Графические форматы

Графические форматы.

В связи с техническим прогрессом возникла потребность в перенесении на платформу ПК и адаптации различных форматов кодирования и хранения графической информации с других платформ (например Macintosh, где подобные разработки развиваются в течение уже второго десятка лет), или же разработка собственных, ориентированных на ПК графических форматов, полностью учитывающих все особенности архитектуры их видеоадаптеров.

Более того, в последние 5 лет в связи с молниеносным распространением Internet и, в частности, технологий World Wide Web, стала вставать проблема другого рода – разработка форматов изображений достаточно компактных для передачи в сети с минимальными задержками и аппаратно независимых, так как к сети подключены компьютеры самых различных архитектур.

В связи с этим, хотелось бы кратко рассмотреть несколько распространенных графических форматов и кратко охарактеризовать их возможности. Все эти сведения сведены в нижеследующую таблицу:

Формат	Макс. глуб. цвета	Макс. число цветов	Макс. размер изображения, пиксел	Методы сжатия	Кодирование нескольких изображений
BMP	24	16'777'216	65535x65535	RLE	–
GIF	8	256	65535x65535	LZW	+
JPEG	24	16'777'216	65535x65535	JPEG	–
TIFF	24	16'777'216	Всего 4'294'967'295	LZW, RLE и другие	+

Кроме этого следует отметить, что наиболее компактными являются форматы JPEG и GIF, которые, к тому же, платформенно – независимы. Формат BMP является стандартным форматом Windows, однако большого распространения не получает из–за непомерных размеров файлов, особенно при сохранении графики с глубиной цвета 24 бит/пиксел. Касаемо формата TIFF следует заметить, что он, как и JPEG, GIF, является частично платформенно – независимым, однако слишком объемен для использования в сети и, что еще хуже, слишком сложен для интерпретации. Кроме того любые программные изделия, в том числе и просмотровщики графических файлов, содержащие код для кодирования/декодирования данных по алгоритму LZW должны распространяться по соответствующему лицензионному соглашению компании Unisys Corp., владельца алгоритма, что дополнительно удорожает эти продукты.

BMP.

Формат BMP (от слова bitmap) был создан компанией Microsoft и широко используется в ОС Windows для растровой графики. Вам необходимо записать изображение в этом формате, если вы хотите использовать его в качестве фона вашего рабочего стола. Хотя в этом формате может применяться компрессия, большинство программ ее не используют. BMP–файлы с компрессией могут иметь расширение RLE. Без компрессии размер файла оказывается близок к максимальному. Этот формат достаточно известен и может быть использован на платформе Macintosh, хотя был написан для PC.

TIFF (Tagged Image File Format).

Предложенный компанией Aldus, аппаратно независимый формат TIFF на сегодняшний день является одним из самых распространенных и надежных, его поддерживают практически все программы на РС и Macintosh так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных цветов Pantone. TIFF может сохранять векторы Photoshop'a и массу других дополнительных данных. TIFF имеет две разновидности: для РС и Macintosh. Это связано с тем, что процессоры Intel и Motorola читают и записывают числа совершенно противоположными способами. Смущаться не стоит – как правило, программы с легкостью читают оба варианта формата. Наибольшие проблемы обычно вызывает LZW – компрессия, иногда применяемая в TIFF'e. Ряд программ (например, QuarkXPress 3.x и Adobe Streamline) не умеют читать такие файлы, кроме того, они могут дольше выводиться на принтеры и фотонаборные автоматы. Только если файл комрессуется в 3 – 4 раза, вы получаете выигрыш во времени вывода.

Формат продолжает развиваться и дополняться новыми возможностями. Фирма Letraset ввела сокращенную версию TIFF–формата под названием RIFF (Raster Image File Format).

JPEG или GIF.

Итак, фактически перед человеком или компанией, которая намерена размещать на своих дисках большое количество изображений и, возможно, предоставлять их для использования в Internet, встает дилемма: что выбрать GIF или JPEG.

Формат GIF, разработанный компанией CompuServe, и изначально предлагавшийся именно как формат для обмена изображениями в сети является форматом с достаточно высокой степенью сжатия изображения. Кроме того, GIF обладает дополнительными возможностями, которые делают его использование в сети привлекательным. Первая – это возможность изменения порядка вывода на экран строк изображения, с заполнением промежутков между ними временной информацией. Визуально это выглядит так, что по мере загрузки из сети (что происходит нередко с катастрофически низкой скоростью) изображение на экране появляется как бы « низком качестве», а затем, по мере подгрузки дополнительной информации, восстанавливает пропущенные строки изображения. Таким образом, пользователь еще до окончания процесса загрузки может получить представление о содержимом изображения и прервать загрузку ненужного файла большого размера. Вторая возможность заключается в хранении в одном файле боле чем одного изображения, что делает возможной элементарную покадровую анимацию. Еще одной отличительной особенностью GIF является то, что один из цветов можно объявить «прозрачным», и тогда при выводе изображения те его части, которые выкрашены этим цветом не будут выводиться на экран и под ними будет виден фон, на который изображение накладывается. Самым же большим недостатком GIF является то, что он может хранить изображение, состоящее максимум из 256 цветов, что в последнее время становиться все менее и менее приемлемым. Вместе с этим, пользователей GIF преследует такая же неприятность, что и в случае с форматом TIFF: GIF также использует LZW–сжатие, а следовательно, каждое изображение может распространяться только при наличии соответствующего лицензионного соглашения.

Формат JPEG является TrueColor–форматом, то есть может хранить изображения с глубиной цвета 24 бит/пиксел. Такой глубины цвета достаточно для практически точного воспроизведения изображений любой сложности. Более глубокое представление цвета (например 32 бит/пиксел) реально оказывается практически неотличимым от данного при просмотре на современных мониторах и при распечатке на большинстве доступных принтеров. Такая глубина цвета может оказаться полезной разве только в издательской деятельности. JPEG в общем обладает более высокой степенью сжатия изображений, нежели GIF (подробнее этот аспект описан в главе «Практики использования JPEG»), но не обладает возможностью хранить несколько изображений в одном файле. Недавно была разработана модификация формата JPEG, получившая название Progressive JPEG, что приблизительно можно перевести на русский язык как «постепенный JPEG», который предназначен для тех же задач, что и чересстрочное отображение GIF–изображений. Это сделало формат JPEG еще более привлекательным в качестве сетевого стандарта. Однако, и в JPEG присутствуют свои недостатки. В отличие от GIF, который может эффективно сжимать изображения практически любого содержания, JPEG ориентирован прежде всего на реалистичные изображения, то есть изображения фотографической направленности, и качество сжатия значительно ухудшается при обработке изображений с четко очерченными линиями и границами цветов.

Таким образом, нельзя до сих пор сделать окончательного выбора в пользу одного или другого формата. Однако, мне формат JPEG представляется более интересным с точки зрения оригинального алгоритма сжатия и больших возможностей для развития в перспективе. Также формат JPEG следует считать однозначно более гибким: он позволяет выбирать между хорошим качеством изображения или хорошей степенью сжатия и находить приемлемый компромисс для каждого конкретного случая. Поэтому все дальнейшее исследование посвящено именно этому формату.

Практика использования JPEG.

При использовании графики в Internet для оформления Web–страниц самым ценным ресурсом до сих пор является скорость загрузки страницы с удаленного сервера. Здесь перед разработчиком встает выбор использования чересстрочных GIF–изображений либо очень сильно сжатых JPEG (при условии, что Вы не используете Progressive JPEG – он сочетает эти две черты и однозначно лучше). Этот выбор практически не возможно сделать, основываясь на теоретических доводах, потому что он зависит от содержания изображений. Возможно, чересстрочное изображение уже на первых этапах своего воспроизведения на экране будет распознано и этого будет достаточно, а может быть, что конкретное изображение настолько удачно сожмется в JPEG, что скорость его отображения перекроет даже чересстрочный GIF. Можно, тем не менее, придерживаться следующих рекомендаций:

·  если изображение размещается на странице лишь с оформительскими целями, то его полное отображение становится необязательным и в этом случае логично использовать (а это так и происходит) чересстрочный GIF

·  если изображения на Вашей гипотетической странице находятся именно с целью их показа, как например многочисленные странички музеев, журналов и т. д. с полноцветными картинками больших размеров, то их, скорее всего, так или иначе нужно будет загружать полностью, и тогда Ваш единственный выбор – JPEG.

Как уже отмечалось выше, формат JPEG ориентирован на изображения реального мира. В таких изображениях достаточно редки четкие цветовые границы, но преобладают плавные переходы цвета. Вместе с тем такие изображения при сканировании дают следующий эффект: пикселы, расположенные рядом имеют различные оттенки часто едва, а то и совсем не различимые глазом. Если хранить такие пикселы в своих "истинных" цветах, то на каждый из них нужно отводить свое место. Сжатие JPEG построено как раз на таких особенностях. Он обладает возможностью эффективно представлять переходы цвета и близкие по значению оттенки компактно с помощью техники квантования цветов (см. главу "Формат JPEG"). Если же Вы располагаете изображением с обширными областями абсолютно одинакового цвета, то такое изображение лучше хранить в каком–нибудь другом формате, например GIF. Однако, такие изображения практически невозможно получить при сканировании реалистичных картин, например фотографий. JPEG позволяет также варьировать качеством в ущерб степени сжатия или наоборот.

Различия в качестве еще больше нивелируются при публикации их на конкретном полиграфическом оборудовании. Если говорить о бытовых условиях, а следовательно об использовании обычных потребительских принтеров, то, например, на моем лазерном черно – белом принтере с разрешающей способностью 300 точек на дюйм различия едва заметны даже между исходным изображением без потерь и конечным JPEG–изображением с очень большим коэффициентом сжатия. Итоговый выбор же остается за пользователем.

Формат JPEG.

За счет чего же достигается настолько высокая степень сжатия и за счет чего мы можем варьировать качество? Самое большое отличие формата JPEG от других состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями информации. И количественно меняя процент потерь, мы можем производить вышеописанные преобразования. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообще можно) обнаружить. Фактически можно и не использовать сжатие с потерями, и тогда можно получить JPEG–файл, который будет при отображении выглядит точно, как и исходное отсканированное изображение.

Стандартная графика Windows.

Вся компьютерная графика делится на две большие ветви: растровую и векторную. Векторы представляют собой математическое описание объектов относительно точки начала координат. Проще говоря, чтобы компьютер нарисовал прямую, нужны координаты двух точек, которые связываются по кратчайшей, для дуги задается радиус и т. д. Таким образом, векторная иллюстрация – это набор геометрических примитивов. Сложность при передаче данных из одного векторного формата в другой заключается в использовании программами различных алгоритмов, разной математики при построении одних и тех же объектов.

Растровый файл устроен проще (для понимания, по крайней мере). Он представляет собой прямоугольную матрицу (bitmap), разделенную на маленькие квадратики – пикселы (pixel – picture element). Чем больше пикселов в каждом квадратном дюйме на матрице, тем выше разрешение файла. Данная структура характерна для всех растровых форматов. Различаются они способностью нести какую – либо дополнительную информацию, количеством информации о цвете, которую можно определить для каждого пиксела, способом архивации, другими особенностями.

WMF (Windows Metafile).

Еще один родной формат Windows. Служит для передачи векторов через буфер обмена (Clipboard). Понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF стоит только в крайних случаях для передачи "голых" векторов. WMF искажает (!) цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, не понимается программами на Macintosh.

AI (Adobe Illustrator Document).

Adobe Illustrator не популярен в Израиле, зато его любят американцы и русские. Может содержать в одном файле только одну страницу, имеет маленькое рабочее поле – всего 3х3 метра. В целом несколько уступает FreeHand'у и CorelDRAW по иллюстративным возможностям, тем не менее, его формат – AI – отличается наибольшей стабильностью и совместимостью с PostScript. AI поддерживают почти все программы, так или иначе связанные с векторной графикой. Формат Illustrator'а является наилучшим посредником при передаче векторов из одной программы в другую, с РС на Macintosh и назад. Наиболее совместимыми можно назвать 3–ю и 4–ю версии AI. Кроме того, если вы работаете в основном в Photoshop'e (Web–дизайн, например), то Illustrator 7 станет лучшим помощником, т. к. имеет с Photoshop'ом одинаково организованный интерфейс и горячие клавиши. Photoshop понимает форматы Illustrator'a (AI и EPS) напрямую.

Принципы грамотного оформления web – сайта.

Даже после отбора материалов, которые нужно разместить в web–публикации, остается множество требующих уточнения деталей. Ваш документ должен хорошо выглядеть, и быть предназначенным для четко определенной аудитории. Также важно учесть те ограничения, которые могут налагать на читателей имеющееся у них оборудование и программы просмотра Web. Одно дело, если связь с Internet осуществляется по модему со скоростью 14 400 бит в секунду, и совсем другое при подключении по скоростной сети ISDN.

Выбор стиля оформления документа.

Так как читатели вряд ли одновременно увидят на экране сразу несколько страниц вашего web–документа, сохранение единого стиля оформления не так важно, как в печатных изданиях. Однако все – таки желательно оформлять все страницы в едином ключе.

Сохранение единого стиля преследует несколько целей. Во – первых, может потребоваться напечатать документ, и, если он хорошо оформлен, при этом не понадобится вносить изменений. Во – вторых (это в большей мере касается коммерческих страниц), читателю нужно постоянно напоминать, где он находится. Это можно сделать, например, поместив на каждой странице логотип фирмы. В – третьих, что особенно важно, отсутствие единого стиля оформления может создать впечатление об отсутствии у вас профессионализма. Даже если вы публикуете в Web анархистские листовки, читателей больше привлечет хорошо структурированная информация, оформленная в едином стиле.

Как привлечь аудиторию.

Необходимо постоянно иметь в виду особенности аудитории, на которую направлена ваша публикация. Если ваше сообщение будет чересчур простым или очень сложным, можно потерять большую часть посетивших ваш web–архив читателей. Лучше исходить из предположения, что любой посетитель вашего узла хорошо обучен грамоте и обладает достаточным для работы в Сети интеллектом. Подразумевается, что читатель – человек любопытный. Это определение, однако, включает в себя как четырнадцатилетнего хакера, так и сорокалетнего ученого.

Возникает вопрос, как выбрать стиль представления информации и язык, привлекательные для вашего идеального читателя. В основном эта проблема решается выбором стиля изложения. Например, шутки, игра слов, преувеличения или чрезмерно легкомысленный стиль могут подорвать к вам доверие и создадут такому узлу сомнительную репутацию в ущерб вашему профессиональному образу. Это не значит, что нельзя создавать развлекательных web–страниц, однако следите, чтобы стиль оформления не отвлекал читателя от главной цели документа.

Необходимо также учитывать, какое оборудование и программное обеспечение будет использоваться для просмотра. Например, на некоторых компьютерах нельзя увидеть изображений, поэтому необходимо создать страницу, которая работала бы как в графических, так и в текстовых web–броузерах. Но даже если принимать во внимание только графические платформы, остается очень большой разброс их возможностей. К примеру, существует много web–броузеров: NCSA Mosaic, Netscape Navigator, Enhanced Mosaic и т. д., и каждый из них отображает документ по – своему.

Примечание: Наблюдается тенденция включать в web–документ информацию о броузере, с помощью которого он тестировался. Такое сообщение может иметь следующий вид: «Просмотр этого документа в программе Netscape дает наилучшие результаты». Кроме того, где – нибудь можно создать ссылку на версию документа, отформатированную специально для броузера Netscape Navigator.

Необходимо также учитывать ограничения, которые налагает на читателя используемое аппаратное обеспечение. Возможно, кто – нибудь ухитрился подключиться к Internet на скорости 2400 бит в секунду или пытается работать с графикой, имея лишь CGA–адаптер. Эти совсем уж крайние случаи даже не стоит принимать во внимание. Кроме того, документ, который можно будет просмотреть даже на таком компьютере, получится настолько примитивным, что лишь оттолкнет большинство посетителей. В него нельзя будет включить даже простейших изображений – на скорости 2400 бит в секунду они будут передаваться слишком долго.

Минимальные требования, которые стоит предъявлять к читателям вашего документа, – это наличие графического броузера, который работает с разрешением SVGA – 80х600 точек и 256 или более цветов. Хотя некоторые компьютеры (в основном ноутбуки), с помощью которых читатели будут подключаться к вашему документу, имеют разрешение 640х480 точек и 16 цветов, но, как правило, они могут преобразовывать палитру таким образом, чтобы изображения все – таки выглядели приемлемо. Минимальная скорость соединения, на которую нужно рассчитывать – 9600 бит в секунду.

Список литературы.

1.Сайт http//www. informika. ru/gkj45.htm;

2. Сайт http//www. jim. pp. ru/1999//ht83.htm;

3. Сайт http//www. zanaveski. kim. ru/main. htm;

4. Сайт http//www. vebius. dax. ru./gif. htm;

5. Сайт http//www. osp. ru/publish/1997/06/66.htm