сжатие форматы презентация

Содержание

Способ организации информации в файле носит название формата Все множество форматов, используемых для записи изображения, можно условно разделить на

Слайд 1ФОРМАТЫ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Слайд 2 Способ организации информации в
файле носит название формата


Все множество форматов, используемых для
записи изображения, можно условно разделить
на три категории:
хранящие изображение в растровом виде (BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PNG, GIF);
хранящие изображение в векторном виде (WMF);
универсальные, совмещающие векторное и растровое представления (EPS, PICT, CDR, AI, FH9, FLA и т. п.).

Слайд 3РАСТРОВЫЕ ФОРМАТЫ
Растровый файл представляет собой прямоугольную таблицу или матрицу

(bitmap), в каждой ячейке или клетке которой установлен пиксел. Поэтому считывание информации из файла растрового изображения с помощью компьютера сводится к выполнению ряда последовательных процедур, в ходе которых:
1) сначала определяется размер изображения в виде произведения числа пикселов по горизонтали на число пикселов по вертикали;
2) затем — размер пиксела;
3) и наконец, битовая глубина, характеризующая информационную емкость пиксела в битах.

Слайд 4
РАСТРОВЫЕ ФОРМАТЫ

1
3
Растровое изображение (растр) напоминает сетку или таблицу пикселов, которая
в простейшем

черно-белом варианте состоит их двух типов клеточек:
белые или черные, которые могут быть закодированы соответственно
нулем или единицей.


2

Слайд 5СЖАТИЕ КАК СПОСОБ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ РАЗМЕРОВ РАСТРОВЫХ ФАЙЛОВ
Экспериментальное исследование
Сначала

оценим размеры файла растрового изображения.
Возьмем журнал мод и выберем в нем иллюстрацию побольше. Предположим, что ее линиатура равна 100 lpi. Оценим размеры иллюстрации, считая, что для реализации такой линиатуры достаточно сканировать иллюстрацию с разрешением 150 ppi.
Измерим размер страницы в дюймах и переведем его в пикселы. Вспомним, что в режиме True Color каждый цвет имеет 256 градаций яркости, а основных цветов — 4 (поскольку печать на бумагу идет в формате CMYK). Поэтому на кодировку одного пиксела тратится 4 байта.
Считаем количество байтов. Получилось что-то порядка 5-8 Мбайт.
А теперь посчитаем сколько страниц текста можно записать в файле такого объёма. Полагаем, что в одной странице содержится 3000 знаков и пробелов.

Слайд 6Допустим, мы хотим сохранить изображение чёрного квадрата размером 100х100 пикселов в

24-битном цвете (т.е. по 3 байта на пиксел). Если записывать его в таком виде, то в итоге у нас получится 30 000 байт. Однако можно сделать по-другому: запишем цвет пиксела (чёрный, три байта) и число одноцветных последовательных пикселов (то есть все 30 тысяч). Получаем на ту же самую картинку, грубо говоря, 30 байт. Т.е. сжатие в 1000 раз. Пример, естественно, утрирован, но идею иллюстрирует хорошо.

ЕЩЁ ОДИН ПРОСТЕЙШИЙ ПРИМЕР

Слайд 7АЛГОРИТМЫ СЖАТИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ
сжатие с потерями (lossy compression);
сжатие без потерь (loseless

compression).

Слайд 8СЖАТИЕ БЕЗ ПОТЕРЬ
Большинство схем сжатия без потерь основано на поиске в

растровом изображении повторяющихся пиксельных узоров. Такой узор можно запомнить один раз и впоследствии повторить его необходимое количество раз. Подобные схемы сжатия полностью — пиксел за пикселом — восстанавливают исходное изображение. При этом в исходных данных ничего не отбрасывается и не теряется.
Метод сжатия без потерь (например, используемый в форматах GIF или TIF) очень эффективен для растровых рисунков, содержащих большие области однотонной закраски, или повторяющихся растровых узоров. В таких случаях чаще всего достигается коэффициент сжатия 10:1.
В основе алгоритмов сжатия без потерь лежат несколько методов.

Слайд 9МЕТОД СЖАТИЯ RLE (run length encoding)
RLE – кодирование с переменной

длиной строки.
Этот алгоритм является одним из простейших. В основе его принципа действия заложен механизм поиска одинаковых пикселов в одной строке.
Алгоритм RLE хорошо работает с искусственными и пастеризованными картинками (иначе говоря, с изображениями, в которых есть большие одноцветные области) и плохо — с фотографиями. В действительности, если фотография детализирована, RLE может даже увеличить размер файла.
В настоящее время этот алгоритм используется для сжатия информации в PSD-формате.

