ЛР№ 2-3/ven/Графічні формати

 Тема: Графічні формати 

 Мета: Вивчення форматів графічних файлів 

Завдання:

1. Вивчити формат bmp. Розробити коротку специфікацію формату.
2. Вивчити формат jpg. Розробити коротку специфікацію формату.
3. Вивчити формат gif. Розробити коротку специфікацію формату.
4. Вивчити формат png. Розробити коротку специфікацію формату.
5. Вивчити один векторний формат (на Ваш вибір). Розробити коротку специфікацію формату.
6. Зберегти в розглянутих форматах, файл нестисненого фото. Зробити таблицю порівняння форматів.

1. bmp. формат

BMP (Bitmap) — bitmap-формат або DIB (англ. device independent bitmap)-формат файлу зображень растрової графіки, в якому зображення зберігається у вигляді двовимірного масиву пікселів. Запам'ятовує одно і багатокольорові (RGB) ілюстрації у формі Pixel. BMP-формат використовується в операційній системи Windows та OS/2. Дані цього формату включаються в двійкові файли ресурсів RES і в PE-файли.

Формат файлу BMP здатний зберігати 2D цифрові зображення довільної ширини, висоти та роздільної здатності, як монохромні так і кольорові, різної глибини кольору, і, необов'язково, зі стисненням данних, альфа-каналом та керуванням кольору. Специфікація Windows Metafile (WMF) охоплює формат файлу BMP.

Можливості формату BMP

У даному форматі можна зберігати тільки одношарові растри. На кожен піксель в різних файлах може приходити різна кількість біт (глибина кольору). Microsoft пропонує бітності 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 і 64. В бітності 8 і нижче він вказується індексом з таблиці кольорів (палітри), а при великих: безпосереднім значенням. Колір же в будь-якому випадку можна задати тільки в колірній моделі RGB, але в бітності 16 і 32 можна отримати Grayscale з глибиною до 16 і 32-ох біт відповідно. Часткова прозорість реалізована альфа-каналом різних бітностей, але при цьому прозорість без градацій можна побічно отримати RLE-кодуванням.

У більшості випадків пікселі зберігаються у вигляді відносно простого двовимірного масиву. Для бітності 4 і 8 доступно RLE-кодування, яке може зменшити їх розмір. Формат BMP так само підтримує вбудовування даних у форматах JPEG і PNG. Але останнє скоріше більше призначене не для компактного зберігання, а для обходу обмежень архітектури GDI, яка не передбачає пряму роботу із зображеннями форматів відмінних від BMP.

В останніх версіях формату BMP так само з'явилися можливості по управлінню кольором. Зокрема, можна вказувати кінцеві точки, виробляти гамма-корекцію і вбудовувати колірні профілі ICC.

2. jpg. формат

JPEG (Joint Photographic Experts Group) — є одним з найпоширеніших графічних форматів призначений для зберігання фото і подібних до них зображень. Файли даних JPEG, зазвичай мають розширення (суфікси) .jpg, .jfif, .jpe або .jpeg. Однак з них .jpg є найпопулярнішим на всіх платформах. MIME-типом є image / jpeg. Алгоритм JPEG дозволяє стискати зображення як з втратами, так і без втрат (режим стиснення lossless JPEG). Підтримуються зображення з лінійним розміром не більше 65535 × 65535 пікселів. Використовує алгоритми компресії з втратою якості, але з великим ступенем стиснення. При сильних компресіях можуть з'витись блочні структури.

Галузь застосування

Алгоритм JPEG найбільшою мірою придатний для стиснення фотографій і картин, що містять реалістичні сцени з плавними переходами яскравості і кольору. Найбільшого поширення JPEG отримав в цифровій фотографії і для зберігання і передачі зображень з використанням мережі Інтернет.

Формат JPEG в режимі стиснення з втратами малопридатний для стиснення креслень, текстової та знакової графіки, де різкий контраст між сусідніми пікселями приводить до появи помітних артефактів. Такі зображення доцільно зберігати в форматах без втрат, таких як JPEG-LS, TIFF, GIF, PNG або використовувати режим стиснення Lossless JPEG.

JPEG (як і інші формати стиснення з втратами) не підходить для стиснення зображень при багатоетапної обробки, так як спотворення в зображення будуть вноситися кожен раз при збереженні проміжних результатів обробки.

JPEG не повинен використовуватися і в тих випадках, коли недопустимі навіть мінімальні втрати, наприклад, при стисненні астрономічних або медичних зображень. У таких випадках може бути рекомендований передбачений стандартом JPEG режим стиснення Lossless JPEG (який, однак, не підтримується більшістю популярних кодеків) або стандарт стиснення JPEG-LS.

3. gif. формат

GIF (від англ. Graphics Interchange Format — «формат обміну зображеннями») — 8-бітний растровий графічний формат, що використовує до 256 чітких кольорів із 24-бітного діапазону RGB. Формат було розроблено компанією CompuServe у 1987 році, і з того часу набув широкої популярності у всесвітній павутині завдяки своїй відносній простоті та мобільності. Одними із головних особливостей формату є підтримка анімації та прозорості.

Область застосування

Зображення у форматі GIF зберігається порядково, підтримується тільки формат з індексованою палітрою кольорів, яка може містити до 256 кольорів із 24-бітного діапазону RGB, хоча спочатку формат розроблявся тільки для підтримки 256-кольорової (8-бітної) палітри.

Один з кольорів у палітрі може бути оголошений «прозорим». У цьому випадку в програмах, які підтримують прозорість GIF (наприклад, більшість сучасних браузерів) крізь пікселі, зафарбовані «прозорим» кольором, буде видно фон. «Напівпрозорість» пікселів (технологія альфа-каналу) не підтримується.

4. png. формат

PNG (Portable Network Graphics) — растровий формат збереження графічної інформації, що використовує стиснення без втрат. PNG був створений для заміни формату GIF графічним форматом, який не потребує ліцензії для використання. Зазвичай файли формату PNG мають розширення .png і використовують позначення MIME-типу image/png.

Застосування

Формат PNG зберігає інформацію у стиснутому вигляді, але стиснення проводиться без втрат якості, на відміну від формату JPEG. Формат PNG спроектований на заміну застарілого і простішого формату GIF, а також подекуди, для заміни складнішого формату TIFF.

Особливості

Формат PNG характеризується сильнішим рівнем стиснення для файлів з більшою кількістю кольорів ніж GIF, але різниця становить близько 5-25%, чого недостатньо для абсолютної переваги формату, тому що маленькі картинки GIF стискає принаймні не гірше. Існує також одна особливість GIF, яку не повторює PNG — це можливість збереження множинного зображення, особливо мультиплікації. Призначення PNG — зберігати лише одне зображення. Для передачі множинних зображень використовується розширений формат MNG, опублікований у середині 1999 року, який підтримується у різних прикладних програмах.

5. svg. формат

Scalable Vector Graphics (скорочено SVG) (з англ. масштабована векторна графіка) — специфікація мови розмітки, що базується на XML та формат файлів для двовимірної векторної графіки, як статичної, так і анімованої та інтерактивної. SVG може бути виключно декларативним, або містити описи сценаріїв. Зображення можуть містити зовнішні посилання шляхом застосування простих XLink-ів. Ця специфікація є відкритим стандартом, розробленим робочою групою англ. SVG Working Group організації World Wide Web Consortium.

Властивості і переваги формату

• Текстовий формат — файли SVG можна читати і редагувати за допомогою звичайних текстових редакторів. Працювати з SVG без засобів візуального програмування не складніше ніж з HTML. При прогляданні документів SVG, що містять графіку, є доступ до проглядання коду файлу, що проглядається, і можливість збереження всього документу. Крім того, SVG файли зазвичай виходять меншими за розміром, ніж порівняні за якістю зображення у форматах JPEG або GIF, а також добре піддаються стисненню.
• Масштабованість — SVG є векторним форматом. Існує можливість збільшити будь-яку частину зображення SVG без втрати якості. Додатково, до елементів SVG документу можливо застосовувати фільтри — спеціальні модифікатори для створення ефектів, подібних вживаним при обробці растрових зображень (розмиття, витискування, складні системи трансформації тощо). В тексті SVG-коду фільтри описуються тегами, візуалізацію яких забезпечує засіб перегляду, що не впливає на розмір початкового файлу, забезпечуючи при цьому необхідну ілюстративну виразність.
• Широко доступне використання растрової графіки в SVG документах. Є можливість вставляти елементи із зображеннями у форматах PNG, GIF або JPG.
• Текст в графіці SVG є текстом, а не зображенням, тому його можна виділяти і копіювати, він індексуються пошуковими машинами, не потрібно створювати додаткові метафайли для пошукових серверів.
• SVG — відкритий стандарт. На відміну від деяких інших форматів, SVG не є чиєюсь власністю.
• SVG документи легко інтегруються з HTML і XHTML документами. Зовнішні SVG підключаються через тег <embed>, значення атрибуту src ім'я файлу з розширенням «.svg», що містить розмітку SVG. Атрибути width і height визначають розміри області SVG по-горизонталі і по-вертикалі. Елементи SVG сумісні з HTML і DHTML.
• Сумісність з CSS (англ. Cascading Style Sheets). Відображенням (форматуванням і декоруванням) SVG елементів можна управляти за допомогою таблиці стилів CSS 2.0 і її розширень, або безпосередньо за допомогою атрибутів SVG елементів.

SVG надає всі переваги XML:

• Можливість роботи в різних середовищах.
• Інтернаціоналізація (підтримка Юнікоду).
• Широка доступність для різних застосувань.
• Легка модифікація через стандартні API — наприклад, DOM. SVG підтримує стандартизовану W3C об'єктну модель документу DOM, забезпечуючи доступ до будь-якого елементу, що дає широкі можливості з динамічної модифікації елементів, їхніх атрибутів і подій.
• Легке перетворення таблицями стилів XSLT. Як будь-який заснований на XML формат, SVG дає можливість використовувати для його обробки таблиці трансформації (XSLT). Перетворюючи XML-дані в SVG за допомогою простого XSL, можна легко отримати графічне представлення будь-яких даних, наприклад візуалізувати хімічні молекули, описаних на мові CML (Chemical Markup Language).

6. Порівняння

Формат	Макс. число кольорів	Макс. розмір	Макс. число біт/піксель	Прозорість	Анімація	Фото
BMP	16 777 216	65 535 x 65 535	24	Не підтримує	Не підтримує
JPEG	16 777 216	65 535 x 65 535	24	Не підтримує	Не підтримує
GIF	256	65 535 x 65 535	8	Підтримує	Підтримує
PNG	281 474 976 710 656	2 147 483 647 x 2 147 483 647	48	Підтримує	Не підтримує