Способы хранения графической информации в
компьютере
·
Конфигурации
Файлов Изображения
·
Типы графических
файлов, графические форматы
Другие
характеристики файла растрового изображения — это упорядочение байтов в файле.
Большинство компьютерных процессоров записывают много байтовые целые числа,
начиная с самого старшего разряда, но некоторые процессоры записывают много байтовые
числа, начиная с младшего разряда. Термином обратный порядок (big-endian) называют упорядочение, при котором первым идет
старший байт, а термином прямой порядок (little endian) называют упорядочение с первым младшим байтом.
В некоторых
форматах файлов изображение записывается в форме геометрического представления
— списки координат и другая информация для прямолинейных сегментов, закрашенных
областей, дуг окружности, сплайновых кривых и других примитивов. Геометрическое
представление может также содержать информацию по атрибутам и параметрам
наблюдения. Данный тип представления изображения называется векторным форматом,
даже если не все геометрические структуры определены с помощью прямолинейных
сегментов. Изначально термином векторный файл называли список прямолинейных
сегментов,
Несмотря на изобилие алгоритмов сжатия данных,
теоретически есть только три способа уменьшения их
избыточности. Это либо изменение
содержания данных, либо изменение их структуры, либо и то и другое вместе. Если
при сжатии данных происходит изменение их содержания, метод сжатия необратим и
при восстановлении данных из сжатого файла не происходит полного восстановления
исходной последовательности. Такие методы называют также
методами сжатия с регулируемой
потерей информации.
Они применимы только для тех типов данных, для
которых формальная утрата части содержания не приводит к значительному снижению
потребительских свойств. В первую очередь, это относится к мультимедийным
данным: видеорядам, музыкальным записям, звукозаписям и рисункам.
Методы сжатия с потерей информации обычно обеспечивают
гораздо более высокую степень сжатия, чем обратимые методы, но их нельзя
применять к текстовым документам, базам данных и, тем более, к программному
коду.
• Понятно, что эти методы можно
применять только для таких типов данных, для которых потеря части содержимого
не приводит к существенному искажению информации. К таким типам данных
относятся видео- и аудиоданные, а также графические данные. Методы сжатия с
регулированными потерями информации обеспечивают значительно
большую степень сжатия, но их нельзя применять к текстовым данным.
Примерами форматов сжатия с потерями информации могут быть:
JPEG - для
графических данных; • MPG - для для видеоданных; • MP3
- для аудиоданных.
• Если при сжатии данных происходит
только изменение структуры данных, то метод сжатия называется обратимым. В этом
случае, из архива можно восстановить информацию полностью. Обратимые методы
сжатия можно применять к любым типам данных, но они дают меньшую степень сжатия
по сравнению с необратимыми методами сжатия. Примеры форматов сжатия без потери
информации:
•
GIF, TIFF - для
графических данных; • AVI - для
видеоданных; ZIP, ARJ, RAR, CAB, LH - для произвольных типов данных.
•
При исследовании методов сжатия данных следует иметь в виду
существование следующих теорем.
1.
Для любой последовательности данных существует теоретический предел сжатия,
который не может быть превышен без потери части информации.
2. Для любого алгоритма сжатия можно
указать такую последовательность данных, для которой он обеспечит лучшую
степень сжатия, чем другие методы.
3.
Для любого алгоритма сжатия можно указать такую последовательность данных, для
которой данный алгоритм вообще не позволит получить сжатия.
Таким образом,
обсуждая различные методы сжатия, следует иметь в виду, что наивысшую
эффективность они демонстрируют для данных разных типов и разных объемов.
В основу
алгоритмов RLE (Ren-Length Enkoding) положен принцип выявления
повторяющихся последовательностей данных и замены их простой структурой, в
которой указывается код данных и коэффициент повтора.
Например, для
последовательности: 0; 0; 0; 127;
127; 0; 255; 255; 255; 255 (всего 10 байтов) образуется следующий
вектор, при записи в строку который имеет вид: 0;
3; 127; 2; 0; 1; 255; 4 (всего 8 байтов).
В данном примере
коэффициент сжатия равен 8/10 (80 %).
Программные реализации алгоритмов RLE отличаются простотой, высокой скоростью работы, но в
среднем обеспечивают недостаточное сжатие.
Наилучшими объектами для данного алгоритма являются
графические файлы, в которых большие одноцветные участки изображения кодируются
длинными последовательностями одинаковых байтов.
Этот метод также может давать заметный выигрыш на
некоторых типах файлов баз данных, имеющих таблицы с фиксированной длиной
полей. Для текстовых данных методы RLE, как правило,
неэффективны. В основу алгоритмов кодирования по ключевым словам Keyword Encoding
положено кодирование лексических единиц исходного документа группами байтов
фиксированной длины. Примером лексической единицы может служить слово.
Результат кодирования сводится в таблицу, которая прикладывается к
результирующему коду и представляет собой словарь. Обычно для англоязычных
текстов принято использовать двухбайтную кодировку слов. Образующиеся при этом
пары байтов называют токенами.
Эффективность данного метода существенно зависит от
длины документа, поскольку из-за необходимости прикладывать к архиву словарь
длина кратких документов не только не уменьшается, но даже возрастает.
Данный алгоритм наиболее эффективен для англоязычных
текстовых документов и файлов баз данных. Для русскоязычных документов,
отличающихся увеличенной длиной слов и большим количеством приставок, суффиксов
и окончаний, не всегда удается ограничиться двух байтными
токенами, и эффективность метода заметно снижается. В
основе этого алгоритма лежит кодирование не байтами, а битовыми группами.
Перед началом кодирования производится частотный
анализ кода документа и выявляется частота повтора каждого из встречающихся
символов.
Чем чаще встречается тот или иной символ, тем
меньшим количеством битов он кодируется (соответственно, чем реже встречается
символ, тем длиннее его кодовая битовая последовательность).
Образующаяся в результате кодирования иерархическая
структура прикладывается к сжатому документу в качестве таблицы соответствия.
Например, 1 бит - буква А;
2
бита - буква О;
4
бита - буква Е и т.д.
Используя
16 бит, можно закодировать до 256 различных символов; 20 бит — можно
закодировать до 1024 лексических единиц (это могут быть не символы, а группы
символов, слоги и даже слова).
В связи с тем, что к сжатому архиву необходимо
прикладывать таблицу соответствия, на файлах малых размеров алгоритм Хафмана малоэффективен.
Практика также показывает, что его эффективность
зависит и от заданной предельной длины кода (размера словаря). В среднем,
наиболее эффективными оказываются архивы с размером словаря от 512 до 1024
единиц (длина кода до 18-20 бит).
Для сокращения числа цветов,
используемых при демонстрации изображения на экране, разработано несколько
методов. Наиболее популярными из них являются те, в которых коммутация
нескольких цветов (сокращенного набора) максимально близко передает исходный
набор цветов.
Иногда методы снижения цветности
называют квантованием — термином, используемым в физике и математике (квантовая
механика и теория выборок) для обозначения процесса, производящего набор
дискретных значений по непрерывному распределению.
Равномерное
снижение цветности
Простой метод снижения цветности в
растровом файле — разделить каждый уровень цвета R, G и В
на целое число и округлить результат. Например, если разделить на 2 все компоненты
R, G и В в полноцветном
представлении, число возможных значений сократится до 128 уровней.
Следовательно, при равномерном сокращении, группы смежных уровней цвета
заменяются сжатыми уровнями цвета.
Другой подход — заменить либо группу
значений пикселей значением среднего пикселя группы, либо группу пикселей —
средним цветом группы.
Кроме того, можно к различным
RGB-компонентам применять различные критерии сжатия. Например, можно так
сократить полноцветное изображение, чтобы красный и зеленый компоненты
представлялись 3 бит каждый (8 уровней), а синий компонент представлялся 2 бит
(4 уровня).
Снижение
цветности по популярности
Другой подход к снижению цветности — это
оставить только коды цветов, которые встречаются наиболее часто в представлении
изображения. Вначале можно обработать входной файл образа, чтобы уменьшить
битовое представление отдельных RGB- компонентов. Далее по этому
модифицированному набору цветов строится функция плотности, или гистограмма
частоты появления каждого RGB-компонента. Чтобы получить уменьшенный файл
цветов с к цветами, необходимо выбрать в файле изображения
к наиболее часто встречающихся цветов.
Медианное
сокращение цветности
В данном алгоритме цветовое пространство
файла изображения делится на к
подобластей и вычисляется средний цвет каждой подобласти. Чтобы сформировать
подобласти, вначале определяются минимальное и максимальное значения каждого RGB-
компонента. Данные значения определяют границы имеющихся на изображении блоков
цветов в RGB-кубе. В наибольшем из этих трех интервалов проводится медиана, и
это значение используется для формирования двух меньших блоков цветов.
Методы сжатия файлов
Для уменьшения числа битов в файле
изображения можно использовать множество методов сжатия, но эффективность
конкретного метода зависит от типа изображения. Простые методы поиска шаблонов
в файле изображения эффективнее всего использовать с геометрическими структурами,
которые содержат большие одноцветные области, тогда как наиболее сложные схемы
сжатия дают лучшие результаты с фотореалистичными изображениями компьютерной
графики и оцифрованными фотографиями. Общий подход, применяющийся для снижения
размера графического файла, — заменить коды цвета кодами, которые требуют
меньшего числа битов, чем в исходном файле. Кроме того, в сжатый файл
включаются коды, указывающие на конец строки развертки и конец файла
изображения.
Методы сокращения файла, которые не затрагивают
значения в файле изображения, классифицируются как методы сжатия без потерь, а
те, которые вводят изменения, называются сжатием с потерями. В большинстве
случаев сжатие с потерями дает больший коэффициент сжатия файла, где
коэффициент сжатия — это число битов в исходном файле, деленное на число битов
в сжатом файле. В данной схеме сжатия в файле изображения просто выявляются
смежные одинаковые значения. Затем в сжатом файле указывается повторяющаяся
величина и число повторов. При этом исходные восемь байт, необходимые для
хранения группы, сокращаются до двух.
Метод кодирования, разработанный
Лемпелем (Lempel), Зивом (Ziv)
и Уэлшем (Welch), алгоритм
LZW выполняет поиск повторяющихся последовательностей и строит таблицу таких
последовательностей вместе с кодами, присвоенными им. Получающиеся таким
образом схемы кодирования называются замещающими алгоритмами или алгоритмами со
словарем. Впоследствии сжатый файл декодируется по кодовой таблице.
Другие
методы сжатия на основе распознавания шаблонов
Схемы распознавания шаблонов можно
использовать для выделения повторений определенных черно-белых или цветных
(RGB) комбинаций в файле изображения. Чтобы еще больше сократить размер файлов
изображений, можно обнаружить и закодировать дублирующие строки развертки и
другие шаблоны. Кроме того, для получения небольших кодированных само подобных
наборов кодов цвета можно использовать фрактальные методы.
Кодирование
Хаффмана
Сжатие файла часто дополнятся
кодированием Хаффмана — для записи значений в файле изображения используется
код переменной длины. При кодировании Хаффмана самый короткий
код присваивается наиболее часто встречающемуся в файле значению, а самый
длинный — наименее часто встречающемуся.
Основной принцип алгоритма Хаффмана тот
же, что и в азбуке Морзе, в которой буквам алфавита сопоставляются символьные
коды переменной длины.
Дискретное
косинус-преобразование
Для сжатия файлов используется множество
методов численного преобразования, включая преобразования Фурье и Адамара, но
наиболее распространенным является метод дискретного косинус - преобразования
(ДКП). Алгоритмы эффективной реализации для дискретного косинус-преобразования
предлагают более быстрое выполнение и лучшую точность цветовоспроизведения в
восстановленном изображении при больших коэффициентах сжатия.
В компьютерной графике применяют, по
меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь
часть из них применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило,
несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений,
хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие
приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их
файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или
экспортировать изображения в «стандартный» формат.
TIFF (Tagged
Image File Format). Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества
(расширение имени файла .TIF). TIFF аппаратно независимый формат, его
поддерживают практически все программы на РС и Macintosh,
так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте
растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен
весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB,
CMYK и дополнительных цветов Pantone. TIFF может
сохранять слои, обтравочные контуры, альфа-каналы, другие дополнительные данные.
TIFF имеет две разновидности: для Macintosh и РС. Это связано с тем, что процессоры Motorola читают и записывают числа слева направо, а
процессоры Intel - наоборот. Современные программы
могут без проблем использовать оба варианта формата.
Родная программа для этого формата Photo-Styler на сегодняшний день "снята с
производства", но формат продолжает развиваться и дополняться новыми
возможностями. Фирма Letraset ввела сокращенную
версию TIFF-формата под названием RIFF (Raster Image File Format).
В формате TIFF может быть использована LZW-, JPEG-, ZIP-компрессия. Ряд старых
программ (например, QuarkXPress 3.x, Adobe Streamline, многие
программы-распознаватели текста) не умеют читать сжатые файлы TIFF, однако,
если вы пользуетесь новым программным обеспечением, нет причины не использовать
компрессию.
TIFF, несмотря на все алгоритмы сжатия все
равно - самый «многовесный» растровый формат, поэтому
для использования в сети Интернет он не годится.
GIF (Graphics Interchange Format). Независящий от
аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В
1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности
и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы,
в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).
GIF позволяет записывать изображение
"через строчку" (Interlaced), благодаря
чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим
разрешением. Это достигается за счет записи, а затем подгрузки,
сначала 1, 5, 10 и т.д. строчек пикселов и растягивания данных между ними,
вторым проходом следуют 2, 6, 11 строчки, разрешение изображения в
интернетовском браузере увеличивается. Таким образом, задолго до окончания
загрузки файла пользователь может понять, что внутри и решить, стоит ли ждать,
когда файл поднимется весь. Через строчная
запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило,
оправдывается приобретаемым свойством.
В GIFe можно
назначить один или более цветов прозрачными, они станут невидимыми в
интернетовских браузерах и некоторых других программах. Прозрачность
обеспечивается за счет дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. Кроме того файл
GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые браузеры
могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. Так достигается
иллюзия движения (GIF-анимация).
Актуальность концепций, реализованных в
формате GIF, с особой очевидностью проявилась в связи с расширенным
использованием электронных изданий (в виде Web –
страниц или Web – сайтов). Несмотря на все
возрастающую пропускную способность сетевых аппаратных средств, и, в частности,
модемов, достаточно остро стоит вопрос объема графических элементов электронных
изданий. С одной стороны, наглядность и эффективность электронного издания во
многом зависит от качества графических элементов, и, в первую очередь, от
разрешения и глубины цвета пикселов изображения. Поэтому понятно стремление
разработчиков электронных публикаций использовать многокрасочные графические
изображения.
С другой стороны, требования к
компактности файлов, передаваемых по сетевым каналам, отнюдь не отошли на
второй план. Графические файлы большого объема требуют и большого времени для
загрузки изображения в браузер. Поэтому одной из основных задач профессионалов
в области Web-дизайна как раз и является отыскание
должного баланса между художественностью, информативностью страницы Web и ее объемом.
GIF - один из немногих форматов,
использующих эффективный алгоритм сжатия, почти не уступающий
программам-архиваторам. Иными словами, GIF-файлы не нужно архивировать, так как
это редко когда дает ощутимый выигрыш в объеме.
Поэтому формат GIF, главным достоинством
которого является минимальный размер файлов, до сих пор сохраняет свое значение
основного графического формата World Wide Web.
Основное ограничение формата GIF состоит в
том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов.
Для полиграфии этого явно недостаточно.
Существуют две спецификации GIF. Первая
относится к формату GIF87а, в котором предусматривается запись множества
изображений, и GIF89а, который ориентирован на
хранение как текстовых, так и графических данных в одном файле.
GIF87a предусматривал следующие возможности
GIF-файла:
- Чередование (interlacing).
Вначале загружается только "остов" изображения, потом, по мере
загрузки, оно детализируется. Это позволяет на медленных линиях не грузить весь
графический файл целиком для того, чтобы получить о нем представление.
- Сжатие (compression)
по алгоритму LZW. Эта черта GIF-файлов держит их в лидерах по наименьшему
объему файла.
- Размещение нескольких изображений в
одном файле.
- Расположение изображения на логическом
экране. То есть, формат позволял определить логическую экранную область для
вывода изображений, и помещать их в произвольном месте этой области.
В дальнейшем, этот стандарт был расширен
спецификацией GIF89a, которая добавила следующие возможности:
- Включение в графический файл
комментариев (не отображаются на экране, но могут быть прочитаны
программой, поддерживающей GIF89a).
- Управление задержкой перед сменой кадров
(задается в 1/100 секунды, или ожидание ввода пользователя).
- Управление удалением предыдущего изображения.
Предыдущее изображение может быть оставлено, заменено на цвет фона или на то,
что было перед ним.
- Определение прозрачного цвета.
- Вывод текста.
- Создание управляющих блоков прикладными
программами (application-specific extensions).
Внутри GIF-файла можно создать блок, который будет игнорироваться
всеми программами, кроме той, для которой он предназначен.
PNG (Portable Network Graphics). PNG -
разработанный относительно недавно формат для Сети, призванный заменить собой
устаревший GIF. Использует сжатие без потерь Deflate,
сходное с LZW (именно из-за патентования в 1995-м году алгоритма LZW возник
PNG). Сжатые индексированные файлы PNG, как правило, меньше аналогичных
GIF'ов, RGB PNG меньше соответствующего файла в
формате TIFF.
Глубина цвета в файлах PNG может быть
любой, вплоть до 48 бит. Используется двумерный interlacing
(не только строк, но и столбцов), который, так же, как и в GIF'е,
слегка увеличивает размер файла. В отличие от GIF, где прозрачность либо есть,
либо нет, PNG поддерживает также полупрозрачные пикселы (то есть в диапазоне
прозрачности от 0 до 99%) за счет Альфа-канала с 256 градациями серого.
В файл формата PNG записывается информация
о гамма-коррекции. Гамма представляет собой некое
число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана вашего монитора от
напряжения на электродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяет
ввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того, чтобы картинка,
созданная на Мас’е, выглядела одинаково и на РС и на Silicon Graphics. Таким образом,
эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображения
информации независимо от аппаратуры пользователя.
PNG поддерживается в Microsoft Internet Explorer начиная с версии 4 для Windows
и с версии 4.5 на Макинтош. Netscape добавила
поддержку PNG для своего браузера в версиях, начиная с 4.0.4 для обеих
платформ. Тем не менее до сих пор не реализована
поддержка таких важных функций формата, как плавно переходящая прозрачность и
гамма-коррекция.
PNG и GIF89a обладают следующими
свойствами:
·
Формат организован в виде потока данных
·
"Сжатие без потерь"
·
Позволяет хранить индексированные изображения с палитрой до 256 цветов
·
Прогрессивное отображение чересстрочных данных
·
Поддержка "прозрачного цвета"
·
Возможность хранить данные общего и ограниченного доступа
·
Не зависят от "железа" и платформы
Преимущества PNG над GIF:
·
Более быстрое прогрессивное отображение чересстрочных схем
·
Расширенные возможности хранения пользовательских данных
Возможности PNG, отсутствующие в формате
GIF:
·
Хранение полноцветных 48-битовых изображений
·
Хранение 16-битовых чёрно-белых изображений
·
Полный Альфа-канал
·
Указатель на контрастность
·
CRC - метод обнаружения ошибок в потоке данных
·
Стандартный инструментарий для разработки приложений чтения и записи PNG
·
Стандартный набор тестовых изображений для проверки этих приложений
Возможности GIF, отсутствующие в PNG
версии 1.0:
·
Возможность хранения нескольких изображений в одном файле
·
Анимация
BMP (Windows Device Independent Bitmap)- растровый формат обмена изображениями между
приложениями, работающих в операционной системе Windows (расширение файла .BMP). С
форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка
интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Формат
поддерживает большое количество цветных моделей вплоть до 24 – битного
пространства RGB. Полиграфический формат CMYK не
поддерживается, что ограничивает сферу применения BMP для электронных
публикаций. Размер графического изображения неограничен. В качестве алгоритма
сжатия используется метод RLE (компрессия без потери информации). Файлы
в формате BMP имеют значительный объем.
В формате BMP можно сохранять изображения
с глубиной цвета (числом битов, описывающих один пиксел изображения) 1, 4, 8 и
24 бит, что соответствует максимальному числу используемых цветов 2, 16, 256 и
16 777 216. Файл может содержать палитру, определяющую цвета, отличные от принятых в системе.
PSD (PhotoShop Document)- собственный растровый
формат пакета Adobe Photo Shop, один из наиболее мощных по возможностям хранения графической информации.
Поддерживает платформы операционных систем Macintosh и Windows.