Слайд 10МЕТОД СЖАТИЯ LZW (Lempel-Ziv-Welch)
Базовые идеи алгоритма были предложены в 1977

и 1978 годах (семейства алгоритмов LZ77 и LZ78) израильтянами Якобом Зивом (Jakob Ziv) и Абрахамом Лемпелем (Abraham Lempel).
Существует несколько различных алгоритмов на основе разработки Лемпеля-Зива. Наиболее известный из этого семейства алгоритм LZW был в 1984 году доработан Терри Велчем (Terry Welch). В нем использован четырехкилобайтный словарь, в котором индексы 0-255 отведены для отдельных байтов (символов), а остальные - для последовательностей. Сжимает данные путем поиска одинаковых последовательностей (называемых фразами) во всем файле. Затем выявленные последовательности сохраняются в таблице, где им присваиваются более короткие маркеры (ключи).

Слайд 11ПЛЮС И МИНУС LZW
По сравнению с RLE-алгоритмом LZW более эффективен при

сжатии произвольных графических данных, хотя процесс кодирования и распаковки в этом случае происходит медленнее. Механизм LZW-компрессии используется в формате TIF, а также в одном из основных форматов сети Интернет — GIF. Коэффициент сжатия для текстов порядка 1:2, а для графики – 1:8.
Однако есть у LZW и большой минус - права на этот алгоритм принадлежат фирме Unisys, Соответственно, любое коммерческое использование (в том числе и в программах сжатия графики) требует отчислений для этой фирмы. Алгоритм LZW используется в программах PKZip, WinZip и многих других.

Слайд 12КОДЫ ХАФФМАНА
Этот алгоритм разработан Д.А. Хаффманом (D.A. Huffman) и основан

на том, что разные комбинации символов встречаются с различной вероятностью. Значит, если мы присвоим наиболее часто встречающимся комбинациям самые короткие кодовые комбинации, то общий размер кодированного файла будет меньше размера исходного.
Пример кодов Хаффмана: Пусть в исходных данных имеются два символа и известны вероятности появления комбинаций из трех этих символов. Тогда можно поставить в соответствие каждой комбинации определенный код (причем такой, чтобы при последовательной записи кодов их невозможно было перепутать). В результате получим такую таблицу:

Слайд 14Самая часто встречающаяся комбинация записывается самым коротким кодом. Применение алгоритмов, основанных

на кодах Хаффмана, требует предварительного просмотра кодирующей программой всех данных и составления словаря. Затем производится собственно кодирование. Для раскодирования словарь (таблица соответствий последовательностей и кодов) должен быть записан вместе с закодированными данными.
Для графики сжатие по Хаффману позволяет уменьшить размер примерно в 1.2-2.5 раза. Этот алгоритм также сжимает данные без потерь. Алгоритм Хаффмана используется в таких программах сжатия, как Arj и Lira.

Слайд 15СЖАТИЕ С ПОТЕРЯМИ
Во-первых, человеческий глаз более восприимчив к изменениям яркости, нежели

цвета. Поэтому для разных каналов изображения применяются различные степени сжатия — информация теряется, но визуально это не заметно.
Во-вторых, чувствительность глаза к мелким элементам изображения невелика, что позволяет без ущерба для качества их удалить. Так можно сжимать изображение (даже если ухудшение качества становится уже заметным) вплоть до приемлемого уровня. Уровень этот субъективен и зависит от изображения-оригинала и от того, как он будет использоваться.

Слайд 16Использование алгоритмов сжатия без потерь оказывается неэффективным для растровых изображений фотографического

качества, в которых каждый пиксел отличается от соседних. Применение механизма сжатия узоров к изображениям, на которых повторяющихся узоров нет, часто приводит к ничтожным результатам при больших затратах времени. Процесс сжатия, длящийся минуты, может уменьшить размер файла всего лишь на 1-5%, а иногда даже увеличить размер файла!
Сжатие с потерями, наоборот, лучше всего работает с теми изображениями, на которых нет повторяющихся узоров или больших областей однотонной закраски. В растровом рисунке, который содержит множество слегка отличающихся друг от друга пикселов (например, 100 немного отличающихся оттенков голубого цвета неба), большие области могут заполняться пикселами одного цвета или пиксельным узором, имитирующим вид исходной области.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЖАТИЯ С ПОТЕРЯМИ

Слайд 17СЖАТИЕ JPEG (Joint Photographic Expert Group)
В 1992 г. JPEG был объявлен международным

стандартом в области графических изображений.
При компрессии методом JPEG качество теряется всегда. При этом всегда есть выбор: отдать предпочтение качеству в ущерб объему (размер файла сожмется приблизительно в три раза) или же наоборот, добиться минимального размера изображения, при котором оно еще останется узнаваемым (степень компрессии может достигать 100). Сжатие, при котором различие в качестве между получающимся изображением и оригиналом еще остается незаметным, дает 10-20-кратное сокращение размера файла.
Строго говоря, JPEG не формат, а алгоритм сжатия, в основе которого лежит не поиск одинаковых элементов, как в случае RLE и LZW, а поиск разницы между пикселами.

Слайд 18Кодирование данных с помощью используемого в JPEG алгоритма сжатия осуществляется в

несколько этапов:

Первый этап заключается в конвертировании цветовой модели изображения (обычно RGB) в модель, где яркостная и цветовая составляющие разнесены (например, Lab), что позволяет оптимально подойти к выбору степеней компрессии для каждого канала (с учетом особенностей восприятия глазом).

Слайд 192 этап
На следующем этапе происходит т.н. префильтрация, при которой соседние пиксели

отдельно в каждом из каналов a и b группируются попарно в горизонтальном и вертикальном направлениях, а яркостный канал L оставляется без изменений. После этого вся группа пикселов получает усредненное значение. В результате отбрасывается половина или три четверти информации о цвете (в зависимости от реализации алгоритма).

Слайд 20Полученная информация, прошедшая стадию первичной «очистки», отдельно в каждом канале снова

группируется в блоки, но уже размером 8x8, после чего для них применяется основное сжатие — т.н. дискретное косинусное преобразование, для краткости — DCT (discrete cosine transform). В результате информация о распределении яркости пикселов преобразуется в другой вид, где она описывается распределением, основанном на частоте появления той или иной яркости пикселов. DCT имеет ряд преимуществ перед другими преобразованиями, обеспечивая лучшее восстановление информации.

3 этап

Слайд 21Следующий этап — квантование (quantization). На этом этапе в зависимости от

выбранного нами уровня качества, отбрасывается некоторая часть чисел, характеризующих тонкие детали.

На рисунке показан результат восстановления черно-белого квадрата соответственно одной, четырьмя и пятнадцатью составляющими

4 этап

Слайд 22После выполнения основной работы по сжатию изображения дальнейшие преобразования сводятся к

второстепенным задачам: оставшиеся составляющие собираются в последовательность таким образом, чтобы сначала располагались отвечающие за крупные детали, а потом — за все более мелкие.

Если посмотреть на рисунок, то движение кодировщика похоже на
зигзагообразную линию. Этап так и называется — ZigZag.
Затем получившаяся последовательность сжимается:
сначала обычным RLE, затем методом Хаффмана.

5 этап

Слайд 23И наконец, чисто техническая стадия — данные заключаются в оболочку, снабжаются

заголовком, в котором указываются все параметры компрессии с тем, чтобы изображение можно было восстановить. Впрочем, иногда в заголовки не включают эту информацию, что дает дополнительный выигрыш в компрессии, однако в этом случае нужно быть уверенным, что приложение, которое будет читать файл, о них знает.



6 этап

Слайд 24

Сжатия изображений по JPEG

Схема восстановления изображений по JPEG

Слайд 25ДОCТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ СЖАТИЯ JPEG
Итак, достоинства JPEG очевидны: малый размер файла

при приемлемых потерях качества, аппаратная независимость.
А недостатки? Они также очевидны исходя из всего сказанного выше. Это
Невозможность достичь высоких степеней сжатия за счет ограничения на размер блока (только 8x8).
Блочность структуры на высоких степенях компрессии.
Закругление острых углов и размывание тонких элементов в изображении.

Слайд 26ПОДТИПЫ ФОРМАТА JPEG
Наряду со стандартным вариантом существуют еще два

подтипа формата JPEG, ориентированных на применение в Интернете.

Baseline Optimized — файлы этого подтипа формата несколько лучше сжимаются, но не читаются некоторыми программами. Однако все основные браузеры его поддерживают.
Progressive JPEG также разработан специально для сети, его файлы меньше стандартных, но чуть больше подтипа формата Baseline Optimized. Главная особенность Progressive JPEG состоит в поддержке чересстрочного вывода изображения (использование этого свойства намного сокращает время передачи и вывода на экран насыщенных графикой web-страниц).

