V. Форматы графических файлов

Формат графического файла – это способ организации информации внутри файла. Какой формат имеет файл – это отражается в названии файла (в виде расширения имени файла). Так, файлы рисунок.bmp, рисунок.gif, рисунок.jpg имеют соответственно форматы: bmp, gif, jpg.

Знания о форматах нужны и при сохранении изображений на промежуточных стадиях обработки, и при сохранении готовых изображений, и при их переводе из формата в формат, при подготовке рисунков к печати или для показа на экране и пр.

1. Критерии выбора формата файла

Проблема всех изображений – прямая зависимость: чем выше качество изображения (его разрешение, цветность), тем больше объем его файла (в байтах). А если файл имеет большой объём, он занимает много места на диске, `не подходит` для Интернета и электронных продуктов, возникают трудности при его передаче по сети и пр.

Поэтому многие форматы предусматривают сжатие, компрессию данных - умень­­шение объёма файла изображения (в байтах). Поскольку разные форматы используют различные способы кодирования информации, то и дают разную степень сжатия, сжимают объём файла с потерей качества изображения или без потерь.

КАКОЙ ФОРМАТ ВЫБРАТЬ?

1. Формат нужно выбирать в зависимости от назначения изображения (для печати, для экранного представления и Интернет, или для временного рабочего хранения):

• В web-дизайне главное - файлы должны быть малого объёма, чтобы обеспечить высокую скорость передачи данных по сети. Поэтому для экранных изображений используют форматы со сжатием, причем чаще за счет потери части информации (сжатие с потерями). Это приводит к некоторому снижению их качества, но на экране это чаще мало или почти не заметно.

• Изображения для печати (полиграфии) не надо постоянно передавать с одного ПК на другой, поэтому объём файла большого значения не имеет. Зато потери качества недопустимы, при распечатке это очень заметно. Поэтому подходят форматы со сжатием без потерь качества или вообще без сжатия.

• На промежуточных этапах обработки изображений для их сохранения используются форматы, не вносящие искажения, - без сжатия. Но в конце обработки файл преобразуют в другой `конечный` формат хранения (его выбирают в зависимости для чего предназначено изображение - для печати или показа на экране).

2. При выборе формата также учитывают:

 количество цветов, цветовых переходов в изображении (рисунок это или фото),

 совместимость формата с др. программами (откроется ли файл в др. программе),

 возможно ли преобразование изображения из одного формата в другой.

2. Методы сжатия информации (используемые в разных форматах файлов)

Перед изучением форматов файлов рассмотрим, какие в них используются методы (алгоритмы) сжатия данных. Этим форматы отличаются друг от друга.

Вообще сжатие данных применяется для более компактного их хранения на цифровых носителях и быстрой передачи по сети.

Процедура сжатия объёма файла называется оптимизацией.

Сжатие основано на устранении избыточности информации в исходных данных. Так, в несжатом фото есть множество оттенков цветов, часть их можно удалить незаметно для нашего зрения.

Методы сжатия бывает 2х видов – с потерей качества изображения и без потерь.

Сжатие без потерь – это когда файл рисунка сжимается и так хранится, а при воспроизведении рисунка его исходные данные восстанавливаются без искажений.

Сжатие с потерями – это когда сжатый файл восстанавливается с искажениями, но они несущественны (незаметны или почти незаметны на глаз). Степень сжатия (и значит, степень потери качества) пользователь может задавать сам. При этом достигается компромисс между размером файла и качеством изображения.

Конечно, сжатие с потерями эффективнее (даёт большую степень сжатия).

В таблице 3 указано, какие методы сжатия используют разные форматы файлов.

Таблица 3

Формат файла	Метод сжатия	Влияние на качество
GIF	LZW	без потерь
PNG	Deflate	без потерь
JPEG	JPEG	с потерями
BMP	RLE (редко)	без потерь
TIFF	без сжатия, LZW, RLE, ZIP, JPEG	без потерь
PSD	RLE	без потерь
TGA	RLE	без потерь

• LZW, RLE – универсальные методы сжатия без потерь, используются во многих форматах файлов. Эти методы лучше сжимают изображения, в которых есть большие одноцветные участки, т.е. чертежи, рисунки, но не фото.

LZW даёт большее сжатие, чем RLE (но работает медленнее).

RLE (Run Length Encoding - групповое кодирование). Есть разные варианты алгоритма RLE.

1й - самый простой (применен в формате файлов PCX). 2й даёт большую степень сжатия (применяется в форматах TIFF, TGA); в формате TIFF он называется PackBits и применяется по желанию (если в окне сохранения файла отметить  PackBits).

LZW (Lempel-Ziv-Welch) назван по именам изобретателей (Лемпель, Зив, Велч); разработан в 1984. Применяется в форматах GIF, TIFF.

В чем идея сжатия? Эти методы относят к LZ-алгоритмам сжатия (LZW, RLE, LZ77), использующим словарный метод сжатия. Он основан на поиске в рисунке одноцветных областей. Они имеют одинаковые, повторяемые коды. Алгоритм эти повторяемые коды-цвета рисунка (фразы) заменяет на короткие № (индексы), и заносит эти индексы в словарь. В итоге сжатие выполняется заменой длинных повторяемых кодов цветов (фраз) их короткими индексами из словаря. Чем больше одноцветных областей, тем больше эффект сжатия

Алгоритмы LZ используют и в программах архивации данных.

• Deflate – метод сжатия без потерь, очень эффективный (используется в формате PNG). Deflate – разновидность словарного метода LZ 77.

• JPEG (как метод сжатия; не путать с JPEG как форматом файла) – это метод сжатия с потерями, эффективно сжимает фото (до 200 раз!).