Какую информацию хранят растровые форматы графических файлов

Обновлено: 04.07.2024

Форматы графических файлов можно разбить на 2 большие группы: универсальные и специализированные.

Форматы первого типа используют для хранения графических данных и обмена между ими между различными программами.

Форматы второй группы используют для хранения изображений.

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

Графические данные, как привило имеют большой объем и требуют много места на диске. В связи с этим используют различные методы сжатия графической информации.

Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточно большой объем. При сжатии графических файлов алгоритм сжатия включается в формат графического файла.

Существуют различные алгоритмы сжатия, причем для различных типов изображения целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия.

Для сжатия рисунков типа аппликации, содержащих большие области однотонной закраски, наиболее эффективно применение алгоритма сжатия, который заменяет последовательность повторяющихся величин (пикселей одинакового цвета) на две величины (пиксель и количество его повторений). Такой алгоритм сжатия используется в графических файлах форматов BMP и PCX.

Для рисунков типа диаграммы целесообразно применение другого метода сжатия, который использует поиск повторяющихся в рисунке «узоров». Такой алгоритм используется в графических файлах форматов TIFF и GIF и позволяет сжать файл в несколько раз.

Для сжатия отсканированных фотографий и иллюстраций используется алгоритм сжатия JPEG. Этот алгоритм использует тот факт, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости отдельных точек изображения, но гораздо хуже замечает изменение цвета. Действительно, при глубине цвета 24 бита компьютер обеспечивает воспроизведение более 16 млн. различных цветов, тогда как человек вряд ли способен различить и тем более назвать более сотни цветов и оттенков.

Применение метода JPEG позволяет сжимать файлы в десятки раз, однако может приводить к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).

Некоторые форматы графических файлов являются универсальными, так как могут быть обработаны большинством графических редакторов. Некоторые программы обработки изображений используют оригинальные форматы, которые распознаются только самой создающей программой. Преимущество оригинальных форматов файлов состоит в том, что они позволяют сохранять изображения при меньшем размере файла.

Рассмотрим некоторые форматы графических файлов более подробно.

Bit MaP image (BMP) — универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями.

Tagged Image File Format (TIFF) — формат растровых графических файлов, поддерживается всеми основными графическими редакторами и компьютерными платформами. Включает в себя алгоритм сжатия без потерь информации. Используется для обмена документами между различными программами. Рекомендуется для использования при работе с издательскими системами.

Graphics Interchange Format (GIF) — формат растровых графических файлов, поддерживается приложениями для различных операционных систем. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Рекомендуется для хранения изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с ограниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Portable Network Graphic (PNG) — формат растровых графических файлов, аналогичный формату GIF. Рекомендуется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Joint Photographic Expert Group (JPEG) — формат растровых графических файлов, который реализует эффективный алгоритм сжатия (метод JPEG) для отсканированных фотографий и иллюстраций. Алгоритм сжатия позволяет уменьшить объем файла в десятки раз, однако приводит к необратимой потере части информации. Поддерживается приложениями для различных операционных систем. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

Windows MetaFile (WMF) — универсальный формат векторных графических файлов для Windows-приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

Encapsulated PostScript (EPS) — формат векторных графических файлов, поддерживается программами для различных операционных систем. Рекомендуется для печати и создания иллюстраций в настольных издательских системах.

CorelDRaw files (CDR) — оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики CorelDraw.

Если вы собираетесь работать с графическим файлом только в одном данном приложении, целесообразно выбрать оригинальный формат. Если же предстоит передавать данные в другое приложение, другую среду или иному пользователю, стоит использовать универсальный формат.

Существует множество программ-трансляторов, переводящих данные из векторного формата в растровый. Как правило, такая задача решается довольно просто, чего нельзя сказать об обратной операции - преобразовании растрового файла в векторный и даже о переводе одного векторного файла в другой. Векторные алгоритмы записи используют уникальные для каждой фирмы-поставщика математические модели, описывающие элементы изображения.

Практическая работа. Сохранение изображения в различных форматах с помощью растрового редактора

Как известно, в зависимости от способа формирования изображения на экране монитора, компьютерную графику принято классифицировать на несколько типов:

растровую
векторную
фрактальную
трехмерную

Я думаю, что читатель все это и так уже знает. Поэтому сегодня будут рассмотрены наиболее распространенные и популярные форматы растровой графики. В будущих публикациях я планирую описать и форматы файлов других типов компьютерной графики, в частности векторной. Описав эти форматы, я дам свои рекомендации по их практическому использованию в повседневной жизни, т.е. какой формат для чего и где использовать

Основы растровой графики

Для растровой графики важной характеристикой является разрешение изображения. Одна и та же картина может быть представлена с лучшим и худшим качеством в соответствии с количеством точек (пиксевлов) на единицу длины.