Слайд 27СОХРАНЕНИИ ГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ФОРМАТЕ JPEG
JPEG лучше подходит для сжатия растровых

картинок фотографического качества, чем для логотипов или схем. Это связано с тем, что в них больше полутоновых переходов, в то время как при сжатии однотонных заливок появляются нежелательные помехи.
Лучше сжимаются (и с меньшими потерями) большие изображения для web и изображения с высоким разрешением для печати (200-300 dpi и более), так как в каждом квадрате (8x8 пикселов) переходы получаются более мягкими за счет большего числа квадратов в таких файлах.
Нежелательно сохранять в JPEG-формате любые изображения, в которых важны тонкие нюансы цветопередачи (репродукции), так как во время сжатия происходит отбрасывание цветовой информации.
Этот формат следует использовать только для сохранения конечного варианта работы, потому что каждое последующее сохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных.

Слайд 28ВЕЙВЛЕТЫ
Основной момент работы алгоритма JPEG заключается в применении дискретного косинусного

преобразования (DCT) и последующем квантовании. DCT, грубо говоря, переводит данные из пространственного в частотное представление - то есть в другую систему координат. Однако можно придумать отличные от DCT преобразования, переводящие данные в подходящее представление. Одним из них (и очень перспективным, с точки зрения сжатия графики) является вейвлетное (wavelet) преобразование. Вейвлеты являются набором ортогональных плавно затухающих импульсных функций.
Применение вейвлетного преобразования вместо DCT позволяет получить примерно в 2 раза лучшее качество изображения (если оценивать по соотношению сигнал/шум) при одинаковом сжатии. Или увеличить сжатие при одинаковых искажениях. Так что большинство алгоритмов сжатия последнего поколения основаны на вейвлетном преобразовании (например, JPEG2000 или LuraWave).

Слайд 29Сжатие изображения методом вейвлет-кодирования: а) исходный кадр 1296 Кбайт б) сжатый

кадр 74 Кбайт в) сжатый кадр 29 Кбайт г) сжатый кадр 3 Кбайт

Слайд 30ВЕЙВЛЕТЫ
Недостатки методов сжатия изображений на основе косинусного преобразования заставили разработчиков искать

новые наборы базисных функций. В настоящее время всё более широкое распространение получает кодирование сигналов с разложением по базисным функциям, получившее название "вейвлет-функций" (wavelet). Такие базисные функции отличаются от набора гармонических колебаний, используемых в стандартном преобразовании Фурье. Во-первых, форма базисных функций содержит не одну частоту, а целый спектр, и задаётся на небольшом интервале; во-вторых, масштаб аргумента с ростом номера базисной функции определяется как целочисленная степень числа 2. Это исключает ошибки округления в цифровом процессоре и позволяет использовать для вейвлет-преобразования ограниченный набор октавных спектральных фильтров. В результате по мере увеличения коэффициента сжатия ошибка воспроизведения увеличивается не так быстро, как при базисных функциях с постоянной частотой.

Слайд 31JPEG2000
В качестве основного механизма компрессии в JPEG2000, в отличие от JPEG,

используется волновое (wavelet) преобразование — система фильтров, применяемых ко всему изображению. Не вдаваясь в детали компрессии, отметим лишь основные моменты.
В отличие от JPEG, JPEG2000 может сжимать изображения без потери качества.
JPEG2000 объективно показывает лучшие результаты, чем JPEG только на высоких степенях сжатия. При компрессии в 10-20 раз особой разницы не заметно. Сможет ли он вытеснить или просто составить конкуренцию широко распространенному формату? В ближайшее время — вряд ли, в большинстве случаев соотношение качество/размер, обеспечиваемое JPEG, вполне приемлемо. А те 10-20% дополнительной компрессии, которые дает JPEG2000 при визуально одинаковом качестве, вряд ли приведут к росту его популярности, тем более, что бесплатное ПО для сохранения изображений в новом формате пока отсутствует.

Слайд 32Зато к данному формату проявляют пристальный интерес компании-производители цифровых камер, поскольку

размеры светочувствительных матриц с каждым годом неуклонно увеличиваются, и помещать изображения в память становится все труднее. И вот тогда новый формат получит большее распространение, и кто знает, возможно, через какое-то время JPEG2000 сравняется с JPEG. Во всяком случае, Analog Micro Devices выпустила специализированный чип, в котором компрессия/декомпрессия по новой технологии реализованы на аппаратном уровне, а министерство обороны США активно использовала этот формат для записи фотоснимков, полученных со спутников-шпионов.

