Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. С ней сталкиваются пользователи любых графических систем. Изображение может быть обработано несколькими программами прежде, чем примет свой окончательный вид. Например, исходная фотография сначала сканируется, затем улучшается ее четкость и производится коррекция цветов в программе Adobe Photoshop. После этого изображение может быть экспортировано в программу рисования, такую как CorelDRAW или Adobe Illustrator, для добавления рисованных картинок. Если изображение создается для статьи в журнале или книги, то оно должно быть импортировано в издательскую систему, например QuarkXPress или Adobe PageMaker. Если же изображение должно появиться в мультимедиа презентации, то оно, вероятнее всего, будет использовано в Microsoft PowerPoint, Macromedia Director или размещено на Web-странице.

Формат графического файла - способ представления графических данных на внешнем носителе.

Ранее 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 графического редактора 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.

Важно различать векторные и растровые форматы.

Векторные форматы

Файлы векторных форматов 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.

Векторные форматы графических файлов

Название формата	Программы, которые могут откры­вать файлы
WMF Windows MetaFile	Большинство приложений Windows
EPS Encapsulated PostScript	Большинство настольных издатель­ских систем и редакторов векторной графики, некоторые редакторы рас­тровой графики
DXF Drawing Interchange Format	Все программы САПР, многие редак­торы векторной графики, некоторые настольные издательские системы
CGM Computer Graphics Metafile	Большинство редакторов векторной графики, САПР, издательские системы

   

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 (цвет каждого видеопикселя рисунка), а также некоторая дополнительная информация.

В файлах растровой графики разных форматов эти характеристики хранятся различными способами. Размер изображения хранится в виде отдельной записи. Цвета всех видеопикселей рисунка запоминаются как один большой блок данных.

Изображения фотографического качества, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, часто занимают несколько мегабайтов. Например, если раз­мер изображения - 1766 х 1528, а количество используе­мых цветов - 16 777 216 (т. е. глубина цвета - 24 бита), то объем растрового файла составляет около 8 Мб. Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие, т.е. уменьшение размера файла за счет изменения способа организации данных. Никому пока не удалось даже приблизиться к созданию идеального алгоритма сжатия. Каждый алгоритм хорошо сжимает только данные вполне определенной структуры.

Методы сжатия делятся на две категории:

• сжатие файла с помощью программ-архиваторов;

• сжатие, алгоритм которого включен в формат файла.

В первом случае специальная программа считывает исходный файл, применяет к нему некоторый сжимающий ал­горитм (архивирует) и создает новый файл. Выигрыш в размере нового файла может быть значительным. Однако этот файл не может быть использован ни одной программой до тех пор, пока он не будет преобразован в исходное состояние (разархивирован). Поэтому такое сжатие применимо только для длительного хранения и пересылки данных, но для повседневной работы оно неудобно. В ОС Windows наиболее популярными программами сжатия файлов являются ZIP, ARJ, RAR.

Если же алгоритм сжатия включен в формат файла, то соответствующие программы чтения правильно интерпретируют сжатые данные. Таким образом, такой вид сжатия очень удобен для постоянной работы с графическими файлами большого размера. Например, пусть в CorelDRAW получен рисунок, который нужно разместить в документе, созданном в программе Adobe Photoshop. TIFF - один из растровых форматов, с которыми может работать Adobe Photoshop. При формировании файла формата TIFF выполняется сжатие графических данных. Именно это обстоятельство учитывается соответствующей программой чтения. По­этому для достижения поставленной цели можно поступить следующим образом:

1. сохранить рисунок, созданный в CorelDRAW, в файле формата TIFF;

2. импортировать этот файл в программу Adobe Photoshop.

 

Методы сжатия графических данных

При сжатии методом RLE (Run-Length Encoding) последовательность повторяющихся величин (величина в нашем случае - набор битов для представления видеопикселя) заменяется парой - повторяющейся величиной и числом ее повторений.

Метод сжатия RLE включается в некоторые графические форматы, например в формат PCX. Программа сжатия файла может сначала записывать количество видеопикселей, а затем - их цвет или наоборот. Поэтому возможна такая ситуация, когда программа, считывающая файл, ожидает появления данных в ином порядке, чем программа, сохраняющая этот файл на диске. Если при попытке открыть файл, сжатый методом RLE, появляется сообщение об ошибке или полностью искаженное изображение, нужно попробовать прочитать этот файл с помощью другой программы или преобразовать его в иной формат.

Сжатие методом RLE наиболее эффективно для изображений, которые содержат большие области однотонной за­краски, и наименее эффективно - для отсканированных фотографий, так как в них может не быть длинных после­довательностей одинаковых видеопикселей.

Метод сжатия LZW основан на поиске повторяющихся узоров в изображении. Сильно насыщенные узорами рисунки могут сжиматься до 0,1 их первоначального размера. Метод сжатия LZW включается в файлы форматов TIFF и GIF; при этом данные формата GIF сжимаются всегда, а в случае формата TIFF право выбора возможности сжатия предоставляется пользователю. Существуют варианты формата TIFF, которые используют другие методы сжатия. Из-за различных схем сжатия некоторые версии формата TIFF могут оказаться несовместимыми друг с другом. Это означает, что возможна ситуация, когда файл в формате TIFF не может быть прочитан в некоторой графической программе, хотя она должна понимать этот формат. Другими словами, не все форматы TIFF одинаковы. Но, несмотря на эту проблему, TIFF является одним из самых популярных растровых форматов в настоящее время.

