Цифровой файл что это

Обновлено: 05.07.2024

Одно и то же изображение в разных форматах может иметь разный размер и разное качество. Почему так, для чего используются разные форматы и чем они отличаются — разбираемся в статье.

Это необработанный файл изображения без сжатия. Вы получаете файлы RAW, делая снимки на цифровом зеркальном фотоаппарате. По этой причине такие файлы огромны — каждый из них легко может занимать 25 МБ. Это подходит для редактирования фотографий, но не для их хранения, поэтому и существует сжатие изображений.

В статье будет использоваться одна и та же фотография для сравнения. В браузере нельзя отобразить её в формате RAW, но просмотр высококачественных фотографий в формате JPEG или PNG должен дать представление о том, как выглядит оригинал. Также для сравнения необработанный файл этой фотографии имеет размер 12,4 МБ.

Наиболее распространённый формат изображений JPEG (или JPG) является стандартом организации Joint Photographic Experts Group и часто используется для публикации фотографий и изображений текста в интернете. Формат поддерживает 24 бита на пиксель, по 8 для зелёного, синего и красного, что делает этот формат «truecolor», который может отображать более 16 000 000 цветов.

3–5 декабря, Онлайн, Беcплатно

JPEG способен создавать изображения высокого качества, но это всё равно формат сжатия с потерями. Вот почему вы часто будете видеть варианты «низкое», «среднее» и «высокое» качество при экспорте изображения в формате JPEG. Каждый параметр уменьшает степень сжатия и повышает качество фотографии. Вот фотография в форматах JPEG высокого, среднего и низкого качества с соответствующими размерами.

JPEG высокого качества (качество установлено на 100), размер: 471 КБ

JPEG среднего качества (установлено качество 50), размер: 68 КБ

JPEG низкого качества (качество установлено до 20), размер: 32 КБ

Высококачественный JPEG обычно является хорошим компромиссом между размером и качеством. Однако, как только вы создаёте JPEG среднего и низкого качества, изображение значительно ухудшается. Кроме того, JPEG лучше всего подходит для фотографий или рисунков, у которых меньше резких переходов, чем у текста.

Graphics Interchange Format (GIF) допускает 8 бит на пиксель, по три на красный и зелёный и два на синий. Поэтому GIF-файлам доступны 256 цветов, хотя можно получить и больше, используя несколько цветовых блоков с различными 256-цветными палитрами. При сжатии без потерь GIF-файлы могут идеально воспроизводить свои ограниченные цветовые палитры при многократном повторном сжатии.

Вот тестовая фотография в кодировке GIF:

Размер GIF: 194 КБ

Как вы можете видеть, размер относительно невелик, но отсутствие глубины цвета ухудшает качество изображения (это особенно заметно при переходах между светлым и тёмным, например, внутри края синего горшка с жёлтым цветком на правой стороне фото).

Другая важная вещь, которую нужно знать о GIF-файлах, заключается в том, что они могут быть анимированными, чему можно найти множество интересных применений. Используя несколько кадров изображения, нарисованных по порядку, можно создать видимость движения. Помимо создания анимации, формат GIF редко используется из-за его ограниченного цветового пространства.
Более подробно ознакомиться с вариантами использования анимированных GIF-файлов вы можете, перейдя на эту страницу.

Тип файла Portable Network Graphics, предназначенный для замены GIF, — это ещё один формат сжатия без потерь. Он содержит значительно больше информации, чем его предшественник: 24 или 32 бита на пиксель. 24-разрядная версия содержит информацию RGB, а 32-разрядная использует цветовое пространство RGBA. «A» в RGBA означает «альфа», что обеспечивает разные уровни прозрачности изображения (клетчатый фон, как на рисунке ниже, обычно указывает на прозрачность).

Поскольку PNG-файл содержит гораздо больше информации, он будет немного больше, чем JPEG или GIF.

Размер PNG: 1,5 МБ

Эта фотография PNG выглядит не лучше, чем высококачественный JPEG, хотя важно помнить, что сжатие без потерь будет поддерживать качество фотографии при многократном повторном сжатии. Кроме того, если важна прозрачность, PNG — верное решение.

The Tagged Image File Format изначально разрабатывался для сканеров и становился всё более сложным по мере того, как сканеры переходили от чёрно-белого к полутоновому и до полноцветного изображения. Теперь это широко используемый полноцветный тип файла. TIFF-файлы могут быть сохранены в сжатом или несжатом виде, а используемое сжатие может быть с потерями или без. В большинстве случаев будет использоваться сжатие без потерь, хотя, если размер важен, можно пожертвовать качеством.
Поскольку TIFF технически является обёрткой или контейнером файла, он может сохранять изображения с различными битами на пиксель, предоставляя вам возможность иметь очень большое количество цветов, как это было бы с JPEG или PNG.

Примечание Поскольку поддержка TIFF не универсальна в браузерах, показаны высококачественные JPEG-скриншоты TIFF-файлов.

Несжатый размер TIFF: 2,2 МБ

Размер сжатого файла TIFF: 1,6 МБ

Эти файлы изображений без потерь немного объёмнее, чем форматы JPEG или GIF, но они содержат гораздо больше информации. Хотя в интеренете вы не видите TIFF так же часто, как другие форматы, он очень широко используется и может быть открыт практически любой программой для редактирования изображений.

Это старый формат, который уже не так часто используется. Из-за проблем с отображением этого формата в браузерах используется скриншот BMP в высококачественном JPEG ниже, чтобы вы могли увидеть, как он выглядит.

BMP (bitmap) — это, прежде всего, формат для Windows, и стандарт поддерживается Microsoft. Как и TIFF, он может хранить произвольное количество бит на пиксель, вплоть до 64, а значит, он содержит много информации об изображении. Этот формат может содержать данные о прозрачности, но некоторые приложения Microsoft не позволяют их читать.

Короче говоря, если у вас есть BMP, конвертируйте его во что-то другое. Всё будет работать лучше.

Размер BMP: 1,1 МБ

Какой формат изображений лучше использовать?

JPEG высокого или даже среднего качества, скорее всего, подойдёт, если вам нужна более высокая степень сжатия, например для отправки фотографий по электронной почте.
TIFF в основном полезен, если вы знаете, как настроить определённые параметры. Следует избегать как GIF, так и BMP (если, конечно, вы не создаёте анимированные GIF). Рекомендуется хранить RAW-файлы, чтобы вы всегда могли редактировать свои фотографии прямо из исходника.

Убедитесь, что ваше устройство воспроизведения мультимедиа может воспроизводить ваши файлы мультимедиа

Использование цифровых медиафайлов для кодирования аудио и видео для распространения на ПК и домашних развлекательных устройствах в последние годы значительно возросло. Однако наряду с этим взрывом возникает много сложностей.

Неразбериха в цифровых медиа

Распространение множества различных форматов цифровых аудио-, видео- и неподвижных изображений привело к путанице, поскольку не все форматы будут воспроизводиться на всех устройствах.

Проще говоря, вы, возможно, подключили ПК или медиасервер к своему сетевому медиаплееру (или мультимедийному стримеру или Smart TV с приложением медиаплеера) через домашнюю сеть, но вы обнаружите, что не можете воспроизвести некоторые из ваших сохраненных файлов. аудио или видео файлы, или, что еще хуже, некоторые из ваших файлов даже не отображаются в списке доступных музыкальных, видео или неподвижных изображений. Причина, по которой они могут не отображаться, заключается в том, что эти файлы мультимедиа имеют формат, который не может воспроизводить ваше устройство воспроизведения цифрового мультимедиа. Он просто не может понять этот тип файла.

Что такое форматы цифровых медиа файлов?

Когда вы сохраняете цифровой файл, он кодируется, чтобы компьютерные программы или приложения могли читать и работать с ним. Например, форматы документов можно читать и редактировать в программах для обработки текста, таких как Microsoft Word. Форматы фотографий можно читать с помощью приложений для редактирования фотографий, таких как Photoshop, и с помощью таких программ упорядочивания фотографий, как Windows Photo Viewer и Photos For MAC. Многие форматы видео, включая видеокамеру и файлы DVD, файлы Quicktime, видео Windows и многочисленные форматы высокой четкости, должны быть преобразованы для воспроизведения программами, отличными от программного обеспечения, для которого они были изначально созданы или сохранены. Эти форматы файлов также называют «кодеками», сокращенно «кодер-декодер».

Преобразование файла для его воспроизведения другой программой или ранее несовместимым устройством называется «транскодированием». Некоторые компьютерные программы медиасервера могут быть настроены на автоматическое перекодирование мультимедийных файлов, которые в противном случае несовместимы с вашим устройством воспроизведения цифрового мультимедиа или программным обеспечением.

В чем разница между форматами файлов?

Фотографии, музыка и фильмы, естественно, разных форматов. Но внутри этих категорий, поскольку нет стандартизации, есть дальнейшие различия.

Видеофайлы могут быть закодированы в стандартном формате или формате высокой четкости. Они не только созданы в разных форматах, но также могут нуждаться в преобразовании для воспроизведения на разных устройствах, от телевизоров до смартфонов.

Аналогично, цифровые аудиофайлы могут быть закодированы в форматах низкого или высокого разрешения, которые будут влиять на их способность к воспроизведению посредством потоковой передачи или сначала требуют загрузки, и если устройство воспроизведения совместимо с ними.

Идентификация форматов цифровых медиа файлов

Ваш сетевой медиаплеер (или медиа-стример/Smart TV с совместимыми приложениями) должен иметь возможность прочитать тип файла, прежде чем он сможет показать его или воспроизвести. Некоторые проигрыватели даже не отображают имена файлов в тех форматах, которые они не воспроизводят.

Очевидно, что важно, чтобы сетевой медиаплеер, медиа-стример и Smart TV, которые вы выбираете, были способны читать и воспроизводить файлы, которые вы сохранили на своем компьютере и в домашней сети. Это становится особенно очевидным, когда у вас есть iTunes и Mac, но ваш сетевой медиаплеер не может понять эти типы файлов.

Если вы хотите узнать, какие типы файлов есть в вашей медиатеке, перейдите в представление папок в Windows Explorer (ПК) или Finder (Mac). Здесь вы можете перейти к списку всех файлов в ваших мультимедийных папках. Щелкните правой кнопкой мыши выделенный файл и выберите «свойства» (ПК) или «получить информацию» (MAC). Тип файла или «вид» файла будет указан здесь.

Если ваше устройство воспроизведения цифрового мультимедиа не может воспроизвести определенный файл, даже если оно способно воспроизводить формат, это может быть файл, защищенный авторским правом. Однако в некоторых случаях можно обмениваться (транслировать) законно приобретенными защищенными носителями в своем доме.

Часто используемые форматы цифровых медиа файлов

Форматы файлов фотографий: JPEG, GIF, PNG, TIFF, BMP
Форматы музыкальных файлов : AAC, MP3, WAV, WMA, DOLBY® DIGITAL, DTS
Другие форматы музыкальных файлов, к которым у вас может быть доступ: AIFF, ASF, FLAC, ADPCM, DSD, LPCM, OGG
Для пользователей iTunes . Если вы сохраняете свою музыку в iTunes, убедитесь, что сетевой медиаплеер или медиа-стример могут воспроизводить AAC Audio. Аудио файлы iTunes могут быть перечислены как m4a или Apple Lossless. Файлы с расширением m4p являются защищенными файлами AAC. Теперь вы можете покупать музыку в магазине iTunes без защиты (без DRM), поэтому вы можете свободно воспроизводить эту музыку на всех своих устройствах.
Форматы видеофайлов : MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, AVI, MOV, AVCHD, H.264 и H.265.
Другие видеоформаты, к которым у вас может быть доступ: DivX и DivX HD, Xvid HD, MKV, RMVB, WMV9, TS/TP/M2T

Решения для воспроизведения цифрового мультимедиа

Если во всех этих разговорах о форматах файлов и транскодировании вы чувствуете себя подобно оленю в свете фар, вот несколько способов получить доступ к некоторым или всем перечисленным выше форматам файлов.

Приобретая сетевой мультимедийный проигрыватель или другое устройство воспроизведения цифрового мультимедиа, найдите устройство, способное воспроизводить большинство форматов файлов.

Для мультимедийных потоков и Smart TV проверьте наличие доступных приложений, позволяющих получить доступ к аудиофайлам, видео и фото в вашей домашней сети, таких как Airplay DLNA Receiver, AllConnect, DG UPNP Player, Plex, Roku Media Player, Twonky и VLC. ,

Когда физические носители находятся в упадке, цифровые носители быстро становятся доминирующим способом прослушивания музыки, просмотра видео и просмотра неподвижных изображений. К сожалению, не существует единого цифрового формата файла, который позаботится обо всем этом, поэтому вы всегда будете сталкиваться по крайней мере с некоторыми случаями, когда вы хотите прослушать, посмотреть или просмотреть что-то на другом или нескольких устройствах, но вы не можете. Однако, как обсуждалось выше, есть решения, которые могут помочь.

Цифровое изображение представляет собой изображение , состоящее из элементов изображения , также известные как пиксели , каждый из которых имеет конечный , дискретные величины числового представления для его интенсивности или уровня серого , который является выходом из своих двумерный функций , подаваемых в качестве входных данных его пространственных координатами , обозначенных с x , y по оси x и оси y соответственно. В зависимости от того, фиксировано ли разрешение изображения , оно может быть векторным или растровым . Сам по себе термин «цифровое изображение» обычно относится к растровым изображениям или растровым изображениям (в отличие от векторных изображений ).

СОДЕРЖАНИЕ

Растр

Растровые изображения имеют конечный набор цифровых значений, называемых элементами изображения или пикселями . Цифровое изображение содержит фиксированное количество строк и столбцов пикселей. Пиксели - это наименьший отдельный элемент изображения, содержащий устаревшие значения, которые представляют яркость данного цвета в любой конкретной точке.

Обычно пиксели хранятся в памяти компьютера как растровое изображение или растровая карта, двумерный массив небольших целых чисел. Эти значения часто передаются или хранятся в сжатом виде.

Растровые изображения можно создавать с помощью различных устройств и методов ввода, таких как цифровые камеры , сканеры , координатно-измерительные машины, сейсмографическое профилирование, бортовой радар и т. Д. Их также можно синтезировать из произвольных данных, не относящихся к изображению, таких как математические функции или трехмерные геометрические модели; последняя является основной областью компьютерной графики . Область цифровой обработки изображений - это изучение алгоритмов их преобразования.

Форматы растровых файлов

Большинство пользователей контактируют с растровыми изображениями через цифровые камеры, которые используют любой из нескольких форматов файлов изображений .

Некоторые цифровые камеры предоставляют доступ почти ко всем данным, захваченным камерой, с использованием формата необработанного изображения . Руководство по универсальной фотографической обработке изображений (UPDIG) предлагает использовать эти форматы, когда это возможно, поскольку необработанные файлы позволяют получать изображения наилучшего качества. Эти форматы файлов позволяют фотографу и агенту обработки получить максимальный уровень контроля и точности вывода. Их использование сдерживается преобладанием служебной информации ( коммерческой тайны ) для некоторых производителей камер, но были инициативы, такие как OpenRAW, чтобы повлиять на производителей, чтобы они опубликовали эти записи публично. Альтернативой может быть Digital Negative (DNG) , проприетарный продукт Adobe, описываемый как «общедоступный архивный формат для необработанных данных цифровой камеры». Хотя этот формат еще не получил всеобщего признания, поддержка продукта растет, и все больше профессиональных архивистов и специалистов по охране окружающей среды, работающих в уважаемых организациях, по-разному предлагают или рекомендуют DNG для архивных целей.

Вектор

Векторные изображения, полученные в результате математической геометрии ( вектор ). С математической точки зрения вектор состоит из величины или длины и направления.

Часто и растровые, и векторные элементы объединяются в одном изображении; например, в случае рекламного щита с текстом (вектор) и фотографиями (растр).

Примеры векторных типов файлов: EPS , PDF и AI .

Просмотр изображений

Программа просмотра изображений отображает изображения. Веб-браузеры могут отображать стандартные форматы изображений в Интернете, включая JPEG , GIF и PNG . Некоторые могут отображать формат SVG , который является стандартным форматом W3C . В прошлом, когда Интернет был еще медленным, было обычным делом предоставлять изображение для предварительного просмотра, которое загружалось и появлялось на веб-сайте перед заменой основным изображением (чтобы произвести предварительное впечатление). Сейчас Интернет работает достаточно быстро, и это изображение для предварительного просмотра используется редко.

Некоторые научные изображения могут быть очень большими (например, изображение Млечного Пути размером 46 гигапикселей, размером около 194 Гб). Такие изображения сложно загрузить, и их обычно просматривают в Интернете через более сложные веб-интерфейсы.

Некоторые программы просмотра предлагают утилиту слайд-шоу для отображения последовательности изображений.

История

Ранние цифровые факсимильные аппараты, такие как кабельная система передачи изображений Bartlane, на десятилетия предшествовали цифровым камерам и компьютерам. Первое изображение, которое нужно отсканировать, сохранить и воссоздать в цифровых пикселях, было отображено на стандартном восточном автоматическом компьютере ( SEAC ) в NIST . Развитие цифровых изображений продолжалось в начале 1960-х годов наряду с разработкой космической программы и медицинских исследований. В проектах Лаборатории реактивного движения , Массачусетского технологического института , Bell Labs и Университета Мэриленда , среди прочего, использовались цифровые изображения для улучшения спутниковых изображений , преобразования стандартов проводной фотосъемки, медицинской визуализации , технологии видеофонов , распознавания символов и улучшения фотографий.

Быстрый прогресс в области создания цифровых изображений начался с появления МОП-интегральных схем в 1960-х и микропроцессоров в начале 1970-х, наряду с прогрессом в области хранения компьютерной памяти , технологий отображения и алгоритмов сжатия данных .

Изобретение компьютерной аксиальной томографии ( CAT сканирование ), используя рентгеновские лучи для получения цифрового изображения «среза» через трехмерный объект, имело большое значение для медицинской диагностики. Помимо создания цифровых изображений, оцифровка аналоговых изображений позволила улучшить и восстановить археологические артефакты и начала использоваться в столь разных областях, как ядерная медицина , астрономия , правоохранительные органы , оборона и промышленность .

Достижения в микропроцессорной технологии проложили путь для разработки и маркетинга устройств с зарядовой связью (ПЗС) для использования в широком спектре устройств захвата изображений и постепенно вытеснили использование аналоговой пленки и ленты в фотографии и видео к концу 20-го века. век. Вычислительная мощность, необходимая для обработки захвата цифрового изображения, также позволила сгенерированным компьютером цифровым изображениям достичь уровня детализации, близкого к фотореализму .

Цифровые датчики изображения

В основе цифровых датчиков изображения лежит технология металл-оксид-полупроводник (MOS), которая берет свое начало с изобретения MOSFET ( полевого МОП-транзистора) Мохамедом М. Аталлой и Давоном Кангом из Bell Labs в 1959 году. разработка цифровых полупроводниковых датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (ПЗС), а затем и КМОП-датчик .

Первым полупроводниковым датчиком изображения была ПЗС-матрица, разработанная Уиллардом С. Бойлом и Джорджем Э. Смитом в Bell Labs в 1969 году. Изучая технологию МОП, они поняли, что электрический заряд является аналогом магнитного пузыря и что он может храниться на крошечном МОП-конденсаторе . Поскольку было довольно просто изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС - это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания .

Ранние датчики CCD страдали от задержки срабатывания затвора . Это было в значительной степени решено с изобретением закрепленного фотодиода (PPD). Он был изобретен Нобуказу Тераниши , Хиромицу Сираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. Это была структура фотодетектора с низкой задержкой, низким уровнем шума , высокой квантовой эффективностью и низким темновым током . В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовых электронных видеокамер, а затем и цифровых фотоаппаратов . С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.

NMOS датчика активного пикселя (APS) , был изобретен Olympus в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых МОП- устройств , когда масштабирование МОП-транзисторов достигало более мелких микронных, а затем и субмикронных уровней. NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. CMOS -датчик с активными пикселями (CMOS-датчик) был позже разработан командой Эрика Фоссума в Лаборатории реактивного движения НАСА в 1993 году. К 2007 году продажи CMOS-датчиков снизились. превзошли датчики CCD.

Сжатие цифровых изображений

Важным достижением в технологии сжатия цифровых изображений стало дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями , впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году. DCT-сжатие стало основой для JPEG , который был представлен Объединенной группой экспертов по фотографии в 1992 году. JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым форматом файлов изображений в Интернете . Его высокоэффективный алгоритм сжатия DCT был в значительной степени ответственен за широкое распространение цифровых изображений и цифровых фотографий , при этом по состоянию на 2015 год ежедневно создавалось несколько миллиардов изображений JPEG.

Мозаика

В цифровых изображениях мозаика представляет собой комбинацию неперекрывающихся изображений, расположенных в виде мозаики . Гигапиксельные изображения являются примером такой мозаики цифровых изображений. Спутниковые изображения часто собираются в мозаику, чтобы покрыть регионы Земли.