Хранение растровых изображений и типы сжатия
Растровые изображения, как правило, хранятся в сжатом виде. Сжатие (компрессии) изображений – это применение алгоритмов сжатия данных к изображениям, хранящимся в цифровом виде. В результате сжатия уменьшается размер изображения, из-за чего уменьшается время передачи изображения по сети и экономится пространство для хранения. Типы сжатия обычно предопределяют возможность или невозможность восстановления изображения в точности таким, каким оно было до сжатия (сжатие без потерь или сжатие с потерями соответственно). Так же в графическом файле может храниться дополнительная информация: об авторе файла, фотокамере и ее настройках, количестве точек на дюйм при печати и др.
Сжатие без потерь использует алгоритмы сжатия, основанные на уменьшении избыточности информации.
Сжатие с потерями основано на отбрасывании части информации, как правило, наименее воспринимаемой глазом.
Растровые графические форматы
BMP (от англ. Bitmap Picture), или Windows Bitmap, – формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft. BMP обычно используется без сжатия, хотя сжатие возможно. С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и 05/2. Файлы формата BMP могут иметь расширения .bmp, .dib и .rle.
ICO (англ. Windows icon) – формат хранения значков файлов в Microsoft Windows.
GIF (от англ. Graphics Interchange Format – формат для обмена изображениями) – широко используемый формат графических изображений. Способен хранить сжатые данные без потери качества в формате не более 256 цветов. Не зависящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 г. (GIF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989 г. формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. Долгое время GIF был одним из наиболее распространенных форматов в Интернете. Сейчас GIF – устаревающий формат, все еще популярный из-за поддержки анимации.
PNG (англ. Portable Network Graphics) – популярный растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь. PNG был создан как свободный формат для замены GIF. Широко используется в Интернете.
PCX (англ. PCExchange) – стандарт представления графической информации. Использовался графической программой ZSoft PC Paintbrush (одной из первых популярных графических программ) для MS DOS, текстовыми процессорами и настольными издательскими системами, такими как Microsoft Word и Ventura Publisher. PCX – устаревший формат, позволявший хорошо сжимать простые рисованные изображения (при сжатии группы подряд идущих пикселей одинакового цвета заменяются на запись о количестве таких пикселей и их цвете). Не столь популярный аналог BMP, хотя поддерживается основными графическими редакторами, такими как Adobe Photoshop, CorelDRA W, GIMP и др. В настоящее время вытеснен форматами, которые поддерживают лучшее сжатие: GIF, JPEG и PNG.
JPEG (англ. Joint Photographic Experts Group) – один из популярных графических форматов, применяемый для хранения фотографий и подобных им изображений. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширения .jpeg, .jfif, .jpg, JPG или JPE. Однако из них .jpg является самым популярным на всех платформах. JPEG очень широко используется. Сжатие основано на усреднении цвета соседних пикселей (информация о яркости при этом нс усредняется) и отбрасывании высокочастотных составляющих в пространственном спектре фрагмента изображения. При детальном рассмотрении сильно сжатого изображения заметно размывание резких границ и характерный муар вблизи них.
JPEG 2000 (или jp2) – графический формат, использующий иной тип сжатия, чем J PEG. В результате такого сжатия изображение получается более гладким и четким, а размер файла по сравнению с JPEG при одинаковом качестве оказывается меньшим. Расширение ,jp2, ,j2k, .jpf, .jpx, jpm, .wdp.
JPEG XR (ранее назывался I ID Photo и Windows Media Photo) – формат кодирования и файловый формат для фотографий. Расширение .jxr, .hdp, .wdp.
PSD (англ. Photoshop Document) – растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Adobe Photoshop и поддерживающий все его возможности.
TIFF (англ. Tagged Image Pile Format) – формат хранения растровых графических изображений. TIFF стал популярным форматом для хранения изображений с большой глубиной цвета. Он используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. Изначально формат поддерживал сжатие без потерь, впоследствии был дополнен для поддержки сжатия с потерями в формате JPEG. TIFF позволяет достичь большого диапазона изменения глубины цвета, имеет разные цветовые пространства, разные настройки сжатия (как с потерями, так и без) и др. Файлы формата TIFF имеют расширение .tif или .tiff.
WebP – формат сжатия изображений с потерями и без потерь качества, предложенный компанией Google Inc. в 2010 г.
XPS (англ. XML Paper Specification) – открытый графический формат фиксированной разметки па базе XML, разработанный компанией Microsoft. Функционал направлен исключительно на документооборот – документ проще и легче PDF.
RLA – растровый формат, позволяющий сохранять трехмерные изображения путем включения в выходной файл произвольных каналов, выбираемых пользователем. В 3d Мах формат RLA применяется в качестве входного и выходного. При этом он допускает формирование прозрачных участков в сохраняемых изображениях.
TGA (англ. Truevision ТСЛ) – растровый графический формат, созданный компанией Truevision Inc. для графических адаптеров собственного производства в 1984 г. В дальнейшем стал популярен на самых разных платформах, особенно в области обработки видео, анимации.
RPF (англ. Rich Pixel Fomat File) – обладает теми же возможностями, что и RLA. Данный формат применяется, когда визуализируемая анимация требует последующей обработки или добавления эффектов. Формат RPF поддерживает большое количество каналов, недоступных в других случаях.
Мы рассмотрели не все форматы растровой графики, отметим наиболее распространенные:
• сжатие без потерь: BMP, FPX, GIF, ICO, ILBM, JBIG, PCX, PNG, PNM, PSD, RAW, TGA, WBMP, XCF;
• сжатие с потерями: EXR, ICER, JBIG2, JPEG (JP2, JPFG-LS), JPEG XR (HD Photo), PGF, TIFF, WebP;
• анимационные: APNG, GIF, MNG.