Метод сжатия JPEG обеспечивает высокий коэффициент сжатия (возможно сжатие 100 : 1) для рисунков фотографического качества. Формат файла JPEG, использующий этот метод сжатия, разработан объединенной группой экспертов по фотографии (Joint Photographic Experts Group). Высокий коэффициент сжатия достигается за счет сжатия с потерями, при котором в результирующем файле теряется часть исходной информации.

Метод JPEG использует тот факт, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости, но изменения цвета он замечает хуже. Поэтому при сжатии этим методом запоминается больше информации о разнице между яркостями видеопикселей и меньше - о разнице между их цветами. Так как вероятность заметить минимальные разли­чия в цвете соседних пикселей мала, изображение после восстановления выглядит почти неизменным. Пользователю пре­доставляется возможность контролировать уровень потерь, указывая степень сжатия. Благодаря этому, можно выбрать наиболее подходящий режим обработки каждого изображе­ния: возможность задания коэффициента сжатия позволяет сделать выбор между качеством изображения и экономией памяти.

Растровые форматы графических файлов

Название формата	Программы, которые могут открывать файлы	Сжатие
BMP Windows Device Independent Bitmap	Все программы Windows, которые используют растровую графику	RLE (по желанию)
PCX Z-Soft PaintBrush	Почти все графические приложе­ния для PC	RLE (всегда)
GIF Graphic Interchange Format	Почти все редакторы растровой графики; большинство издательских систем; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты	LZW (всегда)
TIFF Tagged Image File Format	Большинство редакторов растровой графики и настольных издательских систем; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты	LZW (по желанию) и др.
TGA Truevision Targa	Редакторы растровой графики; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты	RLE (по желанию)
IMG Digital Research GEM Bitmap	Некоторые настольные издательские системы и графические редакторы Windows	RLE (всегда)
JPEG Joint Photogra­phic Experts Group	Редакторы растровой графики; редакторы векторной графики, поддерживающие растровые объекты	JPEG (можно выбрать степень сжатия)

Как правило, графические редакторы используют свои соб­ственные форматы для хранения изображений во внешней памяти.

Собственный файловый формат - частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного гра­фического приложения. Например, собственный формат CorelDRAW - CDR, Adobe Photoshop - PSD, Fractal Design Painter - RIFF, Paint (стандартная программа Windows) - BMP.

Стандартный графический формат - общий формат для различных графических приложений. При сохранении изображения в файле всегда нужно ука­зывать формат. Кроме того, для каждого стандартного графического фор­мата открываются дополнительные диалоговые окна, с по­мощью которых пользователь устанавливает параметры формата (количество используемых цветов, необходимость сжатия - для BMP и TIFF, коэффициент сжатия - для JPEG и др.). 5.

 

Преобразование файлов из одного формата в другой

Необходимость преобразования графических файлов из одного формата в другой может возникнуть по разным причи­нам:

• программа, с которой работает пользователь, не воспринимает формат его файла;

• данные, которые надо передать другому пользователю, должны быть представлены в специальном формате.

Существует два способа преобразования файлов из растрового формата в векторный:

1. преобразование растрового файла в растровый объект векторного изображения;

2. трассировка растрового изображения для создания векторного объекта.

Первый способ используется в программе CorelDRAW, которая, как правило, успешно импортирует файлы различных растровых форматов. К примеру, если растровая картинка содержит 16 миллионов цветов, CorelDRAW покажет изображение достаточно высокого качества. Однако им­портированный растровый объект может оказаться довольно большим даже в том случае, если исходный файл невелик, так как векторные форматы не обладают способностью сжа­тия графических данных.

Особенность второго способа преобразования растрового изображения в векторное заключается в следующем. Про­грамма трассировки растровых изображений (например, CorelTRACE) ищет группы пикселей с одинаковым цветом, а затем создает соответствующие им векторные объекты. После трассировки векторизованные рисунки можно редак­тировать как угодно.

Растровое изображение, которое хо­рошо преобразуется в векторное, если имеет четко выра­женные границы между группами пикселей одинакового цвета. В то же время результат трассировки растрового изображения фотографического качества со сложными цве­товыми переходами выглядит хуже оригинала.

Преобразование файлов одного векторного формата в другой Векторные форматы содержат описания линий, дуг, за­крашенных полей, текста и т. д. В различных векторных форматах эти объекты описываются по-разному. Когда программа пытается преобразовать один векторный формат в другой, она действует подобно обычному переводчику, а именно:

1. считывает описания объектов на одном векторном языке,

2. пытается перевести их на язык нового формата.

Если программа-переводчик считает описание объекта, для которого в новом формате нет точного соответствия, этот объект может быть либо описан похожими командами нового языка, либо не описан вообще. Таким образом, некоторые части рисунка могут исказиться или исчезнуть. Все зависит от сложности исходного изображения.

Преобразование изображений из векторного формата в растровый - в набор пикселей (этот процесс часто называют растрированием векторного изображения) встречается очень часто. Прежде, чем разместить рисованную (вектор­ную) картинку на фотографии, ее необходимо экспортиро­вать в растровый формат.

 Сжатие графических данных - уменьшение размера файла за счет изменения способа организации данных. Различные алгоритмы сжатия используются для файлов растрового формата. Собственный файловый формат - частный и наиболее эффективный формат для хранения файлов отдельного графического приложения. Стандартный графический формат - общий формат для различных графических приложений. . 9. Способы преобразования файлов из растрового формата в векторный: преобразование растрового файла в растровый объект векторного изображения; трассировка растрового изображения для создания векторного объекта.