Лекция 7

Типы графических файлов (tiff, bmp, jpeg, gif, png) и работа с ними

Прежде всего следует определиться с тем, что подразумевается в данном случае под словом «графика». Часто под этим термином подразумевают любые изображения, то есть не текст (хотя текст может быть часть графического элемента). Есть два способа представления данных об изображении — растровый (растровая или точечная графика) и векторный (векторная графика). Растровые изображения характерны тем, что каждая их точка (пиксел) описывается отдельно. Это предоставляет богатые возможности для редактирования, так как все пикселы можно обрабатывать независимо друг от друга. Однако при таком представлении затруднено изменение размеров изображения. Дело в том, что графический редактор располагает только теми данными, которые представлены в файле изображения. При уменьшении изображения объем данных должен уменьшиться и программа решает сравнительно простую задачу — «что лишнее?». Если же изображение надо увеличить, то объем данных должен увеличиться и программе приходится «выдумывать» недостающие сведения. Кроме того, сам файл изображения может иметь большой объем. У векторного изображения совершенно другие свойства. В нем, за редкими исключениями, отсутствует описание отдельных точек. Вместо этого используется описания целых линий или фигур (в векторной графике эти объекты принято называть контурами) при помощи математических формул. Это позволяет снизить общий объем данных и уменьшить размеры файлов. Кроме того, такие изображения легко увеличивать и уменьшать (масштабировать) — достаточно ввести в формулы новые данные. Но за удовольствие надо платить — выбор методов обработки для векторного изображения значительно меньше, чем для растрового. К тому же векторные изображения часто выглядят искусственными из-за своей «математической точности».

ПРИМЕЧАНИЕ. При подготовке материала к печати надо понимать, что применяется в основном растровая графика, но векторные редакторы широко применяются на предварительных этапах подготовки изображений. Они особенно полезны при разработке или корректировке логотипов и других элементов, требующих четкой прорисовки.

Как только что было сказано, файлы растровых изображений могут иметь большой объем. В полиграфии и других областях, где нет необходимости постоянного переноса изображений с одного компьютера на другой, это не имеет большого значения. В web-дизайне все по-другому. Здесь главное — добиться высокой скорости передачи) данных, а файлы большого размера этому вовсе не способствуют. Поэтому для графического оформления сайтов используют форматы, использующие сжатие изображений, которое позволяет уменьшить объем передаваемой информации. Сжатием называют обработку данных, позволяющих представить информацию в более компактном виде. Применительно к обычным файлам чаще используется термин «архивация». Специальные программы (или модули программ) позволяют сжать данные для обеспечения высокой скорости передачи или удобства хранения, а при необходимости восстановить их первоначальный вид для использования по назначению. Это действительно важно при работе в Интернете, но не всегда удобно при подготовке графического оформления сайта. Дело в том, что изображения для web-страниц в большинстве случаев сжимаются за счет потери некоторой части информации. Это приводит к различного вида искажениям, снижающим общее качество изображения. Подробнее об этих явлениях рассказывается в следующем уроке.

При подготовке высококачественной графики те или иные виды искажений недопустимы. Если исходное изображение уже содержит те или иные аномалии, то получить качественную картинку при дальнейшем сжатии будет практически невозможно. По этой причине на промежуточных этапах чаще всего используются форматы, не вносящие искажения, а значит, практически не допускающие сжатия без применения внешних архивирующих программ.

Формат TIFF

Формат TIFF (Tagged Image File Format — формат файлов изображений, снабженных тегами) является одним из наиболее широко распространенных форматов, используемых при подготовке графики. Этот формат является фактически стандартом для подготовки изображений в полиграфии. Файлы этого формата обычно имеют расширение TIF или TIFF.

TIFF является одним из наиболее сложных по своей внутренней структуре форматов. Файлы TIFF начинаются с заголовка файла изображения (IFH — Image File Header), имеющего длину 8 байтов. Заголовок файла содержит блок, называемый каталогом файла изображения (IFD — Image File, Directory). Этот блок позволяет графическим программам определить внутреннюю структуру файла.

ПРИМЕЧАНИЕ. Файл формата TIFF обычно начинается с символов «II*». Это можно использовать для простого определения формата файла, имеющего нестандартное расширение.

При помощи IFD из файла можно выделить теги — блоки данных, содержащие информацию о размерах изображения, его цветовой модели, размере палитры (числе используемых цветов), сжатии данных и т. д. Само изображение также содержится в отдельном теге. Всего определено несколько десятков таких блоков. Так как весь TIFF-файл состоит из тегов, этот формат легко поддается модернизации и расширению. В самом деле, для введения дополнительных возможностей достаточно определить новый тег. Однако в этом кроется и источник возможных ошибок — если программа не сможет определить значение тега, введенного кем-либо из производителей аналогичного программного обеспечения, файл может быть открыт неправильно или его вовсе не удастся прочитать.

В файле формата TIFF изображение может храниться в цветовых моделях CMYK, RGB, Lab в режиме индексированных цветов, а также в виде оттенков серого (grayscale). Это позволяет использовать формат для хранения самых разных изображений, применяемых как для подготовки web-графики, так и в полиграфии. Подробнее о цветовых моделях будет рассказано немного позже. Кроме цветовой модели, сохраняется и разрешение, с которым следует выводить изображение на печать. Задав высокое разрешение, можно получить качественные распечатки, если, конечно, принтер поддерживает печать с заданными параметрами.

Максимальное число битов, которыми описывается один пиксел изображения в формате TIFF, составляет 24. Это позволяет закодировать до 16 777 216 цветов.

Кроме изображения, в TIFF-файле могут сохраняться каналы прозрачности (alpha-каналы), позволяющие сохранять прозрачные области изображения или выделения объектов между сеансами работы. Если вы работаете в PhotoShop, то вы можете сохранить в формате TIFF файл, содержащий слои, но другие программы смогут прочесть такой файл только как единое изображение. Для указания на необходимость сохранения слоев установите флажок Layers (Слои) в диалоге выбора имени сохраняемого файла (этот флажок доступен только при сохранении в расширенном варианте стандарта — Enhanced TIFF (Расширенный TIFF)).

Еще одна особенность формата TIFF — возможность сохранения нескольких изображений, имеющих собственные наборы атрибутов и свойств (тегов) в одном файле. Это делает TIFF похожим на формат GIF, но без возможности создания анимированных изображений.

Важное свойство формата TIFF — использование сжатия данных. Такое сжатие не является обязательным и может быть включено или выключено пользователем. В большинстве случаев используется алгоритм сжатия LZW (метод Лемпела-Зива-Уолша, сжатие без потерь информации), но может применяться и сжатие с потерями (например алгоритм JPEG). Сжатие данных позволяет существенно снизить размер файла. Особенно сильно это проявляется на изображениях, содержащих большие однотонные пространства, например, на отсканированных текстах и схемах.

Однако сжатие данных можно применять далеко не всегда. Дело в том, что алгоритм LZW защищен патентом, и фирмы-разработчики вынуждены оплачивать его использование в своих программах. Поэтому далеко не все программы могут сохранять файлы со сжатием и правильно читать их. Если вы отправляете кому-либо файлы в формате TIFF, то лучше воспользуйтесь какой-либо программой-архиватором (например, WinRAR или WinZip). Это уменьшит вероятность того, что ваши файлы не смогут быть открыты получателем.

Формат TIFF широко распространен не только на платформе IBM PC, но и на Apple Macintosh (собственно, Macintosh — «родина» формата TIFF). Многие графические редакторы (разумеется, и Adobe PhotoShop) поддерживают сохранение и чтение файлов в режимах IBM PC и Apple.

То, что TIFF «прижился» и на IBM PC, и на Apple, позволяет использовать его для передачи изображений с одной аппаратной платформы на другую без потери их свойств, атрибутов и, разумеется, содержания. Также этот формат можно использовать для передачи данных между различными приложениями, «не по нимающими» форматы друг друга, но «знающими» TIFF. При такой передаче будут сохранены многие атрибуты изображения, теряющиеся, например, при передаче данных через буфер обмена Windows.

Для сохранения цветов изображения при передаче с одного компьютера на другой (из-за различий в составе аппаратного обеспечения и его настроек цвета могут отображаться иначе) в состав файла может быть включен цветовой профиль ICC.

В заключение следует добавить, что формат TIFF может применяться для сохранения промежуточных результатов работы, не требующих внедрения специфической информации (векторных объектов, направляющих линий, слоев и других объектов). Распространенность этого формата позволяет легко переносить изображения между программами и аппаратными платформами. Использование цветокоррекции (профилей ICC) дает возможность сохранить цвета без изменения (насколько это возможно) при просмотре на разных мониторах и при выводе на печать.

Формат BMP

Формат BMP также может использоваться для хранения данных без потери качества. Этот формат является собственным форматом Windows и используется для целей системы. Например, именно в этом формате изображения включаются в состав исполняемых файлов приложений и выводятся на экран. По сути дела, любое приложение, использующее графический интерфейс Windows, имеет в своем составе средства для открытия, редактирования и сохранения BMP-файлов.

В формате BMP можно сохранять изображения с глубиной цвета (числом битов, описывающих один пиксел изображения) 1, 4, 8 и 24 бита, что соответствует максимальному числу используемых цветов 2, 16, 256 и 16 777 216 соответственно. Файл может содержать палитру, определяющую цвета, отличные от принятых в системе.

В отличие от таких форматов как TIFF или PSD, в формате BMP не предусматривается использование системы цветокоррекции. Это значит, что вы не сможете гарантировать того, что получатель вашего файла увидит цвета изображения такими, какими вы их определили (предположите, к примеру, что у вашего коллеги монитор настроен на меньшую или большую, чем у вас, яркость).

Если вы работаете с изображением в режиме RGB, то BMP-файл может иметь глубину цвета 16, 24 или 32 бита. Режимы градаций серого и индексированных цветов позволят вам сохранять файлы с глубиной цвета 4 и 8 битов, а также использовать сжатие изображения. Черно-белые изображения (режим bitmap) сохраняются в формате BMP с глубиной цвета один бит. Сжатие для таких файлов не производится. В окне выбора режима сохранения файла в формате BMP (см. рис. 1.2) есть кнопка Advanced Modes (Расширенные режимы). Нажав ее, вы можете выбрать режим сохранения с учетом специальных параметров.

В общем, формат BMP позволяет сохранять изображения с достаточным качеством и глубиной цвета, но он не позволяет использовать цветокоррекцию, хранить слои и другие элементы изображений. Поэтому он используется редко, в основном как конечный формат при подготовке графики для Windows.

Формат JPEG

Основная особенность формата JPEG — высокая степень сжатия данных, достигаемая за счет сжатия с потерями. То есть часть данных во время сжатия отбрасывается. Это приводит к снижению качества картинки (теряются мелкие детали, появляются разводы и муар), но позволяет достичь хорошего сжатия изображения. Разумеется, такой подход неприменим к чертежам, схемам и другим видам графики, требующим передачи четких линий и надписей. Но для фотоизображений, особенно имеющих большие размеры, подобные алгоритмы сжатия вполне подходят.

При работе над оформлением сайтов (да впрочем, и в любой другой области) использовать JPEG следует только для сохранения конечных результатов. Если вы, не закончив работу над изображением, сохраните его в этом формате, качество может значительно ухудшиться. Разумеется, это скажется и на конечном результате.

СОВЕТ. Работая с исходными изображениями (фотографиями, заготовками), стремитесь получать оригиналы большего размера, чем это нужно. Например, если вам необходимо получить изображение размером 100X100 пикселов и обработать его, возьмите исходное изображение размером 1000X1000. Обработав изображение, придайте ему нужные размеры. Разумеется, такое соотношение размеров не является правилом, все зависит от конкретной ситуации. Поступать подобным образом следует потому, что при обработке растровых изображений программа сталкивается с конечной единицей измерения — пикселом. Нельзя получить элемент изображения, меньший, чем один пиксел. Графический редактор, обрабатывая изображение большего размера, будет иметь больше «простора» для действий и сможет выполнить обработку более качественно. Если речь идет об исходных изображениях в формате JPEG, то можно рекомендовать использовать тот же подход. В самом деле, если изображение несколько размыто при сжатии, но имеет размер, больший чем нужно, то уменьшение изображения может поправить ситуацию.

Формат GIF

Формат GIF был разработан компанией CompuServ специально для передачи цветных изображений по компьютерным сетям. Разработчики стремились создать формат, который позволял бы передать изображение на компьютер пользователя за кратчайшее время. Сейчас наиболее широко используются спецификации этого формата GIF87 и GIF89a (цифры обозначают, год выпуска стандарта).

ПРИМЕЧАНИЕ. GIF — Graphic Interchange Format — Формат обмена графическими данными.

Сохраняя файл в формате GIF, вы можете воспользоваться следующими возможностями:

• сжатие данных без потерь (алгоритм сжатия LZW);

• максимальное число отображаемых цветов — 256;

• поддержка прозрачности;

• возможность включения нескольких изображений (анимация);

• чересстрочный вывод изображений на экран (в GIF89a);

• включение текстовых блоков (комментариев).

Теперь рассмотрим возможности этого формата подробнее.

Прежде всего следует сказать несколько слов о сжатии изображения. GIF был и остается одним из немногих широко распространенных форматов, поддерживающих передачу сжатых данных. Следует заметить, что скорость передачи данных определяется в первую очередь их размером. То есть для увеличения скорости передачи надо уменьшить размер передаваемых файлов. Уменьшить размер отдельных файлов (а значит, и общий объем передаваемой информации) можно двумя путями:

уменьшить общий объем информации. Этот метод может легко применить каждый пользователь Интернета — достаточно отключить в браузере загрузку графики. Вы заметите резкое увеличение скорости загрузки страниц, но «обстановка» на экране вашего компьютера станет более чем спартанской. Кроме того, в некоторых случаях именно графика является целью посещения сайта. Яркими примерами таких сайтов могут служить виртуальные картинные галереи;

использовать сжатие данных. Естественно, если уж на свет появились алгоритмы архивации (сжатия), то рано или поздно на них должны были обратить внимание разработчики программного обеспечения для компьютерных сетей. Разумное применение сжатия данных позволяет существенно уменьшить объем передаваемых по каналу связи данных при сохранении всех передаваемых файлов.

Разработчики формата GIF использовали алгоритм LZW, позволяющий достичь степени сжатия, близкой к максимальной.

ПРИМЕЧАНИЕ. Алгоритм сжатия данных LZW (алгоритм Лемпела-Зива-Уолша) основывается на при- своении группам символов (битов) номеров. Когда символ встречается в первый раз, он добавляется в таблицу кодов и в дальнейшем заменяется соответствующим номером. Если символ встречается вторично, то он заносится в таблицу кодов вместе с символом, следующим за ним. Такая комбинация в дальнейшем рассматривается как самостоятельный символ. Подобная операция выполняется для всех встречающихся комбинаций битов. Если файл содержит много повторяющихся символов, то за счет замены символа на его номер можно получить значительную экономию места. Применительно к графике такой алгоритм особенно эффективен при кодировании изображений, содержащих небольшое количество различных цветов и протяженные однотонные области. В самом деле, если изображение содержит несколько строк пикселов, залитых одним цветом, то в конце концов целая строка будет кодироваться одним символом.

Сжатие в формате GIF включено постоянно, и каждый файл сжимается так сильно, как это только возможно. Пользователь не имеет возможности выбрать степень сжатия или алгоритм.

Как уже было сказано, максимальное число цветов, которые может содержать изображение, сохраняемое в формате GIF, составляет 256. Это значит, что если изображение на самом деле содержит большее число цветов, то часть из них будет потеряна.

Казалось бы, сохранение полноцветных изображений в этом формате — бесперспективное занятие, однако, хотя число цветов ограничено, сами цвета могут быть любыми. Они задаются тремя цветовыми составляющими, на каждую из которых отводится по одному байту. Это позволяет определить 16 777 216 цветов.

На практике графические редакторы составляют для изображения таблицу наиболее часто встречающихся цветов и заменяют не вошедшие в палитру цвета (обычно это цвета, используемые меньше остальных) на близкие к ним цвета из палитры. Возможны варианты, при которых для имитации нужного цвета используются комбинации точек цветов, входящих в палитру. Использование этого приема возможно потому, что человеческий глаз с большого расстояния воспринимает близко расположенные точки как единое целое. При этом их цвета сливаются и создают иллюзию первоначального цвета. Подбор точек нужного цвета может быть произведен несколькими методами, обеспечивающими разную степень близости изображения к оригиналу. Таким образом, результат сохранения многоцветных изображений в режиме индексированных цветов (а формат GIF как раз и использует этот режим) во многом зависит от возможностей графического редактора.

Еще одна особенность файлов GIF, долгое время делавшая этот формат популярным — возможность создания анимированных изображений. До появления таких программных средств, как Macromedia Flash, позволяющих создавать занимающие мало места на диске анимированные изображения, других средств для создания небольших анимированных изображений в распоряжении web-дизайнеров не было.

В отличие от Flash, в GIF-файлах анимация сохраняется не в форме векторных объектов, а в виде отдельных растровых кадров. Каждый кадр представляет собой самостоятельное изображение с возможностью создания собственной таблицы цветов. Наличие таких индивидуальных таблиц позволяет увеличить цветовой охват и улучшить качество изображения в целом. Кадры могут быть прозрачными и накладываться друг на друга в различных режимах (замещая предыдущее изображение, накладываясь поверх него и т. д.). Некоторые программы для редактирования анимации (например, Ulead Gif Animator) используют прозрачность кадров для уменьшения размеров файла. Они анализируют изображение и заменяют повторяющиеся на нескольких кадрах пикселы на прозрачные. В некоторых случаях больше половины кадра оказывается залито одним цветом, что значительно повышает степень сжатия.

В настоящее время GIF-анимация постепенно уступает место технологии Flash, но GIF-файлы все еще широко используются. Основная сфера их применения — создание рекламных баннеров (небольших изображений, демонстрируемых на web-страницах в качестве ссылок на рекламируемые сайты).

Формат GIF является одним из двух основных форматов web-графики, но его использование связано с определенными трудностями. Дело в том, что в этом формате, как уже было сказано, используется алгоритм сжатия LZW. Алгоритм защищен патентом, и правообладатель в некоторый момент принял решение о распространении алгоритма на условиях лицензирования. Это значит, что хотя алгоритм известен всем, компании-разработчики должны вносить плату за его использование в своих программах. Поэтому и компания CompuServ, разработавшая формат GIF, требует приобретения лицензии на использование своего детища в программном обеспечении. В первую очередь это касается разработчиков графических редакторов и браузеров, так как вне Интернета GIF используется довольно редко.

Из-за подобных проблем многие компании вынуждены отказываться от использования формата GIF или пытаться обойти накладываемые ограничения. Для решения этой проблемы был разработан формат PNG, обладающий теми же свойствами, что и GIF (а порой и превосходящий его), но полностью открытый для использования.

(полный текст с примерами изображений см. здесь http://www.compdoc.ru/grafics/photoshop/web/3.shtml)

На главную



Сайт создан в системе uCoz