Форматы графических файлов | KV.by
Все изобилие изображений, используемых на компьютерах, можно разделить на три больших группы. Прежде всего, 2D-графика, в которой создаются плоские (не имеющие третьей координаты) изображения, к этой группе относятся растровая и векторная графика. Затем 3D-графика и анимационная графика.
Поскольку изображения создаются с использованием специальных инструментов — графических редакторов, — рассмотрение форматов файлов невозможно без учета их особенностей. Прежде всего, что такое графический файл? В самом общем случае, это принятая в данном графическом редакторе система информации об изображении и способ ее сохранения (записи). Такая система информации может содержать как данные общего характера (представление изображения на том или ином устройстве отображения, размер, разрешение, тип принтера для печати, степень и способ сжатия информации), так и данные, являющиеся специфическими, уникальными. Такие данные создаются на этапе редактирования изображения и предназначены для последующего использования при редактировании. Так, например, файлы CorelDraw содержат информацию о кривых, файлы Photoshop — информацию о слоях, каналах и т.д. Каждый графический редактор кодирует определенным образом эту информацию при записи (сохранении) на носитель. Таким образом, под форматом графического файла следует понимать совокупность информации об изображении и способ ее записи в файл. В общем случае все графические форматы можно разделить на две группы. Форматы общего назначения содержат только само изображение и предназначены для хранения, переноса или просмотра изображений (gif, tiff, jpeg и др.) и специфические форматы, предназначенные для хранения промежуточных результатов редактирования изображений (cdr, cpt, psd, ai и др.).
Остановимся подробнее на группе 2D в силу наибольшей ее распространенности. Изображение в растровой графике представляет собой упорядоченный массив единичных элементов (пикселов для монитора или точек для принтера), содержащих информацию о цвете. Количество таких элементов определяется размером изображения и разрешением, а размер файла дополнительно зависит от используемой цветовой палитры (черно-белая или 1- битная, оттенки серого и 256 цветов или 8-битная, high color или 16-битная, true color или 24-битная). Векторная графика содержит математические описания кривых и цветовых заливок (областей, залитых одним цветом и областей градиентов), составляющих изображение. Вопрос о разрешении и цветовой палитре решается непосредственно перед выводом файла на конкретное физическое устройство и с учетом его характеристик. В полиграфии этот процесс известен как RIP — процесс растрирования изображения.
Сжатие файлов. Поскольку графические файлы, как правило, имеют большой размер, полезной оказывается возможность сжатия (упаковки) информации. В настоящее время известны два способа сжатия — без потери и с потерей качества. Алгоритмы сжатия без потерь аналогичны алгоритмам обычных архиваторов (LZH, PKZIP, ARJ). Самый известный из них LZW (LZ84) широко используется в популярных растровых форматах GIF, TIFF. Алгоритмы сжатия с потерей качества отбрасывают информацию, не воспринимаемую человеком (JPEG, PCD). Степень упаковки в этом случае гораздо выше, но происходит медленнее и может привести к ухудшению качества (в зависимости от выбранной степени сжатия). Главный недостаток этого алгоритма заключается в невозможности пересжатия без значительной потери исходного качества изображения. Поэтому сохранять в формате JPEG рекомендуется только конечные результаты редактирования, и ни в коем случае не промежуточные.
Форматы общего назначения
Microsoft Windows Bitmap (BMP)
Формат для хранения растровой графики в среде Microsoft Windows (например, экранные обои и заставки). Поддерживает 1-, 4-, 8-, 24-битный цвет. Допускает сжатие без потери качества.
Разработчик — фирма Kodak. Формат предназначен для хранения слайдов и негативов, отснятых с помощью камеры типа Kodak Photo CD. В каждом файле хранится 5 копий одного изображения разного размера и качества от 192×192 до 3072×2048 пикселов. Программно записать изображение формата PCD на компьютере невозможно, возможен только импорт изображения в графический редактор, поддерживающий этот формат.
Zsoft PC PaintBrush (PCX)
Один из наиболее старых и известных форматов для хранения растровой графики. Появился чуть ли не вместе с персональными компьютерами, благодаря чему является наиболее распространенным, поддерживается практически всеми программами просмотра/редактирования изображений. Использует простейший алгоритм сжатия без потери качества RLE.
Tag Image File Format (TIFF)
Разработчики — Aldus и Microsoft. Универсальный формат для хранения растровой графики, широко используется в издательстве. Необходимо оговориться, что существует достаточно много его разновидностей, обусловленных различными алгоритмами сжатия. Наибольшей совместимостью обладает формат, использующий алгоритм LZW. Формат поддерживает 24-и 32-битный цвет (CMYK), два вида записи IBM PC и Macintosh, может хранить информацию о масках (выделенных областях изображения).
TrueVision TGA (TGA)
Разработчик — компания TrueVision. Формат используется для хранения растровой графики и обладает интересной особенностью — наряду с поддержкой 24-битного цвета имеет еще 8 бит на каждый единичный элемент изображения для хранения дополнительной информации. В частности, может содержать маску, что используется в программах видеомонтажа, например, для создания наложения двух последовательностей кадров. Известен достаточно давно и поддерживается многими графическими пакетами.
Graphics Interchange Format (GIF)
Разработан корпорацией CompuServe в 1987 г. для хранения растровой графики. Реализовал один из самых эффективных для своего времени (87г) способов сжатия LZW. Позволяет выводить изображение на экран за четыре прохода, давая возможность просмотра изображения до его окончательной прорисовки. В 1989 г. появилась новая версия GIF 89a. Этот формат поддерживает сохранение в одном файле нескольких изображений, анимационной последовательности, цвет прозрачности для целей наложения изображений друг на друга. До сих пор широко используется для хранения и передачи небольших изображений (элементов оформления страниц) в World Wide Web.
Joint Photographic Experts Group (JPEG)
Растровый формат, своей популярностью обязан сильной степени сжатия исходного изображения, основанной на алгоритме сжатия с потерей качества. Однако касается это прежде всего 24- и 8-битных изображений. Существует несколько разновидностей, обусловленных разными алгоритмами сжатия и способами вывода на экран (постепенная отрисовка аналогично gif). Также широко применяется в WWW, в основном для передачи больших изображений.
Специфические форматы
Как уже говорилось выше, эта группа форматов предназначена в основном для «внутреннего» употребления (хранения промежуточных результатов редактирования изображений). Помимо информации о самом изображении, файлы содержат массу данных служебного характера, которые не могут быть правильно интерпретированы другими программами просмотра/редактирования. К таким данным может относиться информация о шрифтах, слоях, выделениях (масках), кривых, спецэффектах и пр. Наиболее распространенными форматами являются для векторной графики — cdr (Corel Draw) и ai (Adobe Illustrator), для растровой графики — psd (Adobe Photoshop) и cpt (Corel PhotoPaint). Как правило, конечное изображение (т.е. изображение, предназначенное для публикации) импортируется в один из форматов общего назначения в зависимости от целей публикации (gif или jpeg для Internet, tiff для издательских систем и т.д.).
Игорь СИВАКОВ
Графический файл Википедия
Графи́ческий форма́т — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.
Графические форматы делятся на векторные и растровые. Большинство графических форматов реализуют сжатие данных (одни — с потерями, другие — без).
Содержание
- 1 Растровые форматы
- 2 Векторные форматы
- 2.1 2D
- 2.2 3D
- 3 Комплексные форматы
- 4 Ссылки
Растровые форматы[ | ]
- BMP
- ECW
- GIF
- ICO
- ILBM
- JPEG
- JPEG 2000
- VIL
- MrSID
- PCX
- PNG
- PSD
- TGA
- TIFF
- HD Photo
- WebP
- XBM
- XPS
- RLA
- RPF
- PNM
Векторные форматы[ | ]
 Языки разметки и форматы файлов векторной графики | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| По типу |
| ||||
Форматы графических файлов
Существуют два типа графических файлов, это растровый и векторный, которые имеют различные форматы.
- растровому графическому файлу соответствуют форматы *.bmp, *.tif, *psd, *.gif, *.png, *.jpg;
- векторному графическому файлу соответствуют форматы *.wmf, *.eps, *.cdr, *.ai
Знание форматов файлов – являются основой работы с цифровыми фотографиями т.к. они определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточно большой объем. Сжатие графических файлов отличается от их архивации с помощью программ-архиваторов (гаг, zip, arj и пр.) тем, что алгоритм сжатия включается в формат графического файла.
Основные форматы графических файлов
RAW
В переводе с английского — сырой. Формат использующийся в процессе обработки фотографий, содержит необработанную информацию, поступающую напрямую с матрицы фотокамеры и не имеющий чёткой спецификации. Эти файлы не обрабатываются процессором камеры (в отличие от JPG) и содержат оригинальную информацию о съемке. RAW может быть сжат без потери качества. 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.
Другими словами, под форматом RAW понимаются данные, полученные напрямую с матрицы без обработки.
Разные производители фототехники используют разные алгоритмы для создания RAW в своих камерах. Каждый производитель придумывает собственное разрешение для своего RAW-файла – NEF, NRW – Nikon; CRW, CR2 – Canon.
JPEG (или JPG)
Это самый распространенный формат графических файлов. Свою популярность JPEG заслужил гибкой возможностью сжатия данных. При необходимости изображение можно сохранить с максимальным качеством. Либо сжать его до минимального размера файла для передачи по сети. При сохранении JPEG-файла можно указать степень качества, а значит и степень сжатия, которую обычно задают в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число соответствует лучшему качеству, но при этом увеличивается размер файла. Обыкновенно, разница в качестве между 90 и 100 на глаз уже практически не воспринимается.
В JPEG 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 (Tagged Image File Format)
Формат TIFF — формат хранения растровых графических изображений. Изначально был разработан компанией Aldus в сотрудничестве с Microsoft для использования с PostScript. 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 используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. Имеется возможность сохранять изображение в файле формата TIFF со сжатием и без сжатия. Степени сжатия зависят от особенностей самого сохраняемого изображения, а также от используемого алгоритма. 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.
PSD (Photoshop Document)
Photoshop Document (PSD) — оригинальный растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Adobe Photoshop и поддерживающий все его возможности. Он позволяет сохранять растровое 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 (Bit MaP image)
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. Формат BMP один из первых графических форматов. Его распознает любая программа работающая с графикой. BMP хранит данные с глубиной цвета в данном формате от 1 до 48 бит на пиксель, максимальные размеры изображения 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 (Graphics Interchange Format)
формат хранения растровых графических изображений. Формат GIF способен хранить сжатые данные без потери качества в формате до 256 цветов. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Изображение в формате GIF хранится построчно, поддерживается только формат с индексированной палитрой цветов. Рекомендуется для хранения; изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с oгpaниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.
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. 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. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.
JPEG 2000 (или jp2)
Графический формат, который вместо дискретного косинусного преобразования, характерного для JPEG, использует технологию вейвлет-преобразования, основывающуюся на представлении сигнала в виде суперпозиции некоторых базовых функций — волновых пакетов. В результате такой компрессии изображение получается более гладким и чётким, а размер файла по сравнению с JPEG при одинаковом качестве уменьшается ещё на 30%. Говоря простым языком, 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 распространён и поддерживается только браузерами Safari и Mozilla/Firerox (через Quicktime).
WMF (Windows MetaFile)
Универсальный формат векторных графических файлов для Windows-приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.
CDR (CorelDRaw files)
Оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики CorelDraw.
AI (AdobeIllustrator files)
Оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики AdobeIllustrator.
EPS (Encapsulated PostScript)
Формат векторных графических файлов, поддерживается программами для различных операционных систем.
Вот практически и все самые распространенные форматы графических файлов, которые должен знать уважающий себя фотограф и дизайнер.
Форматы графических файлов — урок. Информатика, 7 класс.
Формат графического файла определяет способ хранения графической информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия для уменьшения объёма файла).
Растровые форматы
Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений.
Растровые файлы, по сути дела, содержат точную попиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.
Наиболее распространенные растровые форматы — это BMP, GIF, TIFF, JPEG и PSD.
Название формата | Описание |
BMP (Windows Device Independent Bitmap) | — формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft. С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Формат BMP поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением, способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB-цвет (16,7 млн. оттенков). Имена файлов BMP используют расширения *.bmp, *.dib и *.rle |
GIF (Graphic Interchange Format) | — стандартный растровый формат представления изображений в WWW. Имена файлов GIF используют расширение *.gif . |
TIFF (Tagged Image File Format) | — формат хранения растровых графических изображений. TIFF используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. TIFF может сохранять векторную графику программы Photoshop, Alpha-каналы для создания масок в видеоклипах Adobe Premiere и др. |
JPEG (Joint Photographic Experts Group) | — один из популярных графических форматов, применяемый для хранения фотоизображений. Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет. JPEG не подходит для сжатия изображений при многоступенчатой обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки. Имена файлов JPEG используют расширения: .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, или .JPE. |
PSD (PhotoShop Document) | — формат фирмы Adobe Photoshop с неразрушаемым сжатием. Формат PSD обеспечивает хранение полноцветных изображений со всеми их особенностями, каналами, масками, различными слоями, векторными фигурами, контурами, эффектами и т.п., известными и понятными только этой программе. Особо рекомендуется использовать при работе с Photoshop. Имена файлов PSD используют расширение *.psd. |
Векторная графика
Файлы векторного формата содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов. Кроме того, в этих файлах хранится дополнительная информация.
Различные векторные форматы отличаются набором команд и способом их кодирования.
Наиболее распространенных векторных форматов — WMF и CDR.
Название формата | Описание |
WMF (Windows MetaFile) | — формат, созданный для использования с ОС Windows. Служит для передачи векторов через буфер обмена. «Понимается» и поддерживается практически всеми программами, работающими под Windows и так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF рекомендуется только в крайних случаях для передачи так называемых голых векторов. WMF искажает цвет, не сохраняет ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, не понимается программами, ориентированными на ПК Macintosh. Файлы WMF используют расширение *.wmf. |
CDR (Corel Draw) | — векторный формат изображения или рисунка, созданный с помощью программы Corel Draw. Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. Однако, файл можно экспортировать с помощью Corel Draw в другие, более распространенные и популярные форматы изображений. Файлы CDR используют расшир *.cdr. |
Iteach
Материал из ИнтеВики — обучающей площадкой для проведения тренингов программы Intel
|
Текущие события
Нам уже… 
Основные типы графических файлов
ВНИМАНИЕ! С каждой новой версией PhotoShop изменяется и формат PSD. Поэтому если вы хотите сделать свое изображение в этом формате доступным более ранним версиям, то выполните следующее: Edit (Preferences->Saving files->Maximize backwards compatibility in Photoshop format (Правка->Предпочтения->Максимальная совместимость PhotoShop формата).
В настоящее время данный формат файлов поддерживают практически все более или менее приличные программы редактирования растровой графики, поэтому сохранение изображений в этом формате делает их доступными и другим программам.
В PSD используется стандарт сжатия RLE, что делает его размеры несколько меньше без потери качества.
ПРИМЕЧАНИЕ! RLE (Run Length Encoding) — один из методов компрессии графических файлов. Основан на поиске совпадений в строках изображений. То есть, если у вас подряд идет 40 черных пикселей, то записаны они будут не как черный, черный, черный…, а 40 черных. Этот метод эффективен далеко не всегда, а только в случае достаточной повторяемости, то есть одноцветности областей изображения. Однако, при использовании RLE не ухудшается, в отличие от JPEG, качество самого изображения.
Таким образом, PSD идеальный формат для промежуточного и последующего качественного хранения изображений.
BMP (Windows Device Independent Bitmap)
Собственный формат операционной системы Windows. Разрабатывался в свое время специально для нее программистами компании Microsoft. Поддерживает индексированный (256 цветов) и RGB цвет. Данный формат понимают абсолютно все графические и не только редакторы, работающие под Windows. На этом немногочисленные достоинства BMP заканчиваются, и начинаются многочисленные недостатки:
1. BMP абсолютно не подходит для Интернет.
2. BMP это крайне неудачный выбор для последующей распечатки.
3. BMP аппаратно зависимый формат.
4. Он некорректно использует RLE сжатие.
5. Этот формат занимает неоправданно много места.
Таким образом, можно сделать вполне определенный вывод — использование BMP будет ошибкой практически в любом случае за исключением дальнейшего использования в программах, которые никаких других форматов не понимают.
GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)
Один из самых известных форматов файлов, на сегодняшний день в основном используется для нужд Интернет.
Этот формат, как можно понять из названия, был разработан компанией CompuServe для более скоростной передачи изображений по своим одноименным сетям в 1987 году.
Первоначально это был формат, поддерживающий 256 индексированных цветов и больше ничего. Но вскоре один программист обнаружил неиспользованную возможность GIF — записывать в один файл несколько картинок и проигрывать их с определенным прерыванием.
Это, а еще поддержка прозрачности, стало основой обновления формата, который произошел в 1989 году, и отсюда название использующегося сейчас GIF — Gif89a.
Как вы уже смогли прочитать выше, GIF поддерживает прозрачность, причем прозрачными можно назначить несколько цветов. Реализуется это весьма несложно — за счет дополнительного альфа-канала, сохраняемого в файле.
В Gif используется LZW компрессия, что в сочетании с индексированными цветами делает этот формат почти идеальным для хранения и передачи малоцветных, с отсутствием сложного перехода цветов, изображений, к примеру, логотипов.
ПРИМЕЧАНИЕ! LZW компрессия — еще один вид сжатия изображений, идейно близкий к RLE. Идет поиск так называемых фраз (повторяющихся комбинаций разных цветов), и они записываются в виде ключей. В дальнейшем во всем изображении используются уже созданные ключи. Как можно понять, этот метод гораздо совершеннее RLE для областей с переходами цветов, однако кодировка в него требует больше системных ресурсов.
Также еще одно достоинство GIF — возможность использования Interlaced разверстки.
ПРИМЕЧАНИЕ! Interlaced — черезстрочные запись и чтение изображения. В результате сначала файл подгружается через строку, то есть в меньшем разрешении, а затем догружаются и остальные строки. Основное применение — Интернет, так как появляется возможность оценить содержимое изображения еще до его полной загрузки, а следовательно, и сэкономить время.
Все эти условия, а именно анимация, прозрачность, черезстрочная разверстка сделали GIF одним из использующихся во всемирной сети форматов. Но, повторимся, основной его недостаток — отображение только 256 цветов.
EPS (Encapsulated PostScript)
Один из лучших форматов для хранения информации для последующей распечатки. Использует облегченный вариант PostScript, а именно сохранение только одной станицы.
ПРИМЕЧАНИЕ
PostScript — одно из важнейших понятий в современной компьютерной графике. Это язык описания страниц для PostScript принтеров, к которым относится большинство современных профессиональных устройств. Его разработала компания Adobe, реализуя важнейший принцип WYSIWYG (What You See is What You Get), то есть «что вижу, то и имею». PostScript файлы содержат в себе графические изображения, шрифты, информацию о каналах и другое. Данный формат может хранить в себе информацию об абсолютно любых цветовых моделях, включая Duotone. Обычно этот формат используют в том случае, если информация в дальнейшем будет распечатана на PostScript-овском принтере.
JPEG (Joint Photographic Experts Group)
Несмотря на то, что мы рассматриваем Jpeg как графический формат, на самом деле это прежде всего принцип сжатия, один из самых распространенный в настоящее время.
Jpeg реализуется следующим образом. Если несколько упрощать, то сначала изображение разбивается на блоки 8*8 пикселей. Затем записываются два типа информации — усредненная информация о блоке и информация о его деталях. А далее, в зависимости от выбранной степени сжатия, выкидывается то или иное количество дополнительной информации. Понятно, что чем меньше будет файл по размерам, тем хуже будет его качество.
ВНИМАНИЕ! JPEG далеко не лучший формат для хранения ваших иллюстраций с целью дальнейшего редактирования. При каждом открытии и дальнейшем закрытии файла он переписывается заново, а следовательно, качество еще больше падает. Через некоторое время изображение может стать совершенно непригодным. Метод JPEG гораздо эффективнее, чем LZW или RLE. Можно добиться сжатия и в 100 раз, однако это происходит со значительным ухудшением качества, а LZW и RLE не меняют изображения, а сжимают на основе повторений уже имеющегося.
JPEG лучше всего использовать для фотографий, картинок и прочего, где можно допустить нечеткость краев и наличие небольшого «болота». Однако для хранения, к примеру, графиков лучше отдать предпочтение другим форматам, вроде PSD или Tiff. Большим недостатком JPEG является отсутствие возможности сохранять индексированные цвета. Можно сохранять в CMYK, но во многих программах появляются проблемы при чтении таких файлов.
В настоящее время JPEG — основной формат передачи изображений во Всемирной паутине. Причина этому ясна — ни один другой формат не может дать такого качества, а следовательно, и скорости загрузки файлов.
В PhotoShop при сохранении в этом формате вы можете выбрать один из трех вариантов JPEG:
1. Standard. Обычный вышеописанный JPEG.
2. Baseline. Улучшенный формат. Файлы занимают меньше места при том же качестве, но есть программы, которые некорректно отображают такие Jpeg. В основном применяется для Интернет.
3. Progressive. Кроме достоинств Baseline, добавлена еще Interlaced (черезстрочная) разверстка. Незаменимое свойство для использования файлов в Internet.
PDF (Portable Document Format)
PDF это формат, разработанный для быстрой передачи по сетям информации разного типа, в основном верстанных документов. На сегодняшний день в PDF могут входить графика, текст, гиперссылки, звук, видео и другое.
Все данные в PDF могут подвергаться компрессии, причем, что самое интересное, данные разного типа сжимаются разными методами, наиболее эффективными по отношению к ним.
PhotoShop 6.0 умеет сохранять как одностраничные, так и многостраничные PDF документы. Учитывая то, что этот формат на сегодняшний день все шире и шире применяется в Интернет, ему стоит уделить повышенное внимание.
PCX
Один из тех форматов, которые неплохи сами по себе, но вытесняются другими. PCX это формат, существующий только на PC (Personal Computer) совместимых компьютерах. Он может поддерживать цветовые модели Bitmap, Grayscale, Indexed color, RGB. Как видно из этого списка, PCX не поддерживает CMYK, что на сегодняшний день не очень хорошо.
Также этот формат не умеет в себе хранить дополнительные каналы.
PCX может использовать RLE компрессию, что делает его несколько более привлекательным для пользователей.
Вывод таков — лучше этот формат не использовать. Его прекрасно заменит куда более распространенный и надежный Tiff.
Pict file (Macintosh QuickDraw Picture Format)
Формат, использующийся в основном под управлением MacOs компьютеров Macintosh. Поддерживается всеми программами на этих компьютерах и даже служит стандартом буфера обмена. При сохранении в этом формате вы можете использовать цветовые режимы Bitmap, Grayscale, Indexed colors, RGB, CMYK. При сохранении в RGB можно сохранить еще один альфа-канал, а в остальных режимах — несколько.
Кроме того, Pict способен хранить векторную информацию и даже текст и (!) звук, правда, корректно только на Macintosh.
Этот формат имеет достаточно неплохие возможности для сжатия при условии наличия больших областей одного цвета (RLE).
Pixar
Формат, служащий специально для обмена с графическими станциями Pixar (рабочие станции профессионального hi-end уровня). На машинах Pixar в основном решаются задачи трехмерной графики и обработки видео. Очень сомнительно, что у нас это может оказаться кому-либо полезным.
PNG (Portable Network Graphics)
Третий кит (первые два — это JPEG и GIF), на котором держится графика в Интернет. Самый перспективный формат для развития всемирной сети.
PNG это молодой формат, специально разработанный в качестве замены для уже не отвечающего потребностям времени Gif.
PNG, в отличие от Gif, использует любое количество цветов, даже 48-битный цвет. Сжатие происходит по принципу, сходному с LZW, но несколько более совершенному, что дает неплохие результаты. PNG имеет возможность загружаться с черезстрочной разверсткой, причем двойной — по горизонтали и вертикали одновременно.
PNG также поддерживает прозрачность. И даже не просто прозрачность, а в разной степени, то есть могут сохраняться полупрозрачные (1-99%) пиксели. Это, конечно, расширяет возможности web-дизайна и делает этот формат весьма привлекательным.
Встроенная гамма-коррекция позволяет правильно отображать цвета на всех компьютерах, независимо от платформы.
Таким образом, PNG формат заслуживает внимания прежде всего людей, чьи работы направлены на дальнейшее использование во Всемирной сети. Кстати, мне кажется, что web-мастера незаслуженно мало используют PNG. Не так уж часто его встретишь, несмотря на широкие возможности. Может быть, причина такой ситуации — традиционализм старых мастеров и обучение на их опыте и книгах новых. Даже в лучших изданиях по дизайну в сети PNG почему-то незаслуженно мало описывают.
RAW
Самый гибкий формат для обмена изображениями между компьютерами разных платформ. Можно сохранять изображения в любой цветовой модели, включая Lab и мультиканальный, альфа-каналы.
Работа с этим форматом достаточно сложна, и поэтому если нет острой необходимости, его лучше не использовать вообще.
Tiff (Tagged Image File Format)
Самый распространенный на сегодняшний день в издательском деле графический растровый формат. Основные его достоинства:
1. Tiff аппаратно независим. Многие поэтому специально используют его для переноса изображений с PC на Macintosh и наоборот.
2. Tiff очень надежный формат. Практически все программы понимают его без проблем.
3. Этот формат поддерживает все цветовые модели, включая CMYK и PANTONE.
4. Tiff может нести в себе дополнительную информацию, к примеру, о контурах или альфа-каналах.
5. Tiff может использовать LZW компрессию, что делает его приемлемым для хранения файлов. Как вы знаете, LZW сжатие не изменяет качества изображения.
Таким образом, Tiff лучший выбор для тех, чьи работы предназначаются в будущем для распечатки.
В этой статье не идёт речь о векторных форматах, так как это дело другое,и к Фотошопу они никак не относятся.
JPEG — Википедия
JPEG (произносится «джейпег»[1], англ. Joint Photographic Experts Group, по названию организации-разработчика) — один из популярных растровых графических форматов, применяемый для хранения фотоизображений и подобных им изображений. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширения (суффиксы) .jpg, .jfif, .jpe или .jpeg. Однако из них .jpg является самым популярным на всех платформах. MIME-типом является image/jpeg.
Фотография заката в формате JPEG с уменьшением степени сжатия слева направоАлгоритм JPEG позволяет сжимать изображение как с потерями, так и без потерь (режим сжатия lossless JPEG). Поддерживаются изображения с линейным размером не более 65535 × 65535 пикселей.
В 2010 году, с целью сохранения для потомков информации о популярных в начале XXI века цифровых форматах, учёные из проекта PLANETS заложили инструкции по чтению формата JPEG в специальную капсулу, которую поместили в специальное хранилище в швейцарских Альпах[2][3].
Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет.
Формат JPEG в режиме сжатия с потерями малопригоден для сжатия чертежей, текстовой и знаковой графики, где резкий контраст между соседними пикселями приводит к появлению заметных артефактов. Такие изображения целесообразно сохранять в форматах без потерь, таких как JPEG-LS, TIFF, GIF, PNG или использовать режим сжатия Lossless JPEG.
JPEG (как и другие форматы сжатия с потерями) не подходит для сжатия изображений при многоэтапной обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки.
JPEG не должен использоваться и в тех случаях, когда недопустимы даже минимальные потери, например, при сжатии астрономических или медицинских изображений. В таких случаях может быть рекомендован предусмотренный стандартом JPEG режим сжатия Lossless JPEG (который, однако, не поддерживается большинством популярных кодеков) или стандарт сжатия JPEG-LS.
При сжатии изображение преобразуется из цветового пространства RGB в YCbCr. Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1) никак не регламентирует выбор именно YCbCr, допуская и другие виды преобразования (например, с числом компонентов[4], отличным от трёх), и сжатие без преобразования (непосредственно в RGB), однако спецификация JFIF (JPEG File Interchange Format, предложенная в 1991 году специалистами компании C-Cube Microsystems, и ставшая в настоящее время стандартом де-факто) предполагает использование преобразования RGB->YCbCr.
После преобразования RGB->YCbCr для каналов изображения Cb и Cr, отвечающих за цвет, может выполняться «прореживание» (subsampling[5]), которое заключается в том, что каждому блоку из 4 пикселей (2х2) яркостного канала Y ставятся в соответствие усреднённые значения Cb и Cr (схема прореживания «4:2:0»[6]). При этом для каждого блока 2х2 вместо 12 значений (4 Y, 4 Cb и 4 Cr) используется всего 6 (4 Y и по одному усреднённому Cb и Cr). Если к качеству восстановленного после сжатия изображения предъявляются повышенные требования, прореживание может выполняться лишь в каком-то одном направлении — по вертикали (схема «4:4:0») или по горизонтали («4:2:2»), или не выполняться вовсе («4:4:4»).
Пример изображения в формате jpg.Стандарт допускает также прореживание с усреднением Cb и Cr не для блока 2х2, а для четырёх расположенных последовательно (по вертикали или по горизонтали) пикселей, то есть для блоков 1х4, 4х1 (схема «4:1:1»), а также 2х4 и 4х2 (схема «4:1:0»). Допускается также использование различных типов прореживания для Cb и Cr, но на практике такие схемы применяются исключительно редко.
Далее яркостный компонент Y и отвечающие за цвет компоненты Cb и Cr разбиваются на блоки 8х8 пикселей. Каждый такой блок подвергается дискретному косинусному преобразованию (ДКП). Полученные коэффициенты ДКП квантуются (для Y, Cb и Cr в общем случае используются разные матрицы квантования) и пакуются с использованием кодирования серий и кодов Хаффмана. Стандарт JPEG допускает также использование значительно более эффективного арифметического кодирования, однако из-за патентных ограничений (патент на описанный в стандарте JPEG арифметический QM-кодер принадлежит IBM) на практике оно используется редко. В популярную библиотеку libjpeg последних версий включена поддержка арифметического кодирования, но с просмотром сжатых с использованием этого метода изображений могут возникнуть проблемы, поскольку многие программы просмотра не поддерживают их декодирование.
Матрицы, используемые для квантования коэффициентов ДКП, хранятся в заголовочной части JPEG-файла. Обычно они строятся так, что высокочастотные коэффициенты подвергаются более сильному квантованию, чем низкочастотные. Это приводит к огрублению мелких деталей на изображении. Чем выше степень сжатия, тем более сильному квантованию подвергаются все коэффициенты.
При сохранении изображения в JPEG-файле указывается параметр качества, задаваемый в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число обычно соответствует лучшему качеству (и большему размеру сжатого файла). Однако даже при использовании наивысшего качества (соответствующего матрице квантования, состоящей из одних только единиц) восстановленное изображение не будет в точности совпадать с исходным, что связано как с конечной точностью выполнения ДКП, так и с необходимостью округления значений Y, Cb, Cr и коэффициентов ДКП до ближайшего целого. Режим сжатия Lossless JPEG, не использующий ДКП, обеспечивает точное совпадение восстановленного и исходного изображений, однако его малая эффективность (коэффициент сжатия редко превышает 2) и отсутствие поддержки со стороны разработчиков программного обеспечения не способствовали популярности Lossless JPEG.
Стандарт JPEG предусматривает два основных способа представления кодируемых данных.
Наиболее распространённым, поддерживаемым большинством доступных кодеков, является последовательное (sequential JPEG) представление данных, предполагающее последовательный обход кодируемого изображения разрядностью 8 бит на компоненту (или 8 бит на пиксель для чёрно-белых полутоновых изображений) поблочно слева направо, сверху вниз. Над каждым кодируемым блоком изображения осуществляются описанные выше операции, а результаты кодирования помещаются в выходной поток в виде единственного «скана», то есть массива кодированных данных, соответствующего последовательно пройденному («просканированному») изображению. Основной или «базовый» (baseline) режим кодирования допускает только такое представление (и хаффмановское кодирование квантованных коэффициентов ДКП). Расширенный (extended) режим наряду с последовательным допускает также прогрессивное (progressive JPEG) представление данных, кодирование изображений разрядностью 12 бит на компоненту/пиксель (сжатие таких изображений спецификацией JFIF не поддерживается) и арифметическое кодирование квантованных коэффициентов ДКП.
В случае progressive JPEG сжатые данные записываются в выходной поток в виде набора сканов, каждый из которых описывает изображение полностью с всё большей степенью детализации. Это достигается либо путём записи в каждый скан не полного набора коэффициентов ДКП, а лишь какой-то их части: сначала — низкочастотных, в следующих сканах — высокочастотных (метод «spectral selection» то есть спектральных выборок), либо путём последовательного, от скана к скану, уточнения коэффициентов ДКП (метод «successive approximation», то есть последовательных приближений). Такое прогрессивное представление данных оказывается особенно полезным при передаче сжатых изображений с использованием низкоскоростных каналов связи, поскольку позволяет получить представление обо всём изображении уже после передачи незначительной части JPEG-файла.
Обе описанные схемы (и sequential, и progressive JPEG) базируются на ДКП и принципиально не позволяют получить восстановленное изображение абсолютно идентичным исходному. Однако стандарт допускает также сжатие, не использующее ДКП, а построенное на основе линейного предсказателя (lossless, то есть «без потерь», JPEG), гарантирующее полное, бит-в-бит, совпадение исходного и восстановленного изображений. При этом коэффициент сжатия для фотографических изображений редко достигает 2, но гарантированное отсутствие искажений в некоторых случаях оказывается востребованным. Заметно большие степени сжатия могут быть получены при использовании не имеющего, несмотря на сходство в названиях, непосредственного отношения к стандарту JPEG ISO/IEC 10918-1 (ITU T.81 Recommendation) метода сжатия JPEG-LS, описываемого стандартом ISO/IEC 14495-1 (ITU T.87 Recommendation).
Файл JPEG содержит последовательность маркеров, каждый из которых начинается с байта 0xFF, свидетельствующего о начале маркера, и байта-идентификатора. Некоторые маркеры состоят только из этой пары байтов, другие же содержат дополнительные данные, состоящие из двухбайтового поля с длиной информационной части маркера (включая длину этого поля, но за вычетом двух байтов начала маркера, то есть 0xFF и идентификатора) и собственно данных. Такая структура файла позволяет быстро отыскать маркер с необходимыми данными (например, с длиной строки, числом строк и числом цветовых компонентов сжатого изображения).
| Маркер | Байты | Длина | Назначение | Комментарии |
|---|---|---|---|---|
| SOI | 0xFFD8 | нет | Начало изображения | |
| SOF0 | 0xFFC0 | переменный размер | Начало фрейма (базовый, ДКП) | Показывает, что изображение кодировалось в базовом режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения (двухбайтовые поля со смещением соответственно 5 и 7 относительно начала маркера), количество компонентов (байтовое поле со смещением 9 относительно начала маркера), число бит на компонент — строго 8 (байтовое поле со смещением 4 относительно начала маркера), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| SOF1 | 0xFFC1 | переменный размер | Начало фрейма (расширенный, ДКП, код Хаффмана) | Показывает, что изображение кодировалось в расширенном (extended) режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент (8 или 12), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| SOF2 | 0xFFC2 | переменный размер | Начало фрейма (прогрессивный, ДКП, код Хаффмана) | Показывает, что изображение кодировалось в прогрессивном режиме с использованием ДКП и кода Хаффмана. Маркер содержит число строк и длину строки изображения, количество компонентов, число бит на компонент (8 или 12), а также соотношение компонентов (например, 4:2:0). |
| DHT | 0xFFC4 | переменный размер | Содержит таблицы Хаффмана | Задает одну или более таблиц Хаффмана. |
| DQT | 0xFFDB | переменный размер | Содержит таблицы квантования | Задает одну или более таблиц квантования. |
| DRI | 0xFFDD | 4 байта | Указывает длину рестарт-интервала | Задает интервал между маркерами RST n в макроблоках. При отсутствии DRI появление в потоке кодированных данных маркеров RSTn недопустимо и считается ошибкой. Если при кодировании маркеры RST n не применяются, маркер DRI либо не используется вовсе, либо интервал повторений в нём указывается равным 0. |
| SOS | 0xFFDA | переменный размер | Начало сканирования | Начало первого или очередного скана изображения с направлением обхода слева направо сверху вниз. Если использовался базовый режим кодирования, используется один скан. При использовании прогрессивных режимов используется несколько сканов. Маркер SOS является разделяющим между информативной (заголовком) и закодированной (собственно сжатыми данными) частями изображения. |
| RSTn | 0xFFDn | нет | Перезапуск | Маркеры перезапуска используются для сегментирования кодированных энтропийным кодером данных. В каждом сегменте данные декодируются независимо, что позволяет распараллелить процедуру декодирования. При повреждении кодированных данных в процессе передачи или хранения JPEG-файла использование маркеров перезапуска позволяет ограничить потери (макроблоки из неповреждённых сегментов будут восстановлены правильно). Вставляется в каждом r-м макроблоке, где r — интервал перезапуска DRI маркера. Не используется при отсутствии DRI маркера. n, младшие 3 бита маркера кода, циклы от 0 до 7. |
| APPn | 0xFFEn | переменный размер | Задаётся приложением | Например, в EXIF JPEG-файла используется маркер APP1 для хранения метаданных, расположенных в структуре, основанной на TIFF. |
| COM | 0xFFFE | переменный размер | Комментарий | Содержит текст комментария. |
| EOI | 0xFFD9 | нет | Конец закодированной части изображения. |
К недостаткам сжатия по стандарту JPEG следует отнести появление на восстановленных изображениях при высоких степенях сжатия характерных артефактов: изображение рассыпается на блоки размером 8×8 пикселей (этот эффект особенно заметен на областях изображения с плавными изменениями яркости), в областях с высокой пространственной частотой (например, на контрастных контурах и границах изображения) возникают артефакты в виде шумовых ореолов. Следует отметить, что стандарт JPEG (ISO/IEC 10918-1, Annex K, п. K.8) предусматривает использование специальных фильтров для подавления блоковых артефактов, но на практике подобные фильтры, несмотря на их высокую эффективность, практически не используются.
Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за достаточно высокой (относительно существовавших во время его появления альтернатив) степени сжатия, поддержке сжатия полноцветных изображений и относительно невысокой вычислительной сложности.
Производительность сжатия по стандарту JPEG[править | править код]
Для ускорения процесса сжатия по стандарту JPEG традиционно используется распараллеливание вычислений, в частности — при вычислении ДКП. Исторически одна из первых попыток ускорить процесс сжатия с использованием такого подхода описана в опубликованной в 1993 году статье Касперовича и Бабкина[8], в которой предлагалась оригинальная аппроксимация ДКП, делающая возможным эффективное распараллеливание вычислений с использованием 32-разрядных регистров общего назначения процессоров Intel 80386. Появившиеся позже более производительные вычислительные схемы использовали SIMD-расширения набора инструкций процессоров архитектуры x86. Значительно лучших результатов позволяют добиться схемы, использующие вычислительные возможности графических ускорителей (технологии NVIDIA CUDA и AMD FireStream) для организации параллельных вычислений не только ДКП, но и других этапов сжатия JPEG (преобразование цветовых пространств, run-level, статистическое кодирование и т. п.), причём для каждого блока 8х8 кодируемого или декодируемого изображения. В статье[9] была представлена реализация распараллеливания всех стадий алгоритма JPEG по технологии CUDA, что значительно ускорило производительность сжатия и декодирования по стандарту JPEG.