Нижегородский государственный педагогический университет
им. Козьма Минина
Реферат
Форматы графических файлов
Выполнила студентка: ФТФ, гр. 911,
Баландина Е.А.
Проверила:
Печугина Л.Н
Нижний Новгород, 2011 г.
Содержание
Введение Глава 1. Растровые форматы. 1.1 BMP (Bit Map Image) 1.2 TIFF (Tagged Image File Format) 1.3 GIF (Graphics Interchange Format) 1.4 PNG (Portable Network Graphic) 1.5 JPEG (Joint Photographic Expert Group) Глава 2 Векторные форматы. 2.1 WMF (Windoms Meta File) 2.2 EPS (Encapsulated PostScript) 2.3 CDR (CoralDRaw files) 2.4 PDF (Portable Document Format). 2.5 AI (Adobe Illustrator Document) Заключение Список литературы
|
стр. 3 3-6 4 4 5 6 6 7-10 7 7 8 8 9 10 10 |
Введение
Подобно тому, как обычный художник должен знать химические и физические свойства красок и холста, дизайнер компьютерной графики должен разбираться в форматах файлов, в которых сохраняется графическая информация. Новички, как правило, очень неразборчивы в выборе формата файла при сохранении изображений. Главная их цель — сохранить результаты своего творчества любой ценой. В итоге неэкономно расходуется дисковое пространство, а Web-страницы загружаются в браузер невыносимо долго.
Заметим, что недостаточно просто уметь выделять файлы с графическим и мультимедийным содержимым среди огромного множества всех файлов. Нужно еще различать их форматы. Это требует определенного внимания, но не является невыполнимой задачей.
Графический формат - это формат записи, в котором данные, описывающие графическое изображение записаны в файле. Графические форматы разработаны для эффективной и логичной организации и сохранения графических данных в файл.
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.
В компьютерной графике применяют, по меньшей мере, три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в «стандартный» формат.
Глава 1. Растровые форматы
Растровые графические изображения формируются в процессе преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую. Он представляет из себя прямоугольную матрицу (bitmap), разделенную на маленькие квадратики - пиксели (pixel - picture element). Растровые файлы можно разделить на два типа: предназначенные для вывода на экран и для печати.
Растровые файлы, предназначенные для допечатной подготовки изданий имеют, подобно большинству векторных форматов, параметр Print Size - печатный размер. С ним связано понятие печатного разрешения, которое представляет из себя соотношение количества пикселов на один квадратный дюйм страницы (ppi, pixels per inch или dpi - dots per inch, - термин не совсем верный, но часто употребимый). Печатное разрешение может быть от 130 dpi (для газеты) до 300 (высококачественная печать), больше почти никогда не нужно.1
Растровое изображение хранится с помощью точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель имеет определенное положение и цвет.
Качество растрового изображения зависит от размера изображения (количества пикселей по горизонтали и вертикали) и количество цветов, которые могут принимать пикселы. Хранение каждого пиксела требует определенного количество бит (глубина цвета), которое зависит от количества цветов в изображении.
Растровые изображения очень чувствительны к масштабированию (увеличению или уменьшению). При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, поэтому теряется разборчивость мелких деталей изображения. При увеличении – увеличивается размер каждой точки и появляется ступенчатый эффект, который можно увидеть невооруженным глазом.1
1.1 BMP (Bit Map Image)
Универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы.
В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксель). Числом бит/пиксель, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксель может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксель - более 16 млн. различных цветов.
Файл разбит на четыре основные раздела: заголовок файла растровой графики, информационный заголовок растрового массива, таблица цветов и собственно данные растрового массива. Заголовок файла растровой графики содержит информацию о файле, в том числе адрес, с которого начинается область данных растрового массива. В информационном заголовке растрового массива содержатся сведения об изображении, хранящемся в файле, например, его высоте и ширине в пикселях. В таблице цветов представлены значения основных цветов RGB (красный, зеленый, синий) для используемых в изображении цветов. Программы, считывающие и отображающие BMP-файлы, в случае использования видеоадаптеров, которые не позволяют отображать более 256 цветов, для точной цветопередачи могут программно устанавливать такие значения RGB в цветовых палитрах адаптеров.
Не все файлы BMP имеют структуру, подобную показанной на схеме. Например, файлы BMP с глубиной 16 и 24 бит/пиксель не имеют таблиц цветов; в этих файлах значения пикселов растрового массива непосредственно характеризуют значения цветов RGB. Также могут различаться внутренние форматы хранения отдельных разделов файла. Например, информация растрового массива в некоторых 16 и 256-цветных BMP-файлах может сжиматься посредством алгоритма RLE, который заменяет последовательности идентичных пикселов изображения на лексемы, определяющие число пикселов в последовательности и их цвет. В Windows допускается работа с BMP-файлами стиля OS/2, в которых используются различные форматы информационного заголовка растрового массива и таблицы цветов.2
Использовать BMP нельзя ни в web, ни для печати (особенно), ни для простого переноса и хранения информации.
1.2 TIFF (Tagged Image File Format)
Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла TIF). На сегодняшний день является одним из самых распространенных и надежных, его поддерживают практически все программы. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы.
Каждый файл начинается 8-байт заголовком файла изображения (IFH), важнейший элемент которого - каталог файла изображения (Image File Directory, IFD) - служит указателем к структуре данных. IFD представляет собой таблицу для идентификации одной или нескольких порций данных переменной длины, называемых тегами; теги хранят информацию об изображении. В спецификации формата файлов TIFF определено более 70 различных типов тегов. Например, тег одного типа хранит информацию о ширине изображения в пикселях, другого - информацию о его высоте. В теге третьего типа хранится таблица цветов (при необходимости), а тег четвертого типа содержит сами данные растрового массива. Изображение, закодированное в файле TIFF, полностью определяется его тегами, и этот формат файла легко расширяется, поскольку для придания файлу дополнительных свойств достаточно лишь определить дополнительные типы тегов.
Формат файлов TIFF часто используется для сохранения как Mac-, так и PC – файлов. Большинство программных пакетов рисования, редактирования изображения и сканирования дает возможность сохранять в данном формате. Чертежные программы, как правило, не дают такой возможности (CorelDARW является выдающимся исключением) Практически все программы верстки страниц позволяют импортировать TIFF-файлы.1
1.3 GIF (Graphics Interchange Format)
GIF был разработан в 1987 году фирмой CompuServe для обеспечения средств сжатия растровых файлов, загружаемых по телефонной линии и в компьютерных сетях.
Он использует LZW-компрессию, что позволяет хорошо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). GIF-формат позволяет записывать изображение "через строчку" (Interlaced), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением. Эта возможность широко применяется в Интернете . Сначала вы видите картинку с грубым разрешением, а по мере поступления новых данных ее качество улучшается.
В настоящее время используются две версии, GIF87a и GIF89a. Первая из них проще. Независимо от номера версии, файл GIF начинается с 13-байт заголовка, содержащего сигнатуру, которая идентифицирует этот файл в качестве GIF-файла, номер версии GIF и другую информацию. Если файл хранит всего одно изображение, вслед за заголовком обычно располагается общая таблица цветов, определяющая цвета изображения. Если в файле хранится несколько изображений (формат GIF, аналогично TIFF, позволяет в одном файле кодировать два и больше изображений), то вместо общей таблицы цветов каждое изображение сопровождается локальной таблицей цветов.
В файле GIF87a вслед за заголовком и общей таблицей цветов размещается изображение, которое может быть первым из нескольких располагаемых подряд изображений. Каждое изображение состоит из 10-байт описателя изображения, расположенной вслед за ним локальной таблицы цветов и битов растрового массива. Для повышения эффективности использования памяти данные растрового массива сжимаются с помощью алгоритма LZW.
Файлы GIF89a имеют аналогичную структуру, но они могут содержать факультативные блоки расширения с дополнительной информацией о каждом изображении. В спецификации GIF89a определены четыре типа блоков расширения. Это блоки расширения для управления графикой, которые описывают, как изображение должно выводиться на экран (например, накладывается ли оно на предыдущее изображение подобно диапозитиву или просто заменяет его); блоки расширения с обычным текстом, содержащие текст, отображаемый вместе с графикой; блоки расширения для комментария, содержащие комментарии в коде ASCII; и блоки расширения прикладных программ, в которых хранится информация, принадлежащая только создавшей этот файл программе. Блоки расширения могут находиться практически в любом месте файла после общей таблицы цветов.2
Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано только в режиме 256 цветов. Для полиграфии этого явно недостаточно.
1.4 PNG (Portable Network Graphic)
Сравнительно новый (1995 год) – недавно разработанный формат для Сети , призванный заменить собой устаревший GIF. Использует сжатие без потерь.
Поддерживаются три типа изображений – цветные с глубиной 8 или 24 бита и черно–белое с градацией 256 оттенков серого. Глубина цвета может быть любой, вплоть до 48 бит (RGB, для сравнения, - 24). Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254 уровня альфа–канала, чересстрочная развертка используется Interlacing, причем не только строк, но и столбцов, поддерживается плавно переходящая прозрачность.
В файл формата PNG записывается информация о гамма-коррекции. Гамма представляет собой некое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана вашего монитора от напряжения на электродах кинескопа. Это число, считанное из файла, позволяет ввести поправку яркости при отображении. Нужно оно для того, чтобы картинка, созданная на Масе, выглядела одинаково и на РС и на Silicon Graphics. Таким образом эта особенность помогает реализации основной идеи WWW - одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя.1
1.5 JPEG (Joint Photographic Expert Group)
Реализует эффективный алгоритм сжатия для отсканированных фотографий и иллюстраций.
Строго говоря JPEG называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, как в RLE и LZW, а на разнице между пикселями. Кодирование данных происходит в несколько этапов. Сначала графические данные конвертируются в цветовое пространство типа LAB, затем отбрасывается половина или три четверти информации о цвете (в зависимости от реализации алгоритма). Далее анализируются блоки 8х8 пикселов. Для каждого блока формируется набор чисел. Первые несколько чисел представляют цвет блока в целом, в то время, как последующие числа отражают тонкие делали. Спектр деталей базируется на зрительном восприятии человека, поэтому крупные детали более заметны.
На следующем этапе, в зависимости от выбранного вами уровня качества, отбрасывается определенная часть чисел, представляющих тонкие детали. На последнем этапе используется кодирование методом Хаффмана для более эффективного сжатия конечных данных. Восстановление данных происходит в обратном порядке.
Таким образом, чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1-500 раз меньше, чем ВМР! Формат аппаратно независим, полностью поддерживается на РС и Macintosh, однако он относительно нов и не понимается старыми программами (до 1995 года). JPEG не поддерживает индексированные палитры цветов. Первоначально в спецификациях формата не было и CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах делает проблемы.
Существуют подформаты JPEG. Baseline Optimized - файлы несколько лучше сжимаются, но не читаются некоторыми программами. JPEG Baseline Optimized разработан специально для Интернета, все основные браузеры его поддерживают. Progressive JPEG так же разработан специально для Сети, его файлы меньше стандартных, но чуть больше Baseline Optimized. Главная особенность Progressive JPEG в поддержке аналога чересстрочного вывода.