JPEG2000

Слайд 33ФРАКТАЛЫ

Слайд 34Понятия фрактал и фрактальная геометрия, появившиеся в конце 70-х, с середины

80-х прочно вошли в обиход математиков и программистов. Слово фрактал образовано от латинского fractus и в переводе означает состоящий из фрагментов. Оно было предложено Бенуа Мандельбротом в 1975 году для обозначения нерегулярных, но самоподобных структур, которыми он занимался.
Роль фракталов в машинной графике сегодня достаточно велика. Они приходят на помощь, например, когда требуется, с помощью нескольких коэффициентов, задать линии и поверхности очень сложной формы. С точки зрения машинной графики, фрактальная геометрия незаменима при генерации искусственных облаков, гор, поверхности моря. Фактически найден способ легкого представления сложных неевклидовых объектов, образы которых весьма похожи на природные.
Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. В самом простом случае небольшая часть фрактала содержит информацию о всем фрактале.

Слайд 35Треугольник Серпинского

Слайд 36Построение треугольника Серпинского
Построение треугольника Серпинского из квадрата

Слайд 37Одна из характерных особенностей фрактальных структур - то, что они часто

встречаются в природе. Например, фракталоподобную структуру имеют снежинки, береговые линии материков, деревья и многое другое. В компьютерной графике фракталы используются для создания ранее не существовавших деталей при приближении камеры к объекту.
Но если фракталы позволяют создавать графику, имитирующую естественные образования, то почему бы не использовать их для реконструкции изображений. И действительно, Майкл Бернсли (Michael Barnsley) получил так называемую теорему Коллажа, которая описывает, какой должна быть итерационная система функций (тоже вид фрактала), чтобы она могла описывать заданное изображение. Однако практического применения теоремы добиться сначала не удалось. Только в 1988 году была получена другая система (Partitioned Iterated Function System), описывающая изображение через применение итерационных систем функций к отдельным его частям.

Слайд 38Папоротник Барнсли

Слайд 39Геометрические фракталы
Фракталы этого класса самые наглядные. В двухмерном случае их получают

с помощью некоторой ломаной (или поверхности в трехмерном случае), называемой генератором. За один шаг алгоритма каждый из отрезков, составляющих ломаную, заменяется на ломаную-генератор, в соответствующем масштабе. В результате бесконечного повторения этой процедуры, получается геометрический фрактал.
Алгебраические фракталы
Это самая крупная группа фракталов. Получают их с помощью нелинейных процессов в n-мерных пространствах. Наиболее изучены двухмерные процессы. Интерпретируя нелинейный итерационный процесс, как дискретную динамическую систему, можно пользоваться терминологией теории этих систем: фазовый портрет, установившийся процесс, аттрактор и т.д.

Слайд 40
Построение триадной кривой Кох
Построение "дракона" Хартера-Хейтуэя
Множество Мандельброта
Участок границы

множества
Мандельброта, увеличенный в 200 pаз

Геометрические фракталы

Алгебраические фракталы

Слайд 41ПРИНЦИП ФРАКТАЛЬНОГО СЖАТИЯ
Картинка разбивается на большие (1бх1б) и маленькие (8x8) блоки.

Затем выбираются пары блоков, наиболее похожие друг на друга. Ищется преобразование (пространственное и цветовое), переводящее за ограниченное число применений большой блок в маленький (с ошибкой, меньше заданной). Полученные блоки и соответствующие им преобразования записываются в конечный файл и сжимаются без потерь. То есть алгоритм основан на том, что в любом изображении присутствуют похожие области, и на том, что при помощи заданного набора преобразовании эти области можно восстановить из одного образца.

Слайд 42ПРИНЦИП ФРАКТАЛЬНОГО СЖАТИЯ
Положительный момент фрактального сжатия - в принципе пропадает понятие

разрешения, поскольку при увеличении картинки процесс реконструкции можно продлить, и мы опять получим похожую на себя картинку (в случае других форматов мы в конце концов увидим отдельные пикселы). На самом деле новых деталей тоже не появляется, но с точки зрения обычной интерполяции фракталы - это серьезный прорыв. В отличие от всех вышеперечисленных - фрактальное сжатие асимметрично: сжатие занимает больше времени, чем распаковка. Что касается степени сжатия, то фракталы позволяют получить компрессию до 100 раз. Однако по уровню искажений они начинают выигрывать у JPEG только где-то на уровне 40-кратного сжатия.

