Ключові поняття теми "
Формати графічних файлів
"
Формати графічних файлів визначають спосіб зберігання інформації у файлі (растровий або векторний), а також форму зберігання інформації (використовуємий алгоритм стиску).
Стиск застосовується для растрових графічних файлів, тому що вони мають зазвичай досить великий обсяг. Стиск графічних файлів відрізняється від їхньої архівації за допомогою програм-архіваторів (rar, zip, arj та ін.) тим, що алгоритм стиску включається у формат графічного файлу.
Існують різні алгоритми стиску, причому для різних типів зображення доцільно застосовувати підходящі типи алгоритмів стиску.
Для стиску малюнків типу аплікації, що містять великі області однотонного зафарбування, найбільш ефективне застосування алгоритму стиску, який заміняє послідовність повторюваних величин (пікселів однакового кольору) на дві величини (піксель і кількість його повторень). Такий алгоритм стиску використовується в графічних файлах форматів BMP і PCX.
Для малюнків типу діаграми доцільне застосування іншого методу стиску, який використовує пошук повторюваних у малюнку «візерунків». Такий алгоритм використовується в графічних файлах форматів TIFF і GIF і дозволяє стиснути файл у кілька разів.
Для стиску отсканованих фотографій і ілюстрацій використовується алгоритм стиску JPEG. Цей алгоритм використовує той факт, що людське око дуже чутливе до зміни яскравості окремих крапок зображення, але набагато гірше відчуває зміну кольору. Дійсно, при глибині кольору 24 біта комп'ютер забезпечує показ більш 16 млн різних кольорів, тоді як людина навряд чи здатна розрізнити й тим більше назвати більш сотні кольорів і відтінків.
Застосування методу JPEG дозволяє стискати файли в десятки разів, однак може приводити до необоротної втрати інформації (файли не можуть бути відновлені в первісному виді).
Деякі формати графічних файлів є універсальними, тому що можуть бути оброблені більшістю графічних редакторів. Деякі програми обробки зображень використовують оригінальні формати, які розпізнаються тільки самою програмою. Перевага оригінальних форматів файлів полягає в тому, що вони дозволяють зберігати зображення при меншому розмірі файлу.
Стиск застосовується для растрових графічних файлів, тому що вони мають зазвичай досить великий обсяг. Стиск графічних файлів відрізняється від їхньої архівації за допомогою програм-архіваторів (rar, zip, arj та ін.) тим, що алгоритм стиску включається у формат графічного файлу.
Існують різні алгоритми стиску, причому для різних типів зображення доцільно застосовувати підходящі типи алгоритмів стиску.
Для стиску малюнків типу аплікації, що містять великі області однотонного зафарбування, найбільш ефективне застосування алгоритму стиску, який заміняє послідовність повторюваних величин (пікселів однакового кольору) на дві величини (піксель і кількість його повторень). Такий алгоритм стиску використовується в графічних файлах форматів BMP і PCX.
Для малюнків типу діаграми доцільне застосування іншого методу стиску, який використовує пошук повторюваних у малюнку «візерунків». Такий алгоритм використовується в графічних файлах форматів TIFF і GIF і дозволяє стиснути файл у кілька разів.
Для стиску отсканованих фотографій і ілюстрацій використовується алгоритм стиску JPEG. Цей алгоритм використовує той факт, що людське око дуже чутливе до зміни яскравості окремих крапок зображення, але набагато гірше відчуває зміну кольору. Дійсно, при глибині кольору 24 біта комп'ютер забезпечує показ більш 16 млн різних кольорів, тоді як людина навряд чи здатна розрізнити й тим більше назвати більш сотні кольорів і відтінків.
Застосування методу JPEG дозволяє стискати файли в десятки разів, однак може приводити до необоротної втрати інформації (файли не можуть бути відновлені в первісному виді).
Деякі формати графічних файлів є універсальними, тому що можуть бути оброблені більшістю графічних редакторів. Деякі програми обробки зображень використовують оригінальні формати, які розпізнаються тільки самою програмою. Перевага оригінальних форматів файлів полягає в тому, що вони дозволяють зберігати зображення при меншому розмірі файлу.
