Графические форматы

Как известно, любая информация, хранящаяся в файле, представляется последовательностью байтов. Каждый байт может принимать одно из 256 (то есть 2⁸) значений. Способ представления информации с помощью последовательности байтов называют форматом файла. Графический формат – это способ представления в файле графической информации.

Графический формат изображения оказывает влияние на возможности его просмотра, редактирования, печати, а также на объем занимаемой памяти. В настоящее время наиболее распространены следующие форматы растровой графики: bmp, gif, jpg, tif, png и другие. Рассмотрим более подробно некоторые из них.

Растровый формат BMP (BitMap Pictures – побитовая карта изображения) разработан корпорацией Microsoft, его поддержка интегрирована в операционной системе Windows, с ним могут работать многие программы. Поддерживаются изображения в модели RGB (о цветовых моделях речь пойдёт в следующем подразделе) с глубиной цвета обычно 1, 8 или 24 бит, но возможны и другие значения. Распространения в Интернете формат не получил из-за большого объема, хотя поддержка сжатия в нём имеется.

Формат GIF (Graphics Interchange Format – формат для обмена изображениями) создан крупнейшей сетевой службой CompuServe (впоследствии приобретённой корпорацией AOL – America OnLine) специально для передачи растровых изображений в глобальных сетях. Формат ориентирован в первую очередь на хранение изображений в режиме индексированных цветов (не более 256), использует сжатие без потерь, допускает чересстрочное хранение данных (загрузив четвёртую часть файла, либо половину, можно уже увидеть изображение, но с меньшим разрешением) и анимацию (последовательность из нескольких кадров).

Формат JPEG (Joint Photographic Experts Group – объединённая группа экспертов по фотографии) разработан группой международных организаций с целью эффективного сжатия фотографических (и подобных им) изображений. В формате впервые реализован новый принцип сжатия с потерями информации. Он основан на удалении из изображения той части информации, которая слабо воспринимается человеческим глазом, например, мелкие детали и их цвет. Лишенное избыточной информации изображение занимает гораздо меньше места, чем исходное. Степень сжатия, а, следовательно, и количество удаляемой информации, может регулироваться. Низкие степени сжатия дают лучшее качество изображения, а высокие могут существенно его ухудшить.

Формат JPEG широко используется при создании фотореалистичных изображений для электронного распространения на компакт дисках или в Интернете. Стандарт JPEG допускает использование различных цветовых моделей для преобразования изображения при сжатии, но де-факто используется трёхкомпонентная модель YUV, содержащая яркостную (Y) и две цветоразностных компоненты (U и V).

14.3 Цветовые модели *

На многообразие графических форматов оказывают влияние не только сами способы представления изображения, но и используемые в них принципы цветопередачи. Цветовая модель – термин, обозначающий абстрактную модель описания представления цветов в виде кортежей чисел, обычно из трёх или четырёх значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Рассмотрим наиболее часто используемыемодели.

Цветовая модель RGB (Red, Green, Blue – красный, зеленый, синий) используется в светоизлучающих устройствах, таких как телевизионные кинескопы и компьютерные мониторы, такая модель является аддитивной. Для создания всех цветов, различаемых зрением человека, смешиваются три первичных цвета в разных пропорциях. Например, смесь всех трех цветов интенсивностью 100% каждый дает максимально яркий белый цвет, а 0% – черный, то есть полное отсутствие излучения.

Модель RGB распространена очень широко, но качество цветопередачи сильно зависит от устройства вывода. При замене устройства изменяется и цвет. Но самое главное – эта модель не подходит для раскраски отражающих поверхностей или для красителей и пигментов, используемых при печати.

От листа белой бумаги свет отражается практически полностью. Добавление дополнительного источника света не позволит сделать бумагу еще белее. Но можно изменить цвет бумаги, если покрасить её. Накладываясь на бумагу и друг на друга, чернила поглощают часть проходящего через них и отражающегося от бумаги белого света, такой процесс называется вычитанием цвета. Цвета, получаемые после вычитания основных аддитивных, называются дополнительными, и на их основе строится субтрактивная модель CMYK (Cyan, Magenta, Yellow и blacK – голубой, пурпурный, желтый, и черный). Теоретически четвёртый компонент не является необходимым, но на практике смешение трёх дополнительных цветов даёт не чёрный, а «грязный» цвет с разными оттенками, так как краски далеко не так идеальны и не могут перекрыть весь цветовой диапазон света.

При печати RGB-изображение раскладывается на CMYK составляющие. Эту операцию называют цветоделением, и ее способен выполнять графический редактор или принтер, в зависимости от настроек.

Возможный диапазон цветов, или цветовой охват, будет разным в случаях естественного представления объекта, его изображения на экране монитора, а также на бумаге. Самым широким, разумеется, он будет в естественной среде. Часть из того, что существует в природе, может передать монитор. А часть из того, что передает монитор, можно напечатать. В графических редакторах режим CMYK предназначается для подготовки изображения к печати в типографии, и в нем за качество цвета отвечают реальные красители, поэтому цветовой охват в режиме CMYK несколько меньше, чем в режиме RGB.

В цветовой модели HSB (или HSV) для представления любого цвета используются три основных компонента: Hue – оттенок, цветовой тон; Saturation – насыщенность; Brightness или Value – яркость или значение.

Оттенок соответствует положению цвета в спектре, именно тон определяет название цвета. Например, красный – 0 или 360°, зелёный – 120°, синий – 240°, между красным и зелёным расположен желтый – 60°. Иногда вместо диапазона 0 – 360° используется диапазон 0 – 100% (или 0 – 1).

Насыщенность, называемая также цветностью, чистотой оттенка характеризует преобладание одного тона над остальными, степень отдалённости цвета от серого. Например, чистые основные и дополнительные цвета имеют насыщенность 100%, а серый – 0%.

Яркость характеризует степень интенсивности серого цвета, добавляемого к заданному оттенку, и варьируется в диапазоне 0 – 100% (или 0 – 1). Чёрному цвету независимо от насыщенности и оттенка соответствует нулевая яркость. А белому – стопроцентная яркость и нулевая насыщенность.