Была прошлая пятница, однако Пятничного поста под N3 написать не удалось. Причина банальна — отсутствие свободного времени в связи с квартирным вопросом и рядом других проблем. Но, в эту пятницу фото будет точно. Оно уже есть и было готово вчера к публикации, но все же решил свободное вечернее время потратить на ремонтные работы в квартире. Поэтому, если не смотрели, то обязательно посмотрите и - поднимите себе настроение .

Вернемся к теме поста, а точнее к вопросу, какие форматы картинок бывают? Вообще слово «картинка» применительно к фотографии мне не нравится. Но именно так очень часто звучит этот вопрос, поэтому решил оставить все без изменений. Только внесу одно уточнение. Так, как фотография — это растровое изображение, то и в посте речь пойдет только о растровых форматах графических изображений .

Вообще графические форматы — совокупность правил обработки полученных графических данных, с целью их дальнейшего хранения или редактирования. Как говорится в строчках В. Маяковского «Все профессии нужны, все профессии важны»... Тоже самое можно отнести и форматам изображений.

Разработчики предлагают немало растровых форматов , предназначенных для хранения файлов. Среди наиболее часто используемых стоит назвать следующие: BMP, TIFF, GIF, JPEG, PNG, PSD, ICO . Итак, рассмотрим некоторые плюсы и минусы, а также область применения перечисленных растровых форматов изображений .

Форматы растровых изображений

• BMP - (аббревиатура от Bit Map image) представляет собой стандартный растровый формат и имеет универсальное назначение. Он поддерживается большинством графических редакторов, включая довольно распространенный Paint . Изначально кодирование в нем выполнялось самым простым способом, по . Но это оказалось неэкономно, поскольку каждый пиксел был представлен лишь одним байтом. Следовательно, становились доступными всего 256 цветов, что существенно ограничивало возможности передачи изображений. В дальнейшем он несколько совершенствовался. Bit Map image почти оптимально подходит для хранения данных и обмена ими с другими подобными приложениями. Но, вместе с тем, занимает слишком много места в памяти, так как необходимо сберегать кодирование всех точек изображения. Файл BMP не поддерживает анимацию и черезстрочное отображение.
• TIFF — (от Taged Image File Format) – универсальный для издательских систем и топографической графики. Такие форматы растровых изображений обеспечивают высокое качество печати. Они создавались для поддержки практически всех программ, предназначенных для работы с файлами точечной графики, поэтому совмещаются со всеми платформами. Широко используют TIFF в полиграфии и издательском деле. Файлы (отсканированные изображения, иллюстрации, факсы и тому подобное) с расширением .tif в этом мощном формате хранят для дальнейшей цветной печати, хотя доступна и монохромная распечатка – в представлениях CMYK и RGB . Не применяется для публикации картинок в компьютерной сети или при создании веб-сайтов, ведь имеет довольно значительные размеры. Непригоден он также для анимации.
• GIF — (по первым буквам от Graphic Interchamge Format) служит для хранения растровых изображений в графике и для обмена ими. Он один из самых «старых» в Интернете, имеет хождение уже длительное время, несмотря на то, что в нем применяются индексированные цвета (в ограниченном наборе). Файлы с расширением .gif широко используют при конструировании Web-сайтов. Среди основных плюсов Graphic Interchamge Format стоит назвать то, что вид картинки не зависит от базовой платформы или от типа браузера, а сжатие происходит без потерь информации. Высококачественно в этом формате отображаются рисунки с незначительным количеством однородных цветов, чертежи, прозрачные картинки и анимация. GIF небольшой по размеру, поэтому быстро загружается, что немаловажно при создании HTML-страниц. Но все же формат имеет существенный недостаток – у него незначительный набор цветов, что ограничивает его возможности при хранении изображений, у которых плавные переходы.
• JPEG — (аббревиатура от Joint Photographic Expert Group) помогает избавиться от изъянов, которые возникают при создании и сбережении изображений в GIF. Здесь используется метод сжатия фотографий или прочих картинок. Эти форматы растровых графических файлов являются наиболее распространенными при хранении многоцветных картинок. Сжатие изображений (они хранятся в файлах с пометкой .jpg ).выполняется в плавном режиме, что обеспечивает высокую его степень и снижает потери данных. На жестком диске в JPEG удобно сберегать значительное число картинок, в частности – большие фотоснимки с плавными переходами. Это позволяет существенно сэкономить место на диске. Также с помощью JPEG доступно публиковать вполне приемлемого качества фото в компьютерной сети. Но следует учитывать, что при сжатии часть данных теряется, а при повторном сохранении того же изображения шансы необратимой утери информации возрастают. В этом плане намного улучшает положение усовершенствованная версия формата – JPEG 2000 . Правда, поддерживается он не всеми браузерами, что тормозит его распространение.
• PNG — (portable network graphics) позволяет хранить растровую графику в сжатом виде без потерь, причем файлы получаются меньше по объему, чем в GIF. В формате PNG доступно применение практически любого цвета, а также прозрачность. Это обстоятельство раскрывает широкие возможности в веб-конструировании. Сейчас пользуется постоянной популярностью, поскольку состыкуется со всеми платформами, поддерживает черезстрочное отображение, отличается значительной цветовой гаммой, поддерживает анимацию.
• Внутренние форматы растровой графики PSD (сокращение от PhotoShop Document) предназначены для пакетов программы . Они поддерживают все типы изображений, а также их слои в ходе обработки. Сохраняются в файлах с пометкой расширения .psd .