Запоминает параметры слоев, каналов, степени прозрачности, множество и
разнообразие масок. Максимальный размер записываемого изображения 30000 х 30000
пикселей. Поддерживает 48-битное кодирование цвета, цветоделение, различные
цветовые модели. Применяемый метод сжатия (RLE) не обеспечивает
достаточное сжатие, объем сохраняемой информации достаточно высок.
Основной недостаток выражен в том, что
отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объему
файлов. Открывается не всеми программами.
JPEG (Joint Photographic Experts
Group). Формат предназначен для
хранения растровых изображений (расширение имени файла .JPG). Позволяет
регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения.
Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому
формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.
Формат файла JPEG был разработан компанией
C–Cube Microsystems как
эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например,
получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми
оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других форматов состоит
в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями информации. Алгоритм
сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное
изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями
приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего
коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует
оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что
их едва можно обнаружить.
JPEG - алгоритм сжатия, основанный не на
поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами.
Кодирование данных происходит в несколько этапов. Сначала графические данные
конвертируются в цветовое пространство типа LAB, затем отбрасывается половина
или три четверти информации о цвете (в зависимости от реализации алгоритма).
Далее анализируются блоки 8х8 пикселов. Для каждого блока формируется набор
чисел. Первые несколько чисел представляют цвет блока в целом, в то время как
последующие числа отражают тонкие делали. Спектр
деталей базируется на зрительном восприятии человека, поэтому крупные детали
более заметны.
На следующем этапе, в зависимости от
выбранного вами уровня качества, отбрасывается определенная часть чисел,
представляющих тонкие детали. На последнем этапе используется кодирование
методом Хафмана для более эффективного сжатия
конечных данных. Восстановление данных происходит в обратном порядке.
Таким образом, чем выше уровень
компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG
можно получить файл в 1-500 раз меньше, чем ВМР! Формат аппаратно независим,
полностью поддерживается на РС и Macintosh, однако он
относительно нов и не понимается старыми программами (до 1995 года). JPEG не
поддерживает индексированные палитры цветов. Первоначально в спецификациях
формата не было и CMYK, Adobe добавила поддержку
цветоделения, однако CMYKJPEG во многих программах делает проблемы. Лучшим
решением является использование JPEG-сжатия в Photoshop
EPS-файлах, которое описывается ниже.
Существуют подформаты
JPEG. Baseline Optimized -
файлы несколько лучше сжимаются, но не читаются некоторыми программами. JPEG Baseline Optimized разработан
специально для Интернета, все основные браузеры его поддерживают. Progressive JPEG так же разработан специально для Сети, его
файлы меньше стандартных, но чуть больше Baseline Optimized. Главная
особенность Progressive JPEG в поддержке аналога через строчного вывода.
Из сказанного можно сделать следующие
выводы. JPEG’ом лучше сжимаются растровые картинки
фотографического качества, чем логотипы или схемы - в них больше полутоновых
переходов, среди однотонных заливок же появляются нежелательные помехи. Лучше
сжимаются и с меньшими потерями большие изображения для web
или с высокой печатной резолюцией (200-300 и более dpi),
чем с низкой (72-150 dpi), т.к. в каждом квадрате 8х8
пикселов переходы получаются более мягкие, за счет того, что их (квадратов) в
таких файлах больше. Нежелательно сохранять с JPEG-сжатием любые изображения,
где важны все нюансы цветопередачи (репродукции), так как во время сжатия
происходит отбрасывание цветовой информации. В JPEG’е
следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое пересохранение приводит ко все
новым потерям (отбрасыванию) данных и превращении исходного изображения в кашу.
PDF (Portable Document Format). Формат описания
документов, разработанный фирмой Adobe (расширение
имени файла .PDF). Хотя этот формат в основном предназначен для хранения
документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить
эффективное представление изображений. Формат является аппаратно–независимым,
поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах – от экрана монитора до
фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия
со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает
компактность файлов при высоком качестве иллюстраций. В этот формат можно преобразовать
практически любой документ или отсканированное изображение. Однако для того,
чтобы это сделать, в большинстве случаев требуется полный пакет Adobe Acrobat, содержащий Adobe Acrobat Distiller
и Adobe Acrobat Writer.
PDF с 1 июля 2008 года является открытым
стандартом ISO 32000.Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты
(построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и
мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, Grayscale,
Lab, Duotone, Bitmap, несколько типов сжатия растровой информации. Имеет
собственные технические форматы для полиграфии: PDF/X-1, PDF/X-3. Включает
механизм электронных подписей для защиты и проверки подлинности документов. В
этом формате распространяется большое количество сопутствующей документации.
Для просмотра можно использовать
официальную бесплатную программу Adobe Reader, а также программы сторонних разработчиков.
Традиционным способом создания PDF-документов является виртуальный принтер, то
есть документ как таковой готовится в своей
специализированной программе — графическом или текстовом редакторе, САПР и т.
д., а затем экспортируется в формат PDF для распространения в электронном виде,
передачи в типографию и т. п.
EPS (Encapsulated PostScript). Формат описания
как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript
фирмы Adobe, фактическом стандарте в области
допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла .EPS). Так как язык PostScript является универсальным, в файле могут одновременно
храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки
(маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения
на экране векторного содержимого используется формат WMF, а
растрового – TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах
отображает реальное изображение, что является существенным недостатком EPS. Действительное
изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью
специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF в приложениях
Acrobat Reader, Acrobat Exchange.
Изображение, записанное в EPS-формате,
может быть сохранено в разных цветовых пространствах: Grayscale,
RGB, CMYK, Lab, Multi-channel.
Формат Encapsulated
PostScript можно назвать самым надежным и
универсальным способом сохранения данных. Он использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной
страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. Как и в файлы печати PostScript, в EPS записывают конечный вариант работы, хотя
такие программы, как Adobe Illustrator
и Adobe Photoshop могут
использовать его как рабочий. EPS предназначен для
передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми
программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда,
когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве.
EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели, среди них такая, как Duotone, может
записывать, так же, данные в RGB, обтравочный контур,
информацию и треппинге и растрах, внедренные шрифты.
В формате EPS сохраняют данные в буфере обмена (Clipboard)
программы Adobe для обмена между собой.
Вместе с файлом можно сохранить эскиз (image header, preview).
Это копия низкого разрешения в формате PICT, TIFF, JPEG или WMF, которая
сохраняется вместе с файлом EPS и позволяет увидеть, что внутри, поскольку
открыть файл на редакцию могут только Photoshop и Illustrator. Все остальные импортируют эскиз, подменяя его
при печати на PostScript-принтере оригинальной
информацией. На принтере, не поддерживающем PostScript,
выводится на печать сам эскиз. Если вы работаете на Photoshop
для Макинтош, сохраняйте
эскизы в формате JPEG, остальные маковские программы
сохраняют эскизы в формате PICT. Эти и JPEG-эскизы не могут использовать Windows-приложения. Если вы работаете на PC или не знаете,
где будет использоваться файл, сохраняйте эскиз в формате TIFF (когда
предоставляется выбор).
EPS имеет много разновидностей, что
зависит от программы-создателя. Самые надежные EPS создают программы
производства Adobe Systems:
Photoshop, Illustrator, InDesign. С 1996 года программы Adobe
имеют встроенный интерпретатор PostScript, поэтому
могут открывать EPS и редактировать их. Остальные графические редакторы
открывать EPS не могут, мало того, создаваемые ими EPS-файлы иногда оказываются,
мягко говоря, особенными. Среди самых проблемных Quark EPS, создаваемый функцией Save
Page As EPS и FreeHand editable EPS,
создаваемый функцией Save As.
Не стоит особенно доверять Corel’овским EPS версии 6
и ниже и EPS из CorelXARA. У EPS-файлов из CorelDraw 7 и выше сохраняется проблема добавления полей к Bounding Box (условный
прямоугольник в PostScript, описывающий все объекты
на странице). Прежде, чем экспортировать из CorelDRAW,
CorelXARA и, в меньшей степени, из FreeHand'а EPS-файлы стоит конвертировать многие эффекты
программ (полупрозрачные заливки, например) в растровые или простые векторные
объекты. Толстые контуры (более 2 pt), возможно,
имеет смысл так же конвертировать в объекты, когда программа дает такую
возможность. Проверить EPS-файл можно Adobe Illustrator'ом, если он открывает - значит все в порядке.
CDR (CorelDRAW Document). Формат файла CDR - векторное изображение
или рисунок, созданный с помощью программы CorelDRAW.
