Форматы графических файлов
Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. С ней сталкиваются пользователи любых графических систем. Изображение может быть обработано несколькими программами прежде, чем примет свой окончательный вид. Например, исходная фотография сначала сканируется, затем улучшается ее четкость и производится коррекция цветов в программе Adobe Photoshop. После этого изображение может быть экспортировано в программу рисования, такую как CorelDRAW или Adobe Illustrator, для добавления рисованных картинок. Если изображение создается для статьи в журнале или книги, то оно должно быть импортировано в издательскую систему, например QuarkXPress или Adobe PageMaker. Если же изображение должно появиться в мультимедиа презентации, то оно, вероятнее всего, будет использовано в Microsoft PowerPoint, Macromedia Director или размещено на Web-странице.
Формат графического файла – способ представления графических данных на внешнем носителе.
Ранее в условиях отсутствия стандартов каждый разработчик изобретал новый формат для собственных приложений. Поэтому возникали большие проблемы обмена данными между различными программами (текстовыми процессорами, издательскими системами, пакетами иллюстративной графики, программами САПР и др.) Но с начала 80-х гг. официальные группы по стандартам начали создавать общие форматы для различных приложений. Единого формата, пригодного для всех приложений, нет и быть не может, но все, же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.
Пользователю графического редактора не требуется знать, как именно в том, или ином формате хранится информация о графических данных. Однако умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.
Векторные форматы
Файлы векторных форматов содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, прямоугольников, дуг и т. д.). Кроме того, в этих файлах хранится некоторая дополнительная информация. Различные векторные форматы отличаются набором команд и способом их кодирования.
Как правило, графические редакторы используют свои собственные форматы для хранения изображений во внешней памяти.
Собственный файловый формат – частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. Например, собственный формат CorelDRAW – CDR, Adobe Photoshop – PSD, Paint (стандартная программа Windows) – BMP.
Стандартный графический формат – общий формат для различных графических приложений.
При сохранении изображения в файле всегда нужно указывать формат.
Преобразование файлов из одного формата в другой
Необходимость преобразования графических файлов из одного формата в другой может возникнуть по разным причинам:
- программа, с которой работает пользователь, не воспринимает формат его файла; данные, которые надо передать другому пользователю, должны быть представлены в специальном формате.
Преобразование файлов из растрового формата в векторный
Существует два способа преобразования файлов из растрового формата в векторный:
- преобразование растрового файла в растровый объект векторного изображения; трассировка растрового изображения для создания векторного объекта.
Первый способ используется в программе CorelDRAW, которая, как правило, успешно импортирует файлы различных растровых форматов. К примеру, если растровая картинка содержит 16 миллионов цветов, CorelDRAW покажет изображение достаточно высокого качества Однако импортированный растровый объект может оказаться довольно большим даже в том случае, если исходный файл невелик, так как векторные форматы не обладают способностью сжатия графических данных.
Особенность второго способа преобразования растрового изображения в векторное заключается в следующем. Программа трассировки растровых изображений (например, CorelTRACE) ищет группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. После трассировки векторизованные рисунки можно редактировать как угодно. В то же время результат трассировки растрового изображения фотографического качества со сложными цветовыми переходами выглядит хуже оригинала
Преобразование файлов одного векторного формата в другой
Векторные форматы содержат описания линий, дуг, закрашенных полей, текста и т. д. В различных векторных форматах эти объекты описываются по-разному. Когда программа пытается преобразовать один векторный формат в другой, она действует подобно обычному переводчику, а именно:
- считывает описания объектов на одном векторном языке, пытается перевести их на язык нового формата.
Если программа-переводчик считает описание объекта, для которого в новом формате нет точного соответствия, этот объект может быть либо описан похожими командами нового языка, либо не описан вообще. Таким образом, некоторые части рисунка могут исказиться или исчезнуть. Все зависит от сложности исходного изображения.
Преобразование файлов из векторного формата в растровый
Преобразование изображений из векторного формата в растровый – в набор пикселей (этот процесс часто называют растрированием векторного изображения) встречается очень часто. Прежде, чем разместить рисованную (векторную) картинку на фотографии, ее необходимо экспортировать в растровый формат.
Каждый раз, когда векторный рисунок направляется на устройство вывода (например, монитор или принтер), он подвергается растрированию — преобразованию в набор видеопикселей или точек.
При экспорте векторных файлов в растровый формат может быть потеряна информация, связанная цветом исходного изображения. Это объясняется тем, что в ряде растровых форматов количество цветов ограничено (например, формат GIF использует не более 256 цветов).
Для преобразования файлов из одного формата в другой используются специальные программы – преобразователи (конверторы) форматов. Однако большинство графических редакторов (CorelDRAW, Adobe Illustrator, Adobe Photoshop и др.) могут читать и создавать файлы различных форматов, т. е. содержат в себе преобразователи форматов.
Сжатие изображений – применение алгоритмов сжатия данных к изображениям, хранящимся в цифровом виде. В результате сжатия уменьшается размер изображения, из-за чего уменьшается время передачи изображения по сети и экономится пространство для хранения.
Сжатие изображений подразделяют на сжатие с потерями качества и сжатие без потерь. Сжатие без потерь часто предпочтительней для искусственно построенных изображений, таких как графики, иконки программ, либо для специальных случаев, например, если изображения предназначены для последующей обработки алгоритмами распознавания изображений. Алгоритмы сжатия с потерями при увеличении степени сжатия как правило порождают хорошо заметные человеческому глазу искажения (помутнения, пикселизация).
Методы сжатия без потерь дают более низкий коэффициент сжатия, но зато сохраняют точное значение пикселов исходного изображения. Методы с потерями дают более высокие коэффициенты сжатия, но не позволяют воспроизвести первоначальное изображение с точностью до пиксела. Для файлов, создаваемых программами автоматизированного проектирования или электронных таблиц, очень важно сохранить всю информацию, потому что потеря хотя бы одного бита может изменить смысл всего файла. Совсем другое дело с растровыми данными. Человеческий глаз не воспринимает все тонкие оттенки цвета в обычном растровом изображении. Таким образом, некоторые детали могут быть опущены без видимого нарушения информационного содержания картинки.
Основные алгоритмы сжатия графической информации
Познакомимся с одним из вариантов группового кодирования (run-lenght encoding - RLE). Идея метода заключается в том, что последовательность повторяющихся значений заменяется парой чисел: одно из них указывает длину группы (число повторений данного значения), а другое - собственно это значение. Это очень общий и очень простой метод без потерь. В том или ином виде он используется во многих популярных сегодня форматах графических файлов и, в частности, в PCX и BMP. В его основе лежит тот факт, что многие изображения избыточны, поскольку содержат большое количество смежных пикселов одного цвета. Посмотрим, например, как с помощью группового кодирования сжимается изображение, в котором встречается подряд 100 пикселов с нулевым значением. Эта последовательность из 100 нулей кодируется парой чисел (100,0). Следовательно, такой фрагмент картинки сократится в пятьдесят раз.
Другим методом, которому мы также уделим внимание, будет JPEG (произносится "джей-пег") - метод, сжимающий с потерями. Метод получил свое название от аббревиатуры объединенной группы экспертов в области фотографии (Joint Photographic Expert Group - JPEG), которая его и разработала. JPEG широко используется при сжатии статических изображений. Этот метод существенно более сложен, чем RLE. Основная идея метода разделить информацию в изображении по уровню важности, и затем отбросить менее важную ее часть, уменьшая тем самым общий объем хранимых данных. Это достигается преобразованием матрицы цветовых значений в матрицу амплитуд, которые соответствуют определенным частотам разложения изображения.
JPEG-сжатие отбрасывает часть высокочастотных компонент изображения, оставляя компоненты с низкими частотами. Человеческий глаз менее чувствителен к высокочастотным вариациям цвета, поскольку общий вид изображения определяется низкими частотами. Значение пиксела, полученное при восстановлении изображения, несколько отличается от исходного значения, так как часть информации была потеряна, хотя обычно они очень близки.
У метода JPEG есть очень интересная особенность: пользователь может задавать коэффициент качества. Высокий коэффициент качества позволяет сохранить больше деталей, но при этом уменьшается степень сжатия. При низком коэффициенте качества степень сжатия увеличивается, но изображение становится менее четким. И это естественно, чем ниже коэффициент качества, тем большее количество информации отбрасывается. Вопрос в том, как найти разумный баланс между степенью сжатия и качеством изображения. Возможно придется прибегнуть к методу проб и ошибок, поскольку эффект JPEG-сжатия неодинаков для разных изображений. Одни картинки можно сжать в десять раз без особого ухудшения качества, в других же, даже при вдвое меньшем коэффициенте сжатия, возникают недопустимые искажения.
Контрольные вопросы
Что означает термин «формат графического файла»? Почему необходимо иметь стандартные и собственные форматы для различных приложений? Как хранится изображение в файле векторного формата? Какие вы знаете векторные форматы? Какая информация запоминается в растровом файле? Как можно уменьшить размер растрового файла? Какие методы сжатия графических данных вам известны? Какие форматы используются для хранения фотографий? Когда возникает необходимость в преобразовании форматов файлов? Какие способы преобразования растрового формата в векторный вам известны? Почему при преобразовании одного векторного формата в другой некоторые части изображения могут исказиться или вообще исчезнуть? Каковы особенности преобразования одного растрового формата в другой растровый формат?
Заполнить таблицу:
Графические форматы
Тип | Расширение файла | Область использования | Используемый алгоритм сжатия | Цветопередача | Качество изображения |
Растровый | bmp | ||||
Растровый | gif | ||||
Растровый | pcd | ||||
Растровый | jpg | ||||
Растровый | png | ||||
Векторный | cdr | - | |||
Векторный | wmf | - |
Ответы:
Графимческий формамт — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.Что бы можно было обмениваться файлами между различными приложениями.
