Форматы графических файлов. Формат графического файла - это способ представления графической информации

Формат графического файла - это способ представления графической информации.

Единого формата, пригодного для всех приложений, нет. Некоторые форматы стали стандартными для целого ряда приложений. Умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями. Все компьютерные изображения, все форматы для их хранения и все программы для их обработки делятся на два больших класса - векторные и растровые, различающиеся прежде все уровнем абстракции, примененной к изображению. Можно сказать, что если векторная графика пытается имитировать восприятие изображений человеком, то растровый формат хранит графику в том виде, в котором она лучше всего обрабатывается компьютером. Соответственно, векторная графика в большинстве своем создается человеком с нуля прямо в векторном формате, а попытки генерировать ее автоматически (алгоритмы трассировки) редко когда приводят к удовлетворительному результату. И наоборот, основной поставщик растровых изображений – фотографии, т.е. в существенной своей части автоматический процесс с легко оцифровываемыми результатами.

Растровое и векторное представление графической информации

Растровые изображения (форматы)

Пиксель

Пиксель - единица измерения разрешения экрана. Соответствует отдельно светящейся точке, цветом и яркостью которой компьютер может управлять. Английское слово "pixel" представляет собой сокращение фразы "picture cell" (элемент изображения).

Рассмотрим еще один из способов представления изображения в компьютере — растровая графика (bitmap). Битовые (или растровые) изображения формируются на основе равномерной сетки (растра), состоящей из маленьких квадратных ячеек, которые также называются пикселами. Каждый пиксел содержит цветовую информацию. Кроме того, эти элементы (pixels) определяют размер картинки — X пикселов по ширине и Y пикселов по высоте. Растровое (bitmap) представление графики можно рассматривать как «вырожденную» векторного, в котором допустим только один вид объектов: расположенные в прямоугольной решетке разноцветные квадраты – пикселы. Однако если на векторном изображении мы видим именно те объеты, из которых оно состоит, то в растре вместо отдельных пикселов мы воспринимаем целостную картину, в которую пикселы складываются уже в нашем сознании.

Главное преимущество растра состоит в его абсолютной свободе: пиксел изображения может быть любым – пусть его изменения ограничены только одной координотой (цветом), он не обязан подчиняться каким-то математическим формулам или «помнить» об очертаниях того объекта в изображении, которому он принадлежит. Bitmap-графика обладает почти неограниченными возможностями изменения цвета и обработки деталей изображения; однако такой подход к формированию изображения имеет и вполне определенные недостатки. Это, во-первых, наличие более или менее явных «ступенек» у кривых и наклонных линий; во-вторых — искажения при масштабировании, связанные с постоянством размера точек при изменении размера изображения.

Важной характеристикой является цветовое разрешение растровой графики (битовая глубина, цветовая глубина, число битовых плоскостей), определяемое числом битов, используемых для кодирования цвета каждого пиксела. Чем больше цветовое разрешение в файле, тем больше диапазон представимых цветов, тем больше места требуется на диске для его сохранения. Объем цветовой информации, содержащейся в битовом изображении, определяет размер графического файла. Например, объем 24-битного цветного изображения будет значительно превышать объем того же изображения, сохраненного в 8-битном формате. Редактирование битовых изображений, в отличие от векторных, предполагает не настройку формы линий и контуров, а обработку групп пикселов. Программа интерпретирует любой объект как набор окрашенных пикселов.

При обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты и контуры, а составляющие их группы пикселов. Растровый тип является наилучшим для работы с тоновыми изображениями, например, c фотографиями. Качество растровых изображений напрямую зависит от разрешающей способности оборудования, поэтому если при сканировании или создании изображения вы зададите низкое разрешение (например, 72 пиксела на дюйм), а при печати высокое, то на оттиске мелкие детали будут потеряны, а границы объектов получатся неровными. Т.е. если разрешающая способность монитора или принтера не будет сопоставима с собственным разрешением изображения, то часть элементов этого изображения может быть искажена или потеряна.

Существуют следующие варианты представления цвета в графических файлах:

• 256-цветный файл использует 8 бит на каждый пиксел и имеет соответствующую таблицу цветов, называемую палитрой.
• 16-битный цветной файл не использует палитру, а для сохранения красных, зеленых и синих цветовых компонентов каждого пиксела отводится 16 бит. Имеется два варианта: RGB555 (32768 цветов), RGB565 (65536 цветов).
• 24-битный цветной файл отводит по 8 бит для цветовых компонентов каждого пиксела. Использует 16,7 млн. возможных цветовых сочетаний, и поэтому самые маленькие отличия между ними могут быть едва замечены глазом.
• 32-битный цветной файл отводит по 8 бит для цветовых компонентов и 8 бит для альфа-канала каждого пиксела. Альфа-канал определяет уровень прозрачности каждого пиксела в изображении. Он используется программным обеспечением для применения масок, чтобы отображать видеоданные или изображения одно за другим.

Черно-белые полутоновые изображения могут быть записаны в 8-битный файл с 256 оттенками серого цвета (градации от белого до черного). Векторные изображения, которые сохраняются в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок, могут также включать в себя данные в формате растровой графики. В векторных форматах число битовых плоскостей заранее не определено.

В файлах растровой графики разных форматов характеристики хранятся различными способами.

Простые растровые картинки занимают небольшой объём памяти (несколько десятков или сотен килобайт). Изображения фотографического качества, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, занимают несколько мегабайт. Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие.

Параметры файлов растровых форматов:

· размер изображения - количество пикселей в рисунке по горизонтали и вертикали;

· цветовое разрешение - число битов, используемых для хранения цвета одного пикселя;

· данные, описывающие рисунок (цвет каждого пикселя рисунка), а также некоторая дополнительная информация.

Основные понятия и определения растровой графики

Растр (raster) — это форма представления информации в виде двухмерного массива точек (элементов растра), упорядоченных в ряды и столбцы (Рис.2). Минимальный элемент растра называется пикселем (Pixel — PictureElement). Цвет каждого пикселя может быть задан своим цветом, независимо от всего изображения. Обычно стандартный размер пикселя соответствует минимальному размеру точки на экране монитора (SVGA — 800´600 пикселей, при этом каждому из 480000 пикселей присваивается конкретный цвет палитры). Растровое изображение установленных размеров часто называют битовой картой, или битовым массивом (Bitmap). Каждому пикселю битовая карта ставит в соответствие один или несколько разрядов памяти, адрес которых определяется номером элемента, а значение описывает его состояние (цвет пикселя, состояние блока памяти и т.д.). Битовая карта всегда имеет то разрешение, при котором была создана.

Графическое разрешение определяет плотность пикселов в изображении и измеряется в пикселах на дюйм (ppi). Разрешение 72 ppi означает, что каждый квадратный дюйм изображения содержит 5184 пиксела (72 пиксела в ширину х 72 пиксела в высоту = 5184). Чем выше разрешение, тем больше пикселов содержится в изображении. Например, изображение размером 3 х 3 дюйма с разрешением 72 ppi будет содержать 46556 цветовых блоков. То же самое изображение с разрешением 300 ppi будет содержать на той же площади 3 х 3 дюйма 810000 цветовых блоков. Более высокое разрешение позволяет получать в изображении более мелкие детали и более тонкие цветовые переходы. Графическое разрешение и размеры изображения определяют объем файла документа в килобайтах (Кб) или мегабайтах (Мб).

Объем файла, содержащего оцифрованное изображение, пропорционален его графическому разрешению. Более тесное расположение пикселов (то есть более высокое разрешение) позволяет воспроизводить более мелкие детали изображений; в то же время, это ведет к увеличению объема файла. Например, объем файла для изображения размером 4 х 5 дюймов с разрешением 200 ppi будет в четыре раза больше, чем для изображения того же размера с разрешением 100 ppi. Объем файла имеет важное значение при выделении дискового пространства для его хранения; кроме того, он в известной мере определяет скорость редактирования и печати файла. При выборе графического разрешения вы должны находить компромисс между желанием сохранить как можно больше полезной информации и необходимостью минимизировать объем файла.

Разрешающая способность монитора определяется числом точек (пикселов) на единицу длины. Как правило, она измеряется в точках на дюйм (dpi) или пикселах на дюйм (ppi). IBM-совместимые мониторы могут иметь разную разрешающую способность, но обычно она составляет 96 dpi. Разрешающая способность монитора определяет размер экранного изображения, и ее не следует путать с графическим разрешением, характеризующим расположение пикселов в изображении. Например, размер изображения с разрешением 144 ppi на экране монитора с разрешающей способностью 72 ppi будет вдвое превышать реальный размер (поскольку в каждом дюйме экрана могут быть отображены только 72 из 144 пикселов). При выводе на монитор с разрешающей способностью 120 dpi то же самое изображение будет лишь незначительно больше исходного, так как в этом случае в каждом дюйме экрана смогут уместиться уже 120 из 144 пикселов.

Разрешение изображения является ключевым фактором, определяющим качество получаемой печатной продукции. Разрешение на выходе системы характеризуется количеством точек на дюйм, которое может воспроизвести устройство вывода. Лазерные принтеры обычно имеют разрешение от 300 до 600 dpi. Фотоавтоматы высокого класса способны печатать с разрешением 1200 dpi, 2400 dpi и выше.

Сканирование изображений для их последующей обработки должно выполняться с максимальным разрешением, доступным для вашего печатающего устройства. При этом необходимо учитывать частоту растра, которая будет использована для вывода изображения. Если разрешение окажется слишком низким, то интерпретатор PostScript будет использовать цветовую величину одного пиксела для создания нескольких полутоновых точек, что неизбежно приведет к значительному искажению печатного оттиска. В свою очередь, файл со слишком высоким разрешением содержит больше информации, чем требуется принтеру это приводит к увеличению времени печати.