ベクター画像がぞう

ベクター画像がぞう（ベクターがぞう、英えい: vector graphics）は、コンピュータグラフィックスなどにおいて、画像がぞうを円えんや直線ちょくせんなどのような解析かいせき幾何きか学がく的てきな「図形ずけい」の集あつまりとして表現ひょうげんする表現ひょうげん形式けいしきである。平面へいめんをスキャンし、その各かく点てんの濃淡のうたんの集あつまりによって画像がぞうを表現ひょうげんする「ビットマップ画像がぞう」（ラスター形式けいしき）と対置たいちされる。それを描画びょうがする操作そうさとして（仮想かそうの）絵筆えふでを動うごかすようなスタイルになることから、ドロー形式けいしき、ドローグラフィックなどとも呼よばれる。

座標ざひょう

ビットマップ画像がぞうが通常つうじょう、データの順序じゅんじょによって座標ざひょうを間接かんせつ的てきに示しめすのと異ことなり、ベクター画像がぞうはオブジェクトごとに座標ざひょうを明示めいじ的てきに指定していするものが多おおい。

直交ちょっこう座標ざひょうと極座標きょくざひょう

縦横じゅうおうの位置いちで表あらわす「直交ちょっこう座標ざひょう」と、方向ほうこうと距離きょりで表あらわす「極座標きょくざひょう」がある。極座標きょくざひょうのほうが便利べんりな場合ばあいもあり、たとえば一般いっぱんの回転かいてん角かくについてなど、厳密げんみつな結果けっかを保存ほぞんするために極座標きょくざひょうが必要ひつようなこともあるが、通常つうじょうは直交ちょっこう座標ざひょうのほうが扱あつかいやすい。また円弧えんこの指定していなどでも併用へいようされる。

絶対ぜったい座標ざひょうと相対そうたい座標ざひょう

常つねにグローバルな原点げんてんをベースとする「絶対ぜったい座標ざひょう」と、他たオブジェクトからの位置いち関係かんけいや、最終さいしゅう参照さんしょう位置いちとの相対そうたいで表あらわす「相対そうたい座標ざひょう」がある。

たとえば、LOGOなどの「タートルグラフィックス」では、もともと、コンピュータから制御せいぎょされる、実体じったいを持もったロボット（右みぎの写真しゃしんを参照さんしょう）を制御せいぎょするというモデルをベースとしていたこともあり、相対そうたい座標ざひょうが基本きほんである。

この2種類しゅるいもやはり併用へいようされることも多おおい。全体ぜんたいに対たいする（グローバルな）絶対ぜったい座標ざひょうによりあるオブジェクト（図形ずけいのグループ）の原点げんてん（座標ざひょう系けい）を指定していし、そのグループ内ないの図形ずけいはその（ローカルな）座標ざひょう系けいを使つかって定義ていぎする、といった感かんじである。そのようにすると、たとえば、ローカルな座標ざひょう系けいに対たいし移動いどうや変換へんかんを掛かけるだけで、そのグループ自体じたいには干渉かんしょうすることなくその全体ぜんたいを移動いどうや変形へんけいさせることができる。

オブジェクト

プリミティブと複ふく合あい

複数ふくすうの図形ずけいのグループ化かや、ステンシルとしての使用しようなど複数ふくすうの図形ずけいを組くみ合あわせる方法ほうほうと、それらの基もとになるプリミティブが用意よういされていることが多おおい。

プリミティブ

プリミティブの例れいとしては、ライン（線分せんぶん）やポリゴン（多角たかく形がた）、サークル（円えん）、カーブ（円弧えんこ、円えんの一部いちぶ）などがある。高機能こうきのうなアプリケーションにおいてはベジェ曲線きょくせんを自由じゆうに操作そうさできる。その代表だいひょう的てきな製品せいひんにAdobe IllustratorとCorelDRAWがある。

• 線せん（line）や折おれ線せん（polyline）
• 多角たかく形がた
• 円えんや楕円だえん
• ベジェ曲線きょくせん
• ベジェ曲線きょくせんによって囲かこまれた図形ずけい
• テキスト（特とくにアウトラインフォントを用もちいる場合ばあいは、それぞれの文字もじはベジェ曲線きょくせんによって形作かたちづくられる。）

これ以外いがいにもスプライン曲線きょくせんなどの図形ずけいが基本きほん図形ずけいとして使つかえるアプリケーションもある。また、ビットマップもオブジェクトとして扱あつかえるようになっている場合ばあいが多おおい。

パス

点てんで結むすばれた線せんで図形ずけいを表あらわす。結むすばれた線せんの終点しゅうてんが始点してんと重かさなった、四角よつかどや円えん、多角たかく形がたなどの閉とじた図形ずけいの内部ないぶの領域りょういきを「面めん」と呼よぶ。点てんの座標ざひょうと、線せんの属性ぞくせい（線せんの太ふとさ、色いろ、破線はせん、実線じっせんなど）、線せんで囲かこまれた面めんの属性ぞくせい（色いろや、パターンなど）、で表現ひょうげんされる。点てん、線せん、面めんのそれぞれのさまざまな性質せいしつ、たとえば、線せんの起おこり終点しゅうてんの位置いち、曲線きょくせんであればその曲まがり方かた、太ふとさ、色いろ、それら線せんに囲かこまれた面めんの色いろ、などの変化へんかのしかたなどを数値すうちで表あらわす。SVGでは、任意にんいのアウトラインを表現ひょうげんするために、このプリミティブを大量たいりょうのデータをともなって多用たようすることを考慮こうりょしたデータ形式けいしき（path要素ようそのd属性ぞくせいの値ね）となっている。

文字もじ

文字もじ（ないし文字もじ列れつ）もオブジェクトとして扱あつかえることが多おおい。文字もじ自身じしんの文字もじコードと座標ざひょうの他ほか、フォント名な、サイズ、色いろ、変形へんけい方法ほうほうなどが指定していできることが多おおい。サイズには他たのオブジェクト同様どうようの、座標ざひょう値ちやミリ単位たんいの他ほかに、ポイントなど文字もじとして扱あつかいやすい単位たんいも使つかえることが多おおい。

ビットマップ

ビットマップ画像がぞうもひとつのオブジェクトとして扱あつかうことができるものも多おおい。描えがかれる座標ざひょうと縦横じゅうおうの表示ひょうじ上じょうのサイズ（または縦横じゅうおうの解像度かいぞうどや拡大かくだい率りつ）を持もつ。場合ばあいによっては、描画びょうが方向ほうこう（回転かいてん角度かくどや反転はんてん軸じく）、アフィン変換へんかんなどの変形へんけいの情報じょうほうを持もつこともある。ビットマップデータは、埋込うめこみ方式ほうしきのものもあれば、外部がいぶのファイルなどを参照さんしょうする方式ほうしきもある。大おおきな画像がぞうデータなどでは後者こうしゃの方法ほうほうが扱あつかえたほうが取とり回まわしが良よいが、ファイル1個いっこに必要ひつような全すべてのデータが入はいっていない不便ふべんもある。

変換へんかん

多おおくのドローソフトあるいはデータ形式けいしきでは、これらのオブジェクトに対たいし、拡大かくだい縮小しゅくしょう・回転かいてんなどを掛かけることができる。一般いっぱん化かしてアフィン変換へんかんとしているものが多おおい。共通きょうつう部分ぶぶんや差分さぶんを取とり出だす、いわゆるブーリアン演算えんざんも付ついているものが多おおい。グラデーションや透明とうめい度ど（アルファ、あるいは不透明ふとうめい度どopacity）などを扱あつかえるドローソフトやグラフィックフォーマットもある。透明とうめい度どを含ふくんだ合成ごうせいに関かんする詳細しょうさいはアルファチャンネルの記事きじを参照さんしょう。

ベクタイメージは、デバイス非ひ依存いぞんの図形ずけい・画像がぞうを記述きじゅつするのに優すぐれている。ラスタライズや印刷いんさつの処理しょりプログラム等とうを各かくデバイス向むけに作つくることができ、それぞれの描画びょうが指示しじのもととなる図形ずけい情報じょうほうだけをデータとして扱あつかうことができるからである。このような考かんがえ方かたからPostScriptやPDFといったページ記述きじゅつ言語げんごの描画びょうがモデルはベクタベースである。

3次元じげんコンピュータグラフィックスでは3次元じげん空間くうかん上じょうの多角たかく形がた（ポリゴン）や曲面きょくめん等ひとしとして形状けいじょうを作成さくせいする。これは2次元じげん図形ずけいであるベクタイメージを作成さくせいするとき、基本きほん図形ずけいを組くみ合あわせて複雑ふくざつな図形ずけいイメージを作つくることと非常ひじょうに似にている。この3次元じげんの図形ずけいイメージを透視とうし図法ずほうなどで2次元じげんのビットマップに変換へんかんする作業さぎょうをレンダリングと呼よぶが、これは、形状けいじょうや位置いちのほかに、光ひかりのあたり具合ぐあいなども計算けいさんしなければならないので、2次元じげんのラスタライズの処理しょりに比くらべはるかに複雑ふくざつである。そのためゲームなどの速度そくどを要ようするレンダリングでは、曲面きょくめんを用もちいずに平面へいめんであるポリゴンの集あつまりで物体ぶったいを表現ひょうげんするのが普通ふつうである。

フォーマット

macOSで使つかわれるQuickDraw、DTPで使つかわれるPostScript、CADきゃどで使つかわれるHP-GLなどがある。PostScriptやHP-GLなど「図形ずけい処理しょり言語げんご」と呼よばれるものは、形状けいじょう表現ひょうげんだけではなくプログラミング言語げんご的てきな機能きのうも持もつものがある（特とくに、PostScriptはほとんど汎用はんよう言語げんご並なみの能力のうりょくがある）。アプリケーションだけでなく、プリンタ内部ないぶにもそれらの言語げんご処理しょり系けいが用意よういされ、スピーディにラスタライズできる機種きしゅがある。

アプリケーション

ドローソフトと呼よばれる。以下いかには、ドローソフトの機能きのうも備そなえる汎用はんようのグラフィックソフトを含ふくむ。

• Adobe Illustrator
• Canvas
• CorelDRAW
• Inkscape
• OmniGraffle
• Affinity Designer

画像がぞうフォーマット

• PostScript - EPS
• PDF
• SVG
• WMF

ビットマップ画像がぞうとの変換へんかん

ベクター画像がぞうのラスター化か

詳細しょうさいは「ラスタライズ」を参照さんしょう

ベクター画像がぞうのイメージデータは容易よういにビットマップ画像がぞうに変換へんかんできる。多おおくの場合ばあい、OSにその機能きのうのAPIがあるので、アプリケーションはその機能きのうを呼よび出だすだけでよい。ディスプレイの何なん倍ばいもの画素がそ数すうであっても、内部ないぶに仮想かそうフレームバッファを設定せっていすれば可能かのうとなるが、そのためには大おおきなメモリが必要ひつようである。

ビットマップ画像がぞうのベクター化か

逆ぎゃくは一般いっぱんに難むずかしい。なぜなら、逆ぎゃく問題もんだいだからである。一部いちぶの高度こうどなソフトにはベクター化かの機能きのうを持もつものもあるが、必かならずしも万能ばんのうではない。2016年ねん現在げんざいでも、新あたらしい手法しゅほうの提案ていあんなどが学会がっかい等とうでの研究けんきゅう発表はっぴょうで見みられる分野ぶんやである。

パフォーマンス

ベクタイメージ	ビットマップ
ベクタイメージは品質ひんしつの劣化れっかなくサイズを変更へんこう可能かのう

画像がぞうをピクセルの集合しゅうごうで表現ひょうげんしようとするビットマップと比くらべ、拡大かくだい、縮小しゅくしょう、その他たの変形へんけいを施ほどこしても図形ずけいイメージが基本きほん的てきに劣化れっかしないという特性とくせいを持もつ。単純たんじゅんな図形ずけいで構成こうせいされている場合ばあい、ビットマップ画像がぞうよりもデータサイズは小ちいさい。

しかしながら、写真しゃしんのような画像がぞうから線せんや面めんを抽出ちゅうしゅつして数値すうち化かすることは現在げんざいの技術ぎじゅつでは困難こんなんであり、実際じっさいには、はじめからグラフィックソフトウェアを使用しようしてベクタイメージを作成さくせいする場合ばあいを除のぞいては、画像がぞうアプリケーションには使つかわれない。すなわち、ロゴや非ひリアリスティックなイラストには向むくが、そのほかの一般いっぱん画像がぞうには不向ふむきである。逆ぎゃくに文字もじのフォントデザインにおいては、拡大かくだいや縮小しゅくしょうその他たの変形へんけいが容易よういなことから、多用たようされる。このようなベクタイメージの手法しゅほうを用もちいた文字もじフォントを「アウトラインフォント」と呼よぶ。

出力しゅつりょく

ディスプレイ

ラスタースキャンディスプレイにはラスタライズして表示ひょうじされる。

1950〜1980年代ねんだいのコンピュータでは、ラスタースキャンでの高こう精細せいさいな表示ひょうじは高価こうかにつき（ラスタースキャンに必要ひつようなフレームバッファを構成こうせいできる性能せいのうと容量ようりょうのメモリなどのため）難むずかしいことから、図形ずけいの表示ひょうじ目的もくてきに、ベクタースキャンディスプレイが用もちいられていた（また当時とうじはプロッターも活用かつようされた）。CADきゃどなどで使つかわれた。ベクタースキャンでは、スキャンの速はやさを変かえることでも輝度きどを変かえることができる。これに対たいしラスタースキャンでは、ブラウン管ぶらうんかんの電子でんし銃じゅうは表示ひょうじ面めんを均等きんとうに走査そうさするのであって、輝度きどは電子でんし銃じゅうからの電子でんし線せんの強つよさを変調へんちょうすることで表現ひょうげんしている。

紙かみへの出力しゅつりょく

プリンターの多おおくもディスプレイ同様どうよう、ラスタスキャンを行おこなっている。それゆえアウトラインフォントのテキストやベクタイメージを印刷いんさつするときは、OS上うえもしくはプリンターの内部ないぶで、高こう解像度かいぞうどにラスタライズされてから印刷いんさつしている。

プロッターは、ベクター画像がぞうのデータを直接ちょくせつ印刷いんさつする。これはペンなどを移動いどうさせて作図さくずしており、図形ずけい処理しょり言語げんごが座標ざひょうを指定していして作図さくずすることからX-Yプロッタとも呼よばれる。プロッターは設計せっけい図面ずめんの印刷いんさつなどに用もちいられる。