Для зберігання зображень в комп’ютерній графіці використовують декілька десятків форматів файлів. Деяка частина з них стала стандартами і використовується в більшості графічних програм. За типами графічні формати можна розділити на:
· растрові формати – призначені для зберігання растрових даних;
· векторні формати – призначені для зберігання векторних даних;
· метафайлові формати – можуть зберігати як растрові, так і векторні дані;
· формати сцени – містять додатково інструкції, що дозволяють програмі візуалізації відновити зображення цілком;
· формати анімації – прості дозволяють відображати зображення в циклі одне за іншим, а більш складні зберігають початкове зображення та різниці між двома зображеннями, які послідовно відображаються;
· мультимедійні формати – призначені для зберігання даних різних типів (графіки, звуку, відео) в одному файлі;
· тривимірні формати – містять опис форми і кольору об’ємних моделей.
Формат GIF (розширення імені файлу .GIF). GIF (Graphics Interchange Format – формат взаємообміну графікою) є растровим форматом і розроблявся для мереж з низькими швидкостями передачі даних. Він став першим графічним форматом, що підтримується Web. GIF здатен ефективно стискати графічні дані, використовуючи алгоритм LZW, який полягає в стисканні ряду однакових символів в один символ, помножений на кількість повторень. Анімаційні файли GIF дозволяють в одному файлі зберігати декілька зображень, які відтворюються послідовно.
Формат GIF стандартизований в 1987 році як засіб збереження стиснених зображень з фіксованою (256) кількістю кольорів. Остання версія формату GIF89а дозволяє виконувати черезрядкове завантаження зображень і створювати малюнки з прозорим фоном. Обмежена кількість кольорів обумовлює його використання переважно в електронних публікаціях. До достоїнств динамічних файлів GIF відносять невеликий об’єм файлу за рахунок стискання (до 40%), він не вимагає постійного зв’язку з сервером і повторного звертання до сервера, його просто розмістити на сторінці. Однак його палітра не перевищує 256 кольорів, він забезпечує гірше стискання фотографій, ніж JPEG, не підтримується броузерами в повному обсязі.
Формат JPEG (розширення імені файлу .JPG). JPEG призначений для зменшення розмірів файлів растрових зображень, що мають плавні переходи кольорових тонів і відтінків. Дозволяє регулювати співвідношення між мірою стискання файлу і якістю зображення. JPEG стискує зображення, зберігаючи його повну чорно-білу версію і більшу частину колірної інформації. Так як зберігається не вся колірна інформація, JPEG є форматом зі втратами, що проявляється, особливо в сильно стиснених файлах, в вигляді розмитого або випадкового розподілення пікселів.На відмінність від алгоритму стискання GIF, який аналізує файли по рядках, JPEG розбиває зображення на області близьких кольорів. Якщо використовувати формат JPEG для різкої графіки з великими областями одного і того ж кольору, то звичайно отримують погані результати.Прогресивні файли JPEG подібні на черезрядкові файли GIF тим, що вони визначають спосіб виводу зображення на екран при завантаженні (завантажують різні області графічного файлу одночасно). При цьому користувач може бачити, що містить зображення ще до того, як весь файл буде повністю завантажений. JPEG не дозволяє включати в файл більше одного зображення, тому анімація JPEG не дуже поширена в Web. Якщо потрібно відтворити послідовність файлів JPEG в одному і тому ж місці Web-сторінки, можна використати сценарій або додаток, що завантажується, написані на Java. Однак Java-аплет може вимагати багато часу для ініціалізації і виконання на повільних комп’ютерах. JPEG найбільше всього підходить для фотографій або графіки зі складними тінями та ефектами освітлення і використовується в Web для фотографій товарів, об’ємних зображень і графіки з ефектами освітлення.
Формат PNG (розширення імені файлу .PNG). PNG (Portable Network Graphics – мережева графіка, що переноситься) є растровим, стандартизований в 1995 році і призначений для публікації зображень в Інтернеті. Розробка PNG була викликана тим, що в 1994 році фірма Unisys, винахідник методу стискання GIF, заявила, що буде вимагати плату зі всіх розробників програмного забезпечення, яке підтримує формат GIF. Потенціальні витрати, пов’язані з використанням формату GIF, разом з недоліками формату JPEG привели до необхідності розробки нового графічного формату, який був би безоплатним і поліпшив би параметри форматів JPEG та GIF.PNG підтримує три типи зображень – кольорові з глибиною 8 або 24 біти і чорно-білі з градацією 256 відтінків сірого. Стискання інформації здійснюється без втрат, передбачені 254 рівня альфа-каналу та черезрядкова розгортка. Вважається, що PNG забезпечує краще стискання, ніж GIF (на 10 –30 %), що залежить від якості кодувальника. Специфікація формату PNG включає можливості автоматичної корекції кольорів при перенесенні зображень між апаратними платформами і ефектів змінної прозорості.
Формат TIFF (розширення імені файлу .TIF). TIFF (Tagged Image File Format – формат файлу ознакових зображень) є растровим і призначений для збереження зображень високої якості та великого розміру. Забезпечує зберігання чорно-білих зображень та зображень з глибиною кольору 8, 16, 24 і 32 біт. Підтримується більшістю графічних, верстальних і дизайнерських програм та переноситься між платформами IBM PC та Apple Macintosh. Починаючи з версії 6.0 в форматі TIFF можна зберігати відомості про маски (контури обтравки) зображень. Для зменшення розміру файлу використовується вмонтований алгоритм LZW.
Формат Windows Bitmap (розширення імені файлу .BMP або .DIB). Windows Bitmap (бітова карта Windows) – формат растрових зображень, що підтримується Windows–сумісними програмами. Дозволяє використовувати палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів.
Формат PCX (розширення імені файлу .PCX). Растровий формат PCX використовується розповсюдженим графічним редактором Paintbrush та підтримує палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів. В зв’язку з відсутністю можливості зберігати зображення, розділені на кольори, недостатністю моделей кольорів та наявністю інших обмежень в даний час вважається застарілим.
Формат WMF (розширення імені файлу .WMF). WMF (Windows MetaFile – метафайл Windows) підтримує векторну і растрову графіку у середовищі Windows, використовуючи палітри в 65 тис. і 16 млн. кольорів. У файлі використовуються ті самі команди опису графіки, які використовує сама Windows для побудови графічних зображень. Може відкриватись як у векторних, так і растрових графічних редакторах. Однак відсутність засобів для роботи зі стандартизованими палітрами кольорів, що прийняті в поліграфії, та інші недоліки обмежують його використання.
Формат CGM (розширення імені файлу .CGM). CGM (Computer Graphics Metafile) підтримує векторну і растрову графіку з використанням повної палітри в 16 млн. кольорів та палітри зі змінною кількістю кольорів. Він орієнтований на складні та високохудожні зображення, створює компактні файли та підтримує більше одного зображення в файлі.
Формат EPS (розширення імені файлу .EPS). EPS (Encapsulated PostScript) описує як векторні, так і растрові зображення на мові PostScript фірми Adobe, яка є універсальною. В файлі одночасно може зберігатись як векторна, так і растрова графіка, шрифти, контури обтравки (маски), параметри калібрування обладнання, профілі кольору. Для відображення векторного вмісту використовується формат WMF, а растрового - TIFF. Але екранна копія тільки в загальних рисах відображає реальне зображення. Дійсне зображення можна побачити тільки після друку, за допомогою спеціальних програм перегляду або після перетворення файлу в формат PDF в додатках Acrobat Reader та Acrobat Exchange.
· растрові формати – призначені для зберігання растрових даних;
· векторні формати – призначені для зберігання векторних даних;
· метафайлові формати – можуть зберігати як растрові, так і векторні дані;
· формати сцени – містять додатково інструкції, що дозволяють програмі візуалізації відновити зображення цілком;
· формати анімації – прості дозволяють відображати зображення в циклі одне за іншим, а більш складні зберігають початкове зображення та різниці між двома зображеннями, які послідовно відображаються;
· мультимедійні формати – призначені для зберігання даних різних типів (графіки, звуку, відео) в одному файлі;
· тривимірні формати – містять опис форми і кольору об’ємних моделей.
Формат GIF (розширення імені файлу .GIF). GIF (Graphics Interchange Format – формат взаємообміну графікою) є растровим форматом і розроблявся для мереж з низькими швидкостями передачі даних. Він став першим графічним форматом, що підтримується Web. GIF здатен ефективно стискати графічні дані, використовуючи алгоритм LZW, який полягає в стисканні ряду однакових символів в один символ, помножений на кількість повторень. Анімаційні файли GIF дозволяють в одному файлі зберігати декілька зображень, які відтворюються послідовно.
Формат GIF стандартизований в 1987 році як засіб збереження стиснених зображень з фіксованою (256) кількістю кольорів. Остання версія формату GIF89а дозволяє виконувати черезрядкове завантаження зображень і створювати малюнки з прозорим фоном. Обмежена кількість кольорів обумовлює його використання переважно в електронних публікаціях. До достоїнств динамічних файлів GIF відносять невеликий об’єм файлу за рахунок стискання (до 40%), він не вимагає постійного зв’язку з сервером і повторного звертання до сервера, його просто розмістити на сторінці. Однак його палітра не перевищує 256 кольорів, він забезпечує гірше стискання фотографій, ніж JPEG, не підтримується броузерами в повному обсязі.
Формат JPEG (розширення імені файлу .JPG). JPEG призначений для зменшення розмірів файлів растрових зображень, що мають плавні переходи кольорових тонів і відтінків. Дозволяє регулювати співвідношення між мірою стискання файлу і якістю зображення. JPEG стискує зображення, зберігаючи його повну чорно-білу версію і більшу частину колірної інформації. Так як зберігається не вся колірна інформація, JPEG є форматом зі втратами, що проявляється, особливо в сильно стиснених файлах, в вигляді розмитого або випадкового розподілення пікселів.На відмінність від алгоритму стискання GIF, який аналізує файли по рядках, JPEG розбиває зображення на області близьких кольорів. Якщо використовувати формат JPEG для різкої графіки з великими областями одного і того ж кольору, то звичайно отримують погані результати.Прогресивні файли JPEG подібні на черезрядкові файли GIF тим, що вони визначають спосіб виводу зображення на екран при завантаженні (завантажують різні області графічного файлу одночасно). При цьому користувач може бачити, що містить зображення ще до того, як весь файл буде повністю завантажений. JPEG не дозволяє включати в файл більше одного зображення, тому анімація JPEG не дуже поширена в Web. Якщо потрібно відтворити послідовність файлів JPEG в одному і тому ж місці Web-сторінки, можна використати сценарій або додаток, що завантажується, написані на Java. Однак Java-аплет може вимагати багато часу для ініціалізації і виконання на повільних комп’ютерах. JPEG найбільше всього підходить для фотографій або графіки зі складними тінями та ефектами освітлення і використовується в Web для фотографій товарів, об’ємних зображень і графіки з ефектами освітлення.
Формат PNG (розширення імені файлу .PNG). PNG (Portable Network Graphics – мережева графіка, що переноситься) є растровим, стандартизований в 1995 році і призначений для публікації зображень в Інтернеті. Розробка PNG була викликана тим, що в 1994 році фірма Unisys, винахідник методу стискання GIF, заявила, що буде вимагати плату зі всіх розробників програмного забезпечення, яке підтримує формат GIF. Потенціальні витрати, пов’язані з використанням формату GIF, разом з недоліками формату JPEG привели до необхідності розробки нового графічного формату, який був би безоплатним і поліпшив би параметри форматів JPEG та GIF.PNG підтримує три типи зображень – кольорові з глибиною 8 або 24 біти і чорно-білі з градацією 256 відтінків сірого. Стискання інформації здійснюється без втрат, передбачені 254 рівня альфа-каналу та черезрядкова розгортка. Вважається, що PNG забезпечує краще стискання, ніж GIF (на 10 –30 %), що залежить від якості кодувальника. Специфікація формату PNG включає можливості автоматичної корекції кольорів при перенесенні зображень між апаратними платформами і ефектів змінної прозорості.
Формат TIFF (розширення імені файлу .TIF). TIFF (Tagged Image File Format – формат файлу ознакових зображень) є растровим і призначений для збереження зображень високої якості та великого розміру. Забезпечує зберігання чорно-білих зображень та зображень з глибиною кольору 8, 16, 24 і 32 біт. Підтримується більшістю графічних, верстальних і дизайнерських програм та переноситься між платформами IBM PC та Apple Macintosh. Починаючи з версії 6.0 в форматі TIFF можна зберігати відомості про маски (контури обтравки) зображень. Для зменшення розміру файлу використовується вмонтований алгоритм LZW.
Формат Windows Bitmap (розширення імені файлу .BMP або .DIB). Windows Bitmap (бітова карта Windows) – формат растрових зображень, що підтримується Windows–сумісними програмами. Дозволяє використовувати палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів.
Формат PCX (розширення імені файлу .PCX). Растровий формат PCX використовується розповсюдженим графічним редактором Paintbrush та підтримує палітри в 2, 16, 256 кольорів або повну палітру в 16 млн. кольорів. В зв’язку з відсутністю можливості зберігати зображення, розділені на кольори, недостатністю моделей кольорів та наявністю інших обмежень в даний час вважається застарілим.
Формат WMF (розширення імені файлу .WMF). WMF (Windows MetaFile – метафайл Windows) підтримує векторну і растрову графіку у середовищі Windows, використовуючи палітри в 65 тис. і 16 млн. кольорів. У файлі використовуються ті самі команди опису графіки, які використовує сама Windows для побудови графічних зображень. Може відкриватись як у векторних, так і растрових графічних редакторах. Однак відсутність засобів для роботи зі стандартизованими палітрами кольорів, що прийняті в поліграфії, та інші недоліки обмежують його використання.
Формат CGM (розширення імені файлу .CGM). CGM (Computer Graphics Metafile) підтримує векторну і растрову графіку з використанням повної палітри в 16 млн. кольорів та палітри зі змінною кількістю кольорів. Він орієнтований на складні та високохудожні зображення, створює компактні файли та підтримує більше одного зображення в файлі.
Формат EPS (розширення імені файлу .EPS). EPS (Encapsulated PostScript) описує як векторні, так і растрові зображення на мові PostScript фірми Adobe, яка є універсальною. В файлі одночасно може зберігатись як векторна, так і растрова графіка, шрифти, контури обтравки (маски), параметри калібрування обладнання, профілі кольору. Для відображення векторного вмісту використовується формат WMF, а растрового - TIFF. Але екранна копія тільки в загальних рисах відображає реальне зображення. Дійсне зображення можна побачити тільки після друку, за допомогою спеціальних програм перегляду або після перетворення файлу в формат PDF в додатках Acrobat Reader та Acrobat Exchange.
Формат PDF (розширення імені файлу .PDF). PDF (Portable Docu-ment Format – формат документів, що переносяться) є апаратно незалежним і призначений для зберігання документів, однак його можливості забезпечують ефективне представлення зображень. Потужний алгоритм стискання з засобами керування підсумковою роздільною здатністю зображень забезпечує компактність файлів при високій якості ілюстрацій.
Формат PSD (розширення імені файлу .PSD). PSD (PhotoShop Document - документ програми Adobe Photoshop) є одним з потужних за можливостями зберігання растрової графічної інформації. Він дозволяє запам’ятовувати параметри пластів, каналів, міри прозорості, множини масок і підтримує 48-бітове кодування кольору, розділення кольорів і різноманітні моделі кольору. Однак відсутність ефективного алгоритму стискання інформації приводить до великого об’єму файлів.
Формат PhotoCD (розширення імені файлу .PCD). PCD розроблений фірмою Kodak для зберігання цифрових растрових зображень високої якості. Внутрішня структура файлу забезпечує зберігання зображень з фіксованими величинами роздільної здатності, тому розміри
Формат PSD (розширення імені файлу .PSD). PSD (PhotoShop Document - документ програми Adobe Photoshop) є одним з потужних за можливостями зберігання растрової графічної інформації. Він дозволяє запам’ятовувати параметри пластів, каналів, міри прозорості, множини масок і підтримує 48-бітове кодування кольору, розділення кольорів і різноманітні моделі кольору. Однак відсутність ефективного алгоритму стискання інформації приводить до великого об’єму файлів.
Формат PhotoCD (розширення імені файлу .PCD). PCD розроблений фірмою Kodak для зберігання цифрових растрових зображень високої якості. Внутрішня структура файлу забезпечує зберігання зображень з фіксованими величинами роздільної здатності, тому розміри
будь-яких файлів незначно відрізняються один від одного і знаходяться в діапазоні
4-5 Мбайт. Кожній роздільній здатності присвоєний власний рівень, що відраховується від базового (Base), який складає 512´768 точок. Всього в файлі п’ять рівнів від Base/16 (168´192) до Base´16 (2048´3072). При початковому стискуванні первинного зображення використовується метод субдискретизації, практично без втрати якості. Потім обчислюються різниці Base - Base´4 і Base4 - Base´16. Підсумковий результат записується в файл. Для відновлення інформації з високою роздільною здатністю виконується зворотне перетворення. Формат CDR (CorelDraw) використовується програмою CorelDraw, дозволяє записувати векторну і растровий графіку, текст. Файл у форматі CDR може мати кілька сторінок.
Формат IFF (Interchange File Format) – растровий універсальний формат, який забезпечує об’єднання і збереження даних різного типу (нерухомих зображень, звуку, музики, відео і тексту). Файли цього формату практично повністю складаються з порцій – структур даних, які вміщують 4-байтовий ідентифікатор, 4-байтове значення розміру і блок даних. Порції можна вкладати одна в одну. Для стиснення використовується алгоритм RLE. На основі формату IFF розроблений тривимірний векторний і анімаційний формат TDDD (Turbo Silver 3D Data Description).
На жаль, не існує універсального формату, який можна було б рекомендувати на всі випадки життя Якщо ваше завдання - забезпечити обмін даними між програмами, оптимальний формат приходиться підбирати методом проб і помилок.
4-5 Мбайт. Кожній роздільній здатності присвоєний власний рівень, що відраховується від базового (Base), який складає 512´768 точок. Всього в файлі п’ять рівнів від Base/16 (168´192) до Base´16 (2048´3072). При початковому стискуванні первинного зображення використовується метод субдискретизації, практично без втрати якості. Потім обчислюються різниці Base - Base´4 і Base4 - Base´16. Підсумковий результат записується в файл. Для відновлення інформації з високою роздільною здатністю виконується зворотне перетворення. Формат CDR (CorelDraw) використовується програмою CorelDraw, дозволяє записувати векторну і растровий графіку, текст. Файл у форматі CDR може мати кілька сторінок.
Формат IFF (Interchange File Format) – растровий універсальний формат, який забезпечує об’єднання і збереження даних різного типу (нерухомих зображень, звуку, музики, відео і тексту). Файли цього формату практично повністю складаються з порцій – структур даних, які вміщують 4-байтовий ідентифікатор, 4-байтове значення розміру і блок даних. Порції можна вкладати одна в одну. Для стиснення використовується алгоритм RLE. На основі формату IFF розроблений тривимірний векторний і анімаційний формат TDDD (Turbo Silver 3D Data Description).
На жаль, не існує універсального формату, який можна було б рекомендувати на всі випадки життя Якщо ваше завдання - забезпечити обмін даними між програмами, оптимальний формат приходиться підбирати методом проб і помилок.
СПС
ОтветитьУдалить