Данный формат файла разработан компанией Corel для
использования в собственных программных продуктах. CDR-файлы не поддерживаются
многими программами, предназначенными для редактирования изображений. Однако, файл можно экспортировать с помощью CorelDRAW
в другие, более распространенные и популярные форматы изображений. Также, файл
CDR можно открыть программой Corel Paint Shop Pro.
Формат известен в прошлом низкой
устойчивостью и плохой совместимостью файлов, тем не менее, пользоваться CorelDRAW чрезвычайно удобно. В файлах этих версий
применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, могут
внедряться шрифты, файлы CDR имеют огромное рабочее поле 45х45 метров,
поддерживается многостраничность.
WMF (Windows MetaFile) - файл обменного формата векторных данных
относится к категории метафайлов. Является «внутренним» форматом операционной
системы Windowsна платформе IBM PC для
всех ее графических приложений (расширение имени файла .WMF) через буфер
обмена. Однако «универсальность» формата годится далеко не для всех
программ. Типичными ошибками при переносе изображения являются искажение
цветов, неправильная установка толщины контура и свойств заливки. В формат
нельзя включить растровое изображение. Рекомендуется для переноса самых простых
объектов.
Ai (Adobe Illustraror). Векторный файл
изображения, созданный в программе Adobe Illustrator; вместо растровых данных, состоит из путей или
линий, соединенных точками; может включать в себя объекты, цвет и текст.
Документы Ai могут быть открыты в Photoshop,
но изображение будет "растрированно", это
означает, что оно будет преобразовано из векторного изображения в растровое. Формат AI инкапсулирует и формализует в
структурированном файле подмножество языка описания страницы (PDL) PostScript. Такие файлы предназначены для отображения на
принтере PostScript, но могут включать и растровую
версию изображения, обеспечивая тем самым его предварительный просмотр. PostScript в полной реализации представляет собой мощный и
сложный язык и способен определять почти все, что может быть отображено на
двумерном устройстве вывода, формат AI адаптирован для хранения традиционных
графических данных: рисунков, чертежей и декоративных надписей. Отметим все же,
что файлы AI могут быть очень сложными. Мощь PostScript
обусловлена в основном возможностью определять последовательности операций и
затем объединять их простыми синтаксическими средствами. Эта скрытая сложность
в файлах Adobe Illustrator
иногда (но не всегда) сводится к минимуму.
PCX. Формат появился как
формат хранения растровых данных программы PC PaintBrush
фирмы Z–Soft и является одним из наиболее
распространенных (расширение имени файла .PCX). Отсутствие возможности
хранить цветоделенные изображения, недостаточность
цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В
настоящее время считается устаревшим.
CGM (Computer Graphics Metafile)- Графический метафайл. Формат файла разработан Международной организацией по
стандартизации и Американским национальным институтом стандартов.
Поддерживается всеми графическими платформами. Работает с неограниченным числом
цветов и не имеет ограничение на размер графического изображения. Используются RLE
и CCITT Group 3 и Group 4
методы сжатия информации. Широко используется для обмена векторной и
растровой графической информацией между графическими приложениями, работающими
на различных платформах.
PhotoCD - растровый формат,
разработанный фирмой Kodak, для
хранения цифровых изображений высокого качества. Поддерживается платформами
всех операционных систем. Формат хранения данных в файле именуется Image Pac, внутренняя
структура которого обеспечивает хранение изображения с фиксированными
величинами разрешений, и поэтому размеры любых файлов лишь незначительно
отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Каждому разрешению
присвоен собственный уровень, отсчитываемый от так называемого базового ( Base),
составляющего 512 х 768 точек.
В файле предусмотрено пять уровней – от Base/16 (128 х 192 точек) до Baseх 16(2048 х 3072 точек).
Работает с 24-битовой кодировкой цветов. Для работы с цветовой информацией
используется цветовая модельYCC. Формат
обеспечивает хранение высоко качественных полутоновых изображений и записи
высококачественных фото - изображений наCD-ROM.
PCT - векторный формат, используемый на компьютерах Apple Macintosh в
операционных системах Mac;
Преобразование файлов
Необходимость преобразования графических
файлов из одного формата в другой может возникнуть по разным причинам:
• программа, с которой работает
пользователь, не воспринимает формат его файла;
• данные, которые надо передать другому
пользователю, должны быть представлены в специальном формате