ベクターイメージ

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ベクターイメージ（Vector image べくたーいめーじ）とは、コンピュータグラフィックスにおける図形・画像の形式のひとつ。内部表現をベクタ形式とし、アプリケーションによっては「ベクターグラフィック」、ドロー形式、ドローグラフィックなどとも呼ばれる。線の起終点の座標（位置）、曲線であればその曲がり方、太さ、色、それら線に囲まれた面の色、それらの変化のしかたなどを、数値で表すことにより、コンピュータで扱うデータとしたもの。しばしばピクセル（画素）の集まりで表現する「ラスターイメージ」と対比される。「ベクター画像」あるいは「ベクトル画像」と呼ばれることがあるが、日本語としては「図形」の概念に近く、適切な訳とは言えない。

[編集] 概要




ベクターイメージ	ラスターイメージ
ベクターイメージは品質の劣化なくサイズを変更可能

図形を点で結ばれた線で表す。結ばれた線の終点が始点と重なった、四角や円、多角形などの閉じた図形の内部の領域を面と呼ぶ。点の座標と、線の属性（線の太さ、色、破線、実線など）、線で囲まれた面の属性（色や、パターンなど）、を記録するのがベクターイメージの基本である。すなわち、ベクターイメージとは、点、線、面のそれぞれのさまざまな性質、つまり、線の起終点の位置、曲線であればその曲がり方、太さ、色、それら線に囲まれた面の色、それらの変化のしかたなどを数値で表すことにより、コンピュータで扱うデータとしたものである。

画像を点の集合で表現しようとするラスターイメージと比べ、拡大、縮小、その他の変形を施しても図形イメージが基本的に劣化しないという特性を持つ。また一般にラスタ形式よりもデータサイズは小さい。

しかしながら、写真のような画像から線や面を抽出して数値化することは現在の技術では困難であり、実際には、はじめからグラフィックソフトウェアを使用してベクターイメージを作成する場合を除いては、画像アプリケーションには使われない。すなわち、ロゴや非リアリスティックなイラストには向くが、そのほかの一般画像には不向きである。逆に文字のフォントデザインにおいては、拡大や縮小その他の変形が容易なことから、多用される。このようなベクターイメージの手法を用いた文字フォントを「アウトラインフォント」と呼ぶ。

[編集] 出力方法

ベクターイメージは、各図形の情報をもとにラスターイメージに展開することができ、これをラスタライズという。ベクターイメージを直接表示するベクタースキャン・ディスプレイも存在するが、ラスターイメージを表示するのが難しいため、今日の一般的なコンピュータではラスターイメージのみが表示可能なラスタースキャン・ディスプレイが用いられ、ベクターイメージを表示する際も、必要な解像度にラスタライズしてから表示している。

1950〜1980年代ごろの初期のコンピュータではベクタースキャン・ディスプレイが用いられていた。これはブラウン管の電子銃が、ペンで線を書くとき、線の頂点から頂点へ動かして作図するように、ビームで表示面をランダムになぞる仕組みであった。このプロセスを1分間に何回も繰り返すことによって、ちらつきが感じられない画像が見えるようになっていて、CADなどで使われた。なおラスタースキャン・ディスプレイでは、電子銃は表示面を均等に走査するのであって、出力画像の明暗はあくまで光線の強さ（輝度）を変調することで表現している。

今日のプリンターの多くもディスプレイ同様ラスタースキャンをベースにしている。それゆえアウトラインフォントのテキストやベクターイメージを印刷するときは、OS上もしくはプリンターの内部で、高解像度にラスタライズされてから印刷している。

ベクタ形式のデータを直接印刷するプロッタ（plotter）というプリンターの一種もある。これはペンなどを移動させて作図するものであり、図形処理言語が座標を指定して作図することからX-Yプロッターとも呼ばれる。このプロッターは設計図面の印刷などに用いられた。

[編集] 図形の表現

ベクターイメージにおいては基本的な図形を組み合わせて、より複雑な図形イメージを表現することと大雑把に言うことができる。通常以下の図形をプリミティブ（基本図形）として扱い、これを組み合わせることになっている。

線（line）や折れ線（polyline）
多角形
円や楕円
ベジエ曲線
ベジエ曲線によって囲まれた図形
テキスト（特にアウトラインフォントを用いる場合は、それぞれの文字はベジエ曲線によって形作られる。）

これ以外にもスプライン曲線などの図形が基本図形として使えるアプリケーションもある。また、ラスターイメージもオブジェクトとして扱えるようになっている場合が多い。

多くのドローソフトでは、これらの図形やグループ化した図形などをアフィン変換することにより、拡大縮小・回転などの変形を施すことができる。また、図形どうしの共通部分や差分を取り出す論理演算の機能も付いているのが多い。また面領域のグラデーション、最近では半透明などを扱えるドローソフトやグラフィックフォーマットもある。

ベクターイメージはデバイス非依存の図形・画像を記述するのに優れている。ラスタライズや印刷の処理プログラム等を各デバイス向けに作ることができ、それぞれの描画指示のもととなる図形情報だけをデータとして扱うことができるからである。このような考え方からPostScriptやPDFといったページ記述言語の内部表現はベクタ形式になっている。

3次元コンピュータグラフィックスでは3次元空間上の多角形（ポリゴン）や曲面等として形状を作成する。これは2次元図形であるベクターイメージ作成において、基本図形を組み合わせて複雑な図形イメージを作ることと非常に似ている。この3次元の図形イメージを透視図法などで2次元のラスターイメージに変換する作業をレンダリングと呼ぶが、これは、形状や位置のほかに、光のあたり具合なども計算しなければならないので、2次元のラスタライズの処理に比べはるかに複雑である。そのためゲームなどの速度を要するレンダリングでは、曲面を用いずに平面であるポリゴンの集まりで物体を表現するのが普通である。