Форматы хранения графической информации. Форматы растровых графических файлов

Каждый из нас, так или иначе, сталкивается с изображениями. Давайте посмотрим на вопрос понимания этого термина несколько шире. Ведь форматы изображений включают в себя не только графику анимация, мультипликация и т.д.), но и видео. Отдельно остановимся на вопросах преобразования файлов, а также хранения того или иного типа информации.

Что представляют собой форматы изображений?

Это информация, хранящаяся в файле, которая предназначена для визуализации данных (отображения ее на воспроизводящем устройстве вроде монитора, телевизора, принтера, мобильного девайса и т.д.).

Что же до самой информации в файле, то большей частью она описывает способ визуализации, метод создания цельного статического или динамического изображения, его размер (не путать с размером самого файла), количество и глубину цветов и их оттенков и так далее.

Понятие векторной и растровой графики

Для начала рассмотрим, какие форматы изображений применяются исключительно в стандартном понимании графики. Следует четко разграничить векторную и растровую графику. Эти два типа являются базовыми.

Векторная графика позволяет производить визуализацию объекта на основе математического описания множества совокупных элементов, входящих в состав изображения, которые принято называть примитивами. К ним относятся простейшие понятия, знакомые всем еще со школьной скамьи. Это точки, линии, кривые, окружности, многоугольники и т.д.

Преимуществом такого подхода можно назвать возможность описания в сколь угодно большого числа отдельных элементов без существенного увеличения конечного размера файла. Кроме того, здесь очень сильно проявляется масштабируемость, что позволяет изменять размеры каждого отдельно взятого элемента или их полной совокупности без потери качества всего изображения. Такой описательный алгоритм годится в основном для графики, создаваемой вручную, например, в каком-то графическом редакторе. Для фотографий этот метод не применим.

PCX - формат для хранения растровых изображений с глубиной цвета 24 бита. Сжатие очень быстрое, но не подходит для преобразования детальной графики, например, фотографий.

RAW - универсальный формат, используемый для изображений, поступающих непосредственно с цифровых камер. Про него можно сказать, что это формат наилучшего качества изображения. Может служить исходным материалом при обработке не только изображений, но и звука. Кроме того, поддержка мета-данных дает огромный потенциал для обработки и применения алгоритмов сжатия без потерь или с потерями любого уровня. Формат достаточно специфичный и требующий определенных знаний при работе с ним.

Форматы файлов специализированных графических редакторов

Кроме стандартных типов, отдельно можно выделить форматы графических изображений, применяемых в специализированный редакторах.

PDF - формат, который может содержать текстовые и графические данные. Разработан корпорацией Adobe. Этот формат предполагает использование разных методов сжатия для каждого конкретного элемента, содержащегося в конечном файле. Сегодня он является универсальным в основном для технической документации в электронном виде.

CDR - векторный формат графического редактора Corel Draw. Обработать его можно только таким программным пакетом. Другими редакторами не поддерживается, но легко экспортируется в другие форматы.

AI - формат программы Adobe Illustrator, поддерживаемый большинством других редакторов. Главная особенность - наивысшая стабильность изображения и полная совместимость с технологией PostScript. Может использоваться как промежуточный формат при переводе из одного в другой.

PSD - лучший формат изображения программного пакета Adobe Photoshop для промежуточного редактирования сложных изображений. Позволяет использовать слои и режимы смешивания, но имеет больший размер по сравнению с другими форматами. В качестве конечного формата для сохранения файлов применяется исключительно в самой программе.

Изображения большого формата

Если говорить об большого формата, где требуется учесть высокую детализацию, то стоит использовать RAW, TIFF или PSD.

Однако, многие профессиональные фото- и видеокамеры, обладающие матрицами на уровне 20-25 Мп, имеют собственные стандарты. Большинство из них адаптировано к наиболее распространенным типам форматов. Здесь все зависит только от настроек самой камеры. То же самое касается и мобильных девайсов.

Основные типы видео и анимации

Теперь коротко остановимся на видео, поскольку его тоже можно в каком-то смысле трактовать как изображение, вернее, как набор чередующихся изображений (кадров). Здесь определяющим фактором является частота кадров в секунду (fps) и размер картинки в пикселях.

Изначально на заре развития цифрового видео это был всем известный формат AVI, который применяется и до сих пор, поскольку является неким контейнером, содержащим информацию, обработанную или сжатую совершенно разными методами (кодеками). Для воспроизведения требуется специальный декодер.

Чуть позже появились такие известные форматы, как WMV, MPG, MKV, MP4, VOB, TS и многие другие, причем последние можно рассматривать даже как форматы изображения телевизора высокого разрешения, позволяющего воспроизводить файлы со стандартами качества HD, Full HD (2k) или Ultra HD (4k).

Что касается анимации, сегодня наиболее известной является технология Flash. Изначально это была разработка корпорации Macromedia, но потом ее выкупила компания Adobe и существенно модернизировала. Формат таких файлов - SWF. Он применяется в основном для создания небольших анимационных роликов, компьютерной мультипликации, баннеров или для простеньких игр.

Мобильные системы

Если говорить о мобильных системах (смартфонах или планшетах на базе Android, iOS, Blackberry и т.д.), то специализированные форматы изображений встречаются крайне редко. В основном используются стандартные компьютерные форматы изображений и для графики, и для видео. Однако, без установленных кодеков и декодеров некоторые типы видео воспроизводиться не будут. Именно поэтому придется решать проблему конвертирования исходного материала в другой тип.

К примеру, обычные телефоны воспринимают только формат 3GP. Android или iOS рекомендуют использовать MP4. Но в целом вариантов хватает.

Изменение основных параметров изображений

Наверное, все прекрасно понимают, что редактирование нужно производить при помощи специальных программ.

Простейшие операции по изменению размера, отражению, повороту, наклону и другие можно выполнить даже в самом примитивном редакторе Paint, который входит в комплект любой «операционки» Windows.

Если же требуются более сложные действия, скажем, изменения цвета, насыщенности, контрастности, редактирование слоев, разбивка изображения на отдельные составляющие и прочее, то придется использовать профессиональные пакеты вроде вышеупомянутых Corel Draw или Adobe Photoshop.

Для редактирования видео имеются свои утилиты, например, Vegas Pro. Кроме стандартных возможностей, в них можно применять специализированные эффекты и системы моделирования, позволяющие переносить на заранее построенную математическую модель реальное изображение по типу того, как снимался бой Морфеуса и Нео в первой части «Матрицы».

Преобразование форматов

Преобразование (конвертирование) производится при помощи утилит, называемых конверторами. Один из самых ярких представителей - Xilisoft Video Converter, который умеет преобразовывать и графику, и видео.

Для графики можно предпочесть, например, ACDSee Ashampoo Photo Commander, Free Image Convert And Resize или что-то еще. Сегодня таким программ можно найти очень много.

Единственное, на что стоит обратить внимание, это конечный формат и возможную потерю качества (форматы сжатия изображений). При просмотре картинки или видео на смартфоне или планшете это будет не так заметно, но вот на телевизионной панели разница станет весьма ощутимой.

Какой формат предпочесть для хранения данных?

Фото на компьютере можно хранить в универсальном JPG-формате. При их просмотре на мониторе особая четкость не нужна. Другое дело, когда фотографии нужно напечатать. Тут лучше использовать оригинальные форматы камер.

При переводе одного формата в другой восстановить «исходник» иногда будет просто невозможно, так что, предоставляя файлы в студию, менять их начальный вид не рекомендуется. Исключение, если вы обладаете необходимыми знаниями и производите редактирование сами с использованием профессионального ПО.

То же самое касается и видео. Все зависит от того, на каком устройстве оно будет просматриваться.

Заключение

Форматы изображений многочисленны и разнообразны, это может быть и графика, и видео. В статье были рассмотрены наиболее популярные форматы. Вопросы их обработки и преобразования, выбора программных средств, используемого формата для хранения данных и т.д., каждый пользователь решает сам.

Сегодня пойдет речь о форматах изображений их особенностях и отличительных чертах. Многие из нас знают, что изображения имеют разные форматы, но не все понимают, почему их такое множество и какие у них отличительные черты.

