Обробка зображень лабораторна 2,3 Панченко Валерій

Растрові формати:

1. BMP Формат збереження растрових зображень, розроблений компанією Microsoft. На кожен піксель в різних файлах може відводитись різна кількість біт. Microsoft пропонує бітності 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 и 64. В бітностях 8 і нижче він вказується індексом із таблиці кольорів, а при великих - безпосередньо значенням.В переважній більшості випадків пікселі зберігаються у випадку відносно простого двохвимірного масиву. ВМР в пам'яті: файл растрового зображення завантажується в пам'ять і після цього створюється структура даних DIB важлива складова АРІ для Windows. У пам'яті структура даних DIB майже така ж , як формат файлу BMP, але він не містить заголовок растрового файлу в 14 байті і починається з заголовка DIB. Для DIB завантажених в пам'ять, таблиця кольорів також може складатися з 16-бітових записів, які складають індекси для поточної реалізації палітри. У всіх випадках , масив пікселів повинен початися з адреси пам'яті, яка є кратною 4-ом байтам. Для "упакованих файлів DIB", завантажених в пам'ять, додатковий колір даного профілю - повинен слідувати безпосередньо за масивом пікселів. Причини використання формату ВМР є його широке використання в ОС Windows, також цей формат є достатньо добре документований і вільний від патентів, саме це робить цей формат дуже поширеним. Багато старих графічних користувацьких інтерфейсів використовують растрові зображення в своїх вбудованих графічних підсистемах. У той час як більшість файлів BMP мають відносно великий розмір файлу через відсутність хоч якогось стиснення. Більшість файлів BMP можуть бути значно стиснені завдяки алгоритмів стиснення даних без втрат, таких як ZIP, тому що вони містять надлишкові дані. Деякі формати, такі як RAR, навіть включають в себе процедури, конкретно спрямованих на ефективне стиснення таких даних.
2. JPEG Один із популярних графічних форматів. Формат файлу відомий як Використовується для збереження фотозображень і подібних їм зображень. Даний алгоритм дозволяє стискати зображення як з втратами, так і без. Підтримуються зображення з лінійним розіром не більше 65535 × 65535 пикселів. Найбільше алгоритм підходить для стиснення фотографій або картин,що містить реалістичні сцени з плавними переходами яскравості і кольору. Статичне кодування є особливою формою стиснення даних без втрат. Вона включає в себе організацію компонентів зображення в "зігзаг" , а потім за допомогою кодування Хаффмана на те , що залишилося. Дозволяє Стандарт JPEG також , але не вимагає , декодери , щоб підтримувались використання арифметичного кодування , яке математично перевершує кодування Гоффмана . Однак , ця функція рідко використовується , і тому що це повільніше для кодування і декодування в порівнянні з кодуванням Хаффмана . Арифметичне кодування зазвичай робить файли близько 5-7% менше.
3. GIF Популярний формат графічних зображень. Може зберігати стиснені дані без втрати якості в форматі не більше 256 кольорів. Не залежить від апаратного забезпечення формат був розроблений в 1987 році фірмою CompuServe для передачі растрових зображень по мережі. В 1989 році формат був модифікований, була додана підтримка прозорості та анімації. GIF використовує компресію, яка дозволяє стискувати зображення, в яких багато однотипних заливок.Хоча формат GIF практично ныколи не використовуэться для True Color зображень, можна зробити так, що GIF зображення буде включати в себе декылька блокыв зображень кожен із яких може мати свою власну 256-цветовую палітру, а блоки можна замостити створюючи повний образ. Крім того, специфікація GIF89a оголосив ідею «прозорого» кольору, де кожен блок зображення може включати в себе власну палітру 255 видимих кольорів плюс один - прозорий. Повне зображення може бути сворене шляхом накладанням блоків зображення з видимою частиною кожного слою,що виявлюється через видимість вищих слоїв.Надавати повнокольорове зображення як GIF , початкове зображення повинне бути розбите на більш дрібні області , які мають не більше 255 або 256 різних кольорів. Кожен з цих регіонів потім зберігається у вигляді окремого блоку зображення з власною локальною палітрою і коли блоки зображення відображаються разом з'явиться повне, повнокольорове зображення . Наприклад, ламаючи зображення в плитки 16 на 16 пікселів (256 пікселів в цілому) гарантує, що ні плитка не має більш локальноі межі палітри з 256 кольорів, хоча більші плитки можуть бути використані і подібні кольори злилися в результаті чого існують деякі втрати кольору. Оскільки кожен блок зображення вимагає свою власну локальну таблицю кольорів, GIF файл маючи багато блоків зображення можуть бути дуже великими, що обмежує корисність повнокольорових GIF. Крім того, не всі програми редагування GIF впораються створені викладені або багатошарові зображення правильно. Багато програм редагування інтерпретують плитки або шари, як кадри анімації і відображають їх в послідовності як нескінченні анімації. З більшістю веб-браузерів, автоматичне відображення фреймів є з часом затримки 0,1 секунди.
4. PNG Даний формат створений для заміни застарівшого і більш простого формату GIF, а також, в деякій степені, для заміни значно тяжкого формату TIFF. Даний формат переважно специфікується для використання у інтернеті. PNG підтримує три основних типу растрових зображень: полутонове зображення (з глибиною кольору 16 біт), кольорове індексоване зображення (палітра 8 біт для кольору глибиною 24 біт) та повнокольорове зображення (з глибиною кольору 48 біт). Даний формат зберігає графічну інформацію в стисненому вигляді. Враховуючи і те, що стиснення здійснюється без втрат, навідмінно від, наприклад, JPEG. Формат PNG володіє більш високим степенем стиснення для файлів з великою кількістю кольорів, ніж GIF, але різниця складає біля 5-25%, що є недостатньо для абсолютного перевершеності формату, так як не великі 2-16 кольорові файли формат GIF стискує з не меншою ефективністю. Існує одна особливість GIF, яка в PNG не реалізована - підримка множинних зображень, а особливо анімації. PNG початково був призначений для зберігання лише одного зображення в одному файлі.PNG пропонує безліч варіантів прозорості. З повноколірний і чорно -білих зображень або одне значення пікселя можt бути оголошений як прозорий або може бути доданийальфа-канал(тобто відведений будь-який відсоток часткової прозорості, який буде використовуватися). Для зображення на основі палітри , альфа-значення можуть бути додані до запису палітри. Число таких значень, збережених може бути менше, ніж загальна кількість записів палітри , і в цьому випадку інші записи вважаються повністю непрозорими.Сканування значень пікселів для бінарної прозорості передбачається виробляти для зниження кольоровості, щоб уникнути пікселів які стають ненавмисно прозорим. Це, швидше за все, представляє проблему для систем, які можуть декодувати 16-біт на канал зображення (як це і повинно бути сумісно зі специфікацією), але тільки вихід 8 біт на канал (норма для всіх, крім самих високих кінцевих систем).

