Какая система осуществляет преобразование в растровый формат

Обновлено: 02.07.2024

Любой документ очень украсят толково подобранные иллюстрации. Нас, как авторов документа, в первую очередь интересует смысловая составляющая иллюстрации (что изображено на картинке). Но для прикладной программы любая иллюстрация является кусочком (файлом) информации, записанной определенным кодом. Чтобы грамотно работать с иллюстрациями немного теории.

По окончании урока вы сможете:

1. Рассказать, что такое формат файла
2. Рассказать, что такое расширение файла
3. Рассказать об особенностях и отличиях векторной и растровой графики
4. Перечислить основные понятия растровой графики
5. Дать рекомендации по применению форматов графических файлов

1. Форматы файлов

Файлы бывают разных типов: текстовый, табличный, исполняемый (используемый для программ, которые вы можете запустить), графический и т.д. Вид файла определяется его форматом.

Операционная система использует расширения файлов для определения: какие приложения связаны с типами файлов или, какое приложение открывается при двойном щелчке по файлу.

Строго говоря, формат и расширение не одно и тоже

Вид расширения	Тип (формат) файла	Программа\утилита
*.exe	Исполняемый файл (программный бинарный файл)	Любая рабочая программа Windows, DOS, Symbian, OS/2
*.doc(docx)	Документ Word (Word 2007 и выше)	MS Word
*.xls(xlsx)	Таблца Excel	MS Excel
*.txt	Текстовый файл простого формата (документ)	Блокнот
*.ppt(pptx)	Файл презентаций PowerPoint	MS PowerPoint
*.mp3, *.waw, *.wma, *.m4a	звуковой (цифровой) файл	Любой аудио-плеер
*.bmp, *.jpg(jpeg), *.jpg, *.jpg, *.tiff, *.ico, *.raw	Графический файл	Прикладной графический редактор или менеджеры изображений
*.avi, *.wmw, *.mkv, *.3gp, *.flv, *.mpeg, *.mp4, *.mov, *.vob	Видео файлы	Различные плееры
*.rar, *.zip, *.7z, *.tar, *.gzip, *.gz, *.jar	Архивный контейнер	WinRar и 7-Zip
*.html, *.htm, *.php	Веб-страница	Браузеры
*.pdf	Файл электронного документа	Adobe Reader, Foxit PDF Reader

2. Расширения файлов

Увидеть или не увидеть расширения файлов – это нам решать.

После имени файла появилась точка и буквы латиницей. Эти буквы в количестве 2÷4 являются расширением файла. Иногда возникает необходимость изменить имя файла (например, вы допустили опечатку. Щелчок ЛМ по имени:

Но будьте осторожны! Если вы случайно сотрёте расширение, то операционная система не сможет идентифицировать формат файла и не сможет его открыть ни одной прикладной программой. В этом случае просто вручную восстановите расширение, вводя буквы с клавиатуры.

3. Векторная и растровая графика

Компьютерная графика бывает двух видов: векторная и растровая.

Изображение в векторном формате строится с помощью математических формул (точки, линии, кривые Безье).

Векторный файл с изображением окружности содержит следующую информацию:

1. координаты центра окружности
2. радиус
3. цвет и толщина контура
4. цвет заливки

1. Линия в векторном круге при масштабировании не меняет свою толщину, потому что толщина её задана математически.
2. Линия в растровом круге при масштабировании меняет свою толщину в соответствии с коэффициентом масштабирования

Векторная графика используется для иллюстраций, иконок, логотипов и технических чертежей, но сложна для воспроизведения фотореалистичных изображений. Редактор векторной графики Adobe Illustrator, CorelDraw, Visio. Распространённые векторные форматы это: *.svg, *.pdf, *.eps, *.ai и *.cdr. Последние два разработаны специально для программ Adobe Illustrator и CorelDraw соответственно, и максимально верно поддерживаются именно ими. Формат изображения Visio − *.vsdx

Но вздумайте вставлять в документ рисунок, созданный в векторном редакторе. При отсутствии на вашем компьютер соответствующих векторных редакторов, вы просто не сможет это сделать. Исключение составляет изображения , так как он является частью пакета Office.

Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому.

1. фотографии, созданные цифровым фотоаппаратом,
2. сканированные изображения
3. изображения, созданные в растровых графических редакторах
4. изображения, созданные в векторных редакторах и экспортированные в растр.

Форматы растровых файлов: bmp, gif, jpeg, jpeg 2000, pcx, png, tga, tiff.

А теперь вопрос: как не запутаться в них?

4. Основные понятия растровой графики

PIXEL (Пиксель) – сокращение от Picture Element (Элемент изображения) – обозначает наименьший элемент изображения, который может быть отображён на экране или при печати.

Разрешение изображения (графическое разрешение) определяет плотность пикселов в изображении.

Плотность пикселов – количество пикселов на единицу длины и измеряется чаще всего в пикселах на дюйм (ppi).

Объем файла определяется общим количеством пикселов в изображении.

При печати более высокое разрешение позволяет воспроизводить более мелкие детали изображений.

Благодаря использованию бо́льшего числа пикселов, высокое разрешение позволяет получать в изображении более мелкие детали и более тонкие цветовые переходы.

Увеличение исходного разрешения (с которым изображение было отсканировано или создано) обычно не приводит к повышению качества изображения, поскольку в этом случае не создаётся новая графическая информация, а лишь перераспределяются прежние данные между большим количеством пикселов.

Выбор оптимального разрешения для изображения зависит от того, каким образом вы собираетесь его отображать или тиражировать

Выбор неоправданно высокого разрешения (превышающего физические возможности выводного устройства) приводит к увеличению объёма файла, что в свою очередь не может не сказаться на скорости его обработки, печати или передачи по сети

Использование слишком низкого разрешения для книжной или журнальной иллюстрации неизбежно приведёт к резкому падению качества печатных оттисков, вызванному чрезмерным увеличением размера пикселов

Глубина цвета

Количество бит необходимое для описания этого самого цвета пиксела, и называется глубиной цвета.

1 bit минимальная единица измерения объема информации.

Бит может иметь только два значения:

Комбинация из двух битов может иметь уже четыре значения: 00, 01, 10, 11. Комбинация из трех восемь, так далее по степеням двойки

Существует несколько базовых вариантов изображений.

Монохромные (Bitmap)

Все клетки делятся на черные и белые.

Для описания цвета каждого пиксела такого изображения достаточно одного бита:

• если он выключен (0) — пиксел чёрный,
• если включён (1) — пиксел белый.

Глубина цвета в 1 бит является минимальной; естественно, что в этом формате невозможно передать какие-либо оттенки цвета

Индексированный цвет (Indexed Color, или Palette Color)

На каждый пиксел приходится от до 8 бит, которые позволяют передать соответственно от 22=4 до 28=256 оттенков цвета

256 оттенков не могут воспроизвести всю цветовую гамму

Сама палитра может содержать от 4 до 256 цветов и оттенков, в зависимости оттого, сколькими битами кодируется каждый пиксел

Реальные цвета изображения огрубляются до ближайших похожих оттенков из цветовой палитры.

Графически изображение с индексированной палитрой можно представить так:

Полутоновые (градации серого Grayscale)

Для того, чтобы передать оттенки серого цвета на черно-белой фотографии или в любом другом полутоновом черно-белом изображении, на каждый пиксел выделяется уже 8 бит, то есть 1 байт

Это позволяет передать 256 оттенков серого в промежутке от чисто чёрного (0) до чисто белого (255)

256 оттенков серого вполне достаточно, чтобы человеческий глаз не различал переходов между соседними оттенкам

В этой схеме значение, присваиваемое каждому пикселу, характеризует его цвет напрямую.

Полноцветные RGB

На каждый пиксел отведено уже по три байта (24 бита), каждый из которых передаёт оттенок одной из цветовых составляющих в данной точке красной (R, Red), зелёной (G, Green) и синей (В, Вlue).

Можно рассматривать изображения в этом формате, как состоящие из трёх слоёв:

1. первом слое цвета изменяются от чёрного (0) до чисто красного (255),
2. во втором — от чёрного до чисто зелёного
3. и в третьем — от чёрного до чисто синего.

Сочетание чистых красного, зелёного и синего цветов даёт белый.

Каждый компонент может иметь 256 оттенков, а общее число цветов, отображаемое данной моделью, составляет
256(R)×256(G) ×256(B)=16777216 цветов

Полноцветные четырехкрасочные (триадные, CMYK)

В данном формате на каждый пиксел приходится уже по 4 байта (32 бита): по одному для голубой (С, Суап), пурпурной (М, Magenta), жёлтой (Y, Yellow) и чёрной составляющих (К, back).

СМК-файл состоит из четырёх слоёв:

1. от белого до голубого
2. от белого до пурпурного
3. от белого до жёлтого
4. от белого до чёрного

Эта цветовая схема позволит воспроизвести 256(С) × 256(М) × 256(Y) × 256(K) =4 294 967 296 цветов. Именно эти четыре цвета используются в полиграфии для печати полноцветных изображений.

Понять и запомнить!

Разрешение растровой графики – это совокупность размера картинки в пикселах плюс глубина цвета. Например 800×600 RGB (или 800×600, 24 bit что одно и то же).

5. Форматы графических файлов

Графический формат ‒ это система хранения растрового изображения на носителе

Кроме самого изображения, графический формат обычно содержит информацию о нем, например, размеры, физическое разрешение, тип принтера для печати, имя создателя

Часто уникальность формата состоит только в возможности хранения дополнительной информации (к примеру, специальный правительственный формат для хранения фотографий, полученных со спутников, содержит, кроме изображения, такую специфическую информацию, как время и дату фотографирования, тип спутника, вид оборудования, которым был произведен снимок и т. п.)

Сжатие (compression)

Однако кроме специфической системы хранения растровых данных и информации, большинство графических форматов имеет еще одну полезную особенность: они обеспечивают сжатие (compression) изображения, т.е. могут запаковывать картинки как архиваторы

Графическое сжатие может сохранять исходное качество изображения (loss-less compression), но может его и портить (lossy compression)

В зависимости от использованного в формате алгоритма и коэффициента сжатия изображение может занимать иногда в тысячу раз меньше места, чем в исходном виде

Алгоритмы сжатия с потерями качества (СПК)

Алгоритмы сжатия с потерями качества основаны на поиске и выделении не бит или байт, а каких-то аналоговых деталей, отсутствия которых человек не замечает, и удаления их.

Например, самое распространенное сжатие СПК фрактальное (от англ. fraction, что означает дробь, часть) — основано на выделении одинаковых текстур (фракталов) и кодировании их математически.

Поэтому алгоритмы сжатия СПК могут быть применены только к фотографическому изображению, звуку или видеоролику, т. е. там, где такие детали могут присутствовать.

Алгоритмы сжатия СПК за счёт потерь сжимают изображений гораздо сильнее, чем БПК: они могут превратить 2-Мбайтное изображение в 20-Кбайтное, почти не ухудшив качества.

Microsoft Windows Bitmap (ВМР)

По умолчанию изображение в формате не сжимается, однако при желании можно задействовать реализованное в ВМР сжатие RLE (правда, сжимать можно только 256- и 16-цветные изображения).

Хотя формат графического файла ВМР со всеми его разновидностями полностью разработан корпорацией Microsoft, ни одно из ее приложений не поддерживает сжатые ВМР-файлы, но многие программы могут с ним работать.

Windows ВМР-файлы имеют расширения *.ВМР, *.RLE (Run Length Encoded Bitmap) и *.DIB(Device Independent Bitmap).

Примечение: при загрузке палитровых ВМР-файлов в Windows в 16- или 256-цветном режиме некоторые цвета могут быть искажены.

Zoft PC PaintBrush Picture (PCX)

Формат графического файла PCX имел достаточно сильный и быстрый алгоритм сжатия БПК – разновидность RLE и среди приложений под DOS приобрёл огромную популярность:

• поддерживается практически всеми растровыми редакторами и графическими пакетами,
• используется во многих инструментальных библиотеках программиста

РСХ-файлы имеют большой заголовок, содержащий информацию о графическом режиме, программе, которой создан этот файл и т. п.

Graphie Interchange Format (GIF)

Формат графического файла GIF имеет сильное сжатие LZW и поддерживает палитровые изображения.

Такая система показа позволяет понять, что изображено на картинке еще до того, как она будет полностью выведена на экран

В формате версии GIF89a могло храниться несколько изображений или даже анимационный ролик

Он также поддерживал прозрачный цвет для наложения

Формат уже начал устаревать, поскольку не поддерживает цветные фотографические изображения

Tag (Tagged) Image File Format (TIFF)

Формат графического файла TIFF используется в издательских системах

Формат поддерживает множество алгоритмов сжатия (LZW, CCITT RLE, PackBits, Group IV Fax, NeXT, Thunderscan, PICIO, SGI RLE и даже JPEG), типов изображений (включая нестандартные палитровые) и два вида записи − IBM PC и Macintosh

Со сжатием LZW TIFF-файл занимает почти столько же места, как GIF, только в отличие от GIF формат поддерживает полноцветные изображения и хранит в файле много информации об изображении:

• разрешении, тип принтера и другие детали,
• необходимые для профессиональной работы

Portable Network Graphics (PNG)

Формат графического файла PNG основан на вариации алгоритма сжатия без потерь качества LZ77 — Deflate, известной пользователям по архиватору PKZip

В отличие от GIF и TIF он сжимает растровые изображения и по горизонтали, и по вертикали, что обеспечивает степень сжатия в среднем в полтора-два раза превосходящую GIF

Поддерживает прозрачность, то есть изображения с прозрачным фоном

Все остальные функции GIF в PNG реализованы, и некоторые развиты в нем даже лучше

Joint Photographic Experts Group (JPEG)

Формат графического файла JPEG использует алгоритм сжатия с потерей качества. Алгоритм сжатия сокращает количество плавных тоновых переходов

Поэтому при сжатии изображений формату JPEG предпочитают GIF или PNG.

Степени сжатия алгоритмом JPEG

Поэтому, если кто-то вам предложит сохранить схему в формате JPEG, откажитесь наотрез.

Формат графического файла. Сводные характеристики

Как выбрать формат графического файла?

1. Чертежи, планы или другие контурные рисунки хранить в формате PNG или GIF
2. Если нет уверенности в совместимости какого-либо пакета с форматом изображения, запишите его: в формате ВМР (без сжатия), если это пакет под Windows, TIFF, если это издательская система, и GIF или PCX — если пакет под DOS
3. Если вы храните большие архивы фотографических изображений, которые уже не подлежат дальнейшей обработке, используйте формат JPEG(JFIF)
4. Если вам необходимо постоянно высокое качество фотографических изображений, используйте PNG, TIFF-LZW, без потерь качества.
5. Если вас интересует скорость показа контурных изображений лучшего формата, чем PCX, вам не найти

Что касается моих пристрастий, то: Да здравствует формат PNG!

Интересные факты о сжатии

Векторная графика – способ представления компьютерной графики, основанный на описании математическими формулами геометрических объектов и их свойств.

Основное достоинство – масштабируемость без потерь качества. Недостаток – возрастающая нагрузка на компьютер при использовании большого количества деталей и элементов.

Перевод векторного изображения в растровое обычно прост, однако обратный процесс сложен и чреват потерей или искажением информации и часто требует ручной доработки.

Также основное достоинство векторной графики – удобное преобразование векторов в пути инструмента (лазера или фрезы). Таким образом с помощью векторов легко задать пути движения для ЧПУ станка.

Растровая графика

Растровая графика – способ представления графической информации в виде матрицы пикселей, где каждый пиксель имеет свой цвет.

Основные характеристики растровой графики — это разрешение (dpi) и размер в мм.

Растровая графика — это несколько примитивный, но и одновременно эффективный способ хранения и передачи графики.

Во-первых , при увеличении масштаба теряется качество.

Во-вторых имеет большой размер файла даже на простых изображениях. Также растровый формат графики не может быть использован в качестве путей для инструмента станка.

Растровый формат идеален для хранения и обработки фотографий и сложных изображений.

Основной момент, который стоит осознавать при работе с векторными форматами на лазерных станках, это то, что лазеру нет необходимости в цветовой информации изображения, так как цвет отпечатка лазерного луча на материале может только иметь оттенки одного и того же цвета.

Либо вовсе один оттенок. Если речь идёт о гравировке на фанере или древесине, то в зависимости от мощности и длительности лазерного излучения может быть получен разный оттенок изображения на материале.

Однако при обработке двуслойных материалов (двуслойные пластики, анодированный алюминий) вне зависимости от мощности будет либо снят верхний слой, либо не снят.

Так, лазерные станки могут обрабатывать растровые изображения двумя способами:

1. двуцветным (dither), где оттенок области определяется концентрацией точек на площади. Модулировать мощность согласно индексу пикселя, где белый цвет равен 0, а крайний черный – 255.

Тогда задаётся соответствие белого цвета минимальной мощности, а черного – максимальной.

2. Второй способ возможен при управлении контроллером мощностью БВН не аналоговым сигналом, а ШИМ (цифровой).

2. Векторные форматы и их особенности

CDR – внутренний формат программы CorelDraw, который может содержать как векторные, так и растровые объекты. Является проприетарным форматом и не поддерживается сторонними программами.

Может быть сконвертирован в другой векторный формат с помощью сторонних утилит или самой CorelDraw.

AI, EPS – форматы компании Adobe, разработанные изначально для использования программой Adobe Illustrator. Формат очень удобный для использования в CAM программах, так как поддерживает все необходимые условия, готов к импорту в большинстве CAD и CAM программ.

При экспорте в формат Ai мы рекомендуем выставлять совместимость с Adobe Illustrator 8 так как более поздние версии могут содержать лишнюю информацию, которая может помешать работе.

Стоит отметить что до 8 версии формат ai является аналогом формата eps, однако почему-то есть ряд программ, которые не поддерживают eps, при этом имея поддержку формата ai.

А, например, программа Vectric Aspire чаще успешно открывает макеты в формате eps, чем в формате ai.

Тем не менее опыт работы с различными CAM программами показывает, что эти форматы являются самыми оптимальными для использования.

DXF - открытый формат файлов для обмена графической информацией между приложениями САПР.

Создан фирмой Autodesk для системы AutoCAD, позже основным форматом для AutoCAD стал DWG, но в области работы ЧПУ станков DXF остался стандартом для трансфера чертежей между программами.

Однако этот формат обладает большим количеством недостатков. Первый и самый главный – DXF не поддерживает круговую интерполяцию и чаще всего скругления и дуги в этом формате представлены в виде набора прямых отрезков.

Это, в свою очередь, может вносить значительные проблемы в работу станка по DXF чертежу. Каждая точка на чертеже — это замедление и ускорение станка.

Современные контроллеры ЧПУ, поддерживающие круговую интерполяцию обрабатывают дуги плавно и с отдельными параметрами ускорения и замедления, но если скругление выполнено в виде множества отрезков, то обрабатываться такие дуги будут либо значительно медленнее, либо будут провоцировать вибрации и дрожания инструмента станка.

Ниже представлено прямое сравнение двух одинаковых деталей, экспортированных в разных форматах, формат ai поддерживает криволинейные вектора, формат dxf разбивает дуги на прямые короткие отрезки.

Также, порой, при использовании формата dxf могут возникать случаи, когда вершины (точки) векторов не объединены, что в свою очередь может повлечь за собой крайне некорректную работу CAM-программы и будет требовать доработку макета.

Стоит отметить что при использовании формата dxf надо обращать большое внимание единицам измерения при экспорте и импорте, если в экспортирующей программе по ошибке будут выставлены дюймы, а при импорте миллиметры, то масштаб детали будет пропорционально нарушен.

SVG – открытый формат векторной графики, в первую очередь разработанный для использования на веб-страницах, однако поддерживается некоторыми CAM системами и легко конвертируется, однако он может содержать в себе анимацию и некоторые лишние данные, так что его использование может быть ограничено.

3. Растровые форматы и их особенности

BMP – один из старейших и фундаментальных форматов растровой графики, который содержит изображение без сжатия.

Файл содержит битовую информацию о каждом пикселе изображения.

В работе на лазерном станке данный формат отлично подходит для гравировки фотографий и других растровых изображений, однако следует использовать двуцветный черно-белый формат или градации серого (полутоновое изображение).

PNG – формат хранения растрового изображения с сжатием без потерь, который был создан как замена формату GIF. Популярен в сетевом применении, может быть использован в работе с ЧПУ станками по тем же принципам что и BMP.

JPG/JPEG – самый распространённый формат хранения и обмена графической информации в сжатом виде. Может быть использован при работе на лазерном ЧПУ станке.

Однако следует учитывать, что при большой степени сжатия изображения могут появляться артефакты на изображении, которые будут видны при переводе в битовое или полутоновое изображение.

GIF – формат растровой графики, очень популярный в сети, так как поддерживает анимацию и алгоритмы хранения информации, при использовании которых размер файла получается относительно небольшим.

Может быть использован при работе на станках, однако не обладает никакими характеристиками, которые могли бы его выделить среди других форматов.

Как известно, в зависимости от способа формирования изображения на экране монитора, компьютерную графику принято классифицировать на несколько типов:

• растровую
• векторную
• фрактальную
• трехмерную

Я думаю, что читатель все это и так уже знает. Поэтому сегодня будут рассмотрены наиболее распространенные и популярные форматы растровой графики. В будущих публикациях я планирую описать и форматы файлов других типов компьютерной графики, в частности векторной. Описав эти форматы, я дам свои рекомендации по их практическому использованию в повседневной жизни, т.е. какой формат для чего и где использовать

Основы растровой графики

Растровая графика — это графика, представленная в компьютере в виде множества точек (пикселов). Каждый пиксель содержит информацию о цвете. Размер пикселов очень мал, поэтому человеческий глаз воспринимает изображение целиком, не разделяя на пиксели.

Для растровой графики важной характеристикой является разрешение изображения. Одна и та же картина может быть представлена с лучшим и худшим качеством в соответствии с количеством точек (пиксевлов) на единицу длины.

Разрешение — количество точек на единицу измерения.

dpi (dots per inch) — количество точек на дюйм.

ppi (points/pixels per inch) — пикселов на дюйм.

Пиксел — точка растра экранного изображения. Все изображения делятся на точки. Пиксел — точка наименьшего размера. Дальше изображение уже делить нельзя. Кроме того, пиксел — это точка одного цвета, невозможно покрасить половину пиксела в один цвет, а другую в другой.

Не путайте разрешение изображения, разрешения монитора и разрешение принтера. Это разные вещи.

Вспомнив основы растровой графики, перейдем к описанию форматов хранения растровой графики.

Форматы хранения изображений в растровой графике

Формат файла — способ сохранения электронных частей, из которых состоит компьютерный файл. Разные форматы организуют сохранение файлов по-разному. Рассматривать все существующие форматы растровой графики я не буду (да и не смог бы), рассмотрим лишь наиболее распространенные и популярные.

Формат BMP

BMP (Bit Map — битова карат). В этом формате первоначально использовалось простейшее кодирование — по пикселам (самое неэкономное), которые обходились последовательно по строкам, начиная с нижнего левого угла графического изображения. Файлы этого формата входили в первые версии Windows. В этом формате использовалось только 256 цветов, т.е. пиксел представляется только одни байтом. В дальнейшем формат стал использоваться и для сохранения полноцветных изображений. Формат BMP — один за стандартных форматов растровой графики.

Формат TIFF

TIFF (Taged Image File Format) — стандартный формат в топографической графике и издательских системах. Файлы в формате TIFF обеспечивают лучшее качество печати. Из-за большого размера, данный формат не применяется при создании Web-сайтов и публикации в Интернет.

Формат TIFF относится к числу наиболее универсальных и распространенных форматов растровой графики. Он создавался в качестве межплатформенного универсального формата для цветных изображений. Работа с ним поддерживается почти всеми программами для работы с точечной графикой. Может хранить графику в монохромном виде, в RGB и CMYK цветовых представлениях.

Формат включает в себя внутреннюю компрессию. Он имеет открытую архитектуру — предусмотрена возможность объявления в заголовке сведений о типе изображения, т.е. его версии могут быть использованы в дальнейшем для представления новых разработок. В формате сохраняется и сопроводительная информация передаваемых изображений (подписи и пр.). Изображения в формате TIFF хранятся в файлах с расширением .tif.

Формат GIF

Формат GIF (Graphic Interchamge Format) — формат обмена графическими данными, который служит для записи и хранения растровых графических изображений. Этот формат отличается от других форматов растровой графики тем, что он долгое время поддерживается в Интернете. Использует индексированные цвета (ограниченный набор цветов). Это один из самых распространенных форматов картинок, распространяемых в Интернет и применяемых при создании Web-сайтов.

Изображения в GIF формате хранятся в файлах с расширением .jpg. К преимуществам GIF изображения относится то, что вид изображения не зависит от браузера и платформы. Лучше всего отображаются рисунки, чертежи и изображения с небольшим количеством однородных цветов, прозрачные изображения и анимационные последовательности (эта очень известная особенность данного формата графики). В GIF изображениях используется сжатие без потери информации.

Формат JPEG

Формат JPEG (Joint Photographic Expert Group) — предназначен для хранения изображений со сжатием. Применяющийся в нем метод сжатия изображений разработан группой экспертов в области фотографии. Сразу становится ясной расшифровка аббревиатуры JPEG — объединенная группа экспертов по обработке фотоснимков.

JPEG — один из самых мощных алгоритмов сжатия изображения. Практически он является стандартом де-факто для хранения полноцветных изображений. Формат JPEG был создан для того, чтобы избавиться от ограничений которые налагались на изображения, созданные в GIF формате.

Алгоритм оперирует областями 8 ? 8, на которых яркость и цвет меняется сравнительно плавно. Сжатие в JPEG осуществляется за счет плавного изменения цветов в изображении. Обеспечивается высокий коэффициент сжатия, значение которого достигает 100 и зависит от допустимого уровня потерь изобразительной информации.

Формат широко используется в документах HTML и для передачи данных по сети. Сохраняет параметры графики в цветовом представлении RGB (как правило). Изображения в JPEG формате хранятся в файлах с расширением .jpg.

Программы, работающие с JPEG, используют алгоритмы сжатия с потерей информации, они исключают из изображения те данные, которые считаются несущественными. Перед применением алгоритма сжатия изображения делится на прямоугольные области. При сжатии есть риск получить нечеткое, размытое изображение с искажением деталей.

Формат JPEG 2000 (jp2)

Данный формат был разработан для замены JPEG. При сохранении изображения с одинаковым уровнем сжатия изображения, сохраненные в формате JPEG 2000, получаются более четкими и занимают меньше места на диске. К тому же, в этом формате решена проблема с появлением дефектов JPEG, которые появлились при сохранении с большим коэффициетом сжатия (решетка из блоков 8 ? 8 пикселей).

Поддержка формата реализована не во всех браузерах, что сильно мешает распространению этого формата.

Формат PNG

PNG (portable network graphics) — формат хранения растровой графики, использующий сжатие без потерь. PNG — это свободный формат (в отличии от GIF), поэтому получил широкое распространение.

Это очень мощный и широко применяемый формат в Интернете и других областях компьютерной графики.

Формат WMF

Формат WMF (Windows Metafile Format) — используется для обмена графическими данными между приложениями ОС Microsoft Windows. В WMF файлах могут хранится как векторные, так и растровые изображения. Изображения в WMF формате хранятся в файлах с расширением .wmf.

Форматы PSD и CDR

Формат PSD (PhotoShop Document) — внутренний формат для пакета Adobe Photoshop. Позволяет сохранять слои в изображении и поддерживает все типы графики. Изображения в PSD формате хранятся в файлах с расширением .psd.

Формат CDR — внутренний формат для пакета программ фирмы CorelDRAW. Изображения и текст подготовленные в программе CorelDRAW в CDR формате, хранятся в файлах с расширением .cdr.

Рекомендации по использованию различных форматов растровой графики

Теперь я постараюсь перейти от теории к практике и рассмотреть области применения различных форматов растровой графики в зависимости от их характеристик. Характеристики форматов такие: используемый тип сжатия, поддержка прозрачных цветов, возможность создания простейшей анимации, поддержка построчного вывода изображения для постепенной загрузки в браузере и используемое количество цветов в изображении.

Использование GIF

• Поддержка сжатия: без потерь (Lempel-Ziv-Welch, LZW)
• Поддержка прозрачности: Да
• Поддержка анимации: Да (отличительная особенность данного формата)
• Поддержка черезстрочного отображения: Да (interlaced)
• Количество цветов: индексированные цвета (256 цветов)
• Совместимость с другими платформами: все платформы

Рекомендации: целесообразно использовать этот формат в Web, для изображений без плавных цветовых переходов (логотипы, баннеры, надписи, схемы). Хороший тип сжатия и малое количество поддерживаемых цветов позволяют экономить место при хранении графики, а также использовать при создании сайтов для более быстрой загрузки HTML-страниц. Черезстрочная развертка дает возможность увидеть и оценить загружаемое изображения не дожидаясь окончание загрузки. Тем не менее, ограниченный набор цветов делает непригодным этот формат для хранения изображений с плавными переходами, градиентами и т.д. Применяется в основном в Интернете.

Использование PNG

• Поддержка сжатия: сжатие без потерь (Deflate)
• Поддержка прозрачности: Да
• Поддержка анимации: Да (APNG)
• Поддержка черезстрочного отображения: Да (two-dimensional interlacing)
• Количество цветов: Deep Color
• Совместимость с другими платформами: все платформы

Рекомендации: наиболее совершенный алгоритм сжатие в PNG позволяет сохранять файлы меньше по объему, чем в GIF. Возможность применения абсолютно любого цвета и использование прозрачности делают этот формат лидером в плане применения в Web. Я бы рекомендовал использовать его вместо GIF. Область применения — используется при дизайне Web-сайтов, редактировании изображений и т.д. Это универсальный формат с большим будущим.

Использование JPEG

• Поддержка сжатия: сжатие с потерями
• Поддержка прозрачности: отсутствует
• Поддержка анимации: отсутствует
• Поддержка черезстрочного отображения: Да (Progressive JPEG)
• Количество цветов: True Color (модели RGB и CMYK)
• Совместимость с другими платформами: все платформы

Использование TIFF

• Поддержка сжатия: поддерживает возможность применения различных алгоритмов сжатия (в зависимости от самого сохраняемого изображения)
• Поддержка прозрачности: отсутствует
• Поддержка анимации: отсутствует
• Поддержка черезстрочного отображения: отсутствует
• Количество цветов: 8, 16, 32 и 64 бит на кана (модели Lab, RGB и CMYK)
• Совместимость с другими платформами: все платформы

Рекомендации: этот мощный формат используется в полиграфии, издательских системах и т.д. Файлы в этом формате хранят для будущей печати. TIFF используется для хранения сканированных изображений, факсов и т.п. иллюстраций.

Использование BMP

• Поддержка сжатия: есть возможность использования сжатия без потерь (Run Length Encoding, RLE)
• Поддержка прозрачности: отсутствует
• Поддержка анимации: отсутствует
• Поддержка черезстрочного отображения: отсутствует
• Количество цветов: модель RGB, глубина цвета 24 бита
• Совместимость с другими платформами: только Windows

Заключение

Надеюсь данная статья помогла Вам немного разобраться в многообразии форматов растровой графики. Мои рекомендации помогут Вам определиться с выбором формата для хранения графики. Если кратко, то в JPEG хранят фотографии, в GIF — баннеры и логотипы (но желательно постепенно переходить к PNG), а TIFF используется для подготовки документов к печати.

IMAGINARIUM

Графические изображения, которые обрабатываются на компьютере, можно разделить на две главные категории. Все изображения являются либо растровыми, либо векторными. Если вы работаете в препрессе, вам необходимо отчетливо представлять себе разницу между ними, их достоинства и недостатки.

В общем случае, сканированные изображения являются растровыми, а изображения, созданные в Corel Draw или Illustrator, сохраняются в векторном виде. Но вы можете конвертировать изображения из одного вида в другой, а также смешивать их в одном файле. Это иногда приводит в замешательство.

Растровые данные

Растровые изображения (битмапы) полностью оправдывают свое название: это набор битов, которые формируют изображение. Изображение представляет из себя матрицу отдельных точек (или пикселов), которые имеют каждая свой цвет (задаваемый битами, минимально возможной единицей информации в компьютере).

Посмотрите на типичное растровое изображение:

Слева вы видите изображение, а справа его часть с вершиной одной из гор, увеличенную на 250 процентов. Как вы видите, изображение состоит из сотен рядов и колонок маленьких элементов, каждый из которых имеет собственный цвет. Один такой элемент называется пикселом. Человеческий глаз не различает отдельные элементы, поэтому мы видим цельную картинку с плавными переходами цвета.

Число элементов, необходимых для получения реалистичной картинки зависит от многих факторов. Ниже это описано более подробно.

Типы растровых изображений

Растровые изображения могут содержать любое число цветов, но мы разделяем их на четыре основные категории:

Однобитные (Line-art). Эти изображения содержат только два цвета, обычно черный и белый. Иногда такие изображения называют битмапами, потому что компьютер использует только один бит на каждый пиксел.

Характеристики растровых изображений

Растровые данные занимают много места. Изображение CMYK формата A4, оптимизированное для печати среднего качества (150 lpi), занимает 40 MB. Сжатие может уменьшить размер файла.

Попытка увеличить растровое изображение показывает один из его главных недостатков: если его увеличить слишком сильно, изображение выглядит ненатуральным и начинает разбиваться на отдельные элементы. Но и большое уменьшение приводит к потере четкости.

Растровые изображения очень просто печатать, если ваш RIP или принтер имеет достаточно памяти. Старые устройства PostScript level 1 затруднялись печатать изображения (особенно однобитные), если они были повернуты в верстке, но новые устройства имеют достаточно ресурсов, чтобы обрабатывать любые эффекты без затруднений.

Приложения, которые могут работать с растровыми файлами

Есть сотни приложений, которые могут быть использованы для создания или обработки растровых изображений. В препрессе полностью доминирует Adobe PhotoShop. Но это не значит, что другие альтернативы, такие как Corel Photo-Paint, должны игнорироваться.

Форматы файлов, которые используются для растровых изображений

Растровые данные могут сохраняться в большом количестве форматов. Вот некоторые из них:

• BMP: ограниченный формат файлов, не применяется в препрессе.
• EPS: гибкий формат, который может содержать и растровые и векторные данные.
• GIF: используется для веб-графики
• JPEG: или иначе JFIF, используется для веб-графики
• PDF: универсальный формат, который может содержать данные любого типа, включая целые страницы
• PICT: формат файлов, который может содержать как растровые, так и векторные данные, используется на Macintosh, не очень пригоден для препресса
• TIFF: самый популярный растровый формат в препрессе

Векторная графика

Векторная графика - изображения, которые полностью описываются с помощью математических формул. На рисунке внизу слева вы видите само изображение, а справа линии, которые строят изображение.

Каждая линия состоит или из большого количества точек и линий, их соединяющих, либо из небольшого количества контрольных точек, соединенных кривыми Безье. Именно этот метод дает наилучшие результаты и используется в большинстве программ.

Этот рисунок демонстрирует разные методы. Слева круг построен из большого числа точек, соединенных прямыми. Справа этот же круг нарисован при помощи четырех точек (узлов).

Характеристики векторных изображений

Векторные изображения обычно занимают файлы малого размера, потому что содержат только данные о кривых Безье, которые создают изображение. Файлы EPS, которые часто используют для хранения векторной графики, включают растровое превью, наряду с векторными данными. Размер этого превью зачастую больше, чем размер векторных данных.

Векторная графика обычно может масштабироваться без потерь в качестве. Это идеально для логотипов компаний, карт и других объектов, которые могут часто масштабироваться. Учтите, что не все векторные изображения могут масштабироваться так, как вы этого хотите:

• Изображения, содержащие информацию о треппинге, могут масштабироваться не более чем на 20% в сторону увеличения или уменьшения.
• Тонкие линии могут исчезнуть при слишком большом уменьшении.
• Мелкие ошибки могут стать заметными при большом увеличении.

Очень легко создавать векторные изображения, но их сложно печатать. особенно это относится к мозаикам (мелкие изображения, повторяющиеся сотни и тысячи раз) и эффекту "Линза" в Corel Draw, что приводит к очень сложным файлам.

Приложения, которые могут работать с векторными файлами

Есть сотни приложений, которые могут быть использованы для создания и обработки векторных изображений. В препрессе самыми популярными являются Adobe Illustrator, Corel Draw и Macromedia Freehand.

Форматы файлов, которые используются для векторных изображений

Векторные данные могут сохраняться в большом количестве форматов. Вот некоторые из них:

• EPS: самый популярный формат для обмена векторной графикой, кроме того, может включать растровые данные.
• PDF: универсальный формат, который может содержать данные любого типа, включая целые страницы
• PICT: формат файлов, который может содержать как растровые, так и векторные данные, используется на Macintosh, не очень пригоден для препресса

От растровых данных к векторным и обратно

Часто бывает необходимо преобразовать изображение из растрового в векторное или обратно:

• Если вы отсканировали логотип, то это растр, но было бы более практичным иметь его в векторном виде для возможности масштабирования без потерь в качестве.
• Векторную графику приходится конвертировать в растр для размещения на веб-сайтах.
• Векторная графика зачастую бывает слишком сложна для RIPа и вывода на пленку. Иногда преобразование в растр упрощает файл.

Рисунки, картины, чертежи, фотографии и другие графические изображения будем называть графическими объектами.

Компьютерная графика — это широкое понятие, обозначающее:

1) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера;

2) область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов.

3.2.1. Сферы применения компьютерной графики

Компьютерная графика прочно вошла в нашу повседневную жизнь.

Она применяется:

• для наглядного представления результатов измерений и наблюдений (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т. п.), результатов социологических опросов, плановых показателей, статистических данных, результатов ультразвуковых исследований в медицине и т. д.;
• при разработке дизайнов интерьеров и ландшафтов, проектировании новых сооружений, технических устройств и других изделий;
• в тренажёрах и компьютерных играх для имитации различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолёта или космического аппарата, движении автомобиля и т. п.;
• при создании всевозможных спецэффектов в киноиндустрии;
• при разработке современных пользовательских интерфейсов программного обеспечения и сетевых информационных ресурсов;
• для творческого самовыражения человека (цифровая фотография, цифровая живопись, компьютерная анимация и т. д.).

Примеры компьютерной графики показаны на рис. 3.5.

Рекомендуем вам познакомиться со следующими Интернет-ресурсами:

3.2.2. Способы создания цифровых графических объектов

Графические объекты, созданные или обработанные с помощью компьютера, сохраняются на компьютерных носителях; при необходимости они могут быть выведены на бумагу или другой подходящий носитель (плёнку, картон, ткань и т. д.).

Графические объекты на компьютерных носителях будем называть цифровыми графическими объектами.

Существует несколько способов получения цифровых графических объектов:

Принцип работы сканера состоит в том, чтобы разбить имеющееся на бумажном носителе изображение на крошечные квадратики — пиксели, определить цвет каждого пикселя и сохранить его в двоичном коде в памяти компьютера.

Качество полученного в результате сканирования изображения зависит от размеров пикселя: чем меньше пиксель, тем на большее число пикселей будет разбито исходное изображение и тем более полная информация об изображении будет передана в компьютер.

Размеры пикселя зависят от разрешающей способности скайера, которая обычно выражается в dpi (dot per inch — точек на дюйм ) и задаётся парой чисел (например, 600 х 1200 dpi). Первое число — это количество пикселей, которые могут быть выделены сканером в строке изображения длиной в 1 дюйм. Второе число — количество строк, на которые может быть разбита полоска изображения высотой в 1 дюйм.

Задача. Сканируется цветное изображение размером 10 х 10 см. Разрешающая способность сканера — 1200 х 1200 dpi, глубина цвета — 24 бита. Какой информационный объём будет иметь полученный графический файл?

Решение. Размеры сканируемого изображения составляют приблизительно 4x4 дюйма. С учётом разрешающей способности сканера всё изображение будет разбито на 4 • 4 • 1200 • 1200 пикселей.

3.2.3. Растровая и векторная графика

В зависимости от способа создания графического изображения различают растровую, векторную и фрактальную графику.

Растровая графика

В растровой графике изображение формируется в виде растра — совокупности точек (пикселей), образующих строки и столбцы. Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей миллионы цветов. Точность цветопередачи — основное достоинство растровых графических изображений. При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя.

Качество растрового изображения возрастает с увеличением количества пикселей в изображении и количества цветов в палитре. При этом возрастает и информационный объём всего изображения.

Большой информационный объём — один из основных недостатков растровых изображений.

Следующий недостаток растровых изображений связан с некоторыми трудностями при их масштабировании. Так, при уменьшении растрового изображения несколько соседних пикселей преобразуются в один, что ведёт к потере чёткости мелких деталей изображения. При увеличении растрового изображения в него добавляются новые пиксели, при этом соседние пиксели принимают одинаковый цвет и возникает ступенчатый эффект (рис. 3.7).

Растровые графические изображения редко создают вручную. Чаще всего их получают путём сканирования подготовленных художниками иллюстраций или фотографий; в последнее время для ввода растровых изображений в компьютер широко применяются цифровые фотокамеры.

Векторная графика

Многие графические изображения могут быть представлены в виде совокупности отрезков, окружностей, дуг, прямоугольников и других геометрических фигур. Например, изображение на рис. 3.8 состоит из окружностей, отрезков и прямоугольника.

Каждая из этих фигур может быть описана математически: отрезки и прямоугольники — координатами своих вершин, окружности — координатами центров и радиусами. Кроме того, можно задать толщину и цвет линий, цвет заполнения и другие свойства геометрических фигур. В векторной графике изображения формируются на основе таких наборов данных (векторов), описывающих графические объекты, и формул их построения. При сохранении векторного изображения в память компьютера заносится информация о простейших геометрических объектах, его составляющих.

Информационные объёмы векторных изображений значительно меньше информационных объёмов растровых изображений. Например, для изображения окружности средствами растровой графики нужна информация обо всех пикселях квадратной области, в которую вписана окружность; для изображения окружности средствами векторной графики требуются только координаты одной точки (центра) и радиус.

Ещё одно достоинство векторных изображений — возможность их масштабирования без потери качества (рис. 3.9). Это связано с тем, что при каждом преобразовании векторного объекта старое изображение удаляется, а вместо него по имеющимся формулам строится новое, но с учётом изменённых данных.

Вместе с тем, не всякое изображение можно представить как совокупность простых геометрических фигур. Такой способ представления хорош для чертежей, схем, деловой графики и в других случаях, где особое значение имеет сохранение чётких и ясных контуров изображений.

Фрактальная графика, как и векторная, основана на математических вычислениях. Но, в отличие от векторной графики, в памяти компьютера хранятся не описания геометрических фигур, составляющих изображение, а сама математическая формула (уравнение), по которой строится изображение. Фрактальные изображения разнообразны и причудливы (рис. 3.10).

3.2.4. Форматы графических файлов

Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе. Различают растровые и векторные форматы графических файлов, среди которых, в свою очередь, выделяют универсальные графические форматы и собственные (оригинальные) форматы графических приложений.

Универсальным растровым графическим форматом является формат BMP. Графические файлы в этом формате имеют большой информационный объём, так как в них на хранение информации о цвете каждого пикселя отводится 24 бита.

В рисунках, сохранённых в универсальном растровом формате GIF, можно использовать только 256 разных цветов. Такая палитра подходит для простых иллюстраций и пиктограмм. Графические файлы этого формата имеют небольшой информационный объём. Это особенно важно для графики, используемой во Всемирной паутине, пользователям которой желательно, чтобы запрошенная ими информация появилась на экране как можно быстрее.

Универсальный формат EPS позволяет хранить информацию как о растровой, так и о векторной графике. Его часто используют для импорта 1 файлов в программы подготовки полиграфической продукции.

1 Процесс открытия файла в программе, в которой он не был создан.

С собственными форматами вы познакомитесь непосредственно в процессе работы с графическими приложениями. Они обеспечивают наилучшее соотношение качества изображения и информационного объёма файла, но поддерживаются (т. е. распознаются и воспроизводятся) только самим создающим файл приложением.

Задача 1. Для кодирования одного пикселя используется 3 байта. Фотографию размером 2048 х1536 пикселей сохранили в виде несжатого файла. Определите размер получившегося файла.

Задача 2. Несжатое растровое изображение размером 128 х 128 пикселей занимает 2 Кб памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

САМОЕ ГЛАВНОЕ

Компьютерная графика — это широкое понятие, обозначающее:

1) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютеров;
2) область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов.

В зависимости от способа создания графического изображения различают растровую и векторную графику.

В растровой графике изображение формируется в виде растра — совокупности точек (пикселей), образующих строки и столбцы. При сохранении растрового изображения в памяти компьютера сохраняется информация о цвете каждого входящего в него пикселя.

В векторной графике изображения формируются на основе наборов данных (векторов), описывающих тот или иной графический объект, и формул их построения. При сохранении векторного изображения в память компьютера заносится информация о простейших геометрических объектах, его составляющих.

Формат графического файла — это способ представления графических данных на внешнем носителе. Различают растровые и векторные форматы графических файлов, среди которых, в свою очередь, выделяют универсальные графические форматы и собственные форматы графических приложений.

Вопросы и задания

1. Ознакомьтесь с материалами презентации к параграфу, содержащейся в электронном приложении к учебнику. Что вы можете сказать о формах представления информации в презентации и в учебнике? Какими слайдами вы могли бы дополнить презентацию?

2. Что такое компьютерная графика?

3. Перечислите основные сферы применения компьютерной графики.

4. Каким образом могут быть получены цифровые графические объекты?

5. Сканируется цветное изображение размером 10 х 15 см. Разрешающая способность сканера 600 х 600 dpi, глубина цвета — 3 байта. Какой информационный объём будет иметь полученный графический файл?

6. В чём разница между растровым и векторным способами представления изображения?

7. Почему считается, что растровые изображения очень точно передают цвет?

8. Какая операция по преобразованию растрового изображения ведёт к наибольшим потерям его качества — уменьшение или увеличение? Как вы можете это объяснить?

9. Почему масштабирование не влияет на качество векторных изображений?

10. Чем вы можете объяснить разнообразие форматов графических файлов?

11. В чём основное различие универсальных графических форматов и собственных форматов графических приложений?

12. Постройте как можно более полный граф для понятий п. 3.2.4.

13. Дайте развёрнутую характеристику растровых и векторных изображений, указав в ней следующее:

а) из каких элементов строится изображение;

б) какая информация об изображении сохраняется во внешней памяти;

в) как определяется размер файла, содержащего графическое изображение;

г) как изменяется качество изображения при масштабировании;

д) каковы основные достоинства и недостатки растровых (векторных) изображений.

14. Рисунок размером 1024 х 512 пикселей сохранили в виде несжатого файла размером 1,5 Мб. Какое количество информации было использовано для кодирования цвета пикселя? Каково максимально возможное число цветов в палитре, соответствующей такой глубине цвета?

15. Несжатое растровое изображение размером 256 х 128 пикселей занимает 16 Кб памяти. Каково максимально возможное число цветов в палитре изображения?

Электронное приложение к учебнику

Ссылки на ресурсы ЕК ЦОР

Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов

Читайте также:

  
• Как защититься от обвинения в преднамеренном банкротстве
  
• Что написать о себе в резюме
  
• Род занятий в анкете что писать безработный
  
• Что из перечисленного является активами коммерческих банков и обязательствами центрального банка
  
• Какая характеристика атома была положена менделеевым в основу его системы элементов