Любое изображение, хранящееся на компьютере, имеет свой графический формат. Каждый из графических форматов имеет свои свойства и своё предназначение. На сегодняшний день существует огромное количество графических форматов. Большую часть графических форматов, мы будем рассматривать на основе одного из самых популярных графических редакторов Adobe Photoshop. Почему именно фотошоп, все просто, этот графический редактор обладает наибольшим количеством форматов.

Но дополнительно, постараемся разобрать и другие широко известные форматы изображения.

Итак, приступим:

PSD – это собственный формат программы Adobe Photoshop, он позволяет сохранять всю проделанную работу над изображением. А именно прозрачность, режимы смешивания слоев, тени, слои, маски слоя и все остальные мелочи работы проделанной с изображением. Этот формат обычно используется, если работа над изображением до конца не завершена. Так же его часто используют для разработки макета сайта, так как производить верстку с данного файла удобно видя все слои и элементы. А во всех остальных случаях его использование нет смысла, так как он имеет значительно большой размер файла по отношению к другим форматам.

TIFF – позволяет максимально точно сохранить подготовленный проект фотошопа. Он содержит не только пиксельную информацию, но также плотность точек на изображение при печати dpi. Еще он может хранить несколько слоев изображения плюс информацию о прозрачности каналов. Использование этот формат получил в основном в полиграфии.

BMP – это точечный рисунок. Изображение в этом формате состоит из массы точек, каждая из которых содержит свой цвет. Этот формат имеет очень большой размер и хорошо подвергается сжатию архиваторами. Потери качества в BMP не значительное, однако, он уступает TIFF.

JPEG – это самый широко используемый формат. Он получил широкое использование в цифровой технике (фотоаппаратах). Причина столь широкого использования это довольно не плохое качество и маленький размер файла. Но маленький размер говорит о том, что значительно теряется качество изображения. Все дело в алгоритме сжатия изображений, он состоит в том что, сжимаясь, изображение значительно теряет точность. Этот формат по этим причинам не желательно использовать в полиграфии. Но плюсом является то, что их удобно посылать по email (электронной почте), выкладывать в Интернете и хранить на дисках.

GIF – в основном используется для изготовления графики для Интернета. Он не годится для сохранения фотографий, так как имеет ограничение по цветопередаче, по этим же причинам он не годится для полиграфии. Изображение данного графического формата состоит из точек, которые могут включать в себя от 2 до 256 цветов. Ограниченность цветопередачи и поддержка прозрачности делают его незаменимым для хранения изображений с минимум цветов, например логотипов. Еще одна особенность формата это возможность изготовления анимированных изображений. Широко применяют для создания gif (анимированных) баннеров.

EPS – можно назвать наиболее надежным и универсальным форматом. Он в основном предназначен для передачи в издательства, возможность создания и использования данного формата практически всеми графическими редакторами. Использовать данный формат имеет наибольший смысл только в том случае, если вывод осуществляется на PostScript-устройстве.

Этот формат уникален он поддерживает все необходимые для печати, может записывать данные в RGB, обтравочные контуры, а также использование шрифтов и другое. Первоначально EPS разрабатывался как векторный формат, ну а позднее уже появилась его разновидность растра — Photoshop EPS.

PNG – это графический формат, который пришел совсем недавно на смену Gif формату, и уже успел, стань очень популярным из за того, что умеет держать прозрачность и полупрозрачность что было не возможно в его предшественнике gif. Это значит что png держит полупрозрачность в диапазоне от 1 до 99% при помощи альфа-канала с 256 градациями серого. Прозрачность работает следующим образом, в файл записывается информация о гамма — коррекции. Гамма-коррекция представляет собой определенное число яркости, контраста монитора. Это число в последующем считывается из файла и позволяет откорректировать отображение изображения за счет поправок яркости.

PICT – это собственный формат Макинтош. Формат способен включать в себя как растровую, так и векторную информацию, текст, а также звук, использует RLE-компрессию. Битовые PICT-изображения могут иметь абсолютно любую глубину битового представления. Векторные же PICT-изображения, которые практически исчезли из использования в наши дни, имели необычные проблемы толщины линии и другие отклонения во время печати.

Формат используется для Макинтош, и при создании определенных презентаций только для Мак. На обычных компьютерах (не мак) PICT – формат представлен с расширением.pic или.pct, считывается определенными программами, работа с этим форматом зачастую бывает не простой.

PDF –формат предложен и разработан компанией Adobe, как формат для электронной документации, различных презентаций и верстки для пересылки его по электронной почте. И его проектная особенность была обеспечить компактный формат. По этим причинам все данные в pdf могут сжиматься, причем особенность в нем такая, что к разного рода информации применяются разные, более подходящие для этих типов данных сжатия: JPEG, RLE, CCITT, ZIP.

PCX – формат растрового изображения. Файлы pcx типа используют стандартную палитру цветов, этот формат был расширен для хранение 24-битных изображений. Этот формат аппаратно зависим. Предназначен хранить информацию в файле в том же виде, что и в видео-плате. Чтобы совместить этот формат со старыми программами необходима поддержка EGA-режима видеоконтроллера. Алгоритм сжатия быстрый и занимает малый объём памяти, но не очень эффективен, не подойдет для сжатия фотографий и детальной компьютерной графики.

ICO – этот формат разработан для хранения значков файлов. Размеры ico файлов могут быть любыми, но наиболее используемые значки со сторонами в 16, 32 и 48 пикселей. Еще используются иконки с размерами 24, 40, 60, 72, 92, 108, 128, 256 пикселей. Данные в значках обычно не сжимаются. Значки бывают в цвете True Color, High Color , или с четко фиксированной палитрой. По своей структуре файлы ICO наиболее близки к BMP формату, но отличаются от bmp присутствием маски, накладываемой на задний план с помощью операции побитового «И», что дает возможность реализовать прозрачность.

Наложение основного изображения при помощи «исключающего ИЛИ» может даже инвертировать пиксели там, где задний план был не замаскирован. А уже с Windows XP начали поддерживаться 32-битные иконки - каждому пикселю соответствует 24-бита цвета плюс 8-битный альфа-канал, который позволяет реализовать частичную прозрачность 256 уровней. При помощи альфа-канала также имеется возможность отобразить значок со сглаженными краями а также с тенью, сочетать с разным фоном, маска значка в этом в таком случае игнорируется.

CDR – это векторный формат изображения или рисунка, созданный при помощи программы CorelDRAW. Данный формат разработан компанией Corel для его использования в собственных программных продуктах компании. CDR — изображения не поддерживаются многими графическими редакторами. Но это не проблема, файл можно легко экспортировать при помощи все того же CorelDRAW в более распространенные форматы изображений. Изображения, созданные в CorelDRAW и имеющие расширение CDR также можно открыть программой Corel Paint Shop Pro. Для наилучшей совместимости, компания Corel рекомендует сохранять файлы в CorelDRAW формате CDR более ранней версии. Файлы CDR десятой и более ранней версии, можно открыть используя и программу Adobe Illustrator.

AI — это векторный формат изображений, название которого произошло от сокращения имени векторного редактора AdobeIllustrator. Поддерживается практически всеми графическими программами, которые каким либо образом связанны с векторной графикой. Ai является одним из лучших промежуточных посредников для передачи изображения из одного редактора в другой. Отличительной и очень важной чертой формата является его наибольшая стабильность и совместимость с PostScript, что представляет большую ценность для издательств полиграфической продукции.

RAW – это формат данных, содержащий в себе необработанную информацию (или обработанную в минимальной степени), созданный напрямую поступающей информацией с матрицы фотокамеры (видеокамеры и д.р.). Этим форматом обозначают не только фото данные, но и исходные данные звукозаписи или видео. Данный формат хранит всю информацию о файле и имеет больший потенциал для обработки фотографий, нежели формат JPG. RAW сохраняет максимально возможное качество. Данные в RAW-файлах могут быть несжатыми, сжатыми без потерь или сжатыми с потерями.

RAW — файлы у ряда производителей фотокамер, имеют собственный формат расширения такой как у Canon – CR2, Nikon – NEF. У многих других предложенный Adobe формат DNG, это такие компании как Leica, Hasselblad, Samsung, Pentax, Ricoh. Если в фотошопе отсутствует камера raw для вашего фотоаппарата, то файлы не откроются, для этих целей создана от адобе.

SVG – формат масштабируемой векторной графики (Scalable Vector Graphics). Формат создан W3C. В соответствие со спецификацией он создан для описания двумерной векторной и смешанной векторной/растровой графики в XML. Включает в себя три типа объектов: фигуры, изображения и текст. Поддерживает неподвижную, анимированную так и интерактивную графику. Создавать и редактировать можно как в текстовых редакторов посредством правки кода, так и в любом графическом редакторе для векторной графики (Adobe Illustrator, Inkscape, CorelDRAW, Corel SVG Viewer). SVG – это открытый стандарт не является чьей либо собственностью.

Из достоинств формата SVG можно выделить. Масштабируемость без потери качества изображения. Текст в SVG является текстом, а не изображением, благодаря этому его можно выделять, копировать, он индексируется поисковиками (при использование на сайте). Интерактивность графики, дает возможность к каждому из элементов привязать свои события. Доступность использования растровой графики внутри документа. Анимация, которая реализована в SVG с помощью языка SMIL. Совместимость с CSS, дает возможность задавать свойства объектов такие как, цвет, фон, прозрачность и др.. SVG легко интегрируются с HTML и XHTML документами. Уменьшение количества запросов HTTP. Небольшой вес файла по сравнению с растровой графикой.

Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. С ней сталкиваются пользователи любых графических систем. Изображение может быть обработано несколькими программами прежде, чем примет свой окончательный вид. Например, исходная фотография сначала сканируется, затем улучшается ее четкость и производится коррекция цветов в программах Adobe Photoshop, GIMP и др. После этого изображение может быть экспортировано в программу рисования, такую как CorelDRAW, Inkscape или Adobe Illustrstor, для добавления рисованных картинок. Если изображение создается для статьи в журнале или книги, то оно должно быть импортировано в издательскую систему, например QuarkXPress или Adobe PageMaker. Если же изображение должно появиться в мультимедиа презентации, то оно, вероятнее всего, будет использовано в Microsoft PowerPoint, Macromedia Director или размещено на Web-странице.

Любое графическое изображение сохраняется в файле. Способ размещения графических данных при их сохранении в файле определяет графический формат файла. Различают форматы файлов растровых изображений и векторных изображений.

Графический формат - это способ записи графической информации.

Растровые изображения сохраняются в файле в виде прямоугольной таблицы, в каждой клеточке которой записан двоичный код цвета соответствующего пикселя. Такой файл хранит данные и о других свойствах графического изображения, а также алгоритме его сжатия.

Векторные изображения сохраняются в файле как перечень объектов и значений их свойств - координат, размеров, цветов и тому подобное.

Как растровых, так и векторных форматов графических файлов существует достаточно большое количество. Среди этого многообразия форматов нет того идеального, какой бы удовлетворял всем возможным требованиям. Выбор того или другого формата для сохранения изображения зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность воссоздания цветов, то преимущество отдают одному из растровых форматов. Логотипы, схемы, элементы оформления целесообразно хранить в векторных форматах. Формат файла влияет на объем памяти, который занимает этот файл. Графические редакторы позволяют пользователю самостоятельно избирать формат сохранения изображения. Если вы собираетесь работать с графическим изображением только в одном редакторе, целесообразно выбрать тот формат, какой редактор предлагает по умолчанию. Если же данные будут обрабатываться другими программами, стоит использовать один из универсальных форматов.

Знание файловых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в компьютерной графике. Да, сегодня нет такого калейдоскопа расширений, как в начале 90-х, когда каждая компания-производитель редакторов изображений считала своим долгом создать свой файловый тип, а то и не один, однако это не означает, что "все нужно сохранять в TIFF, а сжимать JPEG"ом". Каждый, из утвердившихся сегодня форматов, прошел естественный отбор, доказал свою жизнеспособность. Все они имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в работе. Знание особенностей, тонкостей технологии важно для современного дизайнера так же, как для художника необходимо разбираться в различиях химического состава красок, свойствах грунтов, типов металлов и породах.

Методы сжатия информации

Почти все современные форматы графических файлов используют какой-либо из методов сжатия информации, поэтому, для лучшего понимания дальнейшего материала, начало данного раздела содержит краткое изложение этих методов.

Сжатие изображений - применение алгоритмов сжатия данных к изображениям, хранящимся в цифровом виде. В результате сжатия уменьшается размер изображения, из-за чего уменьшается время передачи изображения по сети и экономится пространство для хранения.

Сжатие изображений подразделяют на сжатие с потерями качества и сжатие без потерь. Сжатие без потерь часто предпочтительней для искусственно построенных изображений, таких как графики, иконки программ, либо для специальных случаев, например, если изображения предназначены для последующей обработки алгоритмами распознавания изображений. Алгоритмы сжатия с потерями при увеличении степени сжатия как правило порождают хорошо заметные человеческому глазу артефакты.

Алгоритмы сжатия без потерь:

· RLE - используется в форматах PCX - в качестве основного метода и в форматах BMP, TGA, TIFF в качестве одного из доступных.

· LZW - используется в формате GIF

· LZ-Huffman - используется в формате PNG

Наиболее популярным примером формата изображения, где используется сжатие с потерями, является JPEG

Метод сжатия RLE

Одним из простейший способов сжатия является метод RLE (Run Length Encoding - кодирование с переменной длиной строки). Действие метода RLE заключается в поиске одинаковых пикселов в одной строке. Если в строке, допустим, имеется 3 пиксела белого цвета, 21 - черного, затем 14 - белого, то применение RLE дает возможность не запоминать каждый из них (38 пикселов), а записать как 3 белых, 21 черный и 14 белых в первой строке.

Сжатие методом RLE наиболее эффективно для изображений, которые содержат большие области однотонной закраски, и наименее эффективно – для отсканированных фотографий, так как в них может не быть длинных последовательностей одинаковых видеопикселей.

Метод сжатия LZW

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году Лемпелом и Зивом, и доработан позднее в США. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (повторяющихся узоров) во всем файле. Выявленные последовательности сохраняются в таблице, им присваиваются более короткие маркеры (ключи). Так, если в изображении имеются наборы из розового, оранжевого и зеленого пикселов, повторяющиеся 50 раз, LZW выявляет это, присваивает данному набору отдельное число (например, 7) и затем сохраняет эти данные 50 раз в виде числа 7. Метод LZW, так же, как и RLE, лучше действует на участках однородных, свободных от шума цветов, он действует гораздо лучше, чем RLE, при сжатии произвольных графических данных, но процесс кодирования и распаковки происходит медленнее.

Метод сжатия Хаффмана

Метод сжатия Хаффмана (Huffman) разработан в 1952 году и используется как составная часть в ряде других схем сжатия, таких как LZW, Дефляция, JPEG. В методе Хаффмана берется набор символов, который анализируется, чтобы определить частоту каждого символа. Затем для наиболее часто встречающихся символов используется представление в виде минимально возможного количества битов. Например, буква "е" чаще всего встречается в английских текстах. Используя кодировку Хаффмана, вы можете представить "е" всего лишь двумя битами (1 и 0), вместо восьми битов, необходимых для представления буквы "е" в кодировке ASCII.

Метод сжатия CCITT

Метод сжатия CCITT (International Telegraph and Telephone Committie) был разработан для факсимильной передачи и приема. Является более узкой версией кодирования методом Хаффмана. CCITT Group 3 идентичен формату факсовых сообщений, CCITT Group 4 - формат факсов, но без специальной управляющей информации. Алгоритмы CCITT Group 3 и 4 предназначены для кодирования бинарных растровых изображений. Первоначально они были разработаны для сетей факсимильной связи (поэтому иногда их называют Fax 3, Fax 4). В настоящий момент они также используются в полиграфии, системах цифровой картографии и географических информационных системах. Алгоритм Group 3 напоминает RLE, так как кодирует линейные последовательности пикселов, а Group 4 - двумерные поля пикселов.

Графические форматы файлов

Растровый формат

Растровые изображения формируются в процессе сканирования многоцветных иллюстраций и фотографий, а также при использовании цифровых фото- и видео камер. Можно создать растровое изображение непосредственно на компьютере с помощью растрового графического редактора.

Растровое изображение создается с использованием точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов. Качество растрового изображения возрастает с увеличением пространственного разрешения (количества пикселей в изображении по горизонтали и вертикали) и количества цветов в палитре.

Недостатком растровых изображений является их большой информационный объем, так как необходимо хранить код цвета каждого пикселя.