Существуют и другие форматы растровой графики , про которые речь в статье не шла, но Вы можете написать про них в комментариях, при этом не забывая про конкурс!

Всё множество форматов, используемых для записи изображений, можно условно разделить на три категории:

Форматы, хранящие изображение в растровом виде;

Форматы, хранящие изображение в векторном виде;

Универсальные форматы, совмещающие векторное и растровое представление.

Растровые форматы

Растровый формат BMP (BitMap) ориентирован на применение в операционной системе Windows. Он используется для представления растровых изображений в ресурсах программ. Поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением операционной системы Windows. Формат работает с изображениями, глубина цвета которых от 1 до 24 бит. Предоставляет возможность сжатия данных по методу RLE (не рекомендуется из-за проблем с совместимостью).

Формат BMP не годится для полиграфических работ или web-дизайна, его рекомендуется применять только для нужд Windows (создание пиктограмм, фона для рабочего стола и т. п.).

PCX (PC eXchange) – один из старейших графических форматов, созданный для программы PC Paintbrush, файлы которого открываются почти во всех графических редакторах. Поддерживает монохромные, полутоновые, индексированные и полноцветные изображения в модели RGB. Предполагает использование сжатия по методу RLE. Имеет большое количество версий, но в настоящее время активно вытесняется другими форматами.

TIFF (Tagged Image File Format, TIF) разработан как универсальный формат для хранения отсканированных изображений. Поддерживает практически все типы изображений: монохромные, полутоновые, индексированные и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK с восьми- и шестнадцатибитными каналами.

В настоящее время его область применения существенно расширилась, он является одним из самых распространенных и надёжных графических форматов, версии которого существуют для PC и Macintosh. Он поддерживается практически всеми основными пакетами растровой и векторной графики, издательскими системами, а также программами редактирования и вёрстки текста.

В отличие от рассмотренных выше форматов, TIF поддерживает ряд дополнительных функций (почти все элементы структуры документов Photoshop): сохраняет многослойную структуру документа, сведения о степени прозрачности пикселей, описание обтравочных контуров, каналов масок (альфа-каналов) и пр. Предоставляет возможность сжатия данных по алгоритму LZW. На сегодняшний день TIF является лучшим выбором при экспорте растровой графики в векторные программы и издательские системы.

Формат GIF (Graphics Interchange Format) создан специально для передачи растровых изображений в глобальных сетях. Он ориентирован на компактность, использует алгоритм сжатия LZW, и чересстрочную передачу графических данных. Это позволяет очень быстро увидеть черновую версию изображения прежде, чем файл загрузится полностью. Формат используется только по своему первоначальному предназначению – в Интернете, поскольку поддерживает только индексированные изображения.

GIF позволяет сохранить в одном файле несколько индексированных изображений, последовательный показ которых (браузерами) представляет собой несложную анимацию. В файле анимации хранятся не только сами кадры, но и параметры её демонстрации. GIF-анимация очень распространена в Интернете. Кроме того, определённый цвет в индексированной палитре можно назначить «прозрачным» и тогда в браузере сквозь участки этого цвета будет виден фон страницы.

Формат GIF очень популярен. Он поддерживается почти всеми редакторами растровой графики и редакторами, создающими изображения для web.

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group) получил своё название от соответствующего метода сжатия. На сегодняшний день JPEG является одним из наиболее распространённых графических форматов для сжатия файлов. Распаковка данных, содержащихся в файлах этого формата происходит автоматически при открытии файла.

JPEG не поддерживает монохромные (однобитные), индексированные и многоканальные изображения. Не имеет возможности хранить слои, маски, сведения о прозрачности. При сохранении многослойного изображения в формате JPEG, все слои предварительно сводятся в один и информация об исходных слоях утрачивается. Кроме того, если на исходном изображении имелись прозрачные участки, в процессе сохранения им будет назначен белый цвет, сведения о прозрачности будут потеряны.

Наиболее широко JPEG используется при создании изображений для электронного распространения на компакт-дисках или в Интернете. В полиграфии использовать не рекомендуется. Этот формат следует применять только для фотографических изображений. На рисунках с чёткими краями и большими заливочными областями сильно проявляются дефекты сжатия. Это выражается в появлении «грязи» вокруг тёмных линий на светлом фоне и видимых квадратных областей. Даже при работе исключительно с фотоизображениями, JPEG лучше использовать только для сохранения конечного варианта работы, потому что каждое промежуточное сохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных.

Формат PCD (Photo CD) применяется в издательских системах как формат источников изображений. Большинство производителей библиотек фотоснимков используют именно этот формат на своих компакт-дисках. PCD имеет ряд особенностей, обусловливающих его применение именно в области создания фотоколлекций.

Файл PCD содержит изображение сразу в нескольких фиксированных разрешениях. Базовое (Base) разрешение 512×768 пикселей используется для просмотра на телевизорах NTSC и PAL. Кроме него имеются пониженные разрешения Base/4, Base/16 и более высокие 4Base, 16Base, 64Base (на дисках стандарта Pro Master). При открытии изображения в формате PCD можно выбрать любое из приведённых разрешений, что позволяет избежать длительной загрузки и последующего масштабирования.

Изображения на Photo CD представлены в особой цветовой модели YCC, во многом аналогичной Lab. Модель YCC удобна для сжатия информации, но не поддерживается большинством приложений. При открытии файлов этого формата графические программы сразу же преобразуют цветовую модель YCC в полутоновую, RGB или Lab. Популярные графические редакторы не способны сохранять изображения в формате PCD, а могут их только открывать.

PSD (PhotoShop Document) – это собственный формат программы Adobe Photoshop. Единственный формат, поддерживающий все возможности этой программы. Предпочтителен для хранения промежуточных результатов редактирования изображений (если редактирование производилось в Photoshop), так как полностью сохраняет их структуру (слои, каналы, маски, тексты, прозрачность и многое другое). В формате PSD могут храниться изображения любого типа: монохромные, полутоновые, индексированные, полноцветные, многоканальные. По мере популярности и распространённости программы формат приобрёл некоторую универсальность и теперь свободно открывается большинством приложений. К недостаткам формата можно отнести отсутствие возможности сжатия.

Формат PNG (Portable Network Graphics), как и GIF, предназначен для передачи изображений по сети.

Формат поддерживает полутоновые и полноцветные RGB-изображения с одним альфа-каналом, а также монохромные и индексиро-

ванные изображения без альфа-каналов. Альфа-канал служит маской прозрачности. Таким образом, PNG является единственным из распространённых в Интернете форматом, позволяющим получать полноцветные изображения с прозрачным фоном. Кроме того, для ускорения появления изображения на экране в PNG используется двумерный чересстрочный режим вывода (не только строк, но и столбцов). В PNG применяется алгоритм сжатия без потери качества, основанный на LZW-сжатии.

FLM (Filmstrip) – собственный формат Adobe Premier, программы редактирования видеоинформации и создания презентаций. Photoshop позволяет открывать кадры, созданные в Adobe Premier, и редактировать их.

Векторные форматыФайлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.

Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.

Примеры наиболее распространенных векторных форматов - AutoCAD DXF и Microsoft SYLK.

WMF. Это векторный формат, который используется графическими программами ОС Windows. Этот формат служит для передачи векторных изображений через буфер обмена в среде Windows. Этот формат принимается практически всеми программами, работающими с векторной графикой. Использовать этот формат для растровых изображений нельзя. Недостатки: искажение цвета и несохранение ряда параметров, которые устанавливаются для изображений в графических программах.

AI. Внутренний формат программы Illustrator. Может открываться программой Photoshop и кроме того этот формат поддерживают все программы, связанные с векторной графикой. Этот формат является лучшим средством при передаче векторных изображений из одной программы в другую. Растровые графические элементы при передаче через AI-формат в большинстве случаев теряются.

CDR. Это внутренний формат программы Corel Draw. Этот формат имеет большую популярность, как и сам пакет программ. Многие программы могут импортировать векторные файлы в форматы Corel Draw. В формате CDR содержаться и растровые графические объекты. В этом формате применяется компрессия, причем для векторных и растровых файлов применяется разная компрессия.

Метафайловые форматы

Наиболее распространенные метафайловые форматы - WPG, Macintosh PICT и CGM.

Формат графического файла -- способ представления и расположения графических данных на внешнем носителе.

Форматы компьютерной графики можно разделить на три типа: растровые, векторные и трехмерные (используются для 3D-графи-ки). Наибольшее распространение получили растровые форматы, именно с их использованием сохраняются различные фотографии, а также другие графические изображения, которые можно увидеть, например, на web-сайтах.

Схема классификации форматов графических файлов приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Классификация графических форматов

Растровая графика

Растровая графика описывает изображения с использованием цветных точек, называемых пикселями, расположенных на сетке. Например, изображение древесного листа описывается конкретным расположением и цветом каждой точки сетки, что создает изображение примерно также как в мозаике. графический файл растровый сжатие

При редактировании растровой графики Вы редактируете пиксели, а не линии. Растровая графика зависит от разрешения, поскольку информация, описывающая изображение, прикреплена к сетке определенного размера. При редактировании растровой графики, качество ее представления может измениться. В частности, изменение размеров растровой графики может привести к "разлохмачиванию" краев изображения, поскольку пиксели будут перераспределяться на сетке. Вывод растровой графики на устройства с более низким разрешением, чем разрешение самого изображения, понизит его качество.

Основой растрового представления графики является пиксель (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек - чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и даже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины - разрешением (обычно, точек на дюйм - dpi или пикселей на дюйм - ppi).

Кроме того, качество характеризуется еще и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и - 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

Растровое представление обычно используют для изображений фотографического типа с большим количеством деталей или оттенков. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки - т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы.tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др.

Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате. Понятно, что и в растровом и в векторном представлении графика (как и текст) выводятся на экран монитора или печатное устройство в виде совокупности точек. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых браузерами без установки дополнительных модулей - GIF, JPG, PNG.

Без дополнительных плагинов (дополнений) наиболее распространенные браузеры понимают только растровые форматы - .gif, .jpg и.png (последний пока мало распространен). На первый взгляд, использование векторных редакторов становится неактуальным. Однако большинство таких редакторов обеспечивают экспорт в.gif или.jpg с выбираемым Вами разрешением. А рисовать начинающим художникам проще именно в векторных средах - если рука дрогнула и линия пошла не туда, получившийся элемент легко редактируется. При рисование в растровом режиме Вы рискуете непоправимо испортить фон.

Из-за описанных выше особенностей представления изображения, для каждого типа приходится использовать отдельный графический редактор - растровый или векторный. Разумеется, у них есть общие черты - возможность открывать и сохранять файлы в различных форматах, использование инструментов с одинаковыми названиями (карандаш, перо и т.д.) или функциями (выделение, перемещение, масштабирование и т.д.), выбирать нужный цвет или оттенок... Однако принципы реализации процессов рисования и редактирования различны и обусловлены природой соответствующего формата. Так, если в растровых редакторах говорят о выделении объекта, то имеют в виду совокупность точек в виде области сложной формы. Процесс выделения очень часто является трудоемкой и кропотливой работой. При перемещении такого выделения появляется “дырка”. В векторном же редакторе объект представляет совокупность графических примитивов и для его выделения достаточно выбрать мышкой каждый из них. А если эти примитивы были сгруппированы соответствующей командой, то достаточно “щелкнуть” один раз в любой из точек сгруппированного объекта. Перемещение выделенного объекта обнажает нижележащие элементы.

Тем не менее, существует тенденция к сближению. Большинство современных векторных редакторов способны использовать растровые картинки в качестве фона, а то и переводить в векторный формат части изображения встроенными средствами (трассировка). Причем обычно имеются средства редактирования загруженного фонового изображения хотя бы на уровне различных встроенных или устанавливаемых фильтров. 8-я версия Illustrator"a способна загружать.psd-файлы Photoshop"a и использовать каждый из полученных слоев. Кроме того, для использования тех же фильтров, может осуществляться непосредственный перевод сформированного векторного изображения в растровый формат и дальнейшее использование как нередактируемого растрового элемента. Причем, все это помимо обычно имеющихся конвертеров из векторного формата в растровый с получением соответствующего файла.

Некоторые растровые редакторы способны грузить один из векторных форматов (обычно.wmf) в качестве фона или сразу переводить их в растр с возможностью непосредственного редактирования.

Основным недостатком растровой графики является большой объём памяти, требуемый для хранения изображений. Это объясняется тем, что нужно запомнить цвет каждого пиксела, общее число которых может быть очень большим. Например, одна фотография среднего размера в памяти компьютера занимает несколько Мегабайт, т.е. столько же, сколько несколько сотен (а то и тысяч) страниц текста.

При использовании векторной графики в памяти ЭВМ сохраняется математическое описание каждого графического объекта - геометрического примитива (отрезка, окружности, круга…) из которых формируется изображение в целом. По этим данным соответствующие программы построят нужную фигуру на экране дисплея. Понятно, что такое описание изображения требует намного меньше памяти (в 10 - 1000 раз) чем в растровой графике, поскольку обходится без запоминания цвета каждой точки рисунка. Основным недостатком векторной графики является невозможность работы с высококачественными художественными изображениями, фотографиями и фильмами. Природа избегает прямых линий, правильных окружностей и дуг. К сожалению, именно с их помощью (поскольку эти фигуры можно описать средствами математики, точнее- аналитической геометрии) и формируется изображение при использовании векторной графики. Попробуйте описать с помощью математических формул, картины И.Е.Репина или Рафаэля! (Но не "Черный квадрат" К.Малевича!) Поэтому векторная графика применяется для построения чертежей, схем, визиток, и т.п.

ВВЕДЕНИЕ

Графический формат - это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.

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.

Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете применяют растровые иллюстрации в тех случаях, когда надо передать полную гамму оттенков цветного изображения.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинемотографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Целью данной контрольной работы будет являться первоначальное изучение графических файлов и их форматов, методов сжатия информации, а также анализе проделанной работы.

Задачей данной контрольной работы будет являться определение принадлежности графического формата к определенному подтипу: векторному, растровому, комплексному.

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.

Методы сжатия информации:

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.

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году Лемпелом и Зивом, и доработан позднее в США. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) 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 (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 (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.

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.

Рассмотрим непосредственно расширения растрового графического формата:

1) 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. Для имени файла, представленного в BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя некоторые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding (кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.

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.

2) PCX стал первым стандартным форматом графических файлов для хранения файлов растровой графики в компьютерах IBM PC. На этот формат, применявшийся в программе Paintbrush фирмы ZSoft, в начале 80-х гг. фирмой Microsoft была приобретена лицензия, и затем он распространялся вместе с изделиями Microsoft. В дальнейшем формат был преобразован в Windows Paintbrush и начал распространяться с Windows. Хотя область применения этого популярного формата сокращается, файлы формата PCX, которые легко узнать по расширению PCX, все еще широко распространены сегодня.

Файлы PCX разделены на следующие три части: заголовок PCX, данные растрового массива и факультативная таблица цветов. 128-байт заголовок PCX содержит несколько полей, в том числе поля размера изображения и числа бит для кодирования информации о цвете каждого пикселя. Информация растрового массива сжимается с использованием простого метода сжатия RLE; факультативная таблица цветов в конце файла содержит 256 значений цветов RGB, определяющих цвета изображения. Формат PCX первоначально был разработан для адаптеров CGA- и EGA-дисплеев и в дальнейшем был модифицирован для использования в адаптерах VGA и адаптерах истинных цветов. Кодирование цвета каждого пикселя в современных изображениях PCX может производиться с глубиной 1, 4, 8 или 24 бит.

3) Если PCX - один из самых простых для декодирования форматов растровой графики, то TIFF (Tagged Image File Format, формат файлов изображения, снабженных тегами) - один из самых сложных. Файлы TIFF имеют расширение TIFF. Каждый файл начинается 8-байт заголовком файла изображения (IFH), важнейший элемент которого - каталог файла изображения (Image File Directory, IFD) - служит указателем к структуре данных. IFD представляет собой таблицу для идентификации одной или нескольких порций данных переменной длины, называемых тегами; теги хранят информацию об изображении. В спецификации формата файлов TIFF определено более 70 различных типов тегов. Например, тег одного типа хранит информацию о ширине изображения в пикселах, другого - информацию о его высоте. В теге третьего типа хранится таблица цветов (при необходимости), а тег четвертого типа содержит сами данные растрового массива. Изображение, закодированное в файле TIFF, полностью определяется его тегами, и этот формат файла легко расширяется, поскольку для придания файлу дополнительных свойств достаточно лишь определить дополнительные типы тегов.

Так что же делает TIFF столь сложным? С одной стороны, составление программ, различающих все типы тегов, - это непростое дело. В большинстве программ для чтения файлов TIFF реализуется только подмножество тегов, именно поэтому созданный одной программой файл TIFF иногда не может быть прочитан другой. Кроме того, программы, создающие файлы TIFF, могут определять собственные типы тегов, имеющие смысл только для них. Программы чтения файлов TIFF могут пропускать непонятные для них теги, но всегда существует опасность, что это повлияет на внешний вид изображения.

Еще одна сложность заключается в том, что файл TIFF может содержать несколько изображений, каждому из которых сопутствуют собственный IFD и набор тегов. Данные растрового массива в файле TIFF могут сжиматься с использованием любого из нескольких методов, поэтому в надежной программе для чтения файлов TIFF должны быть средства распаковки RLE, LZW (LempelZivWelch) и несколько других. Ситуацию еще больше ухудшает то обстоятельство, что пользование программами распаковки LZW должно осуществляться в соответствии с лицензионным соглашением с фирмой Unisys Corp. на право пользования алгоритмом LZW и часто за плату. В результате даже самые лучшие программы считывания TIFF нередко "сдаются", когда сталкиваются со сжатым по методу LZW изображением.

Несмотря на свою сложность, файловый формат TIFF остается одним из лучших для передачи растровых массивов с одной платформы на другую благодаря своей универсальности, позволяющей кодировать в двоичном виде практически любое изображение без потери его визуальных или каких-либо иных атрибутов.

4) Большинство ведущих специалистов-графиков, имеющих дело с алгоритмом LZW, сталкиваются с аналогичными юридическими проблемами при использовании популярного межплатформенного формата файлов растровой графики GIF (Graphics Interchange Format - формат обмена графическими данными, произносится "джиф"), разработанного компанией CompuServe. Обычно для имени файлов GIF используется расширение GIF, и тысячи таких файлов можно получить в CompuServe.

Структура файла GIF зависит от версии GIF-спецификации, которой соответствует файл. В настоящее время используются две версии, GIF87a и GIF89a. Первая из них проще. Независимо от номера версии, файл GIF начинается с 13-байт заголовка, содержащего сигнатуру, которая идентифицирует этот файл в качестве GIF-файла, номер версии GIF и другую информацию. Если файл хранит всего одно изображение, вслед за заголовком обычно располагается общая таблица цветов, определяющая цвета изображения. Если в файле хранится несколько изображений (формат GIF, аналогично TIFF, позволяет в одном файле кодировать два и больше изображений), то вместо общей таблицы цветов каждое изображение сопровождается локальной таблицей цветов.

5) Формат PNG (Portable Network Graphic - переносимый сетевой формат, произносится "пинг") был разработан для замены GIF, чтобы обойти юридические препятствия, стоящие на пути использования GIF-файлов. PNG унаследовал многие возможности GIF и, кроме того, он позволяет хранить изображения с истинными цветами. Еще более важно, что он сжимает информацию растрового массива в соответствии с вариантом пользующегося высокой репутацией алгоритма сжатия LZ77 (предшественника LZW), которым любой может пользоваться бесплатно.

6) 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. Самое большое отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями (а не алгоритм без потерь) 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 (если вообще можно) обнаружить.

Векторный формат

В данном подразделе рассмотрим самые распространенные расширения графических файлов векторного формата.

1) Encapsulated PostScript (EPS) - расширение формата PostScript, данные в котором записываются в соответствии со стандартом DSС (английский, 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.

Программа QuarkXPress версий 4, 5 и 6 не может растеризовать данные из EPS-файла, поэтому использует в верстке только preview - уменьшенную копию всего изображения, которая хранится в EPS-файле отдельно от основных данных. Программа Adobe InDesign версий CS-CS4 такого ограничения не имеет. Использование уменьшенной по качеству копии изображения предназначено для упрощения вывода изображения на экран и, как следствие, значительного ускорения работы с вёрсткой. Preview может быть записано в формате TIFF или WMF (только для РС) или вовсе опущено.

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), Binary (двоичные данные) и JPEG с различной степенью сжатия.

2) WMF (англ. Windows MetaFile) - универсальный формат векторных графических файлов для Windows приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery. Формат разработан Microsoft и является неотъемлемой частью Windows, так как сохраняет последовательность аппаратно-независимых функций GDI (Graphical Device Interface), непосредственно выводящих изображение в заданный контекст графического устройства (на экран, на принтер и т.п.). Очень часто WMF неявно используется для сохранения образа окна вывода программы и его последующего восстановления, а также при переносе информации через буфер обмена (clipboard). Из MS Windows запись и чтение в файл этого формата осуществляются чрезвычайно просто и быстро, в других операционных системах поддержка этого формата бесполезна. Его понимают некоторые программы для Macintosh. На платформе Macintosh аналогичную роль играет формат PICT.

3) 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. Для лучшей совместимости, компания Corel рекомендует сохранять файлы в CorelDRAW формате CDR версии 9.0 или более ранней.

4) Portable Document Format (PDF) - кроссплатформенный формат электронных документов, созданный фирмой Adobe Systems с использованием ряда возможностей языка PostScript. 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.

Комплексный формат

Существуют также комплексные форматы, которые могут хранить как векторную, так и растровую информацию. Это форматы DjVu, CGM, AI (формат программы Adobe Illustrator), EPS (Encapsulated PostScript – профессиональный универсальный векторно-растровый формат, используемый всеми профессиональными графическими программами) и PDF (Portable Document Format – формат программы Adobe Acrobat, который может содержать растровую и векторную графику, а также текстовую информацию).

1) DjVu (от фр. déjà vu - «уже виденное») - технология сжатия изображений с потерями, разработанная специально для хранения сканированных документов - книг, журналов, рукописей и прочее, где обилие формул, схем, рисунков и рукописных символов делает чрезвычайно трудоёмким их полноценное распознавание. Также является эффективным решением, если необходимо передать все нюансы оформления, например, исторических документов, где важное значение имеет не только содержание, но и цвет и фактура бумаги; дефекты пергамента: трещинки, следы от складывания; исправления, кляксы, отпечатки пальцев; следы, оставленные другими предметами и т.д.

DjVu стал основой для нескольких библиотек научных книг. Огромное количество книг в этом формате доступно в файлообменных сетях.

Формат оптимизирован для передачи по сети таким образом, что страницу можно просматривать ещё до завершения скачивания. DjVu-файл может содержать текстовый (OCR) слой, что позволяет осуществлять полнотекстовый поиск по файлу. Кроме того, DjVu-файл может содержать встроенное интерактивное оглавление и активные области - ссылки, что позволяет реализовать удобную навигацию в DjVu-книгах.

2) CGM (от англ. Computer Graphics Metafile) - формат для хранения и обмена графическими данными, не относящимися к САПР.

3 D полигоны

Формат X файла - формат файла для хранения 3D объектов, созданный компанией Microsoft.

Этот формат хранит информацию о геометрии 3D объекта (координаты вершин и координаты нормалей), текстурные координаты, описание материалов, пути и названия к текстурам, которые используются. Хранится иерархия объектов, хранится анимация, и хранятся привязки вершин к «костям» с описанием весов. В X файле может отсутствовать какая-либо информация об объекте (например в X файле могут содержаться только координаты вершин).

X файл может быть текстовым либо бинарным.

В начале X файла идёт заголовок, затем идёт описание информации об объекте. Описание информации может быть в произвольном порядке, но заголовок всегда идёт в самом начале.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Ни одна другая область применения компьютера не может похвастать таким многообразием типов форматов файлов, как компьютерная графика. Каждая более или менее солидная софтверная компания считает своим долгом сделать хоть какой, но графический редактор, а в придачу к нему, само собой разумеется, создается свой собственных формат файлов, в котором, как уверяют разработчики, этот редактор сохраняет шедевры, созданные с его помощью, наилучшим образом. Как итог такого подхода сложилась ситуация, когда уже никто не в состоянии охватить все многообразие типов существующих графических форматов. Графические файлы довольно непросто устроены, в отличие скажем от простого текстового файла. Со временем появилась необходимость получения графических файлов с определёнными требованиями. Например, компьютерному художнику необходимо очень высокое качество картинки, рядовому пользователю - хорошее качество, но не очень большой объём, веб-дизайнеру нужно при минимальном объёме получить более или менее приличное изображение. Но требования переносимости файлов между различными приложениями вынудили выделить несколько определенных форматов, ставших, каждый в своей области, стандартами де-факто. Так, для изображений в Интернете, в большинстве случаев, используются форматы JPEG и GIF, для хранения изображений - JPEG, в издательском деле царствует TIFF и т.д.

Нельзя сказать, что есть плохие форматы, а есть хорошие. Каждый формат имеет преимущества и недостатки. В этой статье будет рассказано лишь о некоторых графических форматах, поддерживаемых большинством графических программ и используемых на практике чаще других.

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.

Существуют универсальные форматы графических файлов, которые одновременно поддерживают и векторные, и растровые изображения.

Список используемой литературы

1. Эйнджел Э. Интерактивная компьютерная графика. Вводный курс на базе. Второе издание. М., Сп-б, Киев, Издательский Дом «Вильямс», 2001;.

2. Роджерс Д., Адамс Дж. Математические основы машинной графики. М., Мир, 2001;.

3. Е. В. Шишкин, А. В. Боресков «Компьютерная графика: полигональные модели», М., Диалог-МИФИ, 2001.

4. Иванов В. П., Батраков А. С. Трехмерная компьютерная графика. М., Радио и Связь, 1995;.

5. Гнилой В. Интерактивная машинная графика. – М.: Мир, 1981.