Основы компьютерной графики. Графические форматы

В зависимости от того, насколько хорошо вы станете разбираться в графических форматах, напрямую будет зависеть конечный результат всей работы. Понимание того, в каком формате сохранять изображения и фотографии чрезвычайно важно. Скорее всего, вы не раз задумывались и спрашивали себя, в коком формате лучше сохранять изображения и фотографии. В этом уроке мы рассмотрим основные форматы графических файлов , которые чаще всего использует фотограф, поговорим о плюсах и минусах каждого из них и дадим ценные рекомендации. Давайте начнем!

JPEG (или JPG) (Joint Photographic Expert Group)

Начнем обзор с самого популярного и общепризнанного на сегодняшний день формата — JPEG или JPG. Когда Вы сохраняете изображение в этом формате, некоторые цифровые данные теряются. Это происходит потому, в JPG применяется определенный алгоритм сжатия. Почему же люди тогда его используют? Ответ прост: потому, что формат JPG сохраняет те цвета, которые видит человеческий глаз, при этом размер файла существенно меньше остальных. Хотя изображение JPEG отлично подходит для просмотра на устройствах и в интернете помните, что не стоит сохранять изображения в JPEG, подлежащих дальнейшей обработке, так как при каждом новом пересохранении качество будет ухудшаться. На сегодня это самый распространенный графический формат.

BMP (Bitmap Picture)

Самый простой формат BMP использовавшийся еще в первых версиях Windows. В BMP данные о цвете хранятся в модели RGB и В нем можно сохранять как индексированные цвета (256 цветов), так и полноцветные изображения, причем в первом случае возможна простейшая компрессия RLE (Run Length Encoding — кодирование с переменной длиной строки). Без компрессии размер файла оказывается близок к максимально возможному. Сегодня применяется для изображений, предназначенных для использования в Windows. Кстати использование BMP не для нужд Windows является распространенной ошибкой всех новичков. Помните использовать BMP нельзя ни для web, ни для печати и ни для простого переноса и хранения информации.

TIFF (Tagged Image File)

Изначально TIFF был разработан талантливой компанией Aldus для своего графического редактора PhotoStyler. Среди фотографов этот формат очень популярен, но по совершенно противоположной причине, в отличие от JPG. Файлы TIFF могут быть сохранены двумя различными способами: либо с малым сжатием, либо вообще без сжатия. Помимо фотографии широко используется в издательских системах, требующих изображения наилучшего качества. Файл TIFF хранит полную информацию о каждом пикселе сделанного снимка. Файлы TIFF используются на платформах и Macintosh, и Windows, а весит в разы больше чем JPG, так как не использует сжатие.

GIF (Graphics Interchange Format)

Этот формат был создан компанией CompuServe в далеком 1987 году и даже сегодня используется в интернете вместе с JPG. В сети Формат GIF имеет некоторые преимущества перед JPG. Если Вы сохраняете изображение в GIF с 256 цветами, то размер файла будет иметь поразительно малый объем и сильно отличаться от исходного. С другой стороны, это не лучшая технология для использования этого формата в цифровой фотографии. Сохранять изображение в GIF лучше всего в том случае, когда картинка с каким либо текстом (например логотип, или же черно-белое изображение).

RAW (сырой файл)

Любимый формат профессионального фотографа. При использовании этого формата, данные о снимке остаются необработанными, и, в результате, получаются изображения с очень большим количеством информации, что существенно влияет на размер файла. В программе (Например Photoshop или LightRoom) фотограф с легкостью может отредактировать такие параметры изображения как: время выдержки, фильтры, режимы и многие другие параметры.

Какой формат использовать

Это зависит от того, как вы собираетесь использовать изображения. Ниже будут описаны несколько рекомендаций, которые должны вам помочь.

JPG

Большинство цифровых фотоаппаратов по умолчанию сохраняет изображения в JPG. Как уже было сказано выше, JPG является довольно хорошим компромиссом между качеством изображения и размером файла. Но вы можете и не знать о том, что можно управлять степенью сжатия JPG-изображений в своем фотоаппарате, а следовательно, и их качеством. Внимательнее изучите настройки фотоаппарата, без сомнения, найдете где-нибудь средство настройки качества изображения. Оно может находиться в системе меню или представлять собой кнопку на корпусе фотоаппарата.

Заметьте, что понятие качества изображения весьма отличается от понятия разрешение. Разрешение — это количество пикселей, из которых состоит изображение, а качество изображения определяется количеством информации о цвете, которое может быть сохранено в каждом пикселе, и по этому параметру можно определить, сколько процентов качества изображения приносится в жертву.

Большинство фотоаппаратов имеет несколько настроек качества изображения, например высокое, среднее и низкое. Я рекомендую вам выбрать самое высокое качество изображения для формата JPG, так как при установке низкого качества вы будете получать совершенно неприемлемые изображения. С другой стороны, при установке самого высокого качества изображения и разрешения будет использовано больше.

Графические файлы без потерь

Многие цифровые фотоаппараты могут сохранять файлы еще в одном формате — TIF. Помните, что формат TIF, в отличие от JPG, используется, когда надо гарантировать сохранение изображения без потери данных.

Лучше всего использовать формат TIF, если фотография используется специально для того, чтобы ее потом можно было обрезать, увеличить и распечатать. Действительно, для профессиональной работы может быть необходим графический формат TIF, но даже в таких случаях может быть достаточно высокого разрешения и качества формата JPG. Помните, тем не менее, что точность, обеспечиваемая форматом TIF, серьезно отражается на объеме памяти, необходимой для сохранения одного снимка. Если вы хотите сохранить много снимков в формате TIF, то должны иметь карту памяти с наибольшим объемом, какую можете себе позволить.

Вообще, я предлагаю, чтобы вы забыли о TIF для цифрового фотоаппарата. Он не стоит никаких жертв, поскольку JPG с установкой максимальных качества изображения и разрешения более чем достаточно в 99,9% случаев. К тому же требуется долгое время, чтобы записать файл TIF на карту памяти.

RAW

Есть еще один формат файла, с которым вы можете столкнуться в некоторых цифровых фотоаппаратах. Формат RAW намного лучше, чем TIF. Как отмечалось выше, он сохраняет совершенно не сжатые данные о фотографии.

Файл RAW похож на цифровой негатив — полностью необработанный, неотфильтрованный и нетронутый. Некоторые профессиональные фотографы используют файлы RAW, потому что они дают больше творческих возможностей при последующей обработке изображения. Но не все цифровые фотоаппараты позволяют сохранять фотоснимки в RAW.

Многие графические редакторы не способны обрабатывать файлы формата RAW. Для того чтобы открыть такой файл RAW необходимо установить на компьютер специальное приложение, плагин для графического редактора. Однако компании поставляют камеры со специальным софтом, который понимает RAW.

Цифровые изображения имеют широкий круг применения, и именно поэтому существует так много форматов файла. Ниже приведены несколько советов по выбору формата файла, которые могли бы пригодиться вам:

• Если вы хотите разместить изображение в Интернете, то JPG будет лучшим выбором. Но GIF-файлы хороши тем, что их удобно размещать в тексте, за счет прозрачного фона.
• Если вы собираетесь печатать фотографии большого размера, например 20х30 см или более, то наиболее подходящими являются форматы TIF и JPG.
• Для слайдшоу и большинства подобных проектов идеально подходит JPG.
• Для профессиональной работы и гибкости настроек фотографии используйте RAW

В которых хранятся любые типы устойчивых графических данных («изображений»), предназначенных для последующей визуализации. Способы организации этих файлов получили наименование графических форматов. После записи в файл изображение перестает быть собственно изображением - оно превращается в цифровые данные. Формат этих данных может измениться в результате операций преобразования файла. В зависимости от характера поддерживаемой графики форматы файлов относят к одному из следующих видов: растровый формат, векторный формат, метафайловый формат. Наиболее распространенные графические форматы:

AI (Adobe Illustrator, Adobe AI) - метафайловый формат, разработанный фирмой Adobe для Macintosh, Microsoft Windows, NeXT; используется для записи и хранения разнородных видов изображения, включая, рисунки, чертежи и декоративные надписи.

PSD (Photoshop Document, Adobe Photoshop, Adobe PSD) - растровый формат, входящий в состав графического редактора Photoshop фирмы Adobe; используется издательскими системами на платформах PC и Macintosh. PSD позволяет записывать c сжатием (RLE) или без него изображение со многими слоями, масками, дополнительными каналами, контурами и другими элементами графики.

ART - формат, разработанный фирмой Gonson-Grace, используется для хранения фотографий и рисунков.

AutoCAD DXF (Drawing Interchange Format) и AutoCAD DXB (Drawing Interchange Binary) - две версии одного формата (без сжатия данных), разработанного и поддерживаемого фирмой Autodesk для САПР-программы AutoCAD, работающей на платформе MS-DOS. DXB является упрощенной (двоичной) версией семибитной DXF. Помимо AutoCAD формат поддерживается многими программами САПР, CorelDRAW и другими, в частности, для обмена данными разных типов: векторно ориентированными данными, текстами, трехмерными чертежами. Однако ряд программ, претендующих на поддержку импорта DXF, реализуют только некоторые его возможности. DXF изменяется с каждой версией AutoCAD. Имена файлов DXF и DXB используют расширения *.dxf, *.dxb, *.sld, *.adi.

