4.5 Графика

4.5.1 Хранение эд в виде изображений.

Существуют два основных способа представления графических объектов средствами вычислительной техники: векторная и растровая графика.

Векторная графика содержит не само изображение, а алгоритм его построения - математические описания (координаты) линий, создающих фигуры, и цветовых заливок (областей, залитых одним цветом и областей градиентов). Вопрос о разрешении (количестве точек, из которых состоит линия или участок цветовой заливки) и цветовой палитре решается непосредственно перед выводом файла на конкретное физическое устройство и с учетом его характеристик. При этом способе изображение требует сравнительно мало места на носителе, но связано с конкретной программой воспроизведения. По этой причине существующие в настоящее время векторные графические форматы не могут быть рекомендованы для архивного хранения данных.

Изображение в растровой графике хранится на машинном носителе в виде линейной последовательности кодов, описывающих его минимальные элементы - точки (пикселы). На экран монитора или на печать изображение выводится построчно, точка за точкой. Его основными параметрами являются разрешение (количество точек в строке) и глубина цвета (количество битов с закодированной информацией о цвете, описывающих одну точку). При воспроизведении изображения его разрешение накладывается на разрешающую способность экрана или принтера, в результате чего определяется конкретный размер отображаемых точек или, при заданном размере пикселя, размер самого изображения. Растровая графика менее компактна, чем векторная, но проще поддается унификации кодов, благодаря чему изображение может быть воспроизведено самыми разными программами.

При хранении растровых изображений требуется значительно больше места на машинных носителях, чем для текста той же площади. Поэтому изображения, как правило, хранятся в сжатом виде. Методы сжатия делятся на две группы: без потери качества и с потерей качества.

Сжатие без потери качества основано на разных алгоритмах. Для двухцветных изображений применяют, например, метод группового кодирования, при котором описывается не каждый пиксель в отдельности, а последовательность пикселей одного цвета в строке как отрезок («27 белых, 3 черных, 10 белых …» и т. п.). Для полихромных изображений с небольшой глубиной цвета (например, 8 бит на пиксель, или 256 цветов) эффективен метод, при котором попарно сравниваются каждые две последовательные строки пикселей и фиксируется только разница между ними. Существуют и более изощренные методы, позволяющие существенно сократить объем файла даже для полутоновых изображений с глубиной цвета в 24 или 32 бита на пиксел.

Сжатие с потерями качества (lossy compression) основано на отбрасывании тех элементов изображения, которые практически не влияют на его восприятие человеком. Это связано с особенностями зрительного восприятия, которые приводят к фильтрованию части информации, воспринимаемой сетчаткой, но не поступающей в мозг. Алгоритмы сжатия с потерями отбрасывают именно эту информацию. Данный способ эффективен прежде всего для полутоновых изображений высокого качества. Его не рекомендуется использовать для сжатия факсимильных изображений текстовых документов, т. к. это может привести к ухудшению их внешнего вида.

Количество форматов графических файлов весьма велико. Рекомендуется использовать наиболее распространенные форматы, поддерживаемые разными программами.

К их числу можно отнести:

• Zsoft PC PaintBrush (PCX) - один из наиболее старых и известных форматов для хранения растровой графики. Появился чуть ли не вместе с персональными компьютерами, благодаря чему является наиболее распространенным, поддерживается практически всеми программами просмотра/редактирования изображений. Использует простейший алгоритм сжатия без потери качества RLE.

• Microsoft Windows Bitmap (BMP) - формат для хранения растровой графики в среде Microsoft Windows. Допускает сжатие без потери качества.

• Таg Image File Format (TIFF) - универсальный формат для хранения растровой гра­фики, широко используется в издательстве. Область применения: двухцветные контурные изображения фотографического качества, высокого разрешения и большого формата. Основные характеристики формата: поддержка файлов с несколькими изображениями, разнообразные методы сжатия, формат прямого доступа (быстрый доступ к любой части изображения), большой размер файлов, не поддерживает векторную графику и сжатие с потерями, открыт для расширения своего стандарта. Существует достаточно много его разновидностей, обусловленных различными алгоритмами сжатия. Наибольшей совместимостью обладает формат, использующий алгоритм LZW. Формат поддерживает два вида записи - IBM PC и Macintosh.

• Graphics Interchange Format (GIF). Разработан в 1987 г. для хранения растровой графики. Область применения: двухцветные и цветные контурные изображения с глубиной цвета до 8 бит на пиксел. Основные характеристики: мощный алгоритм сжатия, платформенная мобильность, потоковый формат, возможность быстрого просмотра на экране монитора (чтение и вывод данных по мере их поступления). Недостатки: не поддерживает изображения с глубиной цвета больше 8 бит на пиксел (фотографического качества, полутоновые), не поддерживает векторную графику и сжатие с «потерями». Реализовал один из самых эффективных для своего времени (1987) способов сжатия LZW. Позволяет выводить изображение на экран за четыре прохода, давая возможность просмотра изображения до его окончательной прорисовки. До сих пор широко используется для хранения и передачи небольших изображений (элементов оформления страниц) в сети Интернет.

•Joint Photographic Experts Group (JPEG). Растровый формат, своей популярностью обязан сильной степени сжатия исходного изображения, основанной на алгоритме сжатия с потерей качества. Однако касается это прежде всего 24- и 8-битных изображений. Областью применения формата является графика фотографического качества (true color) с глубиной цвета до 64 бит на пиксель, полутоновые изображения с мягкими переходами от одного цвета к другому. Основные характеристики формата: компактность, мощный метод сжатия с потерями, возможность изменения параметров сжатия. Недостатки формата: нечеткость или «дрожание» очертаний углов, линий, символов, отдельных мелких деталей, не поддерживает векторную графику. Существует несколько разновидностей, обусловленных разными алгоритмами сжатия и способами вывода на экран (постепенная отрисовка аналогично gif). Также широко применяется в Интернет, в основном для передачи больших изображений.

В настоящее время наиболее распространено следующее программное обеспечение, поддерживающее графические форматы (просмотр, редактирование, экспорт, импорт): Picture Publisher 4-7.0 (Micrografx), PhotoShop 3-5.0 (Adobe), CorelDraw 5-8.0, PhotoPaint (Corel) и др.

2. ЭД, сочетающие текст и графику.

Многие текстовые редакторы (в частности, Microsoft Word) позволяют оперировать с графикой и встраивать изображения непосредственно в текст, или образовывать ссылку на графический файл (подобно тому, как это происходит с электронными таблицами). В результате создаются ЭД, в которых текст и графика сосуществуют на одной странице. В таких случаях несложные изображения рекомендуется встраивать в текстовый файл с последующим сохранением в форматах RTF или PostScript (см. выше раздел 4.2.2).

При сохранении в формате RTF документов, содержащих одновременно текст и графику, следует учитывать, что он упаковывает изображения не столь компактным способом, как специализированные графические форматы со сжатием. Например, если встроить в текст размером в страницу, набранный в редакторе Microsoft Word шрифтом 14-го кегля (в формате RTF он занимает порядка 10-20 Кбайт) полихромное контурное изображение размером примерно 3 х 3 см (в формате BMP занимающее около 30 Кбайт), то размер файла увеличится более чем на 300 Кбайт. Поэтому при создании ЭД, рассчитанных на хранение в формате RTF, не стоит злоупотреблять графическими вставками без необходимости. Что касается полутоновых растровых изображений фотографического качества, включаемых в текстовый документ в качестве иллюстраций, то их предпочтительно хранить как приложения в отдельных файлах, например, в формате JPEG.

Весьма широкие возможности для использования графических вставок предоставляет язык гипертекстовой разметки HTML. При работе с графикой он также использует два подхода. Первый трактует графическое изображение как самостоятельный документ, на который делается ссылка. При втором подходе изображения включаются прямо в документ НТML. Т. к. большое количество встроенной графики существенно замедляет вывод документа на экран, то выбор между этими подходами зависит прежде всего от предполагаемой частоты использования ЭД. Если к документу обращаются часто, то целесообразно применять ссылки на графические элементы, которые можно будет активизировать при необходимости.