Відмінності між версіями «Мультимедия ЛАБ 3 КН17Б Устенко В.О.»

Версія за 20:19, 13 червня 2020

Графічні формати

Формат bmp.

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 операційних системах 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 даних, альфа-каналом та керуванням кольору. Специфікація Windows Metafile (WMF) охоплює формат файлу BMP. Серед іншого, wingdi.h визначає BMP-константи та структури.

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 відтінки сірого 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 управління кольором. Зокрема, можна вказувати кінцеві точки, виконувати гама-корекцію і вбудовувати колірні профілі ICC.
Максимальний розмір неподільних комірок (за винятком полів бітових структур): 32 біта і тому формат можна класифікувати як 32-бітний. Винятком можуть бути 64-бітові пікселі, але значення їх каналів можна обробляти і 16-бітними словами. Порядок байтів в 16-бітних і 32-бітових комірках усюди від меншого до більшого. Цілі числа записуються в прямому коді, зі знаком — в доповняльному. Якщо порівнювати з апаратними архітектурами, то порядок байтів і формат чисел відповідає архітектурі x86.

Можна зустріти чотири числових типи:

• BYTE — 8-бітове беззнаковое ціле.
• WORD —16-бітове беззнаковое ціле.
• DWORD — 32-бітове беззнаковое ціле.
• LONG —32-бітове ціле зі знаком.

У форматі Windows Bitmap під структурами розуміється блок з послідовними комірками різного фіксованого розміру, у яких є умовні імена (є в багатьох мовах програмування), а не щось складніше (наприклад, потік команд довільного розміру).

У деяких елементів формату вказана версія Windows, починаючи з якої він підтримується. Мова йде в першу чергу про основні бібліотеки WinAPI такі як gdi32.dll, shell32.dll, user32.dll і kernel32.dll. Інші компоненти операційної системи (наприклад, GDI+,. NET, DirectX) можуть мати інші більш широкі можливості.
★приклади зображень мають формат png. Формат bmp. не підтримується★

Формат jpg.

JPEG (Joint Photographic Experts Group) — растровий формат збереження графічної інформації, що використовує стиснення з втратами якості зображення.

При необхідності дуже сильного стиснення втрати можуть бути переглянуті за допомогою модуля Matrixmuster (матричний зразок, матричний малюнок).
Втрати і спотворення інформації через ступінь стиснення можуть проявлятися вже в призначених для користувача програмах. Допустимий рівень стиснення
залежить від характеру зображення та перебуває, як правило, в межах 1:10. Формат JPEG,
на відміну від GIF і PNG, не підтримує ні анімацію, ні прозорість. Формат підтримується практично всіма сучасними графічними програмами та веб-браузерами.

Алгоритм стиснення даних, що використовується у форматі, базується на алгоритмі дискретного косинусного перетворення.

Найбільша роздільна здатність, яку підтримує формат JPEG/JFIF є 65535×65535.

Область застосування

Алгоритм JPEG найбільш ефективний 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 Інтернету.

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 неприпустимі 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.

Формат gif.

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 для заміни застарілого формату RLE. GIF став популярним під час розвитку інтернету, оскільки, на відміну від інших форматів, дозволяв використовувати більш компактні за розміром файлу зображення на веб-сторінках. Хоча до теперішнього часу формат багато в чому застарів, і для його заміни створені формат PNG для статичних зображень та APNG для анімованих зображень, він як і раніше широко використовується. GIF-формат залишається затребуваним при створенні анімації. Для стискання файлів використовує LZW-компресію.

Анімовані зображення

Формат GIF підтримує анімаційні зображення, вони являють собою послідовність з кількох статичних кадрів, а також інформацію про те, скільки часу кожен кадр повинен бути показаний на екрані. Анімацію можна зробити циклічною. (англ. loop), тоді слідом за останнім кадром почнеться відтворення першого кадру.

Прозорість в GIF-анімації може використовуватись для того, щоб не зберігати черговий кадр повністю, а лише зміни наступного кадру відносно попереднього.

Недокументованою, але підтримуваною можливістю анімованого GIF, є можливість використання більше ніж 256 кольорів. Це досягається завдяки тому, що кожен кадр може містити свою палітру, відмінну від палітри інших кадрів.

GIF-анімація використовує можливість GIF-формату зберігати у файлі декілька зображень. Якщо в GIF-файлі міститься декілька зображень, то вони будуть показані по черзі, як невеликий фільм. Однак на відміну від звичайного фільму, у якому швидкість відтворення визначається кількістю кадрів за секунду, у GIF-файлі зберігається ряд параметрів, що визначають, яким чином і як довго кожне зображення буде показуватися. Крім того, зображення GIF-файлу можуть бути різного розміру і розміщені в потрібній позиції екрану незалежно від зображень інших кадрів. Кожен GIF-файл містить таблицю індексів кольорів, яку називають індексною колірною палітрою. Вона визначає, які кольори використовуються в зображенні і який індекс відповідає кожному кольору. Залежно від способу збереження для індексу потрібно до 4 байтів даних, тому зображення з 256 кольорами має палітру розміром до 1024-х байт. В анімованих GIF-файлах використовують два типи палітр:

1. глобальну (Global Palette), що визначає кольори кожного зображення анімації за замовчуванням;
2. локальну (Local Palette), яка є унікальною для кожного окремого кадру анімації.

При додаванні зображення в GIF-анімацію можна вказати, яку з палітр варто використовувати. Однак не слід прагнути до зменшення розміру файлу, використовуючи тільки глобальну палітру. Щоби забезпечити високу якість анімації, для кадрів зображень, які значно відрізняються від основних чи хоча б від попереднього кадру, варто використовувати локальну палітру. Існує велике розмаїття програм для створення анімаційних GIF: Ulead GIF Animator, GIFFY, GIF Construction Set 32, Microsoft GIF Animator, Alchemy GIF Anіmator, Anіmated GIF Edіtor 95 та інші. Існує кілька способів зберегти анімацію. Найбільш очевидним способом є створення GIF-файлу, однак при цьому варто враховувати можливості його оптимізації. Крім того, анімацію можна зберегти у файлі, що виконується, для якого не потрібно програми-програвача, а також в одному з форматів відео. GIF Animator дозволяє також експортувати частину кадрів анімації зі створенням нового анімованого GIF-файлу або групи окремих GIF-файлів, що містять по одному кадру. GIF Animator дозволяє легко і просто створити HTML-код для GIF-файлу, який потім може бути розміщений на відповідній Web-сторінці. При цьому потрібно, щоб GIF-файл знаходився в тій же папці, що і Web-сторінка. GIF-анімація, що вставляється, може містити також гіперпосилання на задану URL-адресу. Існують три основних способи істотного скорочення розміру анімованого GIF-файлу:

• скорочення колірної палітри;
• зменшення кількості кадрів (шарів);
• оптимізація окремих кадрів анімації.

Cтиснення

GIF використовує формат стиснення LZW. Таким чином добре стискаються зображення, рядки яких мають повторювані ділянки. Особливо зображення, в яких багато пікселів одного кольору по горизонталі.

Алгоритм стиснення LZW відноситься до форматів стиснення без втрат. Це означає, що відновлені з GIF дані будуть в точності відповідати упакованим. Слід зазначити, що це вірно тільки для 8-бітних зображень з палітрою, для кольорової фотографії втрати будуть обумовлені переходом до 256 кольорів.

Метод стиснення LZW розроблений в 1978 році ізраїльтянами Абрахамом Лемпелем і Якобом Зивом, а пізніше доопрацьований в США Террі Велчем. LZW стискає дані шляхом пошуку однакових послідовностей (вони називаються «фрази») у всьому файлі. Виявлені послідовності зберігаються в таблиці, їм присвоюються коротші маркери (ключі).

Метод LZW, так само, як і RLE, краще діє на ділянках однорідних, вільних від шуму кольорів, він діє набагато краще, ніж RLE, при стисненні довільних графічних даних, але процес кодування і розпакування відбувається повільніше.

Формат png.

PNG (англ. Portable network graphics, скорочення вимовляється по-англійськи / pɪŋ) - растровий формат зберігання графічної інформації, що використовує стиснення без втрат за алгоритмом Deflate. PNG був створений як вільний формат для заміни GIF, тому в Інтернеті з'явився рекурсивний акронім «PNG is Not GIF» (PNG - НЕ GIF).

Область застосування

Формат PNG спроектований для заміни застарілого і більш простого формату GIF, а також, в деякій мірі, для заміни значно складнішого формату TIFF. Формат PNG позиціонується передусім для використання в Інтернеті і редагування графіки.

PNG підтримує три основних типи растрових зображень:

• Півтонування (з глибиною кольору 16 біт)
• Кольорове індексоване зображення (палітра 8 біт для кольору глибиною 24 біт)
• Повнокольорове зображення (з глибиною кольору 48 біт)

Формат PNG зберігає графічну інформацію в стислому вигляді. Причому це стиснення проводиться без втрат, на відміну, наприклад, від JPEG.

Він має наступні основні переваги перед GIF:

• практично необмежену кількість кольорів в зображенні (GIF використовує в кращому разі 8-бітний колір);
• опційна підтримка альфа-каналу;
• можливість гамма-корекції;
• двовимірна чотирирядкова розгортка;
• можливість розширення формату для користувача блоками (на цьому заснований, зокрема, APNG).

Формат GIF був розроблений фірмою CompuServe в 1987 році і спочатку був недоступний для вільного використання. До закінчення в 2004 році дії патентів на алгоритм стиснення LZW, що належали Unisys і використовуваних в GIF, його застосування у вільному програмному забезпеченні було утруднено. Тепер такі труднощі зняті. PNG ж з самого початку використовує відкритий, непатентований алгоритм стиснення Deflate, безкоштовні реалізації якого доступні в Інтернеті. Цей же алгоритм використовують багато програм компресії даних, в тому числі PKZIP і gzip (GNU zip).

Формат PNG має більш високу ступінь стиснення для файлів з великою кількістю кольорів, ніж GIF, але різниця складає близько 5-25%, що недостатньо для абсолютне панування формату, так як невеликі 2-16-кольорові файли формат GIF стискає з не меншою ефективністю.

PNG - хороший формат для редагування зображень, навіть для зберігання проміжних стадій редагування, так як відновлення і перезбереження зображення проходять без втрат в якості. Також, на відміну,
наприклад, від TIFF, специфікація PNG не дозволяє авторам реалізацій вибирати, які можливості вони збираються реалізувати. Тому будь-яке збережене зображення PNG може бути прочитано в будь-якому іншому додатку, що підтримує PNG.

Різні реалізації алгоритму Deflate дають різну ступінь стиснення, тому були створені програми для стискання зображень з декількома варіантами з метою отримання найкращого стиснення - наприклад,
форк pngcrush OptiPNG і advpng з комплекту AdvanceCOMP (використовує 7-Zip).

Векторна графіка

Ве́кторна гра́фіка (також геометричне моделювання або об'єктно-орієнтована графіка) — створення зображення в комп'ютерній графіці з сукупності геометричних примітивів — (точок, ліній, кривих, полігонів), тобто об'єктів, які можна описати математичними виразами.

Векторна графіка для опису зображення використовує вектори, на відміну від растрової графіки, яка описує зображення як масив пікселів (точок).

Таблиця порівняння форматів

Формати jpeg,bmp та png між собою майже не відрізняються. При сильному збільшенні фотографії gif з'являються артефакти.