Слайд 43НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЁННЫЕ ФОРМАТЫ РАСТРОВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Формат PCX был создан компанией Zsoft. Впоследствии

он был использован многими компаниями, специализирующимися в области программного обеспечения. В настоящее время это «родной» формат графического редактора PhotoFinish. Данный формат идеально подходит для записи цветовых моделей Оттенки серого и Индексированные цвета, поскольку менее сложен, чем формат TIF. Начиная с пятой версии он поддерживает возможность работы с полноцветными изображениями (24-битовыми). Серьезным недостатком формата PCX является наличие многочисленных версий. Последнее обусловлено тем, что PCX-стандарт является открытым и поэтому широко используется многими независимыми разработчиками программного обеспечения. В результате он постоянно обновляется.

PhotoFinish 4

PCX

Слайд 44PCX
Формат предполагает использование простейшего алгоритма сжатия (RLE) без потерь информации. Ныне

имеет преимущественно историческое значение. PCX можно посмотреть большинством программ под DOS, в том числе внутренним просмотрщиком Norton Commander. Серьезным недостатком формата PCX является наличие многочисленных версий.

Слайд 45Формат BMP (от слова bitmap) — это родной формат Windows. Он

поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, например в качестве фона вашего рабочего стола. С помощью этого формата вы можете задать глубину цвета от 1 до 24 бит. Предоставляет возможность применения сжатия информации по алгоритму RLE. Однако делать это не рекомендуется, так как очень многие программы не понимают таких файлов (они могут иметь расширение RLE).
Информация и этом формате хранится как бы в виде «снимка с экрана». Преимущества — очень быстрый вывод изображений, основной недостаток — огромные размеры файлов:
Размер BMP-файла = размер по горизонтали х размер по вертикали х глубину пиксела.

ВНИМАНИЕ Использование формата BMP не для нужд Windows является распространенной ошибкой новичков. Ни на что другое он не годится: ни для Web, ни для печати, ни для простого переноса и хранения информации.


BMP

Слайд 46
Формат TIFF (tagged image file format) является одним из самых распространенных

среди известных в настоящее время форматов. Разработан Aldus (сейчас принадлежит Adobe) и Microsoft.
Ему доступен весь диапазон цветовых моделей — от монохромной до RGB и CMYK. Он был разработан совместно фирмами Aldus Corporation и Microsoft как универсальный открытый формат, допускающий модификации. Поэтому файл TIF-формата, созданный на IBM PC или совместимом компьютере, поддерживается операционной системой Macintosh и большинством Unix-подобных платформ. Он также поддерживается практически всеми основными пакетами растровой и векторной графики, программами редактирования и верстки текста.
В отличие от рассмотренных форматов BMP и PCX формат TIF поддерживает ряд дополнительных функций.

TIFF

Слайд 47Использование дополнительных каналов (альфа-каналов, или, как их еще называют, каналов масок).

Сохранение изображения с альфа-каналами удобно, если необходимо продолжить выполнение редактирования отдельных частей изображения в период между первоначальным размещением его на странице и окончательным выводом.
Использование сжатия. Это свойство позволяет уменьшать размеры файла до 50% от исходного с помощью LZW-алгоритма сжатия, выполняемого без потери информации. Возможности выполнения предварительного цветоделения. Данная функция реализуется путем записи результатов цветоделения в отдельный файл в цветовой модели CMYK, что упрощает последующую процедуру размещения файла изображения на странице и выводе документа на печать. Причем поддерживается не только традиционная модель CMYK, но и ее вариант Hexahrome компании Pantone, позволяющий использовать шесть базовых цветов.

TIFF

Слайд 48На сегодняшний день формат TIF является лучшим выбором при импорте растровой

графики в векторные программы и издательские системы.
Формат TIFF постоянно развивается. Доказательством тому является разработка фирмой Adobe новой модифицированной версии, сделавшей его поистине универсальным форматом для использования в допечатном процессе. В перспективе он может вытеснить «родной» формат Photoshop PSD, поскольку уже шестая версия Photoshop позволяет хранить в TIFF информацию о слоях, масках, использованных эффектах и корректировочных слоях — в общем, все то, что поддерживает PSD.
Большим достоинством формата остается поддержка практически любого алгоритма сжатия. Наиболее распространенным является сжатие без потерь информации по алгоритