Форматы графических файлов. Формат графического файла

Формат графического файла — это способ представления графической информации.

Единого формата, пригодного для всех приложений, нет. Некоторые форматы стали стандартными для целого ряда приложений. Умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями. Все компьютерные изображения, все форматы для их хранения и все программы для их обработки делятся на два больших класса — векторные и растровые, различающиеся прежде все уровнем абстракции, примененной к изображению. Можно сказать, что если векторная графика пытается имитировать восприятие изображений человеком, то растровый формат хранит графику в том виде, в котором она лучше всего обрабатывается компьютером. Соответственно, векторная графика в большинстве своем создается человеком с нуля прямо в векторном формате, а попытки генерировать ее автоматически (алгоритмы трассировки) редко когда приводят к удовлетворительному результату. И наоборот, основной поставщик растровых изображений – фотографии, т.е. в существенной своей части автоматический процесс с легко оцифровываемыми результатами.

Растровое и векторное представление графической информации

Растровые изображения (форматы)

Пиксель

Пиксель — единица измерения разрешения экрана. Соответствует отдельно светящейся точке, цветом и яркостью которой компьютер может управлять. Английское слово «pixel» представляет собой сокращение фразы «picture cell» (элемент изображения).

 

Рассмотрим еще один из способов представления изображения в компьютере — растровая графика (bitmap). Битовые (или растровые) изображения формируются на основе равномерной сетки (растра), состоящей из маленьких квадратных ячеек, которые также называются пикселами. Каждый пиксел содержит цветовую информацию. Кроме того, эти элементы (pixels) определяют размер картинки — X пикселов по ширине и Y пикселов по высоте. Растровое (bitmap) представление графики можно рассматривать как «вырожденную» векторного, в котором допустим только один вид объектов: расположенные в прямоугольной решетке разноцветные квадраты – пикселы. Однако если на векторном изображении мы видим именно те объеты, из которых оно состоит, то в растре вместо отдельных пикселов мы воспринимаем целостную картину, в которую пикселы складываются уже в нашем сознании.

Главное преимущество растра состоит в его абсолютной свободе: пиксел изображения может быть любым – пусть его изменения ограничены только одной координотой (цветом), он не обязан подчиняться каким-то математическим формулам или «помнить» об очертаниях того объекта в изображении, которому он принадлежит. Bitmap-графика обладает почти неограниченными возможностями изменения цвета и обработки деталей изображения; однако такой подход к формированию изображения имеет и вполне определенные недостатки. Это, во-первых, наличие более или менее явных «ступенек» у кривых и наклонных линий; во-вторых — искажения при масштабировании, связанные с постоянством размера точек при изменении размера изображения.

Важной характеристикой является цветовое разрешение растровой графики (битовая глубина, цветовая глубина, число битовых плоскостей), определяемое числом битов, используемых для кодирования цвета каждого пиксела. Чем больше цветовое разрешение в файле, тем больше диапазон представимых цветов, тем больше места требуется на диске для его сохранения. Объем цветовой информации, содержащейся в битовом изображении, определяет размер графического файла. Например, объем 24-битного цветного изображения будет значительно превышать объем того же изображения, сохраненного в 8-битном формате. Редактирование битовых изображений, в отличие от векторных, предполагает не настройку формы линий и контуров, а обработку групп пикселов. Программа интерпретирует любой объект как набор окрашенных пикселов.

При обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты и контуры, а составляющие их группы пикселов. Растровый тип является наилучшим для работы с тоновыми изображениями, например, c фотографиями. Качество растровых изображений напрямую зависит от разрешающей способности оборудования, поэтому если при сканировании или создании изображения вы зададите низкое разрешение (например, 72 пиксела на дюйм), а при печати высокое, то на оттиске мелкие детали будут потеряны, а границы объектов получатся неровными. Т.е. если разрешающая способность монитора или принтера не будет сопоставима с собственным разрешением изображения, то часть элементов этого изображения может быть искажена или потеряна.

 

Существуют следующие варианты представления цвета в графических файлах:

• 256-цветный файл использует 8 бит на каждый пиксел и имеет соответствующую таблицу цветов, называемую палитрой.
• 16-битный цветной файл не использует палитру, а для сохранения красных, зеленых и синих цветовых компонентов каждого пиксела отводится 16 бит. Имеется два варианта: RGB555 (32768 цветов), RGB565 (65536 цветов).
• 24-битный цветной файл отводит по 8 бит для цветовых компонентов каждого пиксела. Использует 16,7 млн. возможных цветовых сочетаний, и поэтому самые маленькие отличия между ними могут быть едва замечены глазом.
• 32-битный цветной файл отводит по 8 бит для цветовых компонентов и 8 бит для альфа-канала каждого пиксела. Альфа-канал определяет уровень прозрачности каждого пиксела в изображении. Он используется программным обеспечением для применения масок, чтобы отображать видеоданные или изображения одно за другим.

Черно-белые полутоновые изображения могут быть записаны в 8-битный файл с 256 оттенками серого цвета (градации от белого до черного). Векторные изображения, которые сохраняются в виде геометрического описания объектов, составляющих рисунок, могут также включать в себя данные в формате растровой графики. В векторных форматах число битовых плоскостей заранее не определено.

В файлах растровой графики разных форматов характеристики хранятся различными способами.

Простые растровые картинки занимают небольшой объём памяти (несколько десятков или сотен килобайт). Изображения фотографического качества, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, занимают несколько мегабайт. Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие.

Параметры файлов растровых форматов:

· размер изображения — количество пикселей в рисунке по горизонтали и вертикали;

· цветовое разрешение — число битов, используемых для хранения цвета одного пикселя;

· данные, описывающие рисунок (цвет каждого пикселя рисунка), а также некоторая дополнительная информация.

 

Основные понятия и определения растровой графики

Растр (raster) — это форма представления информации в виде двухмерного массива точек (элементов растра), упорядоченных в ряды и столбцы (Рис.2). Минимальный элемент растра называется пикселем (Pixel — PictureElement). Цвет каждого пикселя может быть задан своим цветом, независимо от всего изображения. Обычно стандартный размер пикселя соответствует минимальному размеру точки на экране монитора (SVGA — 800´600 пикселей, при этом каждому из 480000 пикселей присваивается конкретный цвет палитры). Растровое изображение установленных размеров часто называют битовой картой, или битовым массивом (Bitmap). Каждому пикселю битовая карта ставит в соответствие один или несколько разрядов памяти, адрес которых определяется номером элемента, а значение описывает его состояние (цвет пикселя, состояние блока памяти и т.д.). Битовая карта всегда имеет то разрешение, при котором была создана.

Графическое разрешение определяет плотность пикселов в изображении и измеряется в пикселах на дюйм (ppi). Разрешение 72 ppi означает, что каждый квадратный дюйм изображения содержит 5184 пиксела (72 пиксела в ширину х 72 пиксела в высоту = 5184). Чем выше разрешение, тем больше пикселов содержится в изображении. Например, изображение размером 3 х 3 дюйма с разрешением 72 ppi будет содержать 46556 цветовых блоков. То же самое изображение с разрешением 300 ppi будет содержать на той же площади 3 х 3 дюйма 810000 цветовых блоков. Более высокое разрешение позволяет получать в изображении более мелкие детали и более тонкие цветовые переходы. Графическое разрешение и размеры изображения определяют объем файла документа в килобайтах (Кб) или мегабайтах (Мб).

Объем файла, содержащего оцифрованное изображение, пропорционален его графическому разрешению. Более тесное расположение пикселов (то есть более высокое разрешение) позволяет воспроизводить более мелкие детали изображений; в то же время, это ведет к увеличению объема файла. Например, объем файла для изображения размером 4 х 5 дюймов с разрешением 200 ppi будет в четыре раза больше, чем для изображения того же размера с разрешением 100 ppi. Объем файла имеет важное значение при выделении дискового пространства для его хранения; кроме того, он в известной мере определяет скорость редактирования и печати файла. При выборе графического разрешения вы должны находить компромисс между желанием сохранить как можно больше полезной информации и необходимостью минимизировать объем файла.

Разрешающая способность монитора определяется числом точек (пикселов) на единицу длины. Как правило, она измеряется в точках на дюйм (dpi) или пикселах на дюйм (ppi). IBM-совместимые мониторы могут иметь разную разрешающую способность, но обычно она составляет 96 dpi. Разрешающая способность монитора определяет размер экранного изображения, и ее не следует путать с графическим разрешением, характеризующим расположение пикселов в изображении. Например, размер изображения с разрешением 144 ppi на экране монитора с разрешающей способностью 72 ppi будет вдвое превышать реальный размер (поскольку в каждом дюйме экрана могут быть отображены только 72 из 144 пикселов). При выводе на монитор с разрешающей способностью 120 dpi то же самое изображение будет лишь незначительно больше исходного, так как в этом случае в каждом дюйме экрана смогут уместиться уже 120 из 144 пикселов.

Разрешение изображения является ключевым фактором, определяющим качество получаемой печатной продукции. Разрешение на выходе системы характеризуется количеством точек на дюйм, которое может воспроизвести устройство вывода. Лазерные принтеры обычно имеют разрешение от 300 до 600 dpi. Фотоавтоматы высокого класса способны печатать с разрешением 1200 dpi, 2400 dpi и выше.

Сканирование изображений для их последующей обработки должно выполняться с максимальным разрешением, доступным для вашего печатающего устройства. При этом необходимо учитывать частоту растра, которая будет использована для вывода изображения. Если разрешение окажется слишком низким, то интерпретатор PostScript будет использовать цветовую величину одного пиксела для создания нескольких полутоновых точек, что неизбежно приведет к значительному искажению печатного оттиска. В свою очередь, файл со слишком высоким разрешением содержит больше информации, чем требуется принтеру это приводит к увеличению времени печати.

Обозначение графического файла. Форматы изображения

Существуют два типа графических файлов, это растровый и векторный, которые имеют различные форматы.

1. растровому графическому файлу соответствуют форматы *.bmp, *.tif, *psd, *.gif, *.png, *.jpg;
2. векторному графическому файлу соответствуют форматы *.wmf, *.eps, *.cdr, *.ai

Знание форматов файлов – являются основой работы с цифровыми фотографиями т.к. они определяют способ хранения информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Сжатие применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточно большой объем. Сжатие графических файлов отличается от их архивации с помощью программ-архиваторов (гаг, zip, arj и пр.) тем, что алгоритм сжатия включается в формат графического файла.

Основные форматы графических файлов

RAW

В переводе с английского — сырой. Формат использующийся в процессе обработки фотографий, содержит необработанную информацию, поступающую напрямую с матрицы фотокамеры и не имеющий чёткой спецификации. Эти файлы не обрабатываются процессором камеры (в отличие от JPG) и содержат оригинальную информацию о съемке. RAW может быть сжат без потери качества. В отличие от JPG, который был обработан в камере и уже сохранен с сжатием данных – RAW дает широчайшие возможности по обработке фотографии и сохраняет максимальное качество.

Другими словами, под форматом RAW понимаются данные, полученные напрямую с матрицы без обработки.

Разные производители фототехники используют разные алгоритмы для создания RAW в своих камерах. Каждый производитель придумывает собственное разрешение для своего RAW-файла – NEF, NRW – Nikon; CRW, CR2 – Canon.

JPEG (или JPG)

Это самый распространенный формат графических файлов. Свою популярность JPEG заслужил гибкой возможностью сжатия данных. При необходимости изображение можно сохранить с максимальным качеством. Либо сжать его до минимального размера файла для передачи по сети. При сохранении JPEG-файла можно указать степень качества, а значит и степень сжатия, которую обычно задают в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число соответствует лучшему качеству, но при этом увеличивается размер файла. Обыкновенно, разница в качестве между 90 и 100 на глаз уже практически не воспринимается.

В JPEG применяется алгоритм сжатия с потерей качества. Что это нам дает? Явный минус такой системы – потеря качества изображения при каждом сохранении файла. С другой сжатие изображения в 10 раз упрощает передачу данных. На практике, сохранение фотографии с минимальной степенью сжатия не дает видимого ухудшение качества изображения. Именно поэтому JPG – самый распространенный и популярный формат хранения графических файлов.

TIFF (Tagged Image File Format)

Формат TIFF — формат хранения растровых графических изображений. Изначально был разработан компанией Aldus в сотрудничестве с Microsoft для использования с PostScript. Он позволяет сохранять фотографии в различных цветовых пространствах (RBG, CMYK, YCbCr, CIE Lab и пр.) и с большой глубиной цвета (8, 16, 32 и 64 бит). TIFF используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. Имеется возможность сохранять изображение в файле формата TIFF со сжатием и без сжатия. Степени сжатия зависят от особенностей самого сохраняемого изображения, а также от используемого алгоритма. В отличии от JPG, изображение в TIFF не будет терять в качестве после каждого сохранения файла. Но, к сожалению, именно из-за этого TIFF файлы весят в разы больше JPG.

PSD (Photoshop Document)

Photoshop Document (PSD) — оригинальный растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Adobe Photoshop и поддерживающий все его возможности. Он позволяет сохранять растровое изображение со многими слоями, любой глубиной цвета и в любом цветовом пространстве. Чаще всего формат используется для сохранения промежуточных или итоговых результатов сложной обработки с возможностью изменения отдельных элементов. Так же PSD поддерживает сжатие без потери качества. Но обилие информации, которое может содержать PSD файл, сильно увеличивает его вес.

BMP (Bit MaP image)

Bit MaP image (BMP) — универсальный формат растровых графических файлов, используется в операционной системе Windows. Этот формат поддерживается многими графическими редакторами, в том числе редактором Paint. Рекомендуется для хранения и обмена данными с другими приложениями. Формат BMP один из первых графических форматов. Его распознает любая программа работающая с графикой. BMP хранит данные с глубиной цвета в данном формате от 1 до 48 бит на пиксель, максимальные размеры изображения 65535×65535 пикселей. На данный момент формат BMP практически не используеться ни в интернете (JPG весит в разы меньше), ни в полиграфии (TIFF справляеться с этой задачей лучше).

GIF (Graphics Interchange Format)

формат хранения растровых графических изображений. Формат GIF способен хранить сжатые данные без потери качества в формате до 256 цветов. Включает алгоритм сжатия без потерь информации, позволяющий уменьшить объем файла в несколько раз. Изображение в формате GIF хранится построчно, поддерживается только формат с индексированной палитрой цветов. Рекомендуется для хранения; изображений, создаваемых программным путем (диаграмм, графиков и так далее) и рисунков (типа аппликации) с oгpaниченным количеством цветов (до 256). Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

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. В отличии от GIF, у PNG есть поддержка альфа-канала и возможность хранить неограниченное количество цветов. PNG сжимает данные без потерь, что делает его очень удобным для хранения промежуточных версий обработки изображений. Используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

JPEG 2000 (или jp2)

Графический формат, который вместо дискретного косинусного преобразования, характерного для JPEG, использует технологию вейвлет-преобразования, основывающуюся на представлении сигнала в виде суперпозиции некоторых базовых функций — волновых пакетов. В результате такой компрессии изображение получается более гладким и чётким, а размер файла по сравнению с JPEG при одинаковом качестве уменьшается ещё на 30%. Говоря простым языком, при одинаковом качестве размер файла в формате JPEG 2000 на 30% меньше, чем JPG. При сильном сжатии JPEG 2000 не разбивает изображение на квадраты, характерные формату JPEG. К сожалению, на данный момен этот формат мало распространён и поддерживается только браузерами Safari и Mozilla/Firerox (через Quicktime).

WMF (Windows MetaFile)

Универсальный формат векторных графических файлов для Windows-приложений. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

CDR (CorelDRaw files)

Оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики CorelDraw.

AI (AdobeIllustrator files)

Оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики AdobeIllustrator.

EPS (Encapsulated PostScript)

Формат векторных графических файлов, поддерживается программами для различных операционных систем.

Вот практически и все самые распространенные форматы графических файлов , которые должен знать уважающий себя фотограф и дизайнер.

Все мы в курсе, что абсолютно все файлы имеют свое конкретное расширение. Фотографии — jpg, музыкальные файлы — mp3 и так далее. Название файла может быть такое, какое захочет сам пользователь, а расширение в файле изменять не рекомендуется. Иногда изменение расширения может повредить файл. Поэтому будьте в этом осторожны. Давайте рассмотрим самые популярные расширения файлов, которые встречаются нам почти каждый день:

Расширения архивов:

ZIP – это файл с использование ZIP-сжатия, который поддерживается почти всеми архиваторами.

RAR (Roshal ARchive) – это уже файл с использованием RAR-сжатия. Коэффициент сжатия гораздо выше, чем в ZIP-сжатии.

Видео расширения:

AVI – один из самых популярных расширений видео-файлов. Коэффициент сжатия меньше, чем у аналогичных видео форматов. Данный формат проигрывается почти во всех видео-плеерах.

MPEG1-2(MPG) – расширение хранения звука и видео с потерей данных.

MPEG4(MP4) – этот формат очень часто используется для передачи файла в сети Интернет.

Графические расширения:

GIF (Graphics Interchange Format) — формат для сетевого распространения. Файлы очень маленького размера. Поддерживает анимацию.

BMP – растровый формат. Самый распространенный графический формат в Windows. Почти все графические программы могут создавать и читать формат BMP. Стандартный формат графических файлов для Windows. Практически все программы редактирования изображения Windows могут создавать и читать файлы BMP. Изображение с расширением.BMP нельзя сжать.

JPEG(JPG) – очень часто используетс

Иллюстрированный самоучитель по Adobe Photoshop CS2 › Графические форматы › Параметры графических форматов [страница — 147] | Самоучители по графическим программам

Параметры графических форматов

Сохранение документов

Одним из самых важных этапов работы является этап сохранения созданного документа. Для различных целей документы сохраняют по разному. Например для работы в Internet главным требованием для графического документа является его минимальный размер, для полиграфии же наоборот, размер значения не имеет, а имеет значение высокое качество. Для выполнения всех этих условий существуют специальные типы графических файлов, которые мы рассмотрим в этом разделе.

Рассмотрим основные факторы, которые следует учитывать при выборе типа графического файла:

Распространенность

Многие приложения, в том числе Adobe Photoshop и Corel Photopaint, имеют собственные форматы файлов. Они поддерживают особые возможности этих программ, но могут оказаться несовместимыми с другими приложениями (например, программные продукты Corel полностью поддерживают форматы и другие форматы Adobe, в отличии от программных продуктов фирмы Adobe, которые с форматами Corel не работают принципиально). Программы иллюстрирования и издательские системы могут не уметь импортировать такие форматы или делать это некорректно. Если вы пользуетесь программами фирмы Adobe, то проблем с форматом Photoshop у вас не возникнет. Его ‘понимают’ Adobe Illustrator, Adobe InDesign, Adobe PageMaker и другие. Вопрос распространенности касается не только собственных форматов программ. Некоторые форматы разрабатывались специально под аппаратное обеспечение (например, форматы Scitex, Targa, Amiga IFF). Если вы не располагаете этой аппаратурой, не используйте подобных форматов. Сохраняя изображения в малораспространенных форматах, вы создаете потенциальные проблемы при переносе их на другие компьютеры.

Соответствие сфере применения

Большинство графических форматов ориентировано на конкретные области применения. В случае ошибки при выборе формата изображение может оказаться непригодным для использования. Например, сохранив изображение в формате JPEG с большим коэффициентом сжатия, вы сделаете его непригодным для использования в печати из-за потери качества. При этом повторное открытие и сохранение в другом формате не исправит допущенной ошибки.

Поддерживаемые типы точечных изображений и цветовые модели

Выбирайте формат файлов, поддерживающий заданные сферой применения тины изображений. Например, формат BMP не поддерживает изображений в модели CMYK, использующейся в полиграфии, и, следовательно, не может использоваться в этой сфере. В Adobe Photoshop вы не сможете сохранить изображение в формате, который не поддерживает его тип или цветовую модель. Программа просто не предложит вам такой формат в списке допустимых. Тем не менее, следует учитывать возможность последующего преобразования типов и цветовых моделей, требуемых в выбранной сфере применения.

Возможность хранения дополнительных цветовых каналов

Если вам требуются дополнительные цветовые каналы (например, для плашечных цветов), то это существенно ограничивает свободу выбора формата. По существу, их поддерживают всего два формата: PSD и DCS.

Возможность хранения масок

Чаще всего маски нужны только в процессе редактирования. Если вы не завершили редактирование изображения или планируете вернуться к нему через некоторое время, сохраняйте изображение вместе со всеми созданными масками. Хранение масок в виде альфа-каналов поддерживается далеко не всеми форматами.

Возможность хранения обтравочных контуров

Обтравочные контуры создаются средствами Photoshop и используются для маскирования фрагментов изображения в программах иллюстрирования и издательских системах. Если вы готовите изображения для верстки, то лучше выбирать форматы, поддерживающие обтравочные контуры. Разумеется, необходимо предварительно убедиться, что импорт обтравочных контуров в издательскую систему из выбранного формата возможен и осуществляется корректно.

Возможность сжатия графической информации

Для уменьшения размеров графических файлов многие форматы предполагают сжатие данных. Выбор одного из таких форматов сэкономит место на вашем жестком диске и тех носителях, которые вы, возможно, используете для передачи файлов заказчикам или подрядчикам.

Способ сжатия

Форматы файлов, поддерживающие сжатие, используют для этого различные алгоритмы. Все алгоритмы сжатия делятся на те, что не приводят к потерям качества, и те, что снижают качество изображений. Последние позволяют достичь на порядок более высоких коэффициентов сжатия, Выбирайте формат, алгоритм сжатия в котором полностью соответствует сфере применения изображений. Если вы планируете использовать их только для экранного просмотра, то можете пожертвовать качеством изображения (разумеется, в разумных пределах). Подготовка изображений для типографской печати не допускает снижения качества.

Возможность хранения калибровочной информации

Для точного воспроизведения цветов в полиграфии используются системы управления цветом. В рамках сквозного управления цветом цветовые профили встраиваются в файлы изображений. Если ваш производственный процесс использует управление цветом, то при сохранении файлов следует выбирать форматы, поддерживающие внедрение цветовых профилей.

Конспект по дисциплине Компьютерная графика на тему «Форматы графических файлов»

Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. С ней сталкиваются пользователи любых графических систем. Изображение может быть обработано несколькими графическими программами прежде, чем примет свой окончательный вид. Например, исходная фотография сначала сканируется, затем улучшается её чёткость и производится коррекция цветов в программе Adobe PhotoShop . После этого изображение может быть экспортировано в программу рисования, такую как CorelDRAW или Adobe Illustrator, для добавления рисованных картинок. Если изображение создаётся для статьи в журнале или книги, то оно должно быть импортировано в издательскую систему QuarkXPress или Adobe PageMaker. Если же изображение должно появиться в мультимедиа-презентации, то оно, вероятнее всего, будет использовано в Microsoft PowerPoint, Macromedia Director или размещено на Web-странице.

Формат графического файла — способ представления и расположения графических данных на внешнем носителе.

Важно различать векторные и растровые форматы.

Изначально, в условиях отсутствия стандартов каждый разработчик изобретал новый формат для собственных приложений. Поэтому возникали большие проблемы обмена данными между различными программами (текстовыми процессорами, издательскими системами, пакетами иллюстративной графики, программами САПР и др.). Но с начала 80-х гг. официальные группы по стандартам начали создавать общие форматы для различных приложений. Единого формата, пригодного для всех приложений, нет и быть не может, но всё же некоторые форматы стали стандартными для целого ряда предметных областей.

Пользователю графической программы не требуется знать, как именно в том или ином формате хранится информация о графических данных. Однако умение разбираться в особенностях форматов имеет большое значение для эффективного хранения изображений и организации обмена данными между различными приложениями.

Большинство векторных форматов могут так же содержать внедрённые в файл растровые объекты или ссылку на растровый файл (технология OPI). Сложность при передаче данных из одного векторного формата в другой заключается в использовании программами различных алгоритмов, разной математики при построении векторных и описании растровых объектов.

OPI (Open Prepress Interface) — технология, разработанная фирмой Aldus, позволяющая импортировать не оригинальные файлы, а их образы, создавая в программе лишь копию низкого разрешения (эскиз) и ссылку на оригинал. В процессе печати на принтер, эскизы подменяются на оригинальные файлы. Применение OPI, вместо простого внедрения, (embedding) дает возможность экономить ресурсы компьютера (прежде всего, память), заметно повышая его производительность. OPI является основной работы с импортированными графическими файлами в таких программах, как FreeHand и QuarkXPress, широко применяется в других продуктах.

Растровый файл устроен проще (для понимания, по крайней мере). Он представляет из себя прямоугольную матрицу (bitmap), разделенную на маленькие квадратики — пикселы (pixel — picture element). Растровые файлы можно разделить на два типа: предназначенные для вывода на экран и для печати.

Разрешение файлов таких форматов как GIF, JPEG, BMP зависит от видеосистемы компьютера. В старых Маках на квадратный дюйм экрана приходилось 72 пиксела (экранное разрешение), на Windows единого стандарта не сложилось, но сегодня чаще всего употребляется значение 96 пикселов на квадратный дюйм экрана. Реально, однако, эти параметры теперь стали довольно условными, так как почти все видеосистемы современных компьютеров позволяют изменять количество отображаемых на экране пикселов. Растровые форматы, предназначенные исключительно для вывода на экран, имеют только экранное разрешение, то есть один пиксел в файле соответствует одному экранному пикселу. На печать они выводятся так же с экранным разрешением.

Растровые файлы, предназначенные для допечатной подготовки изданий имеют, подобно большинству векторных форматов, параметр Print Size — печатный размер. С ним связано понятие печатного разрешения, которое представляет из себя соотношение количества пикселов на один квадратный дюйм страницы (ppi, pixels per inch или dpi — dots per inch, — термин не совсем верный, но часто употребимый). Печатное разрешение может быть от 130 dpi (для газеты) до 300 (высококачественная печать), больше почти никогда не нужно.

Растровые форматы, так же отличаются друг от друга способностью нести дополнительную информацию: различные цветовые модели, вектора, Альфа-каналы или каналы плашковых (spot)-цветов, слои различных типов, интерлиньяж (черезстрочная подгрузка), анимация, возможности сжатия и другое.

Описание процесс создания графического файла. Графические форматы

ВВЕДЕНИЕ

Графический формат — это способ записи графической информации. Графические форматы файлов предназначены для хранения изображений, таких как фотографии и рисунки.

Знание файловых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в компьютерной графике. Да, сегодня нет такого калейдоскопа расширений, как в начале 90-х, когда каждая компания-производитель редакторов изображений считала своим долгом создать свой файловый тип, а то и не один, однако это не означает, что «все нужно сохранять в TIFF, а сжимать JPEG»ом». Каждый, из утвердившихся сегодня форматов, прошел естественный отбор, доказал свою жизнеспособность. Все они имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в работе. Знание особенностей, тонкостей технологии важно для современного дизайнера так же, как для художника необходимо разбираться в различиях химического состава красок, свойствах грунтов, типов металлов и породах.

Это растровая графика, векторная графика, трёхмерная и фрактальная графика. Они отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране монитора или при печати на бумаге.

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, редко создают вручную с помощью компьютерных программ. Чаще для этой цели используют отсканированные иллюстрации, подготовленные художником на бумаге, или фотографии. В последнее время для ввода растровых изображений в компьютер нашли широкое применение цифровые фото- и видеокамеры. Соответственно, большинство графических редакторов, предназначенных для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы не столько на создание изображений, сколько на их обработку. В Интернете применяют растровые иллюстрации в тех случаях, когда надо передать полную гамму оттенков цветного изображения.

Программные средства для работы с векторной графикой наоборот предназначены, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Такие средства широко используют в рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Существуют примеры высокохудожественных произведений, созданных средствами векторной графики, но они скорее исключение, чем правило, поскольку художественная подготовка иллюстраций средствами векторной графики чрезвычайно сложна.

Трёхмерная графика широко используется в инженерном программировании, компьютерном моделировании физических объектов и процессов, в мультипликации, кинемотографии и компьютерных играх.

Программные средства для работы с фрактальной графикой предназначены для автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании. Фрактальную графику редко применяют для создания печатных или электронных документов, но ее часто используют в развлекательных программах.

Целью данной контрольной работы будет являться первоначальное изучение графических файлов и их форматов, методов сжатия информации, а также анализе проделанной работы.

Задачей данной контрольной работы будет являться определение принадлежности графического формата к определенному подтипу: векторному, растровому, комплексному.

Методы сжатия информации

Почти все современные форматы графических файлов используют какой-либо из методов сжатия информации, поэтому, для лучшего понимания дальнейшего материала, начало данного раздела содержит краткое изложение этих методов.

Методы сжатия информации:

Одним из простейший способов сжатия является метод RLE (Run Length Encoding — кодирование с переменной длиной строки). Действие метода RLE заключается в поиске одинаковых пикселов в одной строке. Если в строке, допустим, имеется 3 пиксела белого цвета, 21 — черного, затем 14 — белого, то применение RLE дает возможность не запоминать каждый из них (38 пикселов), а записать как 3 белых, 21 черный и 14 белых в первой строке.

Метод сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch) разработан в 1978 году Лемпелом и Зивом, и доработан позднее в США. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (они называются фразы) во всем файле. Выявленные последовательности сохраняются в таблице, им присваиваются более короткие маркеры (ключи). Так, если в изображении имеются наборы из розового, оранжевого и зеленого пикселов, повторяющиеся 50 раз, LZW выявляет это, присваивает данному набору отдельное число (например, 7) и затем сохраняет эти данные 50 раз в виде числа 7. Метод LZW, так же, как и RLE, лучше действует на участках однородных, свободных от шума цветов, он действует гораздо лучше, чем RLE, при сжатии произвольных графических данных, но процесс кодирования и распаковки происходит медленнее.

Метод сжатия Хаффмана (Huffman) разработан в 1952 году и используется как составная часть в ряде других схем сжатия, таких как LZW, Дефляция, JPEG. В методе Хаффмана берется набор символов, который анализируется, чтобы определить частоту каждого символа. Затем для наиболее часто встречающихся символов используется представление в виде минимально возможного количества битов. Например, буква «е» чаще всего встречается в английских текстах. Используя кодировку Хаффмана, вы можете представить «е» всего лишь двумя битами (1 и 0), вместо восьми битов, необходимых для представления буквы «е» в кодировке ASCII.

Метод сжатия CCITT (International Telegraph and Telephone Committie) был разработан для факсимильной передачи и приема. Является более узкой версией кодирования методом Хаффмана. CCITT Group 3 идентичен формату факсовых сообщений, CCITT Group 4 — формат факсов, но без специальной управляющей информации.

Графические форматы файлов

Растровый формат

Растровые изображения формируются в процессе сканирования многоцветных иллюстраций и фотографий, а также при использовании цифровых фото- и видео камер. Можно создать растровое изображение непосредственно на компьютере с помощью растрового графического редактора.

Растровое изображение создается с использованием точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Каждый пиксель может принимать любой цвет из палитры, содержащей десятки тысяч или даже десятки миллионов цветов, поэтому растровые изображения обеспечивают высокую точность передачи цветов и полутонов. Качество растрового изображения возрастает с увеличением пространственного разрешения (количества пикселей в изображении по горизонтали и вертикали) и количества цветов в палитре.

Недостатком растровых изображений является их большой информационный объем, так как необходимо хранить код цвета каждого пикселя.

Рассмотрим непосредственно расширения растрового графического формата:

1) Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP) — это «родной» формат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного в BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя некоторые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding (кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.

В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксел — более 16 млн. различных цветов.

2) PCX стал первым стандартным форматом графических файлов для хранения файлов растровой графики в компьютерах IBM PC. На этот формат, применявшийся в программе Paintbrush фирмы ZSoft, в начале 80-х гг. фирмой Microsoft была приобретена лицензия, и затем он распространялся вместе с изделиями Microsoft. В дальнейшем формат был преобразован в Windows Paintbrush и начал распространяться с Windows. Хотя область применения этого популярного формата сокращается, файлы формата PCX, которые легко узнать по расширению PCX, все ещ

Урок информатики «Растровая и векторная графика»

Тема урока.

«Растровая и векторная графика»

Ф. И. О.

Загородникова Светлана Николаевна

Предмет.

информатика

Класс, уровень, профиль.

9 класс, общеобразовательный уровень

Методические рекомендации.

Данная разработка урока применяется в 9 классе при изучении темы «Растровая и векторная графика» по программе Н.Д. Угриновича. На уроке используется презентация «Растровая и векторная графика», а также применяется ЦОР, скачанный с Интернета: Видеоролик «Мона Лиза, нарисованная в Paint».

В презентации к уроку в заметках к слайдам прокомментирована организация деятельности школьников на разных этапах урока.

План-конспект урока.

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

Цели урока:

1. Образовательная – познакомить учащихся с особенностями растровой и векторной графики, выявить достоинства и недостатки растровой и векторной графики, познакомить с форматами графических файлов.

2. Развивающая – продолжить развитие познавательных психических и эмоционально-волевых процессов: внимание, память, воображение.

3. Воспитательная – воспитывать внимательность, аккуратность, интерес к предмету.

Оборудование:

1. Персональный компьютер,

2. пакет Microsoft Office 2007,

3. мультимедийный проектор,

4. экран.

План урока:

1. Организационный момент.

2. Изучение нового материала:

• Растровая графика

• Растровые графические редакторы

• Векторная графика

• Векторные графические редакторы

• Форматы графических файлов

3. Подведение итогов урока.

4. Домашнее задание.

Ход урока

Этап урока

(название, время)

Сценарий этапа урока

(задания, деятельность учителя, учеников)

Слайды (изображение или текстовое описание)

1. Сообщение темы и целей урока

(Слайд 1).

Учитель сообщает тему урока. Совместно с учащимися определяют цели урока.

Учитель: Ребята, на прошлом уроке мы начали изучение графики, выяснили, как она кодируется. И сегодня мы продолжим изучение, но будем уже говорить о видах графики. Открывайте тетради, записывайте число и тему урока «Растровая и векторная графика»

Учащиеся записывают тему урока

2. Изучение нового материала.

Растровая графика

(Слайд 2)

Учитель: Начнем мы с того, что же такое компьютерная графика? Запишем в тетрадь определение.

Компьютерная графика — раздел информатики, предметом которого является работа на компьютере с графическими изображениями (рисунками, чертежами, фотографиями, и пр.).

Учащиеся записывают определение в тетрадь.

(Слайд 3).

Учитель: Как вы уже поняли из названия нашей темы, все компьютерные изображения можно разделить на два больших класса: растровые и векторные изображения. Так в чем же их отличие? Зарисуйте эту схему

Итак, начнём мы с растровой графики.

Учащиеся зарисовывают схему в тетрадь

(Слайд 4).

Учитель: Принцип растровой графики чрезвычайно прост. Он был изобретен и использовался людьми за много веков до появления компьютеров. Во-первых, это такие направления искусства, как мозаика, витражи, вышивка. В любой из этих техник изображение строится из одиночных элементов.

Учитель: Растровые изображения формируются из точек различного цвета (пикселей), которые образуют строки и столбцы. Что такое пиксель мы уже изучили. Давайте вспомним определение: Пиксель – это минимальный участок изображения, которому независимым образом можно задать цвет.

Учитель: Обратите внимание: на рисунке изображена таблица с квадратными ячейками, закрашенными в определенный цвет. Каждая такая ячейка рисунка называется пикселем.

Растровая графика работает с сотнями и тысячами пикселей, которые формируют рисунок. Пиксели «не знают», какие объекты они составляют, лишь только уже из группы составленных пикселей можно сказать, какой объект в итоге мы видим.

Учащиеся записывают в тетрадь, из чего формируются растровые изображения

(Слайд 5).

Учитель: Примерами растровой графики являются сканированные фотографии, цифровые фотографии и изображения, созданные в различных растровых графических редакторах.

(Слайд 6) Учитель: Качество растрового изображения зависит от двух факторов:

1) от расстояния между соседними пикселями. Если вам когда-то приходилось снимать ксерокопию, то вы наверняка обращали внимание, что ксерокопия всегда получается намного хуже оригинала. Это происходит потому, что на ксерокопии число единиц изображения, приходящихся на единицу длины, намного меньше, чем на фотографии. Этим и вызвано ухудшение качества.

2) от количества цветов в изображении. Как известно, глаз человека способен различать 350 тысяч цветов. Чем больше цветовых оттенков используется в изображении, тем ближе оно будет к реальности и тем выше будет его качество.

(Слайд 7).

Достоинства:

• Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности;

• Распространённость — растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов;

• Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование;

• Растровое представление изображения естественно для большинства устройств ввода-вывода графической информации, таких как мониторы, матричные и струйные принтеры, цифровые фотоаппараты, сканеры.

Беседа с учащимися

(Слайд 8)

Недостатки

• Большой размер файлов с простыми изображениями.

• Невозможность идеального масштабирования. Увеличение изображение приводит к тому, что точки растра становятся крупнее, что визуально искажает иллюстрацию и делает ее грубой. Уменьшение картинки, наоборот, не позволит различить мелкие детали изображения

• Невозможность вывода на печать на плоттер.

Беседа с учащимися

(Слайд 9)

Графический редактор

Учитель: Чтобы создать графическое изображение, необходимо воспользоваться специальной программой – графическим редактором.

Как вы думаете, что такое графический редактор?

Запишите определение: Графический редактор – это программа для создания, редактирования и просмотра графических изображений.

Растровые графические редакторы являются наилучшим средством обработки цифровых фотографий и отсканированных изображений, поскольку позволяют повышать их качество путем изменения цветовой палитры изображения и даже цвета каждого отдельного пикселя. Можно повысить яркость и контрастность старых или некачественных фотографий, удалить мелкие дефекты изображения (например, царапины), преобразовать черно-белое изображение в цветное и т. д.

Кроме того, растровые графические редакторы можно использовать для художественного творчества путем применения различных эффектов преобразования изображения. Обычную фотографию можно превратить в мозаичное панно, рисунок карандашом или рельефное изображение.

Учащиеся записывают определение в тетрадь

Растровые графические редакторы

(Слайд 10)

Растровые графические редакторы

Вы можете без труда привести пример растрового графического редактора – это всем известный Paint. К этой же группе относится и мощный графический пакет компании Adobe – Photoshop. Этой программой пользуются как начинающие пользователи, так и профессиональные художники и дизайнеры. И его конкурент из приложений, разрабатываемых по лицензии GNU General Public License — GIMP, с которым мы и будем работать.

Беседа с учащимися. Использование ЦОР: Видеоролик «Мона Лиза, нарисованная в Paint»

Векторная графика

(Слайд11)

Учитель: Помимо растровой графики существует еще один, качественно отличный от нее тип изображений – векторный. Давайте рассмотрим его подробнее. Векторные рисунки используются для хранения высокоточных графических объектов (рисунков, чертежей и схем), для которых имеет значение сохранение четких и ясных контуров.

(Слайд12)

Учитель: Векторное изображение создается из графических примитивов, (линий, окружностей, прямоугольников и т.д.) и описывается математическими формулами. Так, векторное изображение стрелки будет выглядеть так же, как на слайде. Изображение создается в некоторой системе координат и состоит из трех линий. Положение каждой линии задается положением начальной и конечной точек в системе координат и описывается математическими формулами.

Векторные рисунки формируются из базовых графических объектов, для каждого из которых задаются координаты опорных точек, формулы рисования объекта, а также цвет, толщина и стиль линии его контура.

Учащиеся записывают в тетрадь, как создается векторное изображение

(Слайд 13)

Достоинства:

Учитель: Векторная графика лишена тех недостатков, которые присущи растровым изображениям.

Во-первых, для хранения векторного изображения не требуется большого количества памяти, так как компьютеру не нужно помнить местоположение и цвет каждого пикселя в отдельности. Во-вторых, при увеличении размеров изображения изменяются координаты начальной и конечной точки, а, следовательно, не происходит потери качества.

Итак, запишите: основными достоинствами растровой графики являются: 1) небольшой объем 2) масштабирование без потери качества.

Беседа с учащимися

(Слайд 14)

Недостатки:

Учитель:

• Векторная графика не позволяет получить изображение фотографического качества, а также не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде.

• Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет — трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

• Векторная графика описывается тысячами командами и при распечатке выглядит не так как на мониторе. Это связано с тем, что принтеры работают по растровой схеме, то есть печатают попиксельно, а так как векторная графика не содержит пикселей, следовательно принтеру тяжело распечатать картинку в идеальном качестве.

Беседа с учащимися

Векторные графические редакторы

(Слайд 15)

Векторные графические редакторы:

Учитель: С векторным графическим редактором вы тоже уже знакомы – это графический редактор, встроенный в приложение MS Word. Кроме того, в группу векторных редакторов входит пакет программ CorelDraw и программа для создания мультипликации Macromedia Flash. Векторный графический редактор, с которым мы будем знакомиться, называется Inkscape.

Беседа с учащимися о векторных графических редакторах. С каким же векторным графическим редактором мы будем знакомиться в операционной системе Linux? Inkscape

Форматы графических файлов

(Слайды 16, 17)

Форматы растровых графических файлов

Учитель: Теперь вы должны ознакомиться с форматами графических файлов. Как вы знаете, форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле.

Вспомните, какие форматы текстовых файлов вы знаете? (выслушиваются ответы учащихся). Изображения, созданные в графических редакторах, тоже имеют свой формат. Их очень много, мы рассмотрим наиболее употребительные из них.

1) Формат BMP – это универсальный растровый формат. Этот формат имеют все изображения, созданные во встроенном графическом редакторе Paint. Универсальным он называется, потому что поддерживается большинством существующих в настоящее время приложений. Картинку, созданную в Paint, вы можете вставить и в Word, и в Excel, и в презентацию, и даже, если хотите, в Photoshop.

2) Формат GIF – растровый, поддерживается не только операционной системой Windows, но и многими другими. Его рекомендуется использовать для хранения изображений с небольшим количеством цветов (до 256) – графиков, диаграмм и т.д. Также он очень удобен для размещения графики и анимации в сети Интернет.

3) Формат PNG – усовершенствованный вариант формата GIF.

4) Формат JPEG – наиболее распространенный растровый формат, практически идентичный формату GIF. Основные отличия его состоят в том, что он использует другой алгоритм сжатия (с потерей качества информации) и не предназначен для хранения анимированных рисунков.

5) Формат TIFF – тоже растровый формат. Применяется он в тех случаях, когда необходимо уменьшить размер графического файла без потери его качества. Поэтому этот формат нашел широкое применение в полиграфической и издательской деятельности.

Учащиеся конспективно записывают форматы растровых графических файлов

(Слайд 18)

Форматы векторных графических файлов

Учитель:

WMF – этот формат используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

ODG – собственный формат программы OpenOffice.org Draw

CDR – собственный формат программы CorelDraw

SVG – собственный формат программы Inkscape.

Учащиеся конспективно записывают форматы векторных графических файлов

3. Подведение итогов урока

Теперь давайте подведем итоги урока.

I. (Слайды 19-25) Тест (6 вопросов)

Графика, представляемая в памяти компьютера в виде совокупности точек, называется:

1) Трехмерной

2) Фрактальной

3) Растровой

4) Векторной

Графика, представляемая в памяти компьютера в виде математического описания объектов, называется:

1) Векторной

2) Трехмерной

3) Фрактальной

4) Растровой

Простейшие графические объекты (овал, прямоугольники и т.п.), создаваемые инструментами графического редактора, называются:

1) Геометрические объекты

2) Пиксели

3) Примитивы

4) Инструменты

Выберите из предложенного списка расширения графических файлов.

1) .jpg

2) .exe

3) .bmp

4) .gif

5) .doc

6) .bak

Формат, который понимают все растровые графические редакторы, — …

1) .jpg

2) .bmp

3) .gif

4) .png

Графический файл какого формата потребует наибольшего количества памяти?

1) .jpg

2) .gif

3) .png

4) .bmp

II. Устно:

Где применяется компьютерная графика?

На какие типы делятся графические изображения?

Из каких элементов строится растровое изображение?

Из каких элементов строится векторное изображение?

От чего зависит качество растрового изображения?

Какие изменения происходят с растровым изображением при масштабировании?

Какие изменения происходят с векторным изображением при масштабировании?

4. Домашнее задание.

§ 1.2

Запись в тетради

Перечень используемых источников.

• Н.Д. Угринович. Информатика и ИКТ. 9 класс, М., БИНОМ, 2010

• М.Г. Гилярова. Информатика. 9 класс. Поурочные планы по учебнику Угриновича Н.Д. Волгоград, ИТД Корифей, 2009

• Рисунки учащихся

• http://images.yandex.ru/

• http://www.youtube.com/