Форматы хранения файлов. Основы компьютерной графики

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

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

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

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

Форматы растровых изображений

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

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

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

Форматы, хранящие изображение в растровом виде;

Форматы, хранящие изображение в векторном виде;

Универсальные форматы, совмещающие векторное и растровое представление.

Растровые форматы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Форматы файлов — основа работы с цифровыми фотографиями. расскажет вам о всех основных форматах графических файлов.

RAW.

Формат файлов содержащий необработанную информацию, поступающую напрямую с матрицы фотокамеры. Эти файлы не обрабатываются процессором камеры (в отличие от JPG) и содержат оригинальную информацию о съемке. RAW может быть сжат без потери качества.

Преимущества RAW очевидны — в отличие от JPG, который был обработан в камере и уже сохранен с сжатием данных — RAW дает широчайшие возможности по обработке фотографии и сохраняет максимальное качество.

Заметка. Разные производители фототехники используют разные алгоритмы для создания RAW в своих камерах. Каждый производитель придумывает собственное разрешение для своего RAW-файла — NEF — Nikon, CR2 — Canon…

JPEG (он же JPG).

Это самый распространенный формат графических файлов.

Свою популярность JPG заслужил гибкой возможностью сжатия данных. При необходимости изображение можно сохранить с максимальным качеством. Либо сжать его до минимального размера файла для передачи по сети.

В JPG применяется алгоритм сжатия с потерей качества. Что это нам дает? Явный минус такой системы — потеря качества изображения при каждом сохранении файла. С другой сжатие изображения в 10 раз упрощает передачу данных.

На практике, сохранение фотографии с минимальной степенью сжатия не дает видимого ухудшение качества изображения. Именно поэтому JPG — самый распространенный и популярный формат хранения графических файлов.

TIFF.

Формат TIFF очень популярен для хранения изображений. Он позволяет сохранять фотографии в различных цветовых пространствах (RBG, CMYK, YCbCr, CIE Lab и пр.) и с большой глубиной цвета (8, 16, 32 и 64 бит). TIFF широко поддерживается графическими приложениями и используется в полиграфии.

В отличии от JPG, изображение в TIFF не будет терять в качестве после каждого сохранения файла. Но,к сожалению, именно из-за этого TIFF файлы весят в разы больше JPG.

Право на формат TIFF в данный момент принадлежит компании Adobe. Photoshop может сохранять TIFF без объединения слоев.

PSD.

Формат PSD используется в программе Photoshop. PSD позволяет сохранять растовое изображение со многими слоями, любой глубиной цвета и в любом цветовом пространстве.

Чаще всего формат используется для сохранения промежуточных или итоговых результатов сложной обработки с возможностью изменения отдельных элементов.

Так же PSD поддерживает сжатие без потери качества. Но обилие информации, которое может содержать PSD файл, сильно увеличивает его вес.

BMP.

Формат BMP один из первых графических форматов. Его распознает любая программа работающая с графикой, поддержка формата интегрирована в операционные системы Windows и OS/2.

BMP хранит данные с глубиной цвета до 48 бит и максимальным размером 65535×65535 пикселей.
На данный момент формат BMP практически не используеться ни в интернете (JPG весит в разы меньше), ни в полиграфии (TIFF справляеться с этой задачей лучше).

GIF.

Формат GIF был создан на заре интернета для обмена изображениями. Он может хратить сжатые без потери данных изображения в формате до 256 цветом. Формат GIF идеально подходит для чертежей и графиков, а так же поддерживает прозрачность и анимацию.
Так же GIF поддерживает сжатие без потери качества.

PNG.

Формат PNG создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графическим форматом, не требующим лицензии для использования. В отличии от GIF, у PNG есть поддержка альфа-канала и возможность хранить неограниченное количество цветов.

PNG сжимает данные без потерь, что делает его очень удобным для хранения промежуточных версий обработки изображений.

JPEG 2000 (или jp2).

Новый графический формат, созданный для замены JPEG. При одинаковом качестве размер файла в формате JPEG 2000 на 30% меньше, чем JPG.

При сильном сжатии JPEG 2000 не разбивает изображение на квадраты, характерные формату JPEG.

К сожалению, на данный момен этот формат мало распростанён и поддерживается только браузерами Safari и Mozilla/Firerox (через Quicktime).

Основные графические форматы файлов. Краткий обзор

BMP (Windows Device Independent Bitmap)

Родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, на этом область его применения заканчивается. Использование BMP не для нужд Windows является достаточно распространенной ошибкой.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)

Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) 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).

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Строго говоря JPEG"oм называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1 500 раз меньше, чем BMP! Первоначально в спецификациях формата не было CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах делает проблемы. JPEG"ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы.

TIFF, TIF (Target Image File Format)

Аппаратно независимый формат TIFF, один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh так или иначе связанные с графикой. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных Шишковых цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа каналы, слои, другие дополнительные данные. В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило используется только LZW компрессия.

EPS (Encapsulated PostScript)

Формат использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. 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. EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign.

QXD (QuarkXPress Document)

Рабочий формат, известной программы верстки QuarkXPress. Пакет отличается устойчивостью, быстродействием и удобством работы. Главный, так и не побежденный конкурент Adobe Systems, продолжает существовать теперь уже в пятой реинкарнации. Следует отметить так же, что в ходу до сих пор две предыдущие версии QuarkXPress 3.x и QuarkXPress 4.x. Особая идеология пакета заключается в его возможности приспосабливаться под любые задачи верстальщика. Ведь основные функции выполняют специальные расширения (Xtensions), которых существует больше чем Plug ins для Photoshop.

РМ (Page Maker)

Формат программы верстки Adobe Systems. Чрезвычайно простой в плане возможностей пакет. Предназначался в первую очередь для перехода с ручного вида верстки на компьютерный с минимальными затратами на обучение персонала. Распространение у нас получил благодаря своевременной русификации и опять таки — легкости освоения для новичков. В настоящее время развитие пакета остановлено.

ID (InDesign)

Кодовое название “Quark Killer” Последователь РМ, призванный потеснить конкурентов на издательском рынке, в первую очередь Quark. Сборная солянка решений позаимствованных у других пакетов верстки не привела к ожидаемому результату. ID — крайне неповоротливый и неудобный пакет, оказавшийся убийцей только своего прародителя РМ и то по причине прекращения развития последнего. К преимуществам можно отнести лишь встроенный интерпретатор PostScript и кажущуюся сверхсовместимость с другими продуктами Adobe.

PDF (Portable Document Format)

Предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат для создания электронной документации, презентаций, передачи верстки и графики по сетям. PDF файлы создаются путем конвертации из PostScript файлов или функцией экспорта ряда программ. Формат первоначально проектировался как средство хранения электронной документации. Поэтому все данные в нем могут сжиматься, причем по разному: JPEG, RLE, CCITT, ZIP. PDF может также сохранять всю информацию для выводного устройства, которая была в исходном PostScript файле.

APS (Adobe PostScript, язык описания страниц)

Был создан в 80 х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют собой программу с командами на выполнение для выводного устройства. Такие файлы содержат в себе сам документ, связанные файлы, использованные шрифты, а так же другую информацию: платы цветоделения, дополнительные платы, линиатуру растра и форму растровой точки для каждой платы и другие данные для выводного устройства. Данные в PostScript файле, как правило, записываются в двоичной кодировке (Binary). Бинарный код занимает вдвое меньше места, чем ASCII.

CDR (формат популярного векторного редактора CorelDraw)

Свою популярность и распространение пакет получил благодаря кажущейся простоте использования и интерактивным спецэффектам (линзам, прозрачностям, нестандартным градиентам и.т.д.). Широкие возможности этой программы, в плане эффектов, объясняются более богатым внутренним языком описания страниц нежели у продуктов Adobe, использующих PostScript. Именно это и является основным минусом CorelDraw. PostScript c кореловскими спецэффектами зачастую является головной болью типографий и препресс бюро.

CCX (формат векторной графики от компании Corel)

Кроме Corel Draw ничем не поддерживается. Для полиграфии и Интернета не пригоден. К преимуществам можно отнести лишь небольшой объем файлов, сохраненных в этом формате и наличие множества отличных клипартов.

Журнал “Компьютерная практика. Пособие для профессионалов” №1

P.S. Конечно, журнал забыл о таких распространенных файлах, как:

PNG (Portable Network Graphics) — растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь. PNG был создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графическим форматом, не требующим лицензии для использования.

ICO (Windows icon) — формат хранения значков файлов в Microsoft Windows, аналогичный формату CUR (Windows cursors).

AI (Adobe Illustrator) — векторный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.

DjVu (фр. déjà vu — «уже виденное») — технология и формат сжатия изображений с потерями, разработанная специально для хранения сканированных документов.

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

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

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

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

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

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

Метафайловые форматы

Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.

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