Краткая аннотация: Методы сжатия графических данных. Сохранение изображений в стандартных форматах, а также собственных форматах графических программ. Преобразование файлов из одного формата в другой.

Цель: знать методы сжатия графических файлов, уметь различать форматы графических файлов и понимать целесообразность их использования при работе с различными графическими программами.

Изображение характеризуется максимальным числом цветов, которые могут быть в нем использованы, то есть иметь различную глубину цвета . Существуют типы изображений с различной глубиной цвета - черно-белые штриховые, в оттенках серого, с индексированным цветом, полноцветные. Некоторые типы изображений имеют одинаковую глубину цвета, но различаются по цветовой модели. Тип изображения определяется при создании документа.

Полутоновые изображения.

Эти изображения содержат пиксели одного цвета, но разной яркости. Каждый пиксель может принимать 256 различных значений яркости от 0 (черный) до 255 (белый). Этого вполне достаточно, чтобы правильно отобразить изображение, например, черно-белую фотографию.

Любое изображение можно превратить в полутоновое. Если исходный материал, например, цветная фотография, то она станет монохромной.

Рис. 1.7.

Изображения с индексированными цветами

Индексированные цвета называются так по той причине, что в этом режиме каждому пикселю изображения присваивается индекс, указывающий на определенный цвет из специальной таблицы, называемой цветовой палитрой. В индексированных палитрах не бывает более 256 цветов, однако может быть гораздо меньше. Чем меньше цветов в палитре, тем меньше памяти требуется для хранения цвета каждого пикселя и, следовательно, тем меньше размер файла изображения.

Рис. 1.8.

Полноцветные изображения

Полноцветные изображения не имеют никаких ограничений по количеству цветов и могут быть представлены более чем 16 млн оттенков.

Рис. 1.9.

Форматы графических файлов

Формат - структура файла, определяющая способ его хранения и отображения на экране или при печати. Формат файла обычно указывается в его имени, как часть, отделённая точкой (обычно эту часть называют расширением имени файла).

Расширение - это несколько букв или цифр, находящихся после точки в имени файла.

Например, окончание имени (расширение) ".txt" обычно используют для обозначения файлов, содержащих только текстовую информацию, а ".doc" - содержащих текстовую информацию, структурированную в соответствии со стандартами программы Microsoft Word. Файлы, содержимое которых соответствует одному формату, называют файлами одного типа.

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровый, векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия).

Сжатие применяется для растровых графических файлов, т.к. они имеют достаточно большой объем.

В таблице 1 приведена краткая характеристика часто используемых графических форматов файла.

Таблица 1.1. Характеристика графических форматов

Формат	Режим изображения	Тип графической информации	Применение
ВМР	Только индексированные цвета	Рисунки типа аппликации, содержащие большие области однотонной закраски.	Формат поддерживается всеми приложениями. Не применяется в издательской деятельности из-за большого объёма файлов.
TIFF	Все	Рисунки типа диаграмм	Универсальный формат для хранения сканированных изображений с цветными каналами. Включает схемы сжатия для уменьшения размера файла. Важным достоинством формата является его переносимость на разные платформы. В традиционном виде TIFF можно считать предпочтительным форматом для изготовления макетов, ориентированных на типографскую печать и другие способы тиражирования.
PSD	Поддерживает все типы изображений	Любые изображения	Является внутренним для программы Adobe PhotoShop. Единственный формат, в котором сохраняются все сведения о документе, включая слои и каналы. Однако, готовое изображение лучше сохранять в других графических форматах, по двум причинам. Во-первых, файл PSD по размеру гораздо больше. Во-вторых, этот формат не импортируется программами верстки и объектной графики.
JPEG	Только полноцветные изображения в моделях RGB и CMYK	Полноценные фотографии или образцы художественной графики, включающие тонкие переливы цветов.	Предназначен для сохранения точечных файлов со сжатием. Сжатие по этому методу уменьшает размер файла от десятых долей процента до ста раз (практический диапазон - от 5 до 15 раз), но сжатие в этом формате происходит с потерями качества (в пределах допустимого). Очень эффективный алгоритм сжатия обусловил широчайшее распространение JPEG в среде World Wide Web. Использование этого формата в полиграфии не рекомендуется.
GIF	Только индексированные изображения	Рисунки типа диаграмм - изображения имеют большие области однородной окраски с четко очерченными границами; анимированные изображения	Создан специально для передачи изображений в глобальных сетях. Обладает самым эффективным методом сжатия, что необходимо для сокращения времени передачи изображений. Новая версия допускает хранение в одном файле нескольких изображений. Чаще всего такая возможность используется на страницах Web. Web-браузер демонстрирует изображения, находящиеся в файле GIF, последовательно.
PNG	Поддерживает полноцветные изображения RGB и индексированные изображения.	Цветные изображения с плавными переходами от непрозрачных к прозрачным областям	Само название формата, Portable Network Graphics, говорит о его предназначении – для передачи изображений в сетях. Возможно использование единственного дополнительного канала для хранения маски прозрачности. Имеет эффективный алгоритм сжатия без потери информации. Формат применяется на Web.
EPS	Все	Векторная графика, шрифты, растрированные изображения	Применяется в полиграфии. Возможно хранение информации о растрировании, контуров и кривых калибровок.

Векторные форматыФайлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.

Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.

Примеры наиболее распространенных векторных форматов - AutoCAD DXF и Microsoft SYLK.

WMF. Это векторный формат, который используется графическими программами ОС Windows. Этот формат служит для передачи векторных изображений через буфер обмена в среде Windows. Этот формат принимается практически всеми программами, работающими с векторной графикой. Использовать этот формат для растровых изображений нельзя. Недостатки: искажение цвета и несохранение ряда параметров, которые устанавливаются для изображений в графических программах.

AI. Внутренний формат программы Illustrator. Может открываться программой Photoshop и кроме того этот формат поддерживают все программы, связанные с векторной графикой. Этот формат является лучшим средством при передаче векторных изображений из одной программы в другую. Растровые графические элементы при передаче через AI-формат в большинстве случаев теряются.

CDR. Это внутренний формат программы Corel Draw. Этот формат имеет большую популярность, как и сам пакет программ. Многие программы могут импортировать векторные файлы в форматы Corel Draw. В формате CDR содержаться и растровые графические объекты. В этом формате применяется компрессия, причем для векторных и растровых файлов применяется разная компрессия.

Метафайловые форматы

Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.

Наиболее распространенные метафайловые форматы - WPG, Macintosh PICT и CGM.

Основной вопрос и тема нашей статьи - форматы. Среди всего богатства выбора нет того идеального формата который бы удовлетворял всем возможным требованиям. Тем не менее зная дальнейшую судьбу файла - полиграфия, интернет или просто печать на струйном принтере, можно правильно подготовить его и если не гарантировать, то по крайней мере сохранить надежду на успех.

Всю графическую информацию можно разделить на две основные группы: векторную и растровую. Отдельную нишу в векторной графике занимают шрифты.

Растровая графика представляет собой двумерную матрицу (bitmap) состоящую из элементарных частиц - пикселей. Основными параметрами являются размер и разрешение. Размер может выражается в миллиметрах, дюймах, пикселях и т.д., соответственно этот параметр характеризует горизонтальную и вертикальную величину изображения. Второй основной параметр - разрешение - характеризует соотношение количества пикселей на один квадратный дюйм (ppi - pixels per inch или dpi - dot per inch). Для газетной печати растровая графика должна быть в пределах 120-150 dpi, для высококачественной печати с фотовыводом - 250-300 dpi. Большие значения разрешения как правило являются избыточными и несут скорее вред чем пользу, замедляя вывод. Экранное разрешение принято считать 72 dpi (в полиграфии используется только для предварительного просмотра).

BMP (Windows Device Independent Bitmap). Родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, на этом область его применения заканчивается. Использование BMP не для нужд Windows является достаточно распространенной ошибкой.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989-м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW-компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

JPEG (Joint Photographic Experts Group). Строго говоря JPEG"oм называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями.

Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1-500 раз меньше, чем BMP! Первоначально в спецификациях формата не было CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах делает проблемы.

JPEG"ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы.

TIFF , TIF (Target Image File Format). Аппаратно независимый формат TIFF, один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh так или иначе связанные с графикой. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных Шишковых цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа-каналы, слои, другие дополнительные данные.

В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило используется только LZW-компрессия.

EPS (Encapsulated PostScript). Формат использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. EPS предназначен для передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве. EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели.

EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы-создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign.

QXD (QuarkXPress Document). Рабочий формат, известной программы верстки QuarkXPress. Пакет отличается устойчивостью, быстродействием и удобством работы. Главный, так и не побежденный конкурент Adobe Systems, продолжает существовать теперь уже в пятой реинкарнации. Следует отметить так-же, что в ходу до сих пор две предыдущие версии QuarkXPress 3.x и QuarkXPress 4.x. Особая идеология пакета заключается в его возможности приспосабливаться под любые задачи верстальщика. Ведь основные функции выполняют специальные расширения (Xtensions), которых существует больше чем Plug-ins для Photoshop.

РМ (Page Maker). Формат программы верстки Adobe Systems. Чрезвычайно простой в плане возможностей пакет. Предназначался в первую очередь для перехода с ручного вида верстки на компьютерный с минимальными затратами на обучение персонала. Распространение у нас получил благодаря своевременной русификации и опять таки - легкости освоения для новичков. В настоящее время развитие пакета остановлено.

ID (InDesign). Кодовое название "Quark Killer" Последователь РМ, призванный потеснить конкурентов на издательском рынке, в первую очередь Quark. Сборная солянка решений позаимствованных у других пакетов верстки не привела к ожидаемому результату. ID - крайне неповоротливый и неудобный пакет, оказавшийся убийцей только своего прародителя РМ и то по причине прекращения развития последнего.

К преимуществам можно отнести лишь встроенный интерпретатор PostScript и кажущуюся сверхсовместимость с другими продуктами Adobe.

PDF (Portable Document Format) - предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат для создания электронной документации, презентаций, передачи верстки и графики по сетям.

PDF-файлы создаются путем конвертации из PostScript-файлов или функцией экспорта ряда программ. Формат первоначально проектировался как средство хранения электронной документации. Поэтому все данные в нем могут сжиматься, причем по-разному: JPEG, RLE, CCITT, ZIP. PDF может также сохранять всю информацию для выводного устройства, которая была в исходном PostScript-файле.

Adobe PostScript - язык описания страниц. Был создан в 80-х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют собой программу с командами на выполнение для выводного устройства. Такие файлы содержат в себе сам документ, связанные файлы, использованные шрифты, а так же другую информацию: платы цветоделения, дополнительные платы, линиатуру растра и форму растровой точки для каждой платы и другие данные для выводного устройства.

Данные в PostScript-файле, как правило, записываются в двоичной кодировке (Binary). Бинарный код занимает вдвое меньше места, чем ASCII.

CDR - формат популярного векторного редактора CorelDraw. Свою популярность и распространение пакет получил благодаря кажущейся простоте использования и интерактивным спецэффектам (линзам, прозрачностям, нестандартным градиентам и т.д.). Широкие возможности этой программы, в плане эффектов, объясняются более богатым внутренним языком описания страниц нежели у продуктов Adobe, использующих PostScript. Именно это и является основным минусом CorelDraw. PostScript c кореловскими спецэффектами зачастую является головной болью типографий и препресс бюро.

CCX - формат векторной графики от компании Corel. Кроме CorelDraw ничем не поддерживается. Для полиграфии и Интернета непригоден. К преимуществам можно отнести лишь небольшой объем файлов, сохраненных в этом формате и наличие множества отличных клипартов.

Векторная графика представляет собой математическое описание объектов относительно начала координат. Так, для отображения прямой требуются координаты всего двух точек. Для окружности - координаты центра и радиус и т.д.

Графические форматы могут содержать в себе массу дополнительной информации: альфа-каналы, пути, цветовую модель, линиатуру растра и даже анимацию. Выбор формата для полиграфической продукции в первую очередь зависит от выводного устройства. Фотонаборные автоматы работают под управлением языка PostScript. Поэтому для полиграфии основными форматами хранения данных являются TIFF и EPS. Соответственно формат растровой и векторной графики. В последнее время набирает силу PDF (Portable Document Format).

TIFF подходит только в случае передачи растровой графики. Этот формат позволяет хранить в себе много полезной информации: альфа-каналы, цветовую модель, пути и даже слои (при использовании Adobe Photoshop 6-7). Однако для повышения надежности вывода многие бюро допечатной подготовки не рекомендуют оставлять в конечных файлах дополнительные каналы и слои. Для перестраховки, если нет возможности проконсультироваться с типографией, компрессию тоже лучше отключить. Не следует так же сохранять текстовые надписи и векторную графику в формате TIFF. Даже с разрешением в 300 dpi они на печати будут выглядеть с эффектом "пилы". Для того чтобы избежать подобных дефектов предусмотрен формат EPS, позволяющий содержать в себе растровую и векторную графику, шрифты и другую полезную информацию. Однако довольно часто приходится сталкиваться с вот каким любопытным заблуждением: при открытии файла EPS (созданного с помощью Illustrator или Corel Drow) программой растровой графики Photoshop, пользователи продолжают свято верить в то, что до сих пор работают с векторной графикой. Нет, дорогие мои, в каком бы формате вы потом не сохранили, на выходе вы получите только растр и ничего более. Открывая любой файл с векторной графикой Photoshop"ом вы тем самым растрируете его, то есть превращаете в растровый формат. Исключением могут быть только EPS созданные непосредственно в Photoshop"е 6-7 версии. Шрифты и векторные примитивы, в таком случае останутся векторными и на выводе. Такой формат называется Photoshop EPS. Разновидностей EPS существует достаточно много, они отличаются наличием изображений предварительного просмотра, композитного или сепарированного изображения, кодировки и компрессии. Но все они сходятся в одном - EPS основывается на языке описания страниц PostScript, который, в свою очередь является стандартом для полиграфических выводных устройств. Поэтому, следует учитывать, что все файлы в других форматах, например CDR и ССХ, необходимо принудительно конвертировать в PS. При этом не всегда адекватно команды одного языка переводятся в другой и результатом такого преобразования могут быть в лучшем случае испорченные пленки, в худшем - весь тираж. Поэтому и отношение работников типографии к таким форматам и программам соответствующее. Однако это вовсе не означает, что все поголовно должны подготавливать векторную графику в Illustrator а растровую в Photoshop, просто при подготовке графики в ином пакете нужно ограничивать свой полет "фантазии" и особенно тщательно проверять выходные файлы на наличие PostScript ошибок. В отличии от других пакетов, пакет Adobe Illustrator был разработан как интерфейс языка PostScript и ему не требуется конвертировать свои файлы чтобы на выходе получить формат понятный для выводного устройства. В девятой и десятой версии Иллюстратора базовым форматом является PDF что также не является проблемой для вывода, т.к. он представляет собой практически "очищенный" EPS. Все предыдущие версии базируются на PostScript.

Не следует забывать и о шрифтах. Зачастую в файле EPS оказываются только названия шрифтов и при выводе подставляются другие, что никак не соответствует замыслу дизайнера. Поэтому шрифты должны быть конвертированы в кривые, либо внедрены в файл, или приложены отдельными файлами.

Основные графические форматы файлов. Краткий обзор

BMP (Windows Device Independent Bitmap)

Родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows и, на этом область его применения заканчивается. Использование BMP не для нужд Windows является достаточно распространенной ошибкой.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)

Независящий от аппаратного обеспечения формат GIF был разработан в 1987 году (GlF87a) фирмой CompuServe для передачи растровых изображений по сетям. В 1989 м формат был модифицирован (GIF89a), были добавлены поддержка прозрачности и анимации. GIF использует LZW компрессию, что позволяет неплохо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы).

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Строго говоря JPEG"oм называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный не на поиске одинаковых элементов, а на разнице между пикселями. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается, тем ниже качество. Используя JPEG можно получить файл в 1 500 раз меньше, чем BMP! Первоначально в спецификациях формата не было CMYK, Adobe добавила поддержку цветоделения, однако CMYK JPEG во многих программах делает проблемы. JPEG"ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы.

TIFF, TIF (Target Image File Format)

Аппаратно независимый формат TIFF, один из самых распространенных и надежных на сегодняшний день, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh так или иначе связанные с графикой. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB, CMYK и дополнительных Шишковых цветов. TIFF может содержать обтравочные контуры, альфа каналы, слои, другие дополнительные данные. В формате TIFF есть возможность сохранения с применением нескольких видов сжатия: JPEG, ZIP, но, как правило используется только LZW компрессия.

EPS (Encapsulated PostScript)

Формат использует упрощенную версию PostScript: не может содержать в одном файле более одной страницы, не сохраняет ряд установок для принтера. EPS предназначен для передачи векторов и растра в издательские системы, создается почти всеми программами, работающими с графикой. Использовать его имеет смысл только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript устройстве. EPS поддерживает все необходимые для печати цветовые модели. EPS имеет много разновидностей, что зависит от программы создателя. Самые надежные EPS создают программы производства Adobe Systems: Photoshop, Illustrator, InDesign.

QXD (QuarkXPress Document)

Рабочий формат, известной программы верстки QuarkXPress. Пакет отличается устойчивостью, быстродействием и удобством работы. Главный, так и не побежденный конкурент Adobe Systems, продолжает существовать теперь уже в пятой реинкарнации. Следует отметить так же, что в ходу до сих пор две предыдущие версии QuarkXPress 3.x и QuarkXPress 4.x. Особая идеология пакета заключается в его возможности приспосабливаться под любые задачи верстальщика. Ведь основные функции выполняют специальные расширения (Xtensions), которых существует больше чем Plug ins для Photoshop.

РМ (Page Maker)

Формат программы верстки Adobe Systems. Чрезвычайно простой в плане возможностей пакет. Предназначался в первую очередь для перехода с ручного вида верстки на компьютерный с минимальными затратами на обучение персонала. Распространение у нас получил благодаря своевременной русификации и опять таки — легкости освоения для новичков. В настоящее время развитие пакета остановлено.

ID (InDesign)

Кодовое название “Quark Killer” Последователь РМ, призванный потеснить конкурентов на издательском рынке, в первую очередь Quark. Сборная солянка решений позаимствованных у других пакетов верстки не привела к ожидаемому результату. ID — крайне неповоротливый и неудобный пакет, оказавшийся убийцей только своего прародителя РМ и то по причине прекращения развития последнего. К преимуществам можно отнести лишь встроенный интерпретатор PostScript и кажущуюся сверхсовместимость с другими продуктами Adobe.

PDF (Portable Document Format)

Предложен фирмой Adobe как независимый от платформы формат для создания электронной документации, презентаций, передачи верстки и графики по сетям. PDF файлы создаются путем конвертации из PostScript файлов или функцией экспорта ряда программ. Формат первоначально проектировался как средство хранения электронной документации. Поэтому все данные в нем могут сжиматься, причем по разному: JPEG, RLE, CCITT, ZIP. PDF может также сохранять всю информацию для выводного устройства, которая была в исходном PostScript файле.

APS (Adobe PostScript, язык описания страниц)

Был создан в 80 х годах для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы этого формата фактически представляют собой программу с командами на выполнение для выводного устройства. Такие файлы содержат в себе сам документ, связанные файлы, использованные шрифты, а так же другую информацию: платы цветоделения, дополнительные платы, линиатуру растра и форму растровой точки для каждой платы и другие данные для выводного устройства. Данные в PostScript файле, как правило, записываются в двоичной кодировке (Binary). Бинарный код занимает вдвое меньше места, чем ASCII.

CDR (формат популярного векторного редактора CorelDraw)

Свою популярность и распространение пакет получил благодаря кажущейся простоте использования и интерактивным спецэффектам (линзам, прозрачностям, нестандартным градиентам и.т.д.). Широкие возможности этой программы, в плане эффектов, объясняются более богатым внутренним языком описания страниц нежели у продуктов Adobe, использующих PostScript. Именно это и является основным минусом CorelDraw. PostScript c кореловскими спецэффектами зачастую является головной болью типографий и препресс бюро.

CCX (формат векторной графики от компании Corel)

Кроме Corel Draw ничем не поддерживается. Для полиграфии и Интернета не пригоден. К преимуществам можно отнести лишь небольшой объем файлов, сохраненных в этом формате и наличие множества отличных клипартов.

Журнал “Компьютерная практика. Пособие для профессионалов” №1

P.S. Конечно, журнал забыл о таких распространенных файлах, как:

PNG (Portable Network Graphics) — растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь. PNG был создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графическим форматом, не требующим лицензии для использования.

ICO (Windows icon) — формат хранения значков файлов в Microsoft Windows, аналогичный формату CUR (Windows cursors).

AI (Adobe Illustrator) — векторный графический редактор, разработанный и распространяемый фирмой Adobe Systems.

DjVu (фр. déjà vu — «уже виденное») — технология и формат сжатия изображений с потерями, разработанная специально для хранения сканированных документов.

---