No Image

Форматы растровых графических изображений

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Растровое изображение — изображение, представляющее собой сетку (мозаику) пикселов — цветных точек (обычно прямоугольных) на мониторе, бумаге и других отображающих устройствах.

Важными характеристиками изображения являются:

  • Размер изображения в пикселах — может выражаться в виде количества пикселов по ширине и по высоте (800 × 600 px, 1024 × 768 px, 1600 × 1200 px и т. д.) или же в виде общего количества пикселов (так, изображение размером 1600 × 1200 px состоит из 1 920 000 точек, то есть примерно из двух мегапикселов);
  • Количество используемых цветов или глубина цвета (эти характеристики имеют следующую зависимость: N = 2 k <displaystyle N=2^>, где N <displaystyle N>— количество цветов, k <displaystyle k>— глубина цвета);
  • Цветовое пространство (цветовая модель) — RGB, CMYK, XYZ, YCbCr и др.;
  • Разрешение изображения — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Не путать с размером сетки изображения!

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создаётся растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, а также путём экспорта из векторного редактора или в виде снимков экрана.

Содержание

Преимущества [ править | править код ]

  • Растровая графика позволяет создать практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому без потерь в размере файла;
  • Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов;
  • Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование;
  • Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы (за исключением векторных устройств вывода), матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры, а также сотовые телефоны.

Недостатки [ править | править код ]

  • Большой размер файлов у простых изображений из большого количества точек;
  • Невозможность идеального масштабирования;
  • Невозможность вывода на печать на векторный графопостроитель.

Из‑за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Форматы [ править | править код ]

Растровые изображения обычно хранятся в сжатом виде. В зависимости от типа сжатия может быть возможно или невозможно восстановить изображение в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями соответственно). Также в графическом файле могут храниться дополнительные данные: об авторе файла, фотокамере и её настройках, количестве точек на дюйм при печати, место съёмки (если изображение — снимок), программное обеспечение, использованное для подготовки, и др.

Сжатие без потерь [ править | править код ]

Использует алгоритмы сжатия, основанные на уменьшении избыточности информации.

  • BMP или Windows Bitmap — обычно используется без сжатия, хотя возможно использование алгоритма RLE.
  • GIF (Graphics Interchange Format) — устаревающий формат, поддерживающий не более 256 цветов одновременно. Всё ещё популярен из-за поддержки анимации, которая отсутствует в чистом PNG, хотя ПО начинает поддерживать APNG.
  • PCX — устаревший формат, позволявший хорошо сжимать простые рисованные изображения (при сжатии группы подряд идущих пикселов одинакового цвета заменяются на запись о количестве таких пикселов и их цвете).
  • PNG (Portable Network Graphics) — растровый формат, в основе которого алгоритм сжатия Deflate.
  • JPEG-LS в режиме сжатия без потерь — алгоритм использует адаптивное предсказание значения текущего пиксела по окружению, включающему уже закодированные пикселы.
  • Lossless JPEG — быстрый, но малоэффективный алгоритм сжатия, использующий (при обходе изображения попиксельно слева направо, сверху вниз) простое неадаптивное предсказание значения текущего пиксела по значениям верхнего, левого и верхнего левого пикселов.

Сжатие с потерями [ править | править код ]

Основано на отбрасывании части информации, как правило, наименее воспринимаемой глазом.

  • JPEG — очень широко используемый формат изображений. Сжатие использует разбиение изображения на блоки, квантование пространственных спектральных компонент в каждом блоке изображения с последующим их энтропийным кодированием. При детальном рассмотрении сильно сжатого изображения заметно размытие резких границ и характерный муар вблизи них. При невысоких степенях сжатия восстановленное изображение визуально неотличимо от исходного.

Разное [ править | править код ]

  • TIFF поддерживает большой диапазон изменения глубины цвета, разные цветовые пространства, разные настройки сжатия (как с потерями, так и без) и др.
  • Raw хранит информацию, непосредственно получаемую с матрицы цифрового фотоаппарата или аналогичного устройства без применения к ней каких-либо преобразований, а также хранит настройки фотокамеры. Позволяет избежать потери информации при применении к изображению различных преобразований (потеря информации происходит в результате округления и выхода цвета пиксела за пределы допустимых значений). Используется при съёмке в сложных условиях (недостаточная освещённость, невозможность выставить баланс белого и т. п.) для последующей обработки на компьютере (обычно в ручном режиме). Практически все полупрофессиональные и профессиональные цифровые фотоаппараты позволяют сохранять RAW изображения. Формат файла зависит от модели фотоаппарата, единого стандарта не существует.

История [ править | править код ]

Первые вычислительные машины не имели отдельных средств для работы с графикой, однако уже использовались для получения и обработки изображений. Программируя память первых электронных машин, построенную на основе запоминающих электронно-лучевых трубок, можно было получать растровое изображение.

В 1961 году программист С. Рассел возглавил проект по созданию первой компьютерной игры с графикой. Создание игры «Spacewar» («Космические войны») заняло около 200 человеко-часов. Игра была создана на машине PDP-1.

В 1963 году американский учёный Айвен Сазерленд создал программно-аппаратный комплекс Sketchpad, который позволял рисовать точки, линии и окружности на трубке цифровым пером. Поддерживались базовые действия с примитивами: перемещение, копирование и др. По сути, это был первый растровый редактор, реализованный на компьютере. Также программу можно назвать первым графическим интерфейсом, причём она являлась таковой ещё до появления самого термина.

Читайте также:  Как определить в какой четверти находится число

В середине 1960-х гг. появились разработки в промышленных приложениях компьютерной графики. Так, под руководством Т. Мофетта и Н. Тейлора фирма Itek разработала цифровую электронную чертёжную машину. В 1964 году General Motors представила систему автоматизированного проектирования DAC-1, разработанную совместно с IBM.

В 1968 году группой под руководством Константинова Н. Н. была создана компьютерная математическая модель движения кошки. Машина БЭСМ-4, выполняя написанную программу решения дифференциальных уравнений, рисовала мультфильм «Кошечка», который для своего времени являлся прорывом. Для визуализации использовался алфавитно-цифровой принтер. Существенный прогресс компьютерная графика испытала с появлением возможности запоминать изображения и выводить их на компьютерном дисплее.

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

BMP

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

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

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.

GIF

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.

JPEG

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.

PCD

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.

Читайте также:  Эйприл о нил черепашки ниндзя актриса

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

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.

PNG

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

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

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Формат BMP(Bitmap– карта пикселов) разработан компаниейMicrosoftи применяется в ОСWindowsдля представления растровой графики. Позволяет хранить данные о цвете в значениях цветовой моделиRGB(до 16 млн. оттенков) или в таблице цветов (до 256 оттенков). Этот формат использует сжатие по методу RLE. Использование этого формата не желательно в WWW ни в полиграфии (это связано с тем, что этот формат разработан конкретно подWindows).

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря, JPEG`ом называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселами. Кодирование данных происходит в несколько этапов.

1. Дискретизация. Данные пикселов преобразуются из цветового пространстваRGBв цветовое пространствоYCbCr(Yзадает яркость точки изображения,CbиCrопределяют цветность. Первая компонента задает синеву, вторая – красноту. Называют телевизионной моделью (совместимость цветных изображений с черно-белыми)). Изображение делится на блоки 8х8 пикселов.

2. Дискретно-косинусное преобразование. 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.

3. Квантование. Отбрасываются коэффициенты дискретного косинусного преобразования, которые несущественны для восстановления изображения, близкого к оригиналу. На этом этапе, в зависимости от выбранного уровня качества, отбрасывается определенная часть чисел, представляющих тонкие детали. Именно на этом этапе теряются данные в методеJPEG-сжатия.

4. На последнем этапе используется кодирование методом Хаффманадля 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.

Из сказанного можно сделать следующие выводы.

1. JPEG`ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы – в фотографиях больше полутоновых переходов, среди однотонных заливок же появляются нежелательные помехи.

2. Лучше сжимаются и с меньшими потерями большие изображения для web или с высоким печатным разрешением (200-300 и более dpi), чем с низким (72-150 dpi), т.к. в каждом квадрате 8х8 пикселов переходы получаются более мягкие, за счет того, что их (квадратов) в таких файлах больше.

3. Нежелательно сохранять с JPEG-сжатием любые изображения, где важны все нюансы цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание цветовой информации.

4. В JPEG`е следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое новое сохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных и превращению исходного изображения в «кашу».

GIF (CompuServe 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 черезстрочную запись изображения (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. Черезстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.

Читайте также:  Формула для момента инерции цилиндра

В GIF`e можно назначить один или более цветов прозрачными, они станут невидимыми в браузерах Интернет и некоторых других программах. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. (Альфа-канал: Дополнительный канал изображения. Он несёт определённую информацию о выделенной области.) 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).

Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цвета хранятся в таблице. Количество цветов в изображении может быть от 2 до 256, но это могут быть любые цвета из 24-битной палитры.

Область применения. Текст, логотипы, иллюстрации с четкими краями, анимированные рисунки, изображения с прозрачными участками, баннеры. Тем не менее, формат GIF медленно, но уверенно сходит со сцены, и толчком к этому послужили требования выплаты денежных компенсаций американской компании Unisys, владеющей патентом на алгоритм сжатия данных LZW, лежащего в основе этого формата. На сегодняшний день самым вероятным его преемником видится формат PNG.

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).

Этот формат, сжимающий графическую информацию без потерь качества, используя алгоритм Deflate, в отличие от GIF или TIFF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия и поддерживает цветные фотографические изображения вплоть до 48-битных включительно. Формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности. В числе других отличительных особенностей этого формата можно отметить двумерную чересстрочную развертку (т.е. изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам).

1. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики, хотя сейчас, при повальном переходе практически всей анимации на технологию Flash, это уже совсем не актуально.

2. Этот формат плохо подходит для хранения изображений, не подлежащих печати.

3. Формат PNG значительно уступает своему предшественнику, GIF-у, в тех случаях, когда речь идет о мелких элементах оформления веб-страниц, таких, как кнопки, рамки и т.п.

TIFF (Tagged Image File Format)

Аппаратно независимый формат TIFF появился как внутренний формат программы Aldus PhotoStyler. Его модульная архитектура оказалась настолько удачной, что, успешно пережив смерть родной программы, TIFF и в наши дни продолжает совершенствоваться и развиваться. Сейчас TIFF – это самый распространенный в полиграфии формат. Надежен, поскольку его поддерживают практически все программы на РС и Макинтош так или иначе связанные с графикой. Возможность записи изображений в формате TIFF является одним из признаков высокого класса современных цифровых фотокамер.

Формат поддерживает множество алгоритмов сжатия (в том числе популярные LZW, Deflate или JPEG), типов изображений от битового (1-, 2-, 4-, 8-, 24- и 32-битные изображения) и индексированных цветов до LAB, CMYK и RGB (кроме дуплексов и многоканальных документов). Кроме того, существуют две разновидности формата, соответственно для IBM PC и Macintosh, обусловленные различным порядком записи чисел, реализуемым на этих платформах. Со сжатием LZW файл TIFF занимает почти столько же места, сколько и GIF, только, в отличие от последнего, TIFF поддерживает полноцветные изображения и хранит в своем теле подробную информацию об изображении – разрешение, тип принтера и другие детали, необходимые для профессиональной работы с изображениями. В этом формате поддерживаются такие чисто профессиональные возможности, как обтравочные контуры, альфа-каналы, возможность сохранять несколько копий изображения с разным разрешением и даже включать в файл слои. Благодаря своей совместимости с большинством профессионального ПО для обработки изображений, формат TIFF очень удобен при переносе изображений между компьютерами различных типов (например, с PC на Маc и обратно).

PSD (Adobe Photoshop)

Формат PSD является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop и отличается от большинства обычных растровых форматов возможностью хранения слоев (layers). Он содержит много дополнительных переменных (не уступает TIFF по их количеству) и сжимает изображения, используя алгоритм сжатия без потерь RLE Packbits, иногда даже сильнее, чем PNG (только в тех случаях, когда размеры файла измеряются не в килобайтах, а в десятках или даже сотнях мегабайт). Формат поддерживает глубины цвета, вплоть до 16 бит на канал (48-битные цветные и 16-битные черно-белые), а также альфа-каналы, слои, контуры, прозрачность, векторные надписи и т. п. Прекрасно подойдет для переноса или хранения изображений, содержащих специфические, свойственные только Adobe Photoshop, элементы. Файлы PSD свободно читаются большинством популярных просмотрщиков, но не стоит забывать, что, открыв эти файлы в некоторых графических редакторах третьих фирм, даже декларирующих поддержку формата PSD, можно потерять значительную часть их специфических возможностей (особенно в части работы со слоями.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector