§ 21. Графические примитивы

Определения и обозначения

Графический примитив — простейший объект изображения, который создаётся и редактируется как единое целое. Это может быть точка, линия или геометрическая фигура. Примитив нужен, чтобы строить рисунок из понятных элементов и менять каждый из них отдельно.

Точка — примитив, заданный координатами на экране и имеющий цвет. Координаты показывают, где именно находится точка, а цвет помогает отличить её от фона и других объектов. Точки используют как отдельные отметки или как вершины более сложных фигур.

Линия — примитив в виде отрезка или последовательности соединённых отрезков. Её задают координатами концов или вершин, а также толщиной и цветом. Эти параметры позволяют точно разместить линию и выбрать, как она будет выглядеть на изображении.

Замкнутая фигура — примитив, контур которого ограничивает внутреннюю область. К таким фигурам относятся прямоугольник, эллипс и многоугольник. Для них задают параметры контура, например цвет и толщину, а также цвет или способ заливки внутренней области.

Как это устроено

В векторном изображении объекты хранятся как описания фигур, а не как набор неизменных цветных пикселей. Поэтому редактор может пересчитать изображение при увеличении и сохранить чёткие края. Если составить картинку из отдельных примитивов, каждый объект останется доступным для редактирования: например, можно перекрасить окно, не затрагивая стену.

Координаты помогают указать, где объект расположен на экране. У отрезка положение и направление определяют координаты начальной и конечной точек, а расстояние между ними задаёт длину. Для прямоугольника можно указать противоположные вершины: разница координат показывает ширину и высоту; у других фигур координаты опорных точек также помогают задать положение и размеры.

Одних координат недостаточно, чтобы описать внешний вид объекта. Для контура выбирают цвет, толщину и тип линии, например сплошную или пунктирную. Замкнутой фигуре дополнительно задают заливку: это может быть сплошной цвет или другой предусмотренный редактором способ заполнения. Свойства позволяют различать объекты и делать рисунок понятнее.

Сложный рисунок собирают из простых объектов, подбирая примитив для каждой части. Например, прямоугольники могут изображать стены и двери, а линии — края крыши или дым. Поскольку части остаются отдельными, можно передвинуть один элемент, изменить его размер или цвет, не перерисовывая остальные. При необходимости объекты можно расположить один над другим.

Открытый примитив не ограничивает внутреннюю область: у отрезка есть контур, но нет места, которое можно было бы заполнить. Замкнутая фигура образует непрерывную границу, внутри которой находится область. Поэтому для открытой линии задают оформление контура, а у прямоугольника или многоугольника отдельно настраивают и контур, и заливку.

Основные графические примитивы и их свойства

Сначала определите, какие точки или вершины нужны для построения выбранного объекта, затем задайте его координаты и размеры. После этого настройте контур, а для замкнутой фигуры — ещё и заливку. Таблица помогает сопоставить задачу с подходящим примитивом и понять, какие параметры понадобятся.

Разбор задач

Задача 1. Домик из примитивов

Условие. Назовите графические примитивы, из которых можно составить изображение домика: стены, крышу, дверь, окно и дым. Нужно подобрать простые формы, которые лучше всего передают каждую часть. Один и тот же элемент иногда можно изобразить разными способами, но важно выбрать понятный и удобный вариант.

1. Для стен выберем прямоугольник: он задаёт основную замкнутую область дома.
2. Крышу представим треугольным многоугольником, заданным тремя вершинами. Дверь и окно изобразим прямоугольниками, а окно при желании разделим линиями на части.
3. Дым можно нарисовать ломаной или несколькими эллипсами. Проверим, что объекты расположены так, чтобы дым выходил из трубы, а дверь и окно находились на стене.

Ответ. Для стен, двери и окна подойдут прямоугольники, для крыши — многоугольник, для частей окна — линии. Дым можно составить из ломаной или эллипсов. Выбор конкретного примитива зависит от того, как именно требуется изобразить дым.

Задача 2. Прямоугольник 120 × 80 пикселей

Условие. В графическом редакторе нужно построить прямоугольник размером 120 × 80 пикселей и задать цвет его контура и заливки. Положение прямоугольника на экране не задано, поэтому выберем удобную начальную точку сами. Размеры задают ширину и высоту, а координаты — положение фигуры.

1. Выберем координаты верхнего левого угла, например (30, 40). Это опорная точка, от которой редактор будет строить фигуру.
2. Зададим ширину 120 пикселей и высоту 80 пикселей. Если редактор просит координаты противоположного угла, при обычном направлении осей это будет точка (150, 120).
3. Выберем инструмент «Прямоугольник», укажем цвет и толщину контура, затем цвет заливки. Перед подтверждением проверим размеры и то, что задана именно заливка, а не только цвет линии.

Ответ. Прямоугольник строится от точки (30, 40) с шириной 120 и высотой 80 пикселей, а второй угол при выбранной системе координат будет (150, 120). Цвета контура и заливки устанавливаются отдельно. Если в редакторе начало координат расположено иначе, форма и размеры останутся теми же, но её положение может потребовать других координат.

Задача 3. Изменение светофора

Условие. Нужно составить из примитивов светофор, а затем изменить размер его корпуса, не меняя размеры отдельных сигналов. Задача проверяет, сохранены ли части рисунка как независимые объекты. Если всё изображение стало одним неделимым объектом, изменить только корпус будет сложнее.

1. Создадим корпус в виде замкнутого прямоугольника и зададим ему заливку. Отдельно добавим три круга или эллипса для сигналов.
2. Проверим, что корпус и сигналы выбираются по одному. Если редактор позволяет, разместим сигналы поверх корпуса и выровняем их по вертикали.
3. Выберем только корпус и изменим его габариты. Затем проверим, что сигналы сохранили прежний размер и положение, а при необходимости передвинем их отдельно.

Ответ. Свободно изменять корпус, не масштабируя сигналы вместе с ним, можно, если светофор составлен из независимых примитивов. Выделяем корпус отдельно и задаём ему новые размеры. Сигналы остаются прежними объектами, которые можно перемещать или редактировать отдельно.

Типичные ошибки

Считать примитив готовым рисунком. Примитив — лишь один простейший объект, а изображение может включать множество элементов. Путаница возникает, когда любой видимый результат называют рисунком и не различают его части. Проверьте себя: можно ли назвать отдельные объекты, из которых он составлен?

Путать толщину линии с её длиной. Толщина меняет ширину штриха, но не координаты концов отрезка. Ошибка появляется, если воспринимать все параметры линии как её размеры. Чтобы проверить результат, сравните концы и длину линии до и после изменения толщины.

Пытаться залить открытую линию. У незамкнутого контура нет внутренней области, поэтому заливка к нему неприменима. Иногда путают цвет контура с цветом заливки. Проверьте, соединяются ли концы и образует ли объект замкнутую границу.

Смешивать положение и габариты фигуры. Координаты отвечают за расположение, а ширина и высота — за размеры объекта. Это легко перепутать, когда прямоугольник задают координатами двух углов. Перед построением выясните, какие значения просит редактор, и проверьте разницу координат: она должна соответствовать нужным размерам.

Связь с другими темами

Чтобы задавать положение примитивов, нужно знать систему координат экрана и единицы измерения изображения, а также уметь пользоваться основными инструментами графического редактора. Эти знания служат основой для изучения векторной компьютерной графики: в ней сложные изображения создают и редактируют как набор объектов.

Примитивы пригодятся не только для рисунков. Из них составляют схемы, чертежи, логотипы и иллюстрации для презентаций, а также элементы графических интерфейсов. Точное расположение и независимое редактирование объектов помогают сделать такие изображения аккуратными и понятными.

Что запомнить

• Графический примитив — простейший редактируемый объект изображения.
• Положение примитива определяется его координатами.
• Размер фигуры задаётся координатами, длинами или радиусами.
• Для контура можно задавать цвет, толщину и тип линии.
• Замкнутые фигуры могут иметь заливку.
• Сложный рисунок создаётся объединением нескольких примитивов.
• Независимые примитивы можно изменять отдельно друг от друга.