BDF (Bitmap Distribution Format) - растровый формат, разработанный фирмой X Consortium для обмена данными растровых шрифтов между X Window и другими системами. Сжатие отсутствует, максимальный размер изображения не ограничен, цвет - монохромный. Каждый файл BDF хранит данные только для одной гарнитуры (группы шрифтов, объединенных единым названием).

BMP - растровый формат, разработанный корпорацией Microsoft для ОС Windows; поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением, способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB-цвет (16, 7 млн. оттенков). Большинство файлов BMP хранятся в несжатом виде.

CDR (CorelDRAW Document) - векторный формат, первоначально известный низкой устойчивостью и плохой совместимостью файлов. Многие программы на РС (FreeHand, Illustrator, PageMaker) могут импортировать файлы CDR. Начиная с седьмой версии, CorelDRAW в файлах CDR применяется компрессия отдельно для векторной и растровой графики; могут внедряться шрифты.

CGM (Computer Graphics Metafile) - стандарт (ANSI и ISO) и метафайловый формат отображения векторных изображений на Web, принятый в конце 1998 года консорциумом 3WC (WWW Consortium). Формат ориентирован на поддержку разнообразных графических изображений, включая художественную графику, технические иллюстрации, картографию, компьютерные издательские системы. Несмотря на то, что CGM содержит множество графических примитивов и атрибутов, он менее сложен, чем PostScript, позволяет создавать более компактные файлы и поддерживает обмен сложными и художественными изображениями высокого качества. В формате используются разные виды сжатия (RLE, CCITT Group 3 и Group 4); цветовая палитра не ограничена. Один файл CGM может содержать несколько изображений.

CPT - растровый формат программы Corel PHOTO-PAINT, обеспечивает хранение полноцветных изображений и векторных объектов.

DPX (Digital Picture Exchange Format; он же - SMPTE Digital Picture Exchange Format) - растровый формат, предназначенный для хранения одного кинокадра или потока видеоданных; разработан фирмой Kodak Cineon, принят ANSI и Обществом инженеров кино и телевидения США (SMPTE) с небольшими изменениями в качестве стандарта. Формат поддерживается программами фирмы Kodak.

DWG - векторный формат программы AutoCAD фирмы Autodesk, предназначенный для хранения чертежей.

EMF (Enchanced Metafile) - метафайловый формат, разработанный корпорацией Microsoft для хранения изображений в виде последовательности команд, приводящих к воспроизведению изображений. В ноябре 2005 года была обнаружена уязвимость EMF и WMF форматов от «атак на переполнение буфера», а в конце декабря - появление семейства Интернет-червей. Заражение происходило при посещении пользователями ряда сайтов, использовавших WMF-уязвимость для загрузки троянских программ на удаленную машину. Вскоре появились и автономные версии вирусов, распространяющихся в виде почтовых червей, в прикрепленных файлах изображений. Корпорация Microsoft отреагировала на эту угрозу выпуском совета по безопасности - Security Advisory 912840, а также (11 января 2005 г.) исправлением систем Windows XP, Windows 2000 (Service Pack 4), Windows Server 2003.

3DS (3D Studio, ASC) - формат, разработанный фирмой Autodesk, средство трехмерного моделирования («описания сцены»); также используется как формат обмена. Формат обеспечивает оптимальное распределение ресурсов на платформе PC, поддерживает все цвета без ограничения, сжатия не имеет. Многие программы трехмерного моделирования читают и записывают файлы в этом формате. Строго говоря, 3DS - это два формата, которые используются как форматы обмена – двоичный с расширением *.3ds и текстовый с расширением *.asc.

EPS (Encapsulated PostScript, EPSF) - упрощенный вариант формата (PDL) PostScript, разрабатывался фирмой Adobe как векторный формат, позднее появилась его растровая разновидность - Photoshop EPS. Формат EPS не может содержать в одном файле более одной страницы и не сохраняет ряд установок для принтера. Как и в файлы печати PostScript, в формате EPS записывают конечный вариант работы, хотя такие программы, как Adobe Illustrator, Photoshop и Macromedia FreeHand могут использовать его как рабочий инструмент.

FH8 (FreeHand Document) - восьмая версия формата FH, предназначен только для ПК Macintosh. С ним могут работать собственно программа FreeHand, Illustrator 7 и ограниченное число программ от Macromedia. Начиная с седьмой версии формат FH имеет полную кроссплатформенную совместимость, однако некоторые эффекты FreeHand несовместимы с PostScript.

FIF (Fractal Image Format) - формат, разработанный фирмой Iterated Systems, используется для хранения фотографий и в Интернете, поддерживает собственную систему сжатия FIF.

FITS (Flexible Image Transport System, FTI) - растровый формат и стандарт хранения изображений, используемый многими организациями (включая научные организации, правительственные органы) для хранения астрономических (полученных орбитальными аппаратами) и наземных изображений (в частности, данных радиоастрономии и оцифрованных фотографических изображений). Формат широко применяется для обмена данными между различными аппаратными платформами и программными приложениями, которые не поддерживают общий файловый формат. FITS считается достаточно простым форматом без сжатия с «неограниченным числом» оттенков серого. В нем можно хранить множество типов данных, включая растровые, ASCII-текст, многомерные матрицы, двоичные таблицы.

GIF (Graphics Interchange Format) - стандартный растровый формат представления изображений в WWW; был разработан в 1987 году фирмой CompuServe, отодвинул на второй план более старые форматы PCX и MacPaint. Основные достоинства: возможность использования на многих платформах и наличие эффективного 12-разрядного LZW алгоритма сжатия с бесплатными (до 1994 г.) реализациями. Формат позволяет хорошо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы), записывать изображение «через строчку» (Interlaced mode), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением (GIF поддерживает разрешение до 66536х65536).

IFF (Interchange File Format), ILM, ILBM, LBM (InterLeaved BitMap), Amiga Paint - семейство растровых форматов, разработанных и поддерживаемых для платформ MS-DOS, UNIX, Amiga фирмами Electronics Arts и Commodore-Amiga. Отличительная особенность IFF - его универсальность: он может применяться не только для поддержки графики, но и звука на всех платформах, кроме Amiga. Ранее IFF был известен в качестве 24-битового формата для MS-DOS, но в последствии он начал заменяться форматами TIFF и TGA, а затем форматом JFIF. Некоторые характеристики формата IFF: максимальный размер изображения 64 К на 64 К пикселей; используется в вариантах без сжатия и RLE сжатия, поддерживает цвета от 1- до 24-битовых; формат чисел «старший в младшем», имеет спецификацию на CD; при использовании с MS-DOS и UNIX имена файлов могут иметь расширения *.iff и *.lbm.

JFIF (JPEG File Interchange Format), JFI, JPG, JPEG - растровый формат фирмы C-Cube Microsystems, получил наибольшее распространение, поэтому большинство изображений «JPEG» правильнее было бы называть «JFIF». При помощи JFIF рекомендуется сохранять только конечный вариант работы, поскольку каждое промежуточное сохранение приводит к потерям данных и искажениям исходного изображения.

PCX (PC Paintbrush File Format) - один из наиболее распространенных растровых форматов; предназначен для хранения иллюстраций в настольных издательских системах. Формат был разработан фирмой Zsoft для программы Paintbrush, после заключения OEM-соглашения с корпорацией Microsoft начал применяться в разных системах, работающих с графикой. Основные характеристики: максимальный размер изображения 64 К на 64 К; 24-битовая поддержка цвета; использует RLE-сжатие (может работать и без сжатия); поддерживает работу с CD-ROM. Версиями формата PCX являются DCX и PCC, имена файлов которых имеют соответствующее расширение.

PDF (Portable Document Format) - метафайловый формат, предложенный фирмой Adobe для графических файлов (векторных и растровых), содержащих иллюстрации и текст с большим набором шрифтов и гипертекстовыми ссылками с целью передачи их по сети в сжатом виде.

PDS (Planetary Data System Format) - стандартный формат NASA для хранения данных, собранных с помощью космических аппаратов и наземных наблюдений о Солнце, Луне и планетах; используется также другими организациями для хранения аналогичных данных. Основой формата служит язык описания объектов - ODL (Object Description Language). Максимальный размер изображения и цвета в формате PDS неограничены; поддерживается всеми платформами.

PGML (Precision Graphics Mark-up Language) - векторный формат, который описывает графику в терминах математических формул, а не растровых пикселей, чем достигается экономия дискового пространства и возможность масштабирования изображения без потерь его разрешающей способности и других показателей качества. Формат был представлен на рассмотрение консорциуму W3C (WWW Consortium) в качестве сетевого стандарта фирмами Adobe Systems, IBM, Netscape, Sun Macromedia; используется в Интернете.

Photo-CD (PCD, Kodak Photo CD) - растровый формат, разработанный фирмой Eastman Kodak и предназначенный для хранения и воспроизведения полноцветных изображений (обычно фотоснимков), записанных с различной разрешающей способностью на компакт-диски. Формат поддерживается программами Photo CD ACCess, Photoshop, Shoebjx. Формат Photo CD поддерживает 24-битовые цвета, имеет собственную систему сжатия, максимальный размер изображения 2048х3072 пикселей, позволяет хранить только одно изображение в файле, использует системы сжатия RLE и JPEG (в версии DCT). Более подробные сведения фирма Kodak не разглашает.

PIC (Pictor PC Paint, PC Paint) - растровый формат, разработанный фирмой Paul Mace для программ рисования на платформе MS-DOS, является аппаратно-зависимым форматом, созданным с учетом требований графических адаптеров семейства IBM (CGA, EGA, VGA). Формат PIC схож с форматом PCX, в имени файлов используются расширения *.pic и *.clp.

PICT (Macintosh QuickDraw Picture Format) - стандарт для буфера обмена ПК Macintosh, поддерживает как растровую, так и векторную графику. На ПК Macintosh PICT работает со всеми программами. На РС он читается рядом программ, но работа с ним редко бывает простой. Имена файлов PICT имеют расширение *.pic или *.pct.

PNG (Portable Network Graphics) -растровый формат, одобренный в качестве стандартного консорциумом W3C (WWW Consortium) и призванный заменить GIF. Формат обеспечивает индексацию до 256 цветов, поддержку 24- и 48-разрядного представления цвета (True Color) и реализацию канала прозрачности (так называемого альфа-канала). Алгоритм динамического сжатия изображения без потерь PNG на 10-30% эффективнее подобного вида сжатия, реализованного в формате GIF.

PS (PostScript) - формат языка описания страниц PostScript (он же - язык управления лазерными принтерами) разработан в 1984 году фирмой Adobe. Формат используется для обеспечения печати и хранения шрифтов, а также для обмена отформатированными им документами. Преимущество формата PS заключается в том, что он использует независящую от конкретных устройств систему воспроизведения (в том числе тип принтера или экрана).

RAF (RAW) - растровый формат, используемый в цифровых фотокамерах и поддерживающий изображение непосредственно в том виде, в котором оно было зафиксировано датчиком фотокамеры. Использование этого формата устраняет артефакты, связанные с предварительной обработкой изображения ПО фотокамеры (например, при его JPEG-сжатии) и предоставляет фотографу возможности последующей обработки фотоснимков (производить корректировку выдержки, изменение баланса цветов, увеличивать размер).

Scitex CT - растровый формат, разработанный фирмой Scitex; незначительно отличается от TIFF, за исключением одной особенности: на фотонаборных автоматах (Imagesetter) фирмы Scitex Dolev файлы этого формата выводятся несколько быстрее. На РС имена файлов в формате Scitex CT имеют расширение *.sct.

SWF (Shockwave Flash) - внутренний векторный формат программы Flash фирмы Macromedia, используется для анимации в Интернете.

TGA (TrueVision Targa) - формат фирмы Truevision, разработанный для цветного телевидения, поддерживает сжатие RLE, имена файлов имеют расширение *.tga.

TIFF (TIF, Tagged Image File Format) - растровый формат, разработанный корпорацией Aldus, изначально предназначался для больших графических изображений высокого разрешения, полученных путем сканирования. Формат характеризуется высоким качеством передачи и сохранения цвета оригиналов изображений. В дальнейшем формат был адаптирован для профессиональных графических пакетов и расширен.

WMF (Windows Metafile, Microsoft Windows Metafile) - метафайловый формат, созданный для использования с ОС Windows, служит для передачи векторов через буфер обмена (clipboard). WMF поддерживается практически всеми программами, работающими под Windows и так или иначе связанными с векторной графикой. Несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF рекомендуется только в крайних случаях для передачи так называемых голых векторов. WMF искажает цвет, не сохраняет ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, не понимается программами, ориентированными на ПК Macintosh. Файлы WMF используют расширение *.wmf.

VML (Vector Mark-up Language) - векторный формат, который был представлен на рассмотрение консорциуму W3C фирмами Microsoft, Hewlett-Packard, Autodesk, Macromedia, Visio; используется в Интернете.

Формат BMP(Bitmap– карта пикселов) разработан компаниейMicrosoftи применяется в ОСWindowsдля представления растровой графики. Позволяет хранить данные о цвете в значениях цветовой моделиRGB(до 16 млн. оттенков) или в таблице цветов (до 256 оттенков). Этот формат использует сжатие по методу RLE. Использование этого формата не желательно в WWW ни в полиграфии (это связано с тем, что этот формат разработан конкретно подWindows).

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря, JPEG`ом называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами. Кодирование данных происходит в несколько этапов.

1. Дискретизация . Данные пикселов преобразуются из цветового пространстваRGBв цветовое пространствоYCbCr(Yзадает яркость точки изображения,CbиCrопределяют цветность. Первая компонента задает синеву, вторая – красноту. Называют телевизионной моделью (совместимость цветных изображений с черно-белыми)). Изображение делится на блоки 8х8 пикселов.

2. Дискретно-косинусное преобразование . 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.

3. Квантование . Отбрасываются коэффициенты дискретного косинусного преобразования, которые несущественны для восстановления изображения, близкого к оригиналу. На этом этапе, в зависимости от выбранного уровня качества, отбрасывается определенная часть чисел, представляющих тонкие детали. Именно на этом этапе теряются данные в методеJPEG-сжатия.

