LZW, RLE и другие*
* Сжатие выполняется факультативно.
Файлы BMP
Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP) — это «родной» формат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного в BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя некоторые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding (кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.
В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксел — более 16 млн. различных цветов.
Трассировка. Как сделать изображение векторным? Какие картинки подойдут оптимально? Corel Draw
Структура файла BMP
Информационный заголовок растрового массива (40 байт)
Длина этого заголовка (4 байт)
Ширина изображения (4 байт)
Высота изображения (4 байт)
Число цветовых плоскостей (2 байт)
Бит/пиксел (2 байт)
Метод сжатия (4 байт)
Длина растрового массива (4 байт)
Горизонтальное разрешение (4 байт)
Вертикальное разрешение (4 байт)
Число цветов изображения (4 байт)
Число основных цветов (4 байт)
Таблица цветов (длина изменяется от 8 до 1024 байт)
Собственно данные растрового массива (длина переменная)
Формат собственно данных растрового массива в файле BMP зависит от числа бит, используемых для кодирования данных о цвете каждого пиксела. При 256-цветном изображении каждый пиксел в той части файла, где содержатся собственно данные растрового массива, описывается одним байтом (8 бит).
Это описание пиксела не представляет значений цветов RGB, а служит указателем для входа в таблицу цветов файла. Таким образом, если в качестве первого значения цвета RGB в таблице цветов файла BMP хранится R/G/B=255/0/0, то значению пиксела 0 в растровом массиве будет поставлен в соответствие ярко-красный цвет. Значения пикселов хранятся в порядке их расположения слева направо, начиная (как правило) с нижней строки изображения. Таким образом, в 256-цветном BMP-файле первый байт данных растрового массива представляет собой индекс для цвета пиксела, находящегося в нижнем левом углу изображения; второй байт представляет индекс для цвета соседнего справа пиксела и т. д. Если число байт в каждой строке нечетно, то к каждой строке добавляется дополнительный байт, чтобы выровнять данные растрового массива по 16-бит границам.
Не все файлы BMP имеют структуру, подобную показанной на схеме. Например, файлы BMP с глубиной 16 и 24 бит/пиксел 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 BM P -файлами стиля OS/2, в которых используются различные форматы информационного заголовка растрового массива и таблицы цветов.
КАК ПЕРЕВЕСТИ ЛЮБОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ИЗ РАСТРА В ВЕКТОР в ADOBE ILLUSTRATOR? ТРАССИРОВКА. ПРИМЕРЫ
Файлы PCX
PCX стал первым стандартным форматом графических файлов для хранения файлов растровой графики в компьютерах IBM PC. На этот формат, применявшийся в программе Paintbrush фирмы ZSoft, в начале 80-х гг. фирмой Microsoft была приобретена лицензия, и затем он распространялся вместе с изделиями Microsoft. В дальнейшем формат был преобразован в Windows Paintbrush и начал распространяться с Windows. Хотя область применения этого популярного формата сокращается, файлы формата PCX, которые легко узнать по расширению PCX, все еще широко распространены сегодня.
Файлы PCX разделены на следующие три части: заголовок PCX, данные растрового массива и факультативная таблица цветов. 128-байт заголовок PCX содержит несколько полей, в том числе поля размера изображения и числа бит для кодирования информации о цвете каждого пиксела. Информация растрового массива сжимается с использованием простого метода сжатия RLE; факультативная таблица цветов в конце файла содержит 256 значений цветов RGB, определяющих цвета изображения. Формат PCX первоначально был разработан для адаптеров CGA- и EGA-дисплеев и в дальнейшем был модифицирован для использования в адаптерах VGA и адаптерах истинных цветов. Кодирование цвета каждого пиксела в современных изображениях PCX может производиться с глубиной 1, 4, 8 или 24 бит.
Файлы TIFF
Если PCX — один из самых простых для декодирования форматов растровой графики, то TIFF (Tagged Image File Format, формат файлов изображения, снабженных тегами) — один из самых сложных. Файлы TIFF имеют расширение TIFF. 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 пикселах, 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.
Так что же делает TIFF столь сложным? С одной стороны, составление программ, различающих все типы тегов, — это непростое дело. В большинстве программ для чтения файлов TIFF реализуется только подмножество тегов, именно поэтому созданный одной программой файл TIFF иногда не может быть прочитан другой. Кроме того, программы, создающие файлы TIFF, могут определять собственные типы тегов, имеющие смысл только для них. Программы чтения файлов TIFF могут пропускать непонятные для них теги, но всегда существует опасность, что это повлияет на внешний вид изображения.
Еще одна сложность заключается в том, что файл TIFF может содержать несколько изображений, каждому из которых сопутствуют собственный IFD и набор тегов. Данные растрового массива в файле TIFF могут сжиматься с использованием любого из нескольких методов, поэтому в надежной программе для чтения файлов TIFF должны быть средства распаковки RLE, LZW (LempelZivWelch) и несколько других. Ситуацию еще больше ухудшает то обстоятельство, что пользование программами распаковки LZW должно осуществляться в соответствии с лицензионным соглашением с фирмой Unisys Corp. на право пользования алгоритмом LZW и часто за плату. В результате даже самые лучшие программы считывания TIFF нередко «сдаются», когда сталкиваются со сжатым по методу LZW изображением.
Несмотря на свою сложность, файловый формат TIFF остается одним из лучших для передачи растровых массивов с одной платформы на другую благодаря своей универсальности, позволяющей кодировать в двоичном виде практически любое изображение без потери его визуальных или каких-либо иных атрибутов.
Файлы GIF
Большинство ведущих специалистов-графиков, имеющих дело с алгоритмом LZW, сталкиваются с аналогичными юридическими проблемами при использовании популярного межплатформенного формата файлов растровой графики GIF (Graphics Interchange Format — формат обмена графическими данными, произносится «джиф»), разработанного компанией CompuServe. Обычно для имени файлов GIF используется расширение GIF, и тысячи таких файлов можно получить в CompuServe.
Структура файла GIF зависит от версии GIF-спецификации, которой соответствует файл. 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.
Основные достоинства GIF заключаются в широком распространении этого формата и его компактности. Но ему присущи два достаточно серьезных недостатка. Один из них состоит в том, что в изображениях, хранящихся в виде GIF-файла, не может быть использовано более 256 цветов. Второй, возможно, еще более серьезный, заключается в том, что разработчики программ, использующие в них форматы GIF, должны иметь лицензионное соглашение с CompuServe и вносить плату за каждый экземпляр программы; такая ценовая политика была принята CompuServe после того, как Unisys объявила, что начнет добиваться соблюдения своих прав собственности и потребовала от тех, кто пользуется алгоритмом сжатия LZW, вносить лицензионные платежи. Возникшее в результате этого запутанное юридическое положение тормозит внедрение программистами в свои графические программы средств для работы с файлами GIF.
Файлы PNG
Формат PNG (Portable Network Graphic — переносимый сетевой формат, произносится «пинг») был разработан для замены GIF, чтобы обойти юридические препятствия, стоящие на пути использования GIF-файлов. PNG унаследовал многие возможности GIF и, кроме того, он позволяет хранить изображения с истинными цветами. Еще более важно, что он сжимает информацию растрового массива в соответствии с вариантом пользующегося высокой репутацией алгоритма сжатия LZ77 (предшественника LZW), которым любой может пользоваться бесплатно. Из-за недостатка места я не буду обсуждать внутреннюю структуру PNG. Если вы захотите больше узнать об этом формате, обратитесь к рекомендуемой в конце статьи литературе.
Файлы JPEG
Формат файла JPEG (Joint Photographic Experts Group — Объединенная экспертная группа по фотографии, произносится «джейпег) был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми (а иногда и неуловимыми) оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями (а не алгоритм без потерь) информации. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообще можно) обнаружить.
Процесс сжатия изображения JPEG достаточно сложен и часто для достижения приемлемой производительности требует специальной аппаратуры. Вначале изображение разбивается на квадратные блоки со стороной размером 8 пиксел. Затем производится сжатие каждого блока отдельно за три шага.
На первом шаге с помощью формулы дискретного косинусоидального преобразования фуры (DCT) производится преобразование блока 8х8 с информацией о пикселах в матрицу 8×8 амплитудных значений, отражающих различные частоты (скорости изменения цвета) в изображении. На втором шаге значения матрицы амплитуд делятся на значения матрицы квантования, которая смещена так, чтобы отфильтровать амплитуды, незначительно влияющие на общий вид изображения. На третьем и последнем шаге квантованная матрица амплитуд сжимается с использованием алгоритма сжатия без потерь.
Поскольку в квантованной матрице отсутствует значительная доля высокочастотной информации, имеющейся в исходной матрице, первая часто сжимается до половины своего первоначального размера или даже еще больше. Реальные фотографические изображения часто совсем невозможно сжать с помощью методов сжатия без потерь, поэтому 50%-ное сжатие следует признать достаточно хорошим. С другой стороны, применяя методы сжатия без потерь, можно сжимать некоторые изображения на 90%. Такие изображения плохо подходят для сжатия методом JPEG.
При сжатии методом JPEG потери информации происходят на втором шаге процесса. Чем больше значения в матрице квантования, тем больше отбрасывается информации из изображения и тем более плотно сжимается изображение. Компромисс состоит в том, что более высокие значения квантования приводят к худшему качеству изображения. При формировании изображения JPEG пользователь устанавливает показатель качества, величине которого «управляет» значениями матрицы квантования. Оптимальные показатели качества, обеспечивающие лучший баланс между коэффициентом сжатия и качеством изображения, различны для разных изображений и обычно могут быть найдены только методом проб и ошибок.
Источник: kunegin.com
Небольшой размер файла 4 Фотореалистичность 3 Масштабирование изображений (приближение и удаление) 2 1 Векторная графика Растровая графикаКритерий сравнения. — презентация
Презентация на тему: » Небольшой размер файла 4 Фотореалистичность 3 Масштабирование изображений (приближение и удаление) 2 1 Векторная графика Растровая графикаКритерий сравнения.» — Транскрипт:
2 Небольшой размер файла 4 Фотореалистичность 3 Масштабирование изображений (приближение и удаление) 2 1 Векторная графика Растровая графикаКритерий сравнения Сравнительная характеристика векторной и растровой графики Возможность автоматизации считывания изображения
6 Растровое изображение состоит из отдельных точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Совокупность точечных строк образуют графическую сетку (растр) Пиксель – минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет
8 Основным элементом векторного изображения является линия. Характеристики линии: цвет, толщина, тип. Простые элементы: прямые, эллипсы, прямоугольники и пр. называются графическими примитивами. Х R Y Х 1 Y 1 Х 2 Y 2 Х, Y
9 Векторные изображения формируются из графических примитивов (точка, линия, окружность, прямоугольник и пр.), которые хранятся в памяти компьютера в виде описывающих их математических формул.
10 векторные изображения, созданные путем комбинации окружностей, прямоугольников и линий
12 Формируются из пикселей Обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов, используются при редактировании фотографий При увеличении изображения появляется ступенчатый эффект При уменьшении изображения теряется четкость мелких деталей Автоматически считываются встроенными средствами просмотра изображений Примеры программ редактирования растровых изображений Adobe Photoshop, Corel Photo-Paint, Paint Форматы растровых изображений BMP, PSD, GIF, PNG, TIFF, JPEG,
13 Формируются из графических примитивов Изображения могут быть увеличены или уменьшены без потери качества Используются при хранении высокоточных графических объектов (чертежей, схем) Информационный объем изображений не большой, по сравнению с растровыми Не считывается стандартными средствами, нужны специальные программы Adobe Illustrator, Corel DRAW, графический редактор, встроенный в WORD Форматы векторных изображений WMF, EPS, CDR, DXF, CGM
Источник: www.myshared.ru
Основы работы с растровыми изображениями
При работе с цифровой графикой вы обычно сталкиваетесь с двумя основными ее типами: растровыми и векторными изображениями. Растровые изображения, также известные как растровая графика, состоят из мельчайших квадратиков (пикселов), организованных в виде особой прямоугольной сетки. Векторные изображения состоят из математически генерируемых геометрических фигур: линий, кривых и многоугольников.
Растровые изображения характеризуются шириной и высотой в пикселах и количеством бит на пиксел, указывающим, какое количество цветов может содержаться в одном пикселе. Если растровое изображение использует цветовую модель RGB, каждый пиксел содержит три байта: красный, зеленый и синий. Каждый из этих байтов имеет значение от 0 до 255. При смешении байтов в пикселе они, как на палитре художника, образуют определенный цвет. Например, чтобы пиксел был ярко-оранжевым, нужно присвоить ему следующие значения: красный = 255, зеленый = 102, синий = 0.
Качество растрового изображения определяется разрешением и глубиной цвета. Разрешение означает количество пикселов в изображении. Чем больше пикселов, тем выше разрешение и тем четче изображение. Глубина цвета определяет объем информации, содержащийся в каждом пикселе.
Например, изображение с глубиной цвета 16 бит на пиксел не сможет передать то количество цветов, которое передает изображение с глубиной цвета 48 бит. Поэтому изображение с глубиной цвета 48 бит будет более мягко передавать оттенки, чем изображение с глубиной цвета 16 бит.
Так как качество растровых изображений зависит от разрешения, они не очень хорошо масштабируются. Это особенно заметно, если попытаться увеличить картинку в размере. При увеличении размера изображения обычно теряется качество и четкость.
Форматы растровых изображений
Файлы растровых изображений бывают разных форматов. Все они используют разные алгоритмы сжатия для уменьшения размера файла и оптимизации качества изображения в зависимости от конечной цели. Форматы растрового изображения, поддерживаемые приложениями Adobe — BMP, GIF, JPG, PNG и TIFF.
