys 1980 s'usava un sistema vectorial de generació de gràfics diferent a l'actual. En aquest sistema «cal·ligràfic» el raig electrònic del tub de raigs catòdics de la pantalla era guiat directament per dibuixar les formes necessàries, segment de línia per segment de línia, quedant en negre la resta de la pantalla. Aquest procés es repetia a gran velocitat per assolir una imatge lliure de intermitències o molt propera a estar-ne lliure. Aquest sistema permetia visualitzar imatges estàtiques i en moviment de bona resolució (per a aquestes dates) sense usar la inimaginable quantitat de memòria que s'hagués necessitat per aconseguir la resolució equivalent en un sistema de rasterització, permetent que la seqüència d'imatges donés la sensació de moviment i fins i tot aconseguint que titil·laran modificant només algunes de les paraules del codi de la gràfica en el seu respectiu display file. Aquests monitors basats en vectors també eren coneguts com a monitors X-I (X-I displays).
Un dels primers usos dels vectors en el procés de visualització va ser el realitzat per la Força Aèria dels Estats Units. El sistema de generació de gràfics mitjançant vectors es va utilitzar fins a 1999 en el control aeri i probablement encara se segueixi usant en diversos sistemes militars. Ivan Sutherland va emprar aquest mateix sistema a la TX-2 per a executar el seu programa Sketchpad al MIT Lincoln Laboratory en 1963.
Els subsegüents sistemes de representació gràfica vectorial incloïen la GT40 de Digital; va existir una consola anomenada Vectrex que usava gràfics vectorials per mostrar videojocs com Asteroids i Space Wars; i equips com el Tektronix 4014, podien generar imatges vectorials dinàmiques.
El terme vector és usat comunament en el context de gràfics de dues dimensions produïts per computador. És un dels molts modes amb els quals un artista explica per crear una imatge amb una vista prèvia rasteritzada. Altres formes d'ús poden ser en textos, en multimèdia i en la creació d'escenaris 3D. Pràcticament tots els programes de modelatge en 3D usen tècniques que generen gràfics vectorials en 2D. Els traçadors usats en dibuix tècnic segueixen dibuixant els vectors directament sobre el paper.
Com funciona? En els gràfics vectorials, la imatge es genera com a descripció de traços, per exemple: per crear un segment de línia recta s'indica el seu punt inicial (x1, y1), i el seu punt final (x2, y2), el seu gruix, color, etc. En canvi en una imatge bitmap, aquesta mateixa línia estaria formada per un número determinat de punts (píxels) de colors contigus.
Al contrari que un bitmap, una imatge vectorial pot ser escalada, rotada o deformada, sense que això pugui perjudicar la qualitat de la imatge. Normalment, un conjunt de traços es pot agrupar, formant objectes, i crear formes més complexes que permeten l'ús de corbes de Bézier, degradades en color, etc. En alguns formats, com el SWF, les imatges vectorials poden animar-se fàcilment sense que suposi un augment excessiu en la mida de l'arxiu, al contrari del que passa amb els birmaps.
Típiques figures geomètriques bàsiques Línies i polilínies Polígons Cercles i el·lipses Corbes de Bézier Bezigons (dibuix amb corbes) Text (en formats naturals de computador com True Type i Fon, on cada lletra està creada a partir de Corbes de Bézier)
La llista anterior no inclou altres tipus de corbes (spline de Catmull-Rom, Nurbs, entre altres), els quals són útils per altres tipus d'aplicacions,
Freqüentment, una imatge bitmap es considera un objecte primitiu, des d'un punt de vista conceptual; ja que es comporta com un rectangle (el rectangle conformat pels píxels que el componen).
Objectes Bézier Els objectes Bézier són segments de línia connectats entre ells per nodes. Cada segment l'entenem com un vector amb un punt inicial i un punt final que defineixen la línia. A aquests s'afegeixen dos punts de control que en defineixen la curvatura. Els punts de control parteixen de les tangents de cada punt extrem o node. Quan els quatre punts estan alineats tenim una recta. Quan els punts de control se separen tenim algun tipus de línia corba. Aquesta corba sempre és dins d'un polígon quadrilàter els vèrtexs del qual són aquests quatre punts. La corba es calcula a partir d'una interpretació creada per una seqüència de funcions que es basa en les coordenades dels punts. Això fa que sigui escalable i es vegi bé en qualsevol nivell d'ampliació.
Bézier en el programari gràfic El programari de gràfics vectorials troba en les corbes de Bézier una metodologia fàcil d'usar i de computar. La manera de treballar s'assembla però no és exactament la mateixa.
Per crear una línia es van creant nodes, connectats entre ells per línies rectes. Si es vol corbar un segment, s'extreu un agafador d'un dels nodes, que en realitat és un punt de control o vèrtex del polígon. Regulant l'agafador corresponent a cada node es defineix la forma de la corba.
En els programes de gràfics és habitual anomenar ploma l'eina que permet crear corbes de Bézier d'aquesta manera. També se sol representar per la icona d'una ploma estilogràfica.
Propietats dels objectes vectorials Color interior: determina el farciment de l'objecte. Aquest pot ser un color pla, una textura o un degradat. Perquè un objecte es pugui omplir ha d'estar tancat (l'últim node s'uneix amb el primer). Filet o línia: representa la línia externa que envolta l'objecte. Es pot variar el color, el tipus (línies discontínues, punts, etc.) i el gruix. Posició: determina quina és la situació de l'objecte en el document de treball. Els objectes vectorials es distribueixen en un sistema de coordenades de dues dimensions (x,y), la qual cosa equival a un pla. Mida: determina quina àrea ocupa l'objecte en el document de treball.
Operacions vectorials Els típics graficadors vectorials permeten girar, moure, reflectir, estirar, inclinar, realitzar fines transformacions dels objectes, canviar l'ordre de l'eix z (eix que defineix la dimensió de profunditat en 3D) i combinar objectes primaris per compondre objectes complexes.
Hi ha altres tipus d'operacions d'un nivell molt més sofisticat que inclou accions sobre objectes tancats tals com: unir o soldar, combinar, intersecar i diferenciar.
Els gràfics vectorials són ideals per dibuixos simples i compostos que necessiten tenir formes independents o que no necessiten tenir un caràcter de realisme fotogràfic.
Resolució Els objectes que componen una imatge vectorial presenten les seves pròpies característiques, així es poden tenir objectes amb colors, mides i formes determinades, i variant una d'aquestes característiques es modifica l'objecte. Això significa que en augmentar una imatge no es distribueix una sèrie de píxels, ni s'augmenta el seu nombre de superfície, l'únic que es fa és variar els paràmetres de l'algoritme que calcula l'objecte. Es pot ampliar el que es desitgi i la qualitat no quedarà afectada, sempre serà la màxima que ofereixi el dispositiu de sortida (pantalla, impressora, etc.).
En conseqüència, l'objecte vectorial no depèn de la resolució i, en la majoria de casos, la seva vida d'emmagatzemament és molt inferior a la que podria tenir una imatge de mapa de bits.
Aplicacions principals S'utilitza amb programari d'editor de gràfics vectorials entre d'altres per crear logos ampliables a voluntat així com en el disseny tècnic com programes de tipus disseny assistit per ordinador, sistemes d'informació geogràfica (SIG). El disseny vectorial és essencial per a la majoria d'aplicacions tipogràfiques com: TrueType, OpenType i PostScript i en videojocs tridimensionals (des del 2000). Els gràfics vectorials del World Wide Web solen ser o bé formats oberts com VML i gràfics vectorials escalables (SVG), o bé formats de web petit (SWF) en format propietari. Aquests últims es poden visualitzar amb l'Adobe Flash Player. El programari PDF s'utilitza per fer documents visibles amb qualsevol maquinari sense pèrdua de qualitat tipogràfica, independents del programari amb el qual va ser realitzat inicialment.
El principal avantatge de les imatges vectorials és la seva capacitat d'emmagatzemar els dibuixos en un arxiu molt compacte, ja que només requereix la informació necessària per a generar els vectors. Els vectors són les propietats dels objectes com el gruix de la línia o fins i tot el color dels objectes
Formats vectorials PostScript PDF SVG SWF (Flash) WMF (Windows MetaFiles) Al (Illustrator) CDR (Corel Draw) FH9, FH10, FH11, etc (Freehand) DXF: Format d'intercanvi d'Autocad IGES HPGL: (HP Graphic Language)
Avantatges i desavantatges Avantatges En moltes ocasions les imatges vectorials requereixen menor espai en el disc que un bitmap, encara que depèn molt de la imatge i de la qualitat que es desitgi. La poca quantitat d'informació necessària en un gràfic vectorial es trasllada en un arxiu de mida menor comparat amb el d'una imatge rasteritzada de gran format. Les imatges formades per colors plans o degradats senzills són més factibles de ser vectoritzats. Com menys informació per crear la imatge, menor serà la mida de l'arxiu. La mida de representació d'un gràfic vectorial no depèn de la dimensió de l'objecte, per exemple, si es tenen dos imatges amb dimensions de presentació diferents, una creada per mida d'una carta i l'altre per mida de plec, però ambdues amb la mateixa informació vectorial, el mateix dibuix vectorial, ocuparan el mateix espai en el disc.
Als gràfics vectorials se'ls pot aplicar zoom de forma il·limitada sense que les seves vores quedin afectades (només des d'un programa que accepti el seu llenguatge natural en vectors); en el cas de les imatges rasteritzades, arriba un moment en què el zoom revela que la imatge està composta per píxels.