Не путайте разрешение изображения, разрешения монитора и разрешение принтера. Это разные вещи.

Вспомнив основы растровой графики, перейдем к описанию форматов хранения растровой графики.

Форматы хранения изображений в растровой графике

Формат BMP

Формат TIFF

Формат TIFF относится к числу наиболее универсальных и распространенных форматов растровой графики. Он создавался в качестве межплатформенного универсального формата для цветных изображений. Работа с ним поддерживается почти всеми программами для работы с точечной графикой. Может хранить графику в монохромном виде, в RGB и CMYK цветовых представлениях.

Формат GIF

Изображения в GIF формате хранятся в файлах с расширением .jpg. К преимуществам GIF изображения относится то, что вид изображения не зависит от браузера и платформы. Лучше всего отображаются рисунки, чертежи и изображения с небольшим количеством однородных цветов, прозрачные изображения и анимационные последовательности (эта очень известная особенность данного формата графики). В GIF изображениях используется сжатие без потери информации.

Формат JPEG

Алгоритм оперирует областями 8 ? 8, на которых яркость и цвет меняется сравнительно плавно. Сжатие в JPEG осуществляется за счет плавного изменения цветов в изображении. Обеспечивается высокий коэффициент сжатия, значение которого достигает 100 и зависит от допустимого уровня потерь изобразительной информации.

Формат широко используется в документах HTML и для передачи данных по сети. Сохраняет параметры графики в цветовом представлении RGB (как правило). Изображения в JPEG формате хранятся в файлах с расширением .jpg.

Программы, работающие с JPEG, используют алгоритмы сжатия с потерей информации, они исключают из изображения те данные, которые считаются несущественными. Перед применением алгоритма сжатия изображения делится на прямоугольные области. При сжатии есть риск получить нечеткое, размытое изображение с искажением деталей.

Формат JPEG 2000 (jp2)

Данный формат был разработан для замены JPEG. При сохранении изображения с одинаковым уровнем сжатия изображения, сохраненные в формате JPEG 2000, получаются более четкими и занимают меньше места на диске. К тому же, в этом формате решена проблема с появлением дефектов JPEG, которые появлились при сохранении с большим коэффициетом сжатия (решетка из блоков 8 ? 8 пикселей).

Поддержка формата реализована не во всех браузерах, что сильно мешает распространению этого формата.

Формат PNG

Это очень мощный и широко применяемый формат в Интернете и других областях компьютерной графики.

Формат WMF

Форматы PSD и CDR

Заключение

Компьютерная графика бывает двух видов: растровая и векторная. Различаются они в способе хранения информации. Изображение в векторном формате строится с помощью математический формул. Изображение в растровом виде представляет собой прямоугольную матрицу, состоящую из множества точек (пикселей).

Каждое растровое изображение характеризуется количеством пикселей по ширине и высоте или же их произведением (измеряется в мегапикселях). Все растровые форматы делятся на три группы. Без сжатия, с сжатием с потерями и без потерь.

JPG/JPEG (Joint Photographic Experts Group — .jpg, .jpg, jfif) — пожалуй, самый известный растровый формат. Используется сжатие с потерей качества. При сильном сжатии проявляется эффект “квадратиков” (пикселей 8x8). Не поддерживает прозрачность (в отличие от TIF, PNG, GIF). Несколько лет назад был создан формат JPEG2000 (.jp2), который использует более мощный алгоритм сжатия на базе вейвлет-преобразования, однако так и не смог вытеснить прародителя.

GIF (Graphics Interchange Format — .jpg) — популярный некогда формат. Поддерживает не более 256 цветов одновременно, в отличие от PNG. Зато GIF-файлы обладают небольшим размером и поддерживают простейшую анимацию (смена кадров в одной файле).

PNG (Portable Network Graphics — .jpg) — растровый графический формат, использующий сжатие без потерь. Создан для замены формата GIF, т.е. основная сфера его применения — сеть Интернет. Имеет ряд преимущество, по сравнению с устаревающим GIF. Впрочем, PNG не умеет создавать анимированные картинки и степень сжатия ненамного превосходит предшественника.

BMP (Bitmap — .bmp, .dib и .rle) — формат, созданный Microsoft, за счет чего в свое получил широкое распространение. Максимальный размер изображения 65535×65535 пикселей. В настоящее время относится к вымирающим видам. К тому же виду относится и аналогичный формат PCX, разработанный еще в эпоху MS-DOS, и хорошо сжимающий лишь простые рисунки.

TIF/TIFF (Tagged Image File Format — .tif или .tiff) — популярный растровый формат, поддерживающий практически все известные цветовые пространства. Вариант без сжатия практически стал стандартом в полиграфии. Возможно применение различных алгоритмов сжатия без потерь и с потерями.

PSD (.psd) — внутренний формат Adobe Photoshop. Тем не менее, в виду его распространенности, .psd “понимают” многие программы сторонних разработчиков. Несжатый формат.

RAW (.nef, .crw, .raf и другие) — графический формат данных, хранящий “сырые” данные, полученные с цифрового фотоаппарата. Единого стандарта не существует, каждый производитель фотокамер использует свой формат, поэтому не все графические пакеты имеют полную поддержку RAW. Профессиональные фотографы предпочитают снимать именно в RAW, так как он позволяет контролировать многие параметры постобработки фотографии.

DNG (Digital Negative — .dng) — формат файлов, разработанный Adobe Systems для создания единого стандарта для файлов RAW. Однако разработчики фотокамер пока не спешат его внедрять в свои устройства.

В этом разделе:

что такое формат графического файла;
хранение информации в файлах векторных форматов;
особенности стандартных векторных форматов;
представление информации в файлах растровых форматов;
особенности стандартных растровых форматов;
сохранение изображений в собственных и «чужих» форматах графических программ;
преобразование форматов файлов.

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

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

В условиях отсутствия стандартов каждый разработчик изобретал новый формат для собственных приложений. Поэтому возникали большие проблемы обмена данными между различными программами (текстовыми процессорами, издательскими системами, пакетами иллюстративной графики, программами САПР и др.). Но с начала 80-х гг. официальные группы по стандартам начали создавать общие форматы для различных приложений. Единого формата, пригодного для всех приложений, нет и быть не может, но всё же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.

Пользователю графической программы не требуется знать, как именно в том или ином формате хранится информация о графических данных. Однако умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

Важно различать векторные и растровые форматы.

Векторные форматы

Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т. д.). Кроме того, в этих файлах хранится некоторая дополнительная информация. Различные векторные форматы отличаются набором команд и способом их кодирования.

В качестве примера рассмотрим описание простого рисунка в виде последовательности векторных команд. Пусть в вашем распоряжении имеются следующие векторные команды:

Установить X, Y — установить в качестве текущей позицию ( X, Y ).

Линия к X I, Y 1 — нарисовать линию от текущей позиции до позиции ( X I, Y 1), при этом позиция ( X I, Y 1) становится текущей.

Линия X I, Y l, X 2, Y 2 — нарисовать линию с координатами её начала ( X I, Y 1) и координатами конца (Х 2 , Y 2), при этом текущая позиция не устанавливается.

Окружность X, Y, <радиус> — нарисовать окружность, где ( X, Y ) — координаты центра, <радиус> — радиус в пикселях.

Эллипс X 1, Y 1, X 2, Y 2 — нарисовать эллипс, ограниченный прямоугольником, где (X I, Y 1) — координаты левого верхнего угла этого прямоугольника, a (X 2, Y 2) — правого нижнего.

Прямоугольник X 1, Y 1, X 2, Y 2 — нарисовать прямоугольник, где ( X I , Y 1) — координаты левого верхнего угла этого прямоугольника, а (Х 2, Y 2) — правого нижнего.

Цвет рисования <цвет> — установить текущий цвет рисования <цвет>.

Цвет закраски <цвет> — установить текущий цвет закраски <цвет>.

Закрасить X, Y, <цвет границы> — закрасить произвольную замкнутую фигуру, где (X, Y) — координаты любой точки внутри замкнутой фигуры, <цвет границы> — цвет граничной линии.

Требуется описать с помощью векторных команд изображение кораблика.

Координаты рисунка задаются в прямоугольной декартовой системе координат, начало которой находится в верхнем левом углу.

Решение:

Цвет рисования Голубой

Установить 270 ,1 00

Линия к 440, 100

Линия к 400, 140

Линия к 310, 140

Линия к 270, 100

Цвет закраски Голубой

Закрасить 320, 130, Голубой

Цвет рисования Белый

Цвет закраски Белый

Окружность 310, 120, 5

Закрасить 310,120, Белый

Окружность 350, 120, 5

Закрасить 350,120, Белый

Окружность 400,120, 5

Закрасить 400,120, Белый

Цвет рисования Синий

Цвет закраски Красный

Установить 300,100

Линия к 340, 20

Линия к 340,100

Линия к 300,100

Закрасить 320,90, Синий

Цвет рисования Коричневый

Установить 340, 20

Линия к 340,100

Линия к 400, 100

Линия к 340,20

Цвет закраски Белый

Закрасить 390, 90, Коричневый

Читайте также:

Какую информацию хранят растровые форматы графических файлов

Основы растровой графики

Форматы хранения изображений в растровой графике

Формат BMP

Формат TIFF

Формат GIF

Формат JPEG

Формат JPEG 2000 (jp2)

Формат PNG

Формат WMF

Форматы PSD и CDR

Рекомендации по использованию различных форматов растровой графики

Использование GIF

Использование PNG

Использование JPEG

Использование TIFF

Использование BMP

Заключение

Векторные форматы