Graphiques vectoriels

Les graphiques vectoriels sont une forme d' infographie où les images sont créées directement à partir de formes géométriques définies sur un plan cartésien , telles que des points , des lignes , des courbes et des polygones . Les mécanismes associés comprennent le matériel d'affichage et d'impression vectoriel, les modèles de données vectorielles et les formats de fichiers vectoriels, ainsi que les logiciels basés sur ces modèles (notamment les logiciels de conception graphique , de conception assistée par ordinateur et les systèmes d'information géographique ). Les graphiques vectoriels constituent une alternative aux graphiques raster ou bitmap, chacun présentant des avantages et des inconvénients selon les situations.

Bien que le matériel vectoriel ait largement disparu au profit des écrans et imprimantes matriciels, les données et logiciels vectoriels restent largement utilisés, notamment lorsqu'une grande précision géométrique est requise et que des informations complexes peuvent être décomposées en primitives géométriques simples. De ce fait, le format vectoriel est privilégié dans des domaines tels que l'ingénierie , l'architecture , la topographie , le rendu 3D et la typographie , mais s'avère totalement inadapté à des applications comme la photographie et la télédétection , où le format matriciel est plus performant. Certains domaines d'application, comme les systèmes d'information géographique (SIG) et la conception graphique , utilisent parfois à la fois des graphiques vectoriels et matriciels, selon les besoins.

Les graphiques vectoriels reposent sur les mathématiques de la géométrie analytique ou des coordonnées et n'ont aucun lien avec les autres usages mathématiques du terme « vecteur » . Cela peut engendrer une certaine confusion dans les disciplines où les deux significations sont employées.

Les primitives géométriques fondamentales sont :

• Un seul point .
• Un segment de droite , défini par deux points d'extrémité, permettant une interpolation linéaire simple de la ligne intermédiaire.
• Une chaîne polygonale ou polyligne, un ensemble connecté de segments de ligne, défini par une liste ordonnée de points.
• Un polygone , représentant une région de l'espace, définie par sa frontière, une polyligne avec des sommets de départ et d'arrivée coïncidents.

Une variété de formes plus complexes peuvent être prises en charge :

• Courbes paramétriques , dans lesquelles des polylignes ou des polygones sont augmentés de paramètres pour définir une interpolation non linéaire entre les sommets, y compris les arcs de cercle , les splines cubiques , les splines de Catmull-Rom , les courbes de Bézier et les bézigos .
• Formes paramétriques standard en deux ou trois dimensions, telles que les cercles , les ellipses , les carrés , les superellipses , les sphères , les tétraèdres , les superellipsoïdes , etc.
• Les surfaces et les solides tridimensionnels irréguliers sont généralement définis comme un ensemble connecté de polygones (par exemple, un maillage polygonal ) ou comme des surfaces paramétriques (par exemple, des NURBS ).
• Les fractales , souvent définies comme un système de fonctions itérées .

Dans de nombreux jeux de données vectorielles, chaque forme peut être associée à un ensemble de propriétés. Les plus courantes sont les caractéristiques visuelles, telles que la couleur, l'épaisseur du trait ou le motif des pointillés. Dans les systèmes où les formes représentent des entités du monde réel, comme les SIG et le BIM, divers attributs de chaque entité représentée peuvent être stockés, tels que le nom, l'âge, la taille, etc.

Dans certaines données vectorielles, notamment dans les SIG, les informations sur les relations topologiques entre les objets peuvent être représentées dans le modèle de données, comme le suivi des connexions entre les segments de route dans un réseau de transport .

Si un ensemble de données stocké dans un format de fichier vectoriel est converti dans un autre format de fichier prenant en charge tous les objets primitifs utilisés dans cette image particulière, la conversion peut alors se faire sans perte.

Les dispositifs vectoriels, tels que les écrans cathodiques vectoriels et les traceurs à plume , contrôlent directement un mécanisme de dessin pour produire des formes géométriques. Comme les dispositifs d'affichage vectoriel peuvent définir une ligne à partir de seulement deux points (les coordonnées de chaque extrémité de la ligne), ils peuvent réduire la quantité totale de données à traiter en organisant l'image sous forme de paires de points.

Les affichages graphiques vectoriels ont été utilisés pour la première fois en 1958 par le système de défense aérienne américain SAGE . Les systèmes graphiques vectoriels ont été retirés du contrôle aérien en route américain en 1999. Les graphiques vectoriels ont également été utilisés sur le TX-2 du laboratoire Lincoln du Massachusetts Institute of Technology par le pionnier de l'infographie Ivan Sutherland pour exécuter son programme Sketchpad en 1963.

Les systèmes graphiques vectoriels ultérieurs, dont la plupart itéraient sur des listes stockées d'instructions de dessin modifiables dynamiquement, comprenaient l' IBM 2250 , l'Imlac PDS-1 et le DEC GT40 . Une console de jeux vidéo, la Vectrex , utilisait des graphismes vectoriels , de même que divers jeux d'arcade comme Asteroids , Space Wars , Tempest et de nombreux titres de Cinematronics tels que Rip Off et Tail Gunner, utilisant des moniteurs vectoriels . Les oscilloscopes à mémoire, comme le Tektronix 4014 , pouvaient afficher des images vectorielles, mais pas les modifier sans effacer l'affichage au préalable. Cependant, ils n'ont jamais été aussi répandus que les écrans à balayage raster utilisés pour la télévision et avaient quasiment disparu au milieu des années 1980, à l'exception de quelques applications spécialisées.

Les traceurs utilisés en dessin technique dessinent encore directement des vecteurs sur le papier en déplaçant un stylo dans l'espace bidimensionnel de la feuille. Cependant, comme les écrans, ils ont été largement remplacés par les imprimantes grand format qui impriment une image matricielle (pouvant être générée à partir de données vectorielles).