Основные растровые форматы: GIF, BMP, JPEG, PNG, TIF/TIFF, PSD, WBMP, PCX, PCD (PhotoCD), FLM, IFF, PXR, SCT/PICT, PCT, RAW, TGA, FPX, MNG, ICO, FLA/SWF.

Рассмотрим непосредственно расширения растрового графического формата.

Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP) - это "родной" формат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система хранит свои растровые массивы. Файлы формата BMP могут иметь расширения.bmp, .dib и.rle. Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла способом RLE.

В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксел - более 16 млн. различных цветов.

Разрабатывался фирмой Microsoft как совместимый со всеми приложениями Windows. В формате BMP можно сохранять черно-белые, серые полутоновые, индексные цветные и цветные изображения системы RGB (но не двухцветные или цветные изображения системы CMYK). Недостаток этих графических форматов: большой объем. Следствие - малая пригодность для Internet-публикаций.

Формат файла JPEG (Joint Photographic Experts Group - Объединенная экспертная группа по фотографии, произносится "джейпег) был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми (а иногда и неуловимыми) оттенками цвета. Файлы этого формата имеют расширение.JPG или.JPE, .JPEG, .jfif. Алгоритм JPEG позволяет сжимать изображение.

Самое большое отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия как с потерями, так и без потерь. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообще можно) обнаружить. Чем меньше цветов имеет изображение, тем хуже эффект от использования формата JPEG, но для цветных фотографии на экране это малозаметно.

Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет.

С другой стороны, JPEG малопригоден для сжатия чертежей, текстовой и знаковой графики, где резкий контраст между соседними пикселами приводит к появлению заметных артефактов. Такие изображения целесообразно сохранять в форматах без потерь, таких как TIFF, GIF или PNG.

JPEG (как и другие методы искажающего сжатия) не подходит для сжатия изображений при многоступенчатой обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки. JPEG не должен использоваться и в тех случаях, когда недопустимы даже минимальные потери, например, при сжатии астрономических или медицинских изображений.

К недостаткам сжатия по стандарту JPEG следует отнести появление на восстановленных изображениях при высоких степенях сжатия характерных артефактов: изображение рассыпается на блоки размером 8x8 пикселов (этот эффект особенно заметен на областях изображения с плавными изменениями яркости), в областях с высокой пространственной частотой (например, на контрастных контурах и границах изображения) возникают артефакты в виде шумовых ореолов.

Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за достаточно высокой степени сжатия, поддержке сжатия полноцветных изображений и относительно невысокой вычислительной сложности. К тому же пользователю предоставляется возможность контролировать уровень потерь, указывая степень сжатия. Благодаря этому, можно выбрать наиболее подходящий режим обработки каждого изображения: возможность задания коэффициента сжатия позволяет сделать выбор между качеством изображения и экономией памяти. Если сохраняемое изображение – фотография, предназначенная для высокохудожественного издания, то ни о каких потерях не может быть и речи, так как рисунок должен быть воспроизведен как можно точнее. Если же изображение – фотография, которая будет размещена на поздравительной открытке, то потеря части исходной информации не имеет большого значения. Эксперимент поможет определить наиболее допустимый уровень потерь для каждого изображения.

(англ. Graphics Interchange Format - формат для обмена изображениями). GIF - формат хранения графических изображений. Формат GIF способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов. Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW -компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). Алгоритм сжатия LZW относится к форматам сжатия без потерь. Это означает, что восстановленные из GIF данные будут в точности соответствовать упакованным. Следует отметить, что это верно только для 8-битных изображений с палитрой, для цветной фотографии потери будут обусловлены переводом её к 256 цветам.

GIF широко используется на страницах Всемирной Паутины.

Создатели формата произносили его название как "джиф". Тем не менее, в англоязычном мире широко используется и произношение "гиф", основанное на том, что GIF - сокращение от Graphics Interchange Format. Оба варианта произношения указаны как правильные словарями Oxford English Dictionary и American Heritage Dictionary.

Чересстрочный GIF

Формат GIF допускает чересстрочное хранение данных. При этом строки разбиваются на группы, и меняется порядок хранения строк в файле. При загрузке изображение проявляется постепенно, в несколько проходов. Благодаря этому, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.

В чересстрочном GIF’е сначала записываются строки 1, 5, 9 и т. д. Таким образом, загрузив 1/4 данных, пользователь будет иметь представление о целом изображении. Вторым проходом следуют строки 3, 7, 11, разрешение изображения в браузере ещё вдвое увеличивается. Наконец, третий проход передаёт все недостающие строки (2, 4, 6…). Таким образом, задолго до окончания загрузки файла пользователь может понять, что внутри и решить, стоит ли ждать полной загрузки изображения. Чересстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.

Анимированные изображения

Формат GIF поддерживает анимационные изображения. Фрагменты представляют собой последовательности нескольких статичных кадров, а также информацию о том, сколько времени каждый кадр будет показан на экране. Анимация может быть закольцована, тогда после последнего кадра будет вновь показан первый и так далее.

Патентная защита

GIF первоначально был проприетарным форматом, однако срок его патентной защиты истёк. В США патент на алгоритм сжатия LZW, использующийся в GIF (патент № 4 558 302) истёк 20 июня 2003 года. Срок действия канадского патента завершился 7 июля 2004 года. Действие патента для Великобритании, Франции, Германии и Италии завершилось 18 июня 2004 года, а для Японии - 20 июня 2004 года.

Графический формат PNG (англ. Portable Network Graphic – мобильная сетевая графика, произносится "пинг") – растровый формат графических файлов, аналогичный формату GIF, но который поддерживает намного больше цветов.

Для документов, которые передаются по сети Интернет, очень важным есть незначительный размер файлов, поскольку от него зависит скорость доступа к информации. Поэтому при подготовке Web-страниц используют типы графических форматов, которые имеют высокий коэффициент сжатия данных: .JPEG, .GIF, .PNG.

Формат PNG спроектирован для замены устаревшего и более простого формата GIF, а также, в некоторой степени, для замены значительно более сложного формата TIFF. PNG был создан как свободный формат для замены GIF, поэтому в Интернете появился бэкроним «PNG’s Not GIF»(«PNG - не GIF»).

Формат PNG позиционируется прежде всего для использования в Интернете и редактирования графики.

PNG поддерживает три основных типа растровых изображений:

· Полутоновое изображение (с глубиной цвета 16 бит)

· Цветное индексированное изображение (палитра 8 бит для цвета глубиной 24 бит)

· Полноцветное изображение (с глубиной цвета 48 бит)

Формат PNG хранит графическую информацию в сжатом виде. Причём это сжатие производится без потерь, в отличие, например, от JPEG с потерями. Формат PNG обладает более высокой степенью сжатия для файлов с большим количеством цветов, чем GIF, но разница составляет около 5-25 %, что недостаточно для абсолютного преобладания формата, так как небольшие 2-16-цветные файлы формат GIF сжимает с не меньшей эффективностью.

PNG является хорошим форматом для редактирования изображений, даже для хранения промежуточных стадий редактирования, так как восстановление и пересохранение изображения проходят без потерь в качестве.

Формат PSD (PhotoShop Document) - это собственный формат программы Adobe Photoshop, который позволяет записывать растровое изображение со многими слоями, дополнительными цветовыми каналами, масками, т.е. этот формат может сохранить всё, что создал пользователь видимое на мониторе. Единственный формат, поддерживающий все возможности программы. Предпочтителен для хранения промежуточных результатов редактирования изображений, так как сохраняет их послойную структуру. Все последние версии продуктов фирмы Adobe Systems поддерживают этот формат и позволяют импортировать файлы Photoshop непосредственно. К недостаткам формата PSD можно отнести недостаточную совместимость с другими распространенными приложениями и отсутствие возможности сжатия.

Поддерживаются все цветовые модели и любая глубина цвета от бело-черного до true color, сжатие без потерь. Начиная с версии 3.0 Adobe добавила поддержку слоев и контуров, поэтому формат версии 2.5 и ранее выделяется в отдельный подформат. Для совместимости с ним в более поздних версиях Photoshop имеется возможность включить режим добавления в файл одного базового слоя, в котором слиты все слои. Такие файлы свободно читаются большинством популярных просмотрщиков, импортируются в другие графические редакторы и программы для 3D моделирования.

Файлы этого формата имеют расширение.PSD.

TIF, TIFF

Формат TIFF (англ. Tagged Image File Format – теговый (с пометками) формат файлов изображений) создан обьединенными силами таких гигантов, как Aldus, Microsoft и Next специально для хранения сканированных изображений. Файлы этого формата имеют расширение.TIF или.TIFF.

Исключительная гибкость формата сделала его действительно универсальным. ТIFF – один из самых древних форматов в мире микрокомпьютеров, на сегодняшний день он является самым гибким, универсальным и активно развивающимся. TIFF до сих пор является основным форматом, используемым для хранения сканированных изображений и размещения их в издательских системах и программах иллюстрирования. Версии формата существуют на всех компьютерных платформах, что делает его исключительно удобным для переноса растровых изображений между ними. TIFF поддерживает монохромные, индексированные, полутоновые и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK с 8- и 16-битными каналами. Он позволяет хранить обтравочные контуры, калибровочную информацию, параметры печати. Допускается использование любого количества дополнительных альфа-каналов. Дополнительные цветовые каналы не поддерживаются. Большим достоинством формата остается поддержка практически любого алгоритма сжатия. Имеется возможность сохранять изображение в файле формата TIFF со сжатием и без сжатия. Степени сжатия зависят от особенностей самого сохраняемого изображения, а также от используемого алгоритма. Наиболее распространенным является сжатие без потерь информации по алгоритму LZW (Lempel Ziv Welch), обеспечивающему очень высокую степень компрессии.

Области применения: документы Word, PowerPoint, Publisher, Paint, в основном предназначенные для печати, широко применяется в полиграфии. В основном используется для работы с большими изображениями, полезен для сохранения промежуточных результатов работы с изображением. Данный формат слишком объемен для использования в сети и, что еще хуже, слишком сложен для интерпретации. Формат TIFF постоянно развивается. Разработана новая модифицированная версия формата, которая в дальнейшем может вытеснить "родной" формат PhotoShop.

ICO - формат мелких картинок (иконок) в WWW. Картинки используются браузерами для маркировки Web-проектов в строке URL и в избранном. Поддерживается и используется программками для создания иконок типа IconXP.

Формат PDF

PDF (англ. Portable Document Format) - кроссплатформенный формат электронных документов, созданный фирмой Adobe Systems с использованием ряда возможностей языка PostScript. Чаще всего PDF-файл является комбинацией текста с растровой и векторной графикой, реже - текста с формами, JavaScript"ом, 3D-графикой и другими типами элементов. В первую очередь предназначен для представления в электронном виде полиграфической продукции, - значительное количество современного профессионального печатного оборудования может обрабатывать PDF непосредственно. Для просмотра можно использовать официальную бесплатную программу Adobe Reader, а также программы сторонних разработчиков. Традиционным способом создания PDF-документов является виртуальный принтер, то есть документ, как таковой, готовится в своей специализированной программе - графической программе или текстовом редакторе, САПР и т. д., а затем экспортируется в формат PDF для распространения в электронном виде, передачи в типографию и т. п. PDF.

Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, Grayscale, Lab, Duotone, Bitmap, несколько типов сжатия растровой информации. Имеет собственные технические форматы для полиграфии: PDF/X-1, PDF/X-3. Включает механизм электронных подписей для защиты и проверки подлинности документов. В этом формате распространяется большое количество сопутствующей документации.

Формат XCF (англ. eXperimental Computing Facility) - растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Gimp и поддерживающий все её возможности (аналогично формату PSD для Adobe Photoshop). Получил название в честь лаборатории в Калифорнийском университете в Беркли, где была написана первая версия Gimp.

Формат поддерживает сохранение каждого слоя и текущее выделение, каналы, прозрачность, текстовые слои, группы слоёв. Изображения, сохранённые в XCF, сжимаются простым алгоритмом RLE, но GIMP так же поддерживает сжатые файлы, используя либо GZIP или bzip2. Сжатые файлы могут быть открыты как обычные файлы изображений.

XCF файлы поддерживаются и в других графических редакторах, но из-за того, что XCF формат часто пересматривается, его не рекомендуют использовать как формат обмена данными. Поэтому формат XCF особенно удобен для сохранения промежуточных результатов, и для тех изображений, которые позднее будут открыты в GIMP вновь. Формат XCF имеет неполную обратную совместимость, например GIMP 2.0 может сохранять текст в текстовых слоях, в то время как GIMP 1.2 не может. Текстовые слои, сохранённые в GIMP 2.0 будут открыты как обычные слои растровых изображений в GIMP 1.2.

Векторный формат

Как бы ни были хороши вышеперечисленные форматы, всех их объединяет один недостаток - растр. Реализованные с их помощью изображения довольно сложно модифицировать и даже масштабировать. Несмотря на использование различных методов сжатия, они все-таки имеют немалый размер и относительно большое время загрузки, что для Web-графики является особенно критичным.

Векторные форматы: WMF, EMF, CGM, EPS, WPG, AutoCAD, DXF, DWG, CDR, AI, PCT, FLA/SWF.

(от Scalable Vector Graphics - масштабируемая векторная графика) - язык разметки масштабируемой векторной графики, созданный Консорциумом Всемирной паутины (W3C) и входящий в подмножество расширяемого языка разметки XML , предназначен для описания двумерной векторной и смешанной векторно/растровой графики в формате XML. Поддерживает как неподвижную, так анимированную и интерактивную графику - или, в иных терминах, декларативную и скриптовую.

Стандарт, рекомендованый World Wide Web Consortium для описания с помощью XML markup двумерной векторной и комбинированной векторно-растровой графики.
В браузере SVG-графика отрисовывается с помощью растровых механизмов. Поддержка полупрозрачностей в каждом слое, градиенты линейные, градиенты радиальные, визуальные эффекты (тени, отмывки, блестящие поверхности, текстуры (фактуры), паттерны любой конструкции, символы любой сложности).

SVG - это формат для двухмерной векторной графики - так определено в спецификации, но с помощью добавления скрипта (а именно JavaScript) внутрь SVG файла можно создавать трехмерные анимированные изображения. В SVG может быть встроено растровое изображение, к которому как и к любому другому объекту в SVG может быть применена трансформация, прозрачность и т.д.

SVG - открытый стандарт. В отличие от некоторых других форматов, SVG не является чьей-либо собственностью.

Достоинства формата

Текстовый формат - файлы SVG можно читать и редактировать (при наличии некоторых навыков) при помощи обычных текстовых редакторов. При просмотре документов, содержащих SVG графику, имеется доступ к просмотру кода просматриваемого файла и возможность сохранения всего документа. Кроме того, SVG файлы обычно получаются меньше по размеру, чем сравнимые по качеству изображения в форматах JPEG или GIF, а также хорошо поддаются сжатию.

Масштабируемость - SVG является векторным форматом. Существует возможность увеличить любую часть изображения SVG без потери качества.

Имеется возможность вставлять элементы с изображениями в форматах PNG, GIF или JPG.

Текст в графике SVG является текстом, а не изображением, поэтому его можно выделять и копировать.

Анимация реализована в SVG с помощью языка SMIL (Synchronized Multimedia Integration Language). Применение скриптов и анимации в SVG позволяет создавать динамичную и интерактивную графику.

Недостатки формата

SVG наследует все недостатки XML, такие как большой размер файла (впрочем, последний компенсируется существованием сжатого формата SVGZ).

Сложность использования в крупных картографических приложениях из-за того, что для правильного отображения маленькой части изображения документ необходимо прочитать целиком.

Encapsulated PostScript (EPS) - расширение формата PostScript, данные в котором записываются в соответствии со стандартом DSС (англ. Document Structuring Conventions), но при этом c рядом расширений, позволяющих использовать этот формат как графический.

Формат EPS был создан компанией Adobe на основе языка PostScript и послужил базой для создания ранних версий формата Adobe Illustrator.

В своей минимальной конфигурации EPS-файл имеет так называемый BoundingBox DSC comment - информацию, описывающую размер изображения. Таким образом, даже если приложение не может растеризовать данные, содержащиеся в файле, оно имеет доступ к размерам изображения и его preview.

Формат используется в профессиональной полиграфии и может содержать растровые изображения, векторные изображения, а также их комбинации.

Изображение, записанное в формате EPS, может быть сохранено в разных цветовых пространствах: Grayscale, RGB, CMYK, Lab, Multi-channel.

Структура данных растрового EPS-файла может быть записана разными методами: ASCII -данные (текстовые данные, медленный, но наиболее совместимый), Binary (двоичные данные, быстрый и компактный), JPEG с различной степенью сжатия (быстрый, но с потерями качества и плохой совместимостью).

При сохранении в EPS можно указать формат и глубину цвета эскиза, который для ускорения работы будет выводиться на экран в программах верстки вместо большого оригинала. Preview EPS-файла также может быть создано с использованием различных методов уменьшения объёма данных: JPEG , TIFF (1/8 bit).

Он использует упрощенную версию PostScript и не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. Как и в файлы печати PostScript, в EPS записывают конечный вариант работы, хотя такие программы, как Adobe Illustrator и Adobe Photoshop могут использовать его как рабочий. Основной козырь формата - универсальность. Едва ли не все программы, работающие с графикой, могут писать и читать файлы в этом формате. Изображение в файле обычно хранится в двух копиях: основной и эскизе, поэтому растровое изображение, записанное в формате EPS, будет иметь несколько больший размер, чем PCX и BMP. Родная программа данного формата - Adobe Illustrator. Его можно использовать для межплатформенного обмена графикой.

Довольно противоречивым является формат CDR, основной рабочий формат популярного пакета CorelDRAW, являющимся неоспоримым лидером в классе векторных графических редакторов на платформе РС. Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. Однако, файл можно экспортировать с помощью CorelDRAW в другие, более распространенные и популярные форматы изображений. Имея сравнительно невысокую устойчивость и проблемы с совместимостью файлов разных версий формата, тем не менее формат CDR, особенно последних, 7-й и 8-й версий, можно назвать профессиональным. В файлах этих версий применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, могут внедряться шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров, поддерживается многостраничность.

Лекция №3. Форматы графических файлов

Форматы графических файлов. BMP, TIFF, JPEG, GIF, PNG и другие форматы. Характеристики и применение различных форматов. Методы представления графической информации внутри файла. Преобразование форматов.

Форматы графических файлов

В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в «стандартный» формат.

BMP (Windows Device Independent Bitmap). Формат ВМР является родным форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Файлы формата BMP могут иметь расширения.bmp, .dib и.rle. Кроме того, данные этого формата включаются в двоичные файлы ресурсов RES и в PE-файлы.

В формате BMP можно сохранять изображения с глубиной цвета (числом битов, описывающих один пиксел изображения) 1, 4, 8 и 24 бит, что соответствует максимальному числу используемых цветов 2, 16, 256 и 16 777 216. Файл может содержать палитру, определяющую цвета, отличные от принятых в системе.

TIFF (Tagged Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла.TIF). TIFF аппаратно независимый формат, его поддерживают практически все программы на РС и Macintosh, так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов Pantone. TIFF может сохранять слои, обтравочные контуры, альфа-каналы, другие дополнительные данные.

TIFF имеет две разновидности: для Macintosh и РС. Это связано с тем, что процессоры Motorola читают и записывают числа слева направо, а процессоры Intel - наоборот. Современные программы могут без проблем использовать оба варианта формата.

Родная программа для этого формата Photo-Styler на сегодняшний день "снята с производства", но формат продолжает развиваться и дополняться новыми возможностями. Фирма Letraset ввела сокращенную версию TIFF-формата под названием RIFF (Raster Image File Format).

В формате TIFF может быть использована LZW-, JPEG-, ZIP-компрессия. Ряд старых программ (например, QuarkXPress 3.x, Adobe Streamline, многие программы-распознаватели текста) не умеют читать сжатые файлы TIFF, однако, если вы пользуетесь новым программным обеспечением, нет причины не использовать компрессию.

TIFF, несмотря на все алгоритмы сжатия все равно - самый «многовесный» растровый формат, поэтому для использования в сети Интернет он не годится.

PSD (PhotoShop Document). Собственный формат программы Adobe Photoshop (расширение имени файла.PSD), один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Позволяет запоминать параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множества масок. Поддерживаются 48–разрядное кодирование цвета, цветоделение и различные цветовые модели. Основной недостаток выражен в том, что отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему файлов. Открывается не всеми программами.

PCX . Формат появился как формат хранения растровых данных программы PC PaintBrush фирмы Z–Soft и является одним из наиболее распространенных (расширение имени файла.PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В настоящее время считается устаревшим.

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файла.JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.

Формат файла JPEG был разработан компанией C–Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями информации. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно обнаружить.

JPEG - алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами. Кодирование данных происходит в несколько этапов. Сначала графические данные конвертируются в цветовое пространство типа LAB, затем отбрасывается половина или три четверти информации о цвете (в зависимости от реализации алгоритма). Далее анализируются блоки 8х8 пикселов. Для каждого блока формируется набор чисел. Первые несколько чисел представляют цвет блока в целом, в то время как последующие числа отражают тонкие делали. Спектр деталей базируется на зрительном восприятии человека, поэтому крупные детали более заметны.

На следующем этапе, в зависимости от выбранного вами уровня качества, отбрасывается определенная часть чисел, представляющих тонкие детали. На последнем этапе используется кодирование методом Хафмана для более эффективного сжатия конечных данных. Восстановление данных происходит в обратном порядке.

Таким образом, чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1-500 раз меньше, чем ВМР! Формат аппаратно независим, полностью поддерживается на РС и Macintosh, однако он относительно нов и не понимается старыми программами (до 1995 года). JPEG не поддерживает индексированные палитры цветов. Первоначально в спецификациях формата не было и CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYKJPEG во многих программах делает проблемы. Лучшим решением является использование JPEG-сжатия в Photoshop EPS-файлах, которое описывается ниже.

Существуют подформаты JPEG. Baseline Optimized - файлы несколько лучше сжимаются, но не читаются некоторыми программами. JPEG Baseline Optimized разработан специально для Интернета, все основные браузеры его поддерживают. Progressive JPEG так же разработан специально для Сети, его файлы меньше стандартных, но чуть больше Baseline Optimized. Главная особенность Progressive JPEG в поддержке аналога черезстрочного вывода.

Из сказанного можно сделать следующие выводы. JPEG’ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы - в них больше полутоновых переходов, среди однотонных заливок же появляются нежелательные помехи. Лучше сжимаются и с меньшими потерями большие изображения для web или с высокой печатной резолюцией (200-300 и боее dpi), чем с низкой (72-150 dpi), т.к. в каждом квадрате 8х8 пикселов переходы получаются более мягкие, за счет того, что их (квадратов) в таких файлах больше. Нежелательно сохранять с JPEG-сжатием любые изображения, где важны все нюансы цветопередачи (репродукции), так как во время сжатия происходит отбрасывание цветовой информации. В JPEG’е следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое пересохранение приводит ко все новым потерям (отбрасыванию) данных и превращении исходного изображения в кашу.

GIF (Graphics Interchange Format ). Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

GIF позволяет записывать изображение "через строчку" (Interlaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением. Это достигается за счет записи, а затем подгрузки, сначала 1, 5, 10 и т.д. строчек пикселов и растягивания данных между ними, вторым проходом следуют 2, 6, 11 строчки, разрешение изображения в интернетовском браузере увеличивается. Таким образом, задолго до окончания загрузки файла пользователь может понять, что внутри и решить, стоит ли ждать, когда файл поднимется весь. Черезстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.

В GIF’e можно назначить один или более цветов прозрачными, они станут невидимыми в интернетовских браузерах и некоторых других программах. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. Кроме того файл GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. Так достигается иллюзия движения (GIF-анимация).

Актуальность концепций, реализованных в формате GIF, с особой очевидностью проявилась в связи с расширенным использованием электронных изданий (в виде Web – страниц или Web – сайтов). Несмотря на все возрастающую пропускную способность сетевых аппаратных средств, и, в частности, модемов, достаточно остро стоит вопрос объема графических элементов электронных изданий. С одной стороны, наглядность и эффективность электронного издания во многом зависит от качества графических элементов, и, в первую очередь, от разрешения и глубины цвета пикселов изображения. Поэтому понятно стремление разработчиков электронных публикаций использовать многокрасочные графические изображения.

С другой стороны, требования к компактности файлов, передаваемых по сетевым каналам, отнюдь не отошли на второй план. Графические файлы большого объема требуют и большого времени для загрузки изображения в браузер. Поэтому одной из основных задач профессионалов в области Web-дизайна как раз и является отыскание должного баланса между художественностью, информативностью страницы Web и ее объемом.

GIF - один из немногих форматов, использующих эффективный алгоритм сжатия, почти не уступающий программам-архиваторам. Иными словами, GIF-файлы не нужно архивировать, так как это редко когда дает ощутимый выигрыш в объеме.

Поэтому формат GIF, главным достоинством которого является минимальный размер файлов, до сих пор сохраняет свое значение основного графического формата World Wide Web.

Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов. Для полиграфии этого явно недостаточно.

Существуют две спецификации GIF. Первая относится к формату GIF87а, в котором предусматривается запись множества изображений, и GIF89а, который ориентирован на хранение как текстовых, так и графических данных в одном файле.

GIF 87 a предусматривал следующие возможности GIF-файла:

Чередование (interlacing). Вначале загружается только "остов" изображения, потом, по мере загрузки, оно детализируется. Это позволяет на медленных линиях не грузить весь графический файл целиком для того, чтобы получить о нем представление.

Сжатие (compression) по алгоритму LZW. Эта черта GIF-файлов держит их в лидерах по наименьшему объему файла.

Размещение нескольких изображений в одном файле.

Расположение изображения на логическом экране. То есть, формат позволял определить логическую экранную область для вывода изображений, и помещать их в произвольном месте этой области.

В дальнейшем, этот стандарт был расширен спецификацией GIF89a, которая добавила следующие возможности:

Включение в графический файл комментариев (не отображаются на экране, но могут быть прочитаны программой, поддерживающей GIF89a).

Управление задержкой перед сменой кадров (задается в 1/100 секунды, или ожидание ввода пользователя).

Управление удалением предыдущего изображения. Предыдущее изображение может быть оставлено, заменено на цвет фона или на то, что было перед ним.

Определение прозрачного цвета.

Вывод текста.

Создание управляющих блоков прикладными программами (application-specific extensions). Внутри GIF-файла можно создать блок, который будет игнорироваться всеми программами, кроме той, для которой он предназначен.

PNG (Portable Network Graphics ). PNG - разработанный относительно недавно формат для Сети, призванный заменить собой устаревший GIF. Использует сжатие без потерь Deflate, сходное с LZW (именно из-за патентования в 1995-м году алгоритма LZW возник PNG). Сжатые индексированные файлы PNG, как правило, меньше аналогичных GIF"ов, RGB PNG меньше соответствующего файла в формате TIFF.

Глубина цвета в файлах PNG может быть любой, вплоть до 48 бит. Используется двумерный interlacing (не только строк, но и столбцов), который, так же, как и в GIF"е, слегка увеличивает размер файла. В отличие от GIF, где прозрачность либо есть, либо нет, PNG поддерживает также полупрозрачные пикселы (то есть в диапазоне прозрачности от 0 до 99%) за счет Альфа-канала с 256 градациями серого.

В файл формата PNG записывается информация о гамма-коррекции. Гамма представляет собой некое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана вашего монитора от напряжения на электродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяет ввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того, чтобы картинка, созданная на Мас’е, выглядела одинаково и на РС и на Silicon Graphics. Таким образом, эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя.

PNG поддерживается в Microsoft Internet Explorer начиная с версии 4 для Windows и с версии 4.5 на Макинтош. Netscape добавила поддержку PNG для своего браузера в версиях, начиная с 4.0.4 для обеих платформ. Тем не менее до сих пор не реализована поддержка таких важных функций формата, как плавно переходящая прозрачность и гамма-коррекция.

PNG и GIF89a обладают следующими свойствами:

Формат организован в виде потока данных

"Сжатие без потерь"

Позволяет хранить индексированные изображения с палитрой до 256 цветов

Прогрессивное отображение чересстрочных данных

Поддержка "прозрачного цвета"

Возможность хранить данные общего и ограниченного доступа

Не зависят от "железа" и платформы

Преимущества PNG над GIF:

Более быстрое прогрессивное отображение чересстрочных схем

Расширенные возможности хранения пользовательских данных

Возможности PNG, отсутствующие в формате GIF:

Хранение полноцветных 48-битовых изображений

Хранение 16-битовых чёрно-белых изображений

Полный Альфа-канал

Указатель на контрастность

CRC - метод обнаружения ошибок в потоке данных

Стандартный инструментарий для разработки приложений чтения и записи PNG

Стандартный набор тестовых изображений для проверки этих приложений

Возможности GIF, отсутствующие в PNG версии 1.0:

Возможность хранения нескольких изображений в одном файле

Анимация

WMF (Windows MetaFile ). Формат хранения векторных изображений операционной системы Windows (расширение имени файла.WMF). По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение (WMF искажает цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах).

EPS (Encapsulated PostScript ). Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript фирмы Adobe, фактическом стандарте в области допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла.EPS). Так как язык PostScript является универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения на экране векторного содержимого используется формат WMF, а растрового – TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах отображает реальное изображение, что является существенным недостатком EPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF в приложениях Acrobat Reader, Acrobat Exchange.

Изображение, записанное в EPS-формате, может быть сохранено в разных цветовых пространствах: Grayscale, RGB, CMYK, Lab, Multi-channel.

Формат Encapsulated PostScript можно назвать самым надежным и универсальным способом сохранения данных. Он использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. Как и в файлы печати PostScript, в EPS записывают конечный вариант работы, хотя такие программы, как Adobe Illustrator и Adobe Photoshop могут использовать его как рабочий. EPS предназначен для передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве. EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели, среди них такая, как Duotone, может записывать, так же, данные в RGB, обтравочный контур, информацию и треппинге и растрах, внедренные шрифты. В формате EPS сохраняют данные в буфере обмена (Clipboard) программы Adobe для обмена между собой.

Вместе с файлом можно сохранить эскиз (image header, preview). Это копия низкого разрешения в формате PICT, TIFF, JPEG или WMF, которая сохраняется вместе с файлом EPS и позволяет увидеть, что внутри, поскольку открыть файл на редакцию могут только Photoshop и Illustrator. Все остальные импортируют эскиз, подменяя его при печати на PostScript-принтере оригинальной информацией. На принтере, не поддерживающем PostScript, выводится на печать сам эскиз. Если вы работаете на Photoshop для Макинтош, сохраняйте эскизы в формате JPEG, остальные маковские программы сохраняют эскизы в формате PICT. Эти и JPEG-эскизы не могут использовать Windows-приложения. Если вы работаете на PC или не знаете, где будет использоваться файл, сохраняйте эскиз в формате TIFF (когда предоставляется выбор).

EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы-создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign. С 1996 года программы Adobe имеют встроенный интерпретатор PostScript, поэтому могут открывать EPS и редактировать их. Остальные графические редакторы открывать EPS не могут, мало того, создаваемые ими EPS-файлы иногда оказываются, мягко говоря, особенными. Среди самых проблемных Quark EPS, создаваемый функцией Save Page As EPS и FreeHand editable EPS, создаваемый функцией Save As. Не стоит особенно доверять Corel’овским EPS версии 6 и ниже и EPS из CorelXARA. У EPS-файлов из CorelDraw 7 и выше сохраняется проблема добавления полей к Bounding Box (условный прямоугольник в PostScript, описывающий все объекты на странице). Прежде, чем экспортировать из CorelDRAW, CorelXARA и, в меньшей степени, из FreeHand"а EPS-файлы стоит конвертировать многие эффекты программ (полупрозрачные заливки, например) в растровые или простые векторные объекты. Толстые контуры (более 2 pt), возможно, имеет смысл так же конвертировать в объекты, когда программа дает такую возможность. Проверить EPS-файл можно Adobe Illustrator"ом, если он открывает - значит все в порядке.

PDF (Portable Document Format ). Формат описания документов, разработанный фирмой Adobe (расширение имени файла.PDF). Хотя этот формат в основном предназначен для хранения документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппаратно–независимьм, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций. В этот формат можно преобразовать практически любой документ или отсканированное изображение. Однако для того, чтобы это сделать, в большинстве случаев требуется полный пакет Adobe Acrobat, содержащий Adobe Acrobat Distiller и Adobe Acrobat Writer.

PDF с 1 июля 2008 года является открытым стандартом ISO 32000.Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, Grayscale, Lab, Duotone, Bitmap, несколько типов сжатия растровой информации. Имеет собственные технические форматы для полиграфии: PDF/X-1, PDF/X-3. Включает механизм электронных подписей для защиты и проверки подлинности документов. В этом формате распространяется большое количество сопутствующей документации.

Для просмотра можно использовать официальную бесплатную программу Adobe Reader, а также программы сторонних разработчиков. Традиционным способом создания PDF-документов является виртуальный принтер, то есть документ как таковой готовится в своей специализированной программе - графическом или текстовом редакторе, САПР и т. д., а затем экспортируется в формат PDF для распространения в электронном виде, передачи в типографию и т. п.

CDR (CorelDRAW Document). Формат файла CDR - векторное изображение или рисунок, созданный с помощью программы CorelDRAW. Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. Однако, файл можно экспортировать с помощью CorelDRAW в другие, более распространенные и популярные форматы изображений. Также, файл CDR можно открыть программой Corel Paint Shop Pro.

Формат известен в прошлом низкой устойчивостью и плохой совместимостью файлов, тем не менее, пользоваться CorelDRAW чрезвычайно удобно. В файлах этих версий применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, могут внедряться шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров, поддерживается многостраничность.

Ai (Adobe Illustraror ). Векторный файл изображения, созданный в программе Adobe Illustrator; вместо растровых данных, состоит из путей или линий, соединенных точками; может включать в себя объекты, цвет и текст. Документы Ai могут быть открыты в Photoshop, но изображение будет "растрированно", это означает, что оно будет преобразовано из векторного изображения в растровое. Формат AI инкапсулирует и формализует в структурированном файле подмножество языка описания страницы (PDL) PostScript. Такие файлы предназначены для отображения на принтере PostScript, но могут включать и растровую версию изображения, обеспечивая тем самым его предварительный просмотр. PostScript в полной реализации представляет собой мощный и сложный язык и способен определять почти все, что может быть отображено на двумерном устройстве вывода, формат AI адаптирован для хранения традиционных графических данных: рисунков, чертежей и декоративных надписей. Отметим все же, что файлы AI могут быть очень сложными. Мощь PostScript обусловлена в основном возможностью определять последовательности операций и затем объединять их простыми синтаксическими средствами. Эта скрытая сложность в файлах Adobe Illustrator иногда (но не всегда) сводится к минимуму.

Преобразование файлов

Необходимость преобразования графических файлов из одного формата в другой может возникнуть по разным причинам:

Программа, с которой работает пользователь, не воспринимает формат его файла;

Данные, которые надо передать другому пользователю, должны быть представлены в специальном формате.

Преобразование файлов из растрового формата в векторный

Существуют два способа преобразования файлов из растрового формата в векторный:

1) преобразование растрового файла в растровый объект векторного изображения;

2) трассировка растрового изображения для создания векторного объекта.

Первый способ используется в программе CorelDRAW, которая, как правило, успешно импортирует файлы различных растровых форматов. К примеру, если растровая картинка содержит 16 миллионов цветов, CorelDRAW покажет изображение, приближенное по качеству к телевизионному. Однако, импортируемый растровый объект может становиться довольно большим даже в том случае, если исходный файл невелик. В файлах растровых форматов информация хранится достаточно эффективно, так как часто используются методы сжатия. Векторные форматы такой способностью не обладают. Поэтому растровый объект, хранящийся в векторном файле, может значительно превосходить по размерам исходный растровый файл.

Особенность второго способа преобразования растрового изображения в векторное заключается в следующем. Программа трассировки растровых изображений (например, CorelTRACE) ищет группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. После трассировки векторизованные рисунки можно редактировать как угодно. На рис. показано растровое изображение, которое хорошо преобразуется в векторное. Дело в том, что растровые рисунки, имеющие четко выраженные границы между группами пикселей одинакового цвета, хорошо переводятся в векторные. В то же время результат трассировки растрового изображения фотографического качества со сложными цветовыми переходами выглядит хуже оригинала.

Исходный растровый рисунок Векторизованный рисунок

Исходное растровое изображение Векторизованное изображение

Преобразование файлов одного векторного формата в другой

Векторные форматы содержат описания линий, дуг, закрашенных полей, текста и т. д. В различных векторных форматах эти объекты описываются по-разному. Когда программа пытается преобразовать один векторный формат в другой, она действует подобно обычному переводчику, а именно:

Считывает описания объектов на одном векторном языке,

Пытается перевести их на язык нового формата.

Если программа-переводчик считает описание объекта, для которого в новом формате нет точного соответствия, этот объект может быть либо описан похожими командами нового языка, либо не описан вообще. Таким образом, некоторые части рисунка могут исказиться или исчезнуть. Всё зависит от сложности исходного изображения. На рис. представлен один из возможных результатов преобразования файла из одного векторного формата в другие. Исходный рисунок создан в программе CorelDRAW и состоит из следующих элементов: импортированная растровая картинка в формате JPEG, рамка вокруг растровой картинки, текст, прямоугольник с конической заливкой.

Все мы в курсе, что абсолютно все файлы имеют свое конкретное расширение. Фотографии — jpg, музыкальные файлы — mp3 и так далее. Название файла может быть такое, какое захочет сам пользователь, а расширение в файле изменять не рекомендуется. Иногда изменение расширения может повредить файл. Поэтому будьте в этом осторожны. Давайте рассмотрим самые популярные расширения файлов, которые встречаются нам почти каждый день:

Расширения архивов:

ZIP – это файл с использование ZIP-сжатия, который поддерживается почти всеми архиваторами.

RAR (Roshal ARchive) – это уже файл с использованием RAR-сжатия. Коэффициент сжатия гораздо выше, чем в ZIP-сжатии.

Видео расширения:

AVI – один из самых популярных расширений видео-файлов. Коэффициент сжатия меньше, чем у аналогичных видео форматов. Данный формат проигрывается почти во всех видео-плеерах.

MPEG1-2(MPG) – расширение хранения звука и видео с потерей данных.

MPEG4(MP4) – этот формат очень часто используется для передачи файла в сети Интернет.

Графические расширения:

GIF (Graphics Interchange Format) — формат для сетевого распространения. Файлы очень маленького размера. Поддерживает анимацию.

BMP – растровый формат. Самый распространенный графический формат в Windows. Почти все графические программы могут создавать и читать формат BMP. Стандартный формат графических файлов для Windows. Практически все программы редактирования изображения Windows могут создавать и читать файлы BMP. Изображение с расширением.BMP нельзя сжать.

JPEG(JPG) – очень часто используется для растровых изображений (рисунков, фото). Отличный коэффициент сжатия позволяет уменьшать размер. Но хочется отметить, что при сжатии файла может потеряться качество сжимаемого изображения. Формат JPEG один из лучших форматов в области фотографий и изображений, так как поддерживает большое количество цветов. (16,7 млн. цветов)

PSD (Photo Shop Data) – Формат обработки программы Photoshop.

TIFF(Tagged Image File Format) – очень широко используется пользователями цифровой техники. Сжимается без потери данных, что является большим плюсом перед другими форматами. Количество цветов примерно такое же, как и у формата JPEG — 16,7 млн. цветов.

Форматы документов:

DOC – думаю это самый известный формат 🙂 Принадлежит программе Microsoft Word. Содержит как текст, так и графики, картинки, таблицы, диаграммы и т.д.

PDF (Portable Document Format) – Этот формат принадлежит не менее известной программе — Adobe Acrobat. Главным образом предназначен для представления в электронном виде полиграфической продукции. Для отображения данного формата используется бесплатная программа Adobe Reader.

TXT – документ, содержащий неформатированный текст. В Windows создается и открывается обычным блокнотом.

Музыкальные форматы:

MP3 – коэффициент сжатия примерно такой же, как и у формата JPG. Но естественно, при сильной сжатии, качество звука значительно ухудшается.

WAV – формат от компании Microsoft, который используется в Windows. Так как данный формат имеет большие размеры файлов, он очень не удобен для передачи через сеть Интернет.

WMA (Windows Media Audio) — еще один музыкальный формат от компании Microsoft для хранения аудиоинформации. Имеет хороший коэффициент сжатия.