BMP
Формат BMP (точечный рисунок) является графическим форматом по умолчанию в операционной системе Microsoft Windows. Он не использует алгоритмов сжатия, и поэтому файлы этого формата обычно имеют большой размер.
GIF
Формат обмена графическими данными GIF (англ. Graphics Interchange Format) был разработан в 1987 году компанией CompuServe для передачи 256-цветных изображений (с глубиной цвета 8 бит). Файлы в этом формате получаются небольшого размера, поэтому он идеален для публикации изображений на веб-страницах.
Из-за ограниченной цветовой палитры формата GIF он не подходит для фотографий, где обычно требуется хорошая передача полутонов и высокая четкость. Формат GIF поддерживает однобитовую прозрачность, что позволяет делать цвет чистым (прозрачным). Благодаря этому фон веб-страницы может проступать через прозрачные области изображения.
JPEG
Формат JPEG (часто записывается как JPG), разработанный Объединенной экспертной группой в области фотографии (англ. Joint Photographic Experts Group), использует алгоритм сжатия с потерей качества, благодаря чему при глубине цвета 24 бита удается сохранить размер файла небольшим. Сжатие с потерей качества означает, что каждый раз при сохранении изображения теряется качество и данные, но в результате получается небольшой размер файла. Формат JPEG идеален для фотографий, потому что он поддерживает передачу миллионов цветов. Возможность выбирать степень сжатия изображения позволяет находить баланс между качеством изображения и размером файла.
PNG
Формат переносимой сетевой графики PNG (англ. Portable Network Graphics) был разработан как формат с открытым исходным кодом, альтернативный запатентованному GIF. Формат PNG поддерживает глубину цвета до 64 бит, что позволяет передавать до 16 миллионов цветов. Так как PNG является относительно новым форматом, некоторые ранние обозреватели его не поддерживают.
В отличие от JPG, PNG использует сжатие без потери качества, т.е. при сохранении изображения данные не теряются. PNG-файлы также поддерживают альфа-прозрачность, обеспечивающую до 256 уровней прозрачности.
TIFF
Формат изображения с тегами TIFF (Tagged Image File Format) использовался для работы на разных платформах до появления PNG. Недостатком формата TIFF было наличие его многочисленных вариантов и отсутствие единой программы чтения для обработки всех версий. Кроме того, в настоящее время этот формат не поддерживается ни одним обозревателем. Формат TIFF может использовать сжатие с потерей и без потери качества, а также позволяет обрабатывать пространства цветов устройства (такие как CMYK).
Прозрачные и непрозрачные растровые изображения
В растровых изображениях в форматах GIF и PNG каждый пиксел может иметь дополнительный байт (альфа-канал). Этот дополнительный байт отвечает за прозрачность пиксела.
Изображения в формате GIF поддерживают однобитовую прозрачность, что позволяет делать один из 256 цветов палитры прозрачным. PNG-изображения, в свою очередь, поддерживают до 256 уровней прозрачности. Эта функция особенно полезна, когда требуется, чтобы изображения или текст сливались с фоном.
В ActionScript 3.0 дополнительный пиксел, отвечающий за прозрачность, представлен классом BitmapData. Как и в модели прозрачности PNG, ActionScript обеспечивает до 256 уровней прозрачности.
Важные понятия и термины
Ниже приводится список важных терминов, встречающихся в этой главе при описании растровой графики:
Альфа Уровень прозрачности (или, точнее, непрозрачности) цвета в изображении. Величину альфа часто называют значением альфа-канала .
Цвет ARGB Цветовая схема, где каждый пиксел является сочетанием значений красного, зеленого и синего цветов, а его прозрачность задается значением альфа.
Цветовой канал Цвета принято обозначать сочетанием нескольких основных цветов (в компьютерной графике это обычно красный, зеленый и синий). Каждый основной цвет считается цветовым каналом, а количество того или иного цвета в каждом цветовом канале, смешанном с другими каналами, определяет итоговый оттенок.
Глубина цвета Также называется глубиной в битах . Объем компьютерной памяти, выделяемой на каждый пиксел, что в свою очередь определяет максимально возможное число цветов в изображении.
Пиксел Наименьшая единица информации в растровом изображении, цветная точка.
Разрешение Размер изображения в пикселах, определяющий степень его детализации. Разрешение часто характеризируют шириной и высотой изображения в пикселах.
Цвет RGB Цветовая схема, в которой цвет каждого пиксела представлен сочетанием красного, зеленого и синего.
Источник: help.adobe.com