Векторний формат:

EPS Формат файлів який базується на підможині мови PostScript і призначений для обміну графічними даними між різними додатками. Даний формат був створений компанією Adobe і послужив базою для створення ранніх версій формату Adobe Illustrator. Дані в файлі EPS повинні записуватись у відповідності зі стандартом DSC. Тобто, файл не може містити представлення більш ніж однієї сторінки. Формат використовується в професійній поліграфії і може містити растрові зображення, векторні зображення, а також їх комбінації. Попередній перегляд EPS-файлу також може бути створений з використанням різноманітних методів зменшення об'єму даних: JPEG, TIFF (1/8 bit). Коли EPS вперше був реалізований, тільки машинами, що широко використовують PostScript. Але були проблеми з Apple - комп'ютерами Macintosh. Ці машини не могли прямо надавати PostScript, який подарував Adobe з проблемою , як забезпечити зображення для перегляду в той же час в тому числі актуальну версію PS для принтера. На Mac це, виявилося, було легко вирішити. Так як файлова система Mac складається з двох частин (так звані вилки), які логічно, об'єднані у вигляді одного файлу. Розміщуючи PostScript в гілці даних, а стандартний Mac PICT ресурсу в гілці ресурсів, обидва зображення можуть бути переміщені разом незримо, як якби вони були одного файлу. У той час як PICT Попередній часто містить растрове зображення він може також містити векторне подання всього зображення, забезпечуючи дуже високу якість превью. Жодна з цих технологій широко використовується на будь-який інший операційної системи. Коли вони стикаються з тими ж проблемами на Microsoft Windows - версій своїх програм , Adobe вирішила замість включають TIFF файл, закодований в розділ заголовка PostScript. Іноді, хоч і значно рідше, вони використовували WMF ( Windows Metafile замість формат ). WMF має потенціал, щоб забезпечити векторні превью, схожі на PICT на Mac. Обидва ці формату PC EPS файлів мають особливу недолік: оскільки дані PostScript , заголовок і попередній перегляд все в тому ж файлі, вони будуть приводити до помилок друку, якщо програма не розуміє формат досить добре, щоб витягти тільки дані PostScript.

Порівняння форматів

Формат	Розміри	Недоліки	Переваги	Опис
BMP	52489КБ 52489КБ 52489КБ	Стиснення в даному форматі не використовується	Копію зображення створює без втрат	формат BMP зберігає растові зображення. Спочатку він зберігав лише апаратно-залежні растри , потім став переважно зберігати апаратно-незалежні растри. З цим форматом працює велика к-сть програм, оскільки її підтримка інтегрована в ОС Windows. Файли з цим форматом мають розширення .bmp, .dib і .rle.
JPEG	13997КБ 6371КБ 6209КБ	Що стосується недоліків, то в даному форматі втрачається якість, а в областях з високою просторовою частотою виникають артефакти у вигляді шумових ореолів.	Даний формат зазнав широкого поширення, тому що в в час його створення не було альтернатив передавати так яскраво колір та малі обчислювальні затрати.	JPEG (виголошується «джейпег», англ. Joint Photographic Experts Group, по назві організації-розробника) — один з популярних графічних форматів, вживаний для зберігання фотозображень і подібних ним зображень. Файли, що містять дані JPEG, зазвичай мають розширення .jpeg, .jfif, .jpg, .JPG, або .JPE. Проте з них .jpg найпопулярніше розширення на всіх платформах. Mime-тіпом є image/jpeg.
GIF	9834КБ 10160КБ 11297КБ	Зазвичай GIF-и містять до 256 кольорів. Це дозволяє швидке завантаження графіки, але виходячи з малої кількості кольорів, що можуть використовуватись, мід час роботи з даним форматом ми можемо спостерігати зглажування.	Даний формат краще використовувати для зображень, що мають малу кількість кольорів.	GIF взагалі є популярним форматом картинок. Зберігає стислі дані без втрати якості у форматі не більше 256 кольорів.
PNG	29824КБ 8828КБ 28114КБ	Недоліком даного формату є те, що в одному файлі може міститись лише одне зображення, тобто він не підтримує анімацію.	формат PNG дозволяє створювати зображення з 256 рівнями прозорості, градаціями сірого. Це виділяє його на фоні всіх форматів, що зараз існують. У числі інших особливостей формату можна відзначити виявлення зображення поступово як у стовпцях так і у рядках і вбудовану гамму, що дозволяє зберігати зображення, яскравість яких буде незмінна .	Він є растовим форматом для зберігання граф. інфи , що використовує стискування без втрат . Був створений як вільний формат для заміни GIF, тому в Інтернеті став називатися «Png’s Not GIF» («PNG — не GIF»).