Лекция 4. Форматы графических файлов. Понятие и виды форматов презентация

Формат файла - способ организации информации в файле. Графические файлы служат для хранения изображений между сеансами работы с графическими программами и переноса изображений между программами и компьютерами. Графическая информация в файлах кодируется несколько иначе, чем в памяти компьютера. Более того, способов кодирования, называемых форматами, существует множество. Сосуществование большого числа форматов графических файлов обусловлено специфическими сферами их применения

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 всё же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.

Пользователю графической программы 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. Форматы, используемые для записи изображений, можно разделить на три категории:

Растровые форматы. Это форматы, используемые для хранения растровых изображений. Они больше всего подходят для записи графических данных, получаемых от устройств ввода (BMP, TIFF, GIF, PNG, JPEG и др.)
Векторные форматы. Эти форматы полезны для хранения линейных элементов (прямых, кривых, многоугольников), различных геометрических фигур, текста. По математическим описаниям графических объектов происходит визуализация изображений. Примерами векторных форматов являются CDR, AI, WMF.

Метафайловые форматы. Отличие этого формата от предыдущих заключается в том, что он может хранить как растровые, так и векторные данные. Метафайлы обычно используются для переносов изображений между различными приложениями и компьютерными платформами (IBM PS и Macintosh). Примерами таких форматов являются EPS, PDF.
1.3.2 Алгоритмы сжатия графических изображений
Метод сжатия RLE (Run Length Encoding - кодирование с переменной длиной строки) - одна из простейших форм сжатия. Действие метода RLE заключается в поиске одинаковых пикселов в одной строке. Если в строке, допустим, имеется 3 пиксела белого цвета, 21 -черного, затем 14 - белого, то применение RLE дает возможность не запоминать каждый из них (38 пикселов), а записать как 3 белых, 21 черный и 14 белых в первой строке.
Метафайловые форматы. Отличие этого формата от предыдущих заключается в том, что он может хранить как растровые, так и векторные данные. Метафайлы обычно используются для переносов изображений между различными приложениями и компьютерными платформами (IBM PS и Macintosh). Примерами таких форматов являются EPS, PDF.
1.3.2 Алгоритмы сжатия графических изображений
Метод сжатия RLE (Run Length Encoding - кодирование с переменной длиной строки) - одна из простейших форм сжатия. Действие метода RLE заключается в поиске одинаковых пикселов в одной строке. Если в строке, допустим, имеется 3 пиксела белого цвета, 21 -черного, затем 14 - белого, то применение RLE дает возможность не запоминать каждый из них (38 пикселов), а записать как 3 белых, 21 черный и 14 белых в первой строке.

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году израильтянами Лемпелом и Зивом и доработан позднее в США. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) во всем файле.
Метод сжатия Хаффмана (Huffman) разработан в 1952 году и используется как составная часть в ряде других схем сжатия, таких как LZW, Дефляция, JPEG. В методе Хаффмана берется набор символов, который анализируется, чтобы определить частоту каждого символа
Метод сжатия CCITT (International Telegraph and Telephone Committie) является более узкой версией кодирования методом Хаффмана. Основан на поиске и исключении из исходного изображения дублирующихся последовательностей данных (как и в предыдущем типе сжатия - RLE).

1.3.3 Растровые форматы В файлах растровых форматов запоминаются:
размер изображения - количество видеопикселей в рисунке по горизонтали и вертикали
битовая глубина - число битов, используемых для хранения цвета одного видеопикселя
данные, описывающие рисунок, а также некоторая дополнительная информация. В файлах растровой графики разных форматов эти характеристики хранятся различными способами.
Разрешение файлов таких форматов как GIF, JPEG, BMP зависит от видеосистемы компьютера. Растровые форматы, предназначенные исключительно для вывода на экран, имеют только экранное разрешение, то есть один пиксел в файле соответствует одному экранному пикселу.

BMP (Windows Device Independent Bitmap)
Формат BMP (от слов BitMaP - битовая карта или битовый массив) является одной из форм представления растровой графики. Проще говоря, изображение представляется в виде матрицы прямоугольных точек, где каждая точка характеризуется тремя параметрами - х-координатой, у-координатой и цветом.
Формат BMP - это родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, например, в качестве рисунка рабочего стола

TIFF (Tagged Image File Format)
Формат TIFF (TIF) является одним из самых распространенных среди известных в
настоящее время форматов. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей - от
монохромной до RGB и CMYK. Он был разработан совместно фирмами Aldus Corporation и
Microsoft как универсальный открытый формат, допускающий модификации. Поэтому файл
TIF-формата, созданный на IBM PC или совместимом компьютере, поддерживается
операционной системой Macintosh и большинством Unix-подобных платформ. Он также
поддерживается практически всеми основными пакетами растровой и векторной графики,
программами редактирования и верстки текста.

TIFF (Tagged Image File Format)
Формат TIFF (TIF) является одним из самых распространенных среди известных в
настоящее время форматов. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей - от
монохромной до RGB и CMYK. Он был разработан совместно фирмами Aldus Corporation и
Microsoft как универсальный открытый формат, допускающий модификации. Поэтому файл

TIF-формата, созданный на IBM PC или совместимом компьютере, поддерживается
операционной системой Macintosh и большинством Unix-подобных платформ. Он также поддерживается практически всеми основными пакетами растровой и векторной графики, программами редактирования и верстки текста.
Формат TIF поддерживает ряд дополнительных функций.
Использование дополнительных каналов (альфа-каналов, или, как их еще называют, каналов масок).
Использование сжатия. Это свойство позволяет уменьшать размеры файла до 50% от исходного с помощью LZW-алгоритма сжатия

На сегодняшний день формат TIF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы.
В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило используется только LZW-компрессия. Ряд старых программ не умеют читать сжатые файлы TIFF, однако, если вы пользуетесь новым программным обеспечением, нет причины не использовать компрессию. GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)

GIF позволяет записывать изображение "через строчку" (Interlaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.
PNG - разработанный относительно недавно формат для Сети, призванный заменить собой устаревший GIF.
1.3.4 Векторные форматы
Файлы векторного формата 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. CDR (CorelDRAW Document)

Формат известен в прошлом низкой устойчивостью, плохой совместимостью файлов, искажением цветовых характеристик внедряемых битовых карт, тем не менее пользоваться CorelDRAW чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримое лидерство на платформе PC. Многие программы на PC (например, Macromedia FreeHand, Adobe Illustrator) могут импортировать файлы CorelDRAW.
В седьмой версии многие основные проблемы были решены. Последние версии CorelDRAW можно без натяжек назвать профессиональными. В файлах этих версий применяется компрессия для векторов и растра отдельно, могут внедряться шрифты, поддерживается многостраничность и т.д.

1.3.5 Метафайловые форматы
Adobe PostScript
PostScript - язык описания страниц (язык управления лазерными принтерами) фирмы Adobe. Был создан в 80-х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата представляют программу с командами на выполнение для выводного устройства. Они имеют расширение .ps или, реже, .ргп и получаются с помощью функции Print to File графических программ при использовании драйвера PostScript-принтера. Такие файлы содержат в себе сам документ (только то, что располагалось на страницах), все связанные файлы (как растровые, так и векторные), использованные шрифты, а так же другую информацию для выводного устройства. EPS (Encapsulated PostScript)