Формат графического файла – это способ кодировки графического изображения.
Существует огромное разнообразие форматов графических файлов. Это происходит потому, что авторы часто создают свои простые форматы, вместо того чтобы приспосабливать к своим нуждам сложные «стандартные». Кроме того, аппаратные средства постоянно развиваются и новые форматы должны учитывать растущие возможности техники. Увеличиваются графические возможности компьютеров, объем запоминающих устройств и скорость передачи данных. Например, в начале 80-х гг. изображение было черно-белым, затем количество цветов или полутонов серого достигло 256, а сейчас не предел и несколько миллионов оттенков цветов.
Еще одной причиной многообразия графических форматов является то, что для различных типов изображений естественными являются разные способы хранения. Для разных целей используются различные форматы. Например, формат BMP, который используется в редакторе Paint в Windows, не поддерживает изображения в модели CMYK. Поэтому он не может использоваться в полиграфии.
Многие форматы используют сжатие данных для уменьшения размеров графических файлов. Это позволяет сэкономить место на диске и увеличить скорость передачи файла по сети.
Формат подбирается в зависимости от выбранной задачи. Например, форматы для подготовки изображений для размещения в Internet не годятся для печати и наоборот.
Ниже перечислены наиболее распространенные форматы. Большая часть из них не является собственными форматами какого-либо графического редактора.
Растровые форматы
BMP (Bitmap от Bit MaP image). Создан специально для применения в среде Microsoft Windows. Поддерживает модель RGB с глубиной цвета до 24 бит. Пригоден для быстрого чтения и записи небольших изображений. Обычно записывает в файл несжатое изображение.
TIFF (Tagged Image File Format). Создан для хранения сканированных изображений с высоким разрешение ем и размещения их в издательских системах, используется для профессиональной работы с графикой. TIFF поддерживает черно-белые, полутоновые изображения, модели RGB и CMYK с глубиной цвета в 8 и 16 бит. Специально разработанный алгоритм хранения информации с использованием внутрифайловых ссылок позволяет осуществлять быстрый доступ к различным фрагментам большого изображения, а не просматривать все подряд. В данном формате можно хранить очень большие изображения и файлы, в которых содержатся несколько изображений. При записи обычно используется мощный алгоритм сжатия (LZW). Он обеспечивает сжатие информации без потерь.
JPEG (Join Photographic Expert Group – объединенная экспертная группа по фотографии). Строго говоря, JPEG – название способа сжатия, а не формат файлов. Файлы такого типа широко используются в Internet и при создании электронных презентаций. Формат поддерживает полутоновые и полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK. He подходит для полиграфии из-за дефектов сжатия. В этом формате реализован новый принцип сжатия изображений с потерей качества. Он основан на знании о восприятии человеком графической информации. Часть изображения, которая не воспринимается человеком, удаляется. Поэтому файлы в формате JPEG (часто с расширениями JPEG или JPG) занимают небольшой объем. Это существенно, например, при пересылке по каналам связи. Больше сжатие – хуже качество и наоборот.
GIF (Graphics Interchange Format). Создан для использования в Internet. Работает почти во всех системах. В файле в явном виде хранится информация, нужная для вывода изображения на экран, независимо от платформы. В одной из версий формата GIF возможно сохранение в одном файле нескольких изображений. Большинство распространенных браузеров способно воспроизводить такие изображения по частям в порядке очереди, при этом получается несложная анимация. Например, письмо, влетающее в почтовый ящик и т. п. Можно также хранить изображение не подряд по строкам, а сначала каждую восьмую, затем каждую четвертую и т. д. Такой способ записи называется «чередующимся» (interlaced). Это позволяет сразу понять, что изображено на рисунке, уже при выводе одной восьмой данных. При получении изображения из World Wide Web, когда изображение выводится на экран по мере поступления данных, такой способ очень удобен. Блоки текста хранятся в данном формате как текст, а не как графика. Глубина цвета до 8 бит на пиксель. При записи используется алгоритм сжатия без потерь (LZW).
PNG (Portable Network Graphics). Так же как GIF, данный формат предназначен для работы на любых платформах. Глубина цвета – до 64 бит на пиксель. Может выводить данные на экран по мере их поступления в режиме «чередования» (interlaced), но не может хранить несколько изображений в одном файле. Выгодно отличается от других форматов не только количеством цветов, но и тем, что его исходный код бесплатен и открыт для чтения и записи. В этом формате применен новый, еще более мощный алгоритм сжатия без потерь, чем LZW.
Векторные форматы
PS (PostScript). Большая часть векторных форматов использует язык PostScript. Это язык программирования, предназначенный для описания векторных и растровых изображений, шрифтов, цветовых параметров и т. д. На выходе получается текстовый файл, который содержит описание изображения целой страницы в специальных терминах. Далее применяют программы просмотра или перекодировки из языка PostScript в другие. Большинство современных принтеров поддерживают этот язык (т. е. имеют встроенный аппаратный или программный интерпретатор PostScript). Обычно язык PostScript не используют для написания вручную, как программу на других языках программирования, хотя это возможно. Чаще всего пользователь пишет или рисует в текстовом процессоре или издательской системе с привычным оконным интерфейсом, из внутреннего формата которых текст, оформление и рисунки преобразуются в программу на языке PostScript.
EPS(Encapsulated PostScript). Это модификация PostScript. Файлы в данном формате описывают не страницы целиком, а отдельные объекты или группы объектов. Формат EPS позволяет сохранять изображения в различных цветовых моделях. Большинство современных графических программ могут открывать, редактировать и сохранять изображения в формате EPS.
PDF(Portable Document Format). Разработан для обмена документами в электронном виде. С помощью программы Adobe Acrobat (Acrobat Reader) можно прочесть документ в формате PDF именно в том виде, в каком он создавался. Формат удобно использовать, когда необходимо сохранить точное форматирование. Практически любой документ можно преобразовать в PDF-файл.
Так же как и файлы PostScript, PDF-файлы являются текстовыми, что упрощает пересылку.
CDR.Внутренний формат программы иллюстрирования Corel-DRAW.
WMF(Windows MetaFile). Внутренний формат Microsoft Windows для векторной графики.
Технологии обработки графической информации
Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы — графические редакторы. Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, FreeHand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. Последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом.
Программа Photoshop компании Adobe занимает особое место. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.
Используемые методы обработки графической информации существенно определяются аппаратными средствами отображения ее на экране/плоттере. В настоящее время дисплейные системы делятся на два основных типа: векторные и растровые. В векторных системах световой луч движется по экрану вдоль рисуемой по определенному алгоритму линии. Тогда как в растровых системах нужный объект воспроизводится посредством последовательного сканирования световым лучом его шаблона, т.е. без вычерчивания каждой линии непрерывным движением. Таким образом, между обоими типами визуализации графического объекта лежит принципиальное различие:
— векторный подход характеризуется динамическим формированием на экране объекта по его программному описанию, сформированному посредством графических примитивов;
— растровый подход отображает на экран весь объект целиком на основе его шаблона, созданного посредством графических примитивов и находящегося в видеопамяти дисплея.
Информационные технологии обработки графической информации включают в себя специфические модели представления информации данного вида, особые методы ввода, формирования и вывода изображений, свои аппаратные и программные средства.
Программные средства компьютерной графики — графические редакторы делятся на две большие группы: растровые и векторные редакторы. Это деление обусловлено способом представления и хранения графической информации (растровый или векторный способ).
Среди программных средств компьютерной графики особое место занимают программные средства деловой графики. Они предназначены для создания иллюстраций к отчетной документации, статистическим сводкам и другим иллюстративным материалам. Обычно это различные графики, диаграммы, схемы и т.п. Программные средства деловой графики обычно включаются в состав текстовых и табличных процессоров (электронных таблиц).
К инструментам деловой графики можно отнести и системы автоматизированного проектирования (САПР), которые предназначены для создания чертежей, но по сути являются векторными графическими редакторами.
Компьютерные технологии обработки графической информации включают не только особое программное обеспечение (программные ресурсы), но и специфические аппаратные ресурсы, такие как различные устройства ввода и вывода графической информации: сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, дигитайзеры, графические планшеты, плоттеры и т.п.
На дисплейных системах векторного типа работа с графическими объектами включала, как правило, следующие основные этапы:
— программное создание графических объектов посредством графических примитивов;
— формирование его снимка-проекции из определенной точки наблюдения и отображение данного снимка на экран дисплея;
— программное редактирование графических объектов. Созданное для векторных дисплеев графическое программное обеспечение, воспринимая ряд растровых примитивов (например, массивов пикселей), работает в системе мировых координат с заданными пользователем объектами.
Вместе с тем, такое программное обеспечение не может в полной мере воспользоваться богатыми возможностями растровых дисплейных систем.
Принципиально иной подход использует рисующее графическое программное обеспечение, ориентированное на работу с растровыми дисплейными системами и получившее весьма широкое распространение в связи с использованием именно растровых дисплеев на всех основных типах ПК. Такое программное обеспечение работает с графическими объектами, не являющихся объектами некоторого координатного пространства, а представляющими собой отдельные пиксели или их совокупности в некоторой пиксельной матрице — стандартном листе для рисования. В этом случае выводимое на экран изображение представляет собой 2-мерный массив пикселей — элементов графического изображения, несущих информацию о яркости и цвете элементарного участка изображения, совокупность которых составляет изображение в целом. Для представления одного пикселя требуется до 2 байт информации. В настоящее время пиксельные матрицы характеризуются размерностью 1024х768 пикселей, определяя достаточно высокую разрешающую способность дисплейных систем для ПК.
Сформированное в пиксельной матрице изображение хранится в видеопамяти дисплея и выводится на экран в режиме регенерации. Рисование в цвете, реализуемое посредством манипуляций пикселями такой матрицы, в определенной мере подобно приготовлению фотографии путем модификации областей эмульсионного слоя пленки в отличие от обычного экспонирования ее посредством фотоаппарата, наведенного на некоторый графический объект. Тогда как методика работы с графическими объектами в среде векторных систем напоминает именно процесс обычного фотографирования. Таким образом, в отличие от векторного, растровая технология позволяет создавать рисующие программные средства, работающие независимо от аппаратных средств на нижних уровнях обработки графической информации.
В настоящее время разработаны и поставляются на рынок весьма разнообразные программные средства, ориентированные на различные приложения, многие из которых упоминались выше. Предлагается графический пакет AutoTouch, ориентированный на рисовальный характер работы с графическими объектами и базирующийся на оригинальной геометрии рисования.