4. На последнем этапе используется кодирование методом Хаффмана 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.

Из сказанного можно сделать следующие выводы.

1. JPEG`ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы - в фотографиях больше полутоновых переходов, среди однотонных заливок же появляются нежелательные помехи.

2. Лучше сжимаются и с меньшими потерями большие изображения для web или с высоким печатным разрешением (200-300 и более dpi), чем с низким (72-150 dpi), т.к. в каждом квадрате 8х8 пикселов переходы получаются более мягкие, за счет того, что их (квадратов) в таких файлах больше.

3. Нежелательно сохранять с JPEG-сжатием любые изображения, где важны все нюансы цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание цветовой информации.

4. В JPEG`е следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое новое сохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных и превращению исходного изображения в «кашу».

GIF (CompuServe 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 черезстрочную запись изображения (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 браузерах Интернет и некоторых других программах. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. (Альфа-канал : Дополнительный канал изображения. Он несёт определённую информацию о выделенной области.) 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).

Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цвета хранятся в таблице. Количество цветов в изображении может быть от 2 до 256, но это могут быть любые цвета из 24-битной палитры.

Область применения . Текст, логотипы, иллюстрации с четкими краями, анимированные рисунки, изображения с прозрачными участками, баннеры. Тем не менее, формат GIF медленно, но уверенно сходит со сцены, и толчком к этому послужили требования выплаты денежных компенсаций американской компании Unisys, владеющей патентом на алгоритм сжатия данных LZW, лежащего в основе этого формата. На сегодняшний день самым вероятным его преемником видится формат PNG.

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).

Этот формат, сжимающий графическую информацию без потерь качества, используя алгоритм Deflate, в отличие от GIF или TIFF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия и поддерживает цветные фотографические изображения вплоть до 48-битных включительно. Формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности. В числе других отличительных особенностей этого формата можно отметить двумерную чересстрочную развертку (т.е. изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам).

Недостатки

1. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики, хотя сейчас, при повальном переходе практически всей анимации на технологию Flash, это уже совсем не актуально.

2. Этот формат плохо подходит для хранения изображений, не подлежащих печати.

3. Формат PNG значительно уступает своему предшественнику, GIF-у, в тех случаях, когда речь идет о мелких элементах оформления веб-страниц, таких, как кнопки, рамки и т.п.

TIFF (Tagged Image File Format)

Аппаратно независимый формат TIFF появился как внутренний формат программы Aldus PhotoStyler. Его модульная архитектура оказалась настолько удачной, что, успешно пережив смерть родной программы, TIFF и в наши дни продолжает совершенствоваться и развиваться. Сейчас TIFF – это самый распространенный в полиграфии формат. Надежен, поскольку его поддерживают практически все программы на РС и Макинтош так или иначе связанные с графикой. Возможность записи изображений в формате TIFF является одним из признаков высокого класса современных цифровых фотокамер.

Формат поддерживает множество алгоритмов сжатия (в том числе популярные LZW, Deflate или JPEG), типов изображений от битового (1-, 2-, 4-, 8-, 24- и 32-битные изображения) и индексированных цветов до LAB, CMYK и RGB (кроме дуплексов и многоканальных документов). Кроме того, существуют две разновидности формата, соответственно для IBM PC и Macintosh, обусловленные различным порядком записи чисел, реализуемым на этих платформах. Со сжатием LZW файл TIFF занимает почти столько же места, сколько и GIF, только, в отличие от последнего, TIFF поддерживает полноцветные изображения и хранит в своем теле подробную информацию об изображении - разрешение, тип принтера и другие детали, необходимые для профессиональной работы с изображениями. В этом формате поддерживаются такие чисто профессиональные возможности, как обтравочные контуры, альфа-каналы, возможность сохранять несколько копий изображения с разным разрешением и даже включать в файл слои. Благодаря своей совместимости с большинством профессионального ПО для обработки изображений, формат TIFF очень удобен при переносе изображений между компьютерами различных типов (например, с PC на Маc и обратно).

PSD (Adobe Photoshop)

Формат PSD является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop и отличается от большинства обычных растровых форматов возможностью хранения слоев (layers). Он содержит много дополнительных переменных (не уступает TIFF по их количеству) и сжимает изображения, используя алгоритм сжатия без потерь RLE Packbits, иногда даже сильнее, чем PNG (только в тех случаях, когда размеры файла измеряются не в килобайтах, а в десятках или даже сотнях мегабайт). Формат поддерживает глубины цвета, вплоть до 16 бит на канал (48-битные цветные и 16-битные черно-белые), а также альфа-каналы, слои, контуры, прозрачность, векторные надписи и т. п. Прекрасно подойдет для переноса или хранения изображений, содержащих специфические, свойственные только Adobe Photoshop, элементы. Файлы PSD свободно читаются большинством популярных просмотрщиков, но не стоит забывать, что, открыв эти файлы в некоторых графических редакторах третьих фирм, даже декларирующих поддержку формата PSD, можно потерять значительную часть их специфических возможностей (особенно в части работы со слоями.

Краткая аннотация: Методы сжатия графических данных. Сохранение изображений в стандартных форматах, а также собственных форматах графических программ. Преобразование файлов из одного формата в другой.

Цель: знать методы сжатия графических файлов, уметь различать форматы графических файлов и понимать целесообразность их использования при работе с различными графическими программами.

Изображение характеризуется максимальным числом цветов, которые могут быть в нем использованы, то есть иметь различную глубину цвета . Существуют типы изображений с различной глубиной цвета - черно-белые штриховые, в оттенках серого, с индексированным цветом, полноцветные. Некоторые типы изображений имеют одинаковую глубину цвета, но различаются по цветовой модели. Тип изображения определяется при создании документа.

Полутоновые изображения.

Эти изображения содержат пиксели одного цвета, но разной яркости. Каждый пиксель может принимать 256 различных значений яркости от 0 (черный) до 255 (белый). Этого вполне достаточно, чтобы правильно отобразить изображение, например, черно-белую фотографию.

Любое изображение можно превратить в полутоновое. Если исходный материал, например, цветная фотография, то она станет монохромной.

Рис. 1.7.

Изображения с индексированными цветами

Индексированные цвета называются так по той причине, что в этом режиме каждому пикселю изображения присваивается индекс, указывающий на определенный цвет из специальной таблицы, называемой цветовой палитрой. В индексированных палитрах не бывает более 256 цветов, однако может быть гораздо меньше. Чем меньше цветов в палитре, тем меньше памяти требуется для хранения цвета каждого пикселя и, следовательно, тем меньше размер файла изображения.

Полноцветные изображения

Полноцветные изображения не имеют никаких ограничений по количеству цветов и могут быть представлены более чем 16 млн оттенков.

Форматы графических файлов

Формат - структура файла, определяющая способ его хранения и отображения на экране или при печати. Формат файла обычно указывается в его имени, как часть, отделённая точкой (обычно эту часть называют расширением имени файла).

Расширение - это несколько букв или цифр, находящихся после точки в имени файла.

Например, окончание имени (расширение) ".txt" обычно используют для обозначения файлов, содержащих только текстовую информацию, а ".doc" - содержащих текстовую информацию, структурированную в соответствии со стандартами программы Microsoft Word. Файлы, содержимое которых соответствует одному формату, называют файлами одного типа.

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Сжатие применяется для растровых графических файлов, т.к. они имеют достаточно большой объем.

В таблице 1 приведена краткая характеристика часто используемых графических форматов файла.

• познакомить учащихся с основными форматами растровых изображений;
• познакомить с возможностью конвертации форматов;
• научить выбирать оптимальные параметры при сканировании изображений.

Передача изображений из одной программы в другую одинакова во всем многообразном мире цифровых изображений, так как любая программа имеет свои сильные и слабые стороны. Чтобы воспользоваться преимуществами сильных сторон программ, изображения должны экспортироваться быстро и эффективно. Чтобы оптимизировать этот процесс, разработчики программных средств создали виды компьютерных файлов - форматы.

Существует огромное множество различных форматов графических файлов. Чтобы уметь решать проблемы переносимости изображения из одной программы в другую и сжатия их с целью экономии дискового пространства, а также находить оптимально подходящий графический формат для дальнейшей обработки изображений, познакомимся с некоторыми из них, наиболее распространенными.

Собственные форматы файлов

Собственный формат (native) - обычно частный формат, созданный специально для программного приложения. В большинстве программ такой формат является самым эффективным средством при сохранении файлов в процессе редактирования, но не переносимым (или частично переносимым) в другие приложения.

"Родным" форматом для CorelDRAW является CDR, который чаще всего и используют. Для Microsoft Word собственным форматом является DOC, для Adobe Flash - формат FLA и т. д. Для графического редактора Adobe Photoshop собственным форматом является PSD, в котором можно сохранять не только графическую информацию, но и слои, и каналы. Adobe Photoshop, несомненно, является известнейшим средством редактирования изображений в мире. Популярность Photoshop вынудила другие графические программы поддерживать формат PSD, чтобы художники могли экспортировать и импортировать файлы в Photoshop без необходимости предварительно конвертировать их в общедоступный файловый формат.

Существует большое количество стандартных форматов растровой графики. Рассмотрим только самые распространенные из них.

BITMAP

BITMAP (битовая карта) - один из первых растровых форматов. Формат отличает очень большой объем файла, поскольку данные записываются по каждому пикселу отдельно. Он представляет собой чрезвычайно простую структуру и служит для описания и визуализации небольших изображений-пиктограмм (icons), широко применяемых в графических интерфейсах Windows, а также используется в мультимедийных презентациях.

Существует несколько разновидностей этого формата. Нам наиболее знаком вариант с расширением *.bmp, поддерживающий данные до 24 b/p.

GIF

Растровый формат GIF (Graphics Interchange Format ) был разработан компанией CompuServe Inс. в 1987 году для обеспечения сжатия цветных растровых файлов, загружаемых по телефонной линии и в компьютерных сетях.

Формат GIF позволяет хранить данные цветовой глубины только от 1 до 8 b/p. GIF использует очень эффективный архиватор. Формат нашел широкое применение на Web-страницах для изображений с небольшим количеством цветов (знаки, логотипы, кнопки, элементы оформления). Также мультимедийные программы позволяют вставлять изображения в формате GIF.

Особенности формата: изображение рисуется сверху вниз с изменением четкости и детальности (опция - чересстрочный ( interlacing )), формат позволяет задать прозрачную область или определить прозрачный цвет, что позволяет размещать изображения на любом фоне.

Возможности уменьшения объема файла не исчерпываются сжатием, GIF позволяет произвольно задавать размер палитры, используемой в изображении (другие форматы, как правило, имеют лишь стандартные варианты глубины цвета). К недостаткам формата обычно относят ограниченное число возможных цветов.

Формат позволяет хранить большое количество изображений - кадров, поэтому можно рассматривать GIF и как анимационный формат.

JPEG

Формат JPEG создан комитетом по стандартам Joint Photographic Experts Group (Объединенная группа экспертов по фотографии) в 1987 г. для хранения фотореалистичных изображений - фотографий. Основанный на особенностях человеческого зрения, этот формат использует алгоритмы сжатия с потерями и обеспечивает значительное уменьшение файла. Сжатие JPEG называют убыточным ( lossy ) - данные изображения теряются, когда файл сжимается, что вызывает ухудшение качества изображения.

Пользователь имеет возможность регулировать степень сжатия (соответственно - уровень качества). Если пользователь задает высокое качество, происходит меньшее сжатие. Когда используется установка на высокое сжатие, размер файла мал, однако в большей степени страдает качество изображения. Практически все программы при сохранении в этом формате дают возможность предварительно просмотреть результат для получения компромиссного решения между качеством и размером файла.

Формат JPEG поддерживает глубину цвета до 24 b/p. Поскольку формат имеет очень маленький объем файла, он получил большое распространение в Web-публикациях и в библиотеках изображений в тех случаях, когда требуется многоцветное фотореалистичное изображение.

PNG

Формат PNG (Portable Network Graphics - переносимая сетевая графика ) специально создан для размещения графики на Web-страницах. Этот формат молод и соединяет в себе достоинства форматов GIF и JPEG. Он позволяет значительно сжать файл с изображением без потери качества, но при этом не ограничен палитрой из 256 цветов, поддерживает 8, 24 и 32 (24 b/p плюс альфаканал) b/p.

В этом формате применяется метод сжатия, в котором из изображения удаляется информация, слабо воспринимаемая человеческим глазом. Степень сжатия можно менять от низкой, когда искажения минимальны, до высокой, когда изображение может претерпеть заметные изменения.

Формат PNG не поддерживает прозрачность, но может включать один альфа-канал, который делает часть изображения прозрачной в браузере, поддерживающем каналы PNG. Как и в GIF, здесь обеспечивается поэтапное отображение с чересстрочной разверткой.

TIFF

Одним из самых распространенных растровых форматов, используемых при подготовке изображений к печати, является TIFF (Target Image File Format), созданный Aldus Corporation в 1986 г. для преодоления трудностей, которые возникали при переносе графических файлов с IBM-совместимых компьютеров на Macintosh и обратно.

TIFF поддерживает несколько схем сжатия и специальные функции управления изображением. LZW -сжатие является безубыточной (non- lossy ) схемой сжатия данных - когда файл сжимается, никакие данные не уничтожаются и не должно произойти ни малейшего ухудшения качества.

TIFF сегодня - это стандартный файловый формат, поддерживаемый большинством графических программ создания и обработки изображений, а также программными пакетами верстки. Формат поддерживает данные до 32 b/p. TIFF позволяет сохранять с изображением альфа-канал. В последних версиях программы Adobe Photoshop этот формат позволяет сохранять документы со слоями.

TIFF стал общим форматом для систем ввода изображений со сканеров, используется в издательских системах. Формат переносится между платформами и легко импортируется во все программы верстки, что делает его незаменимым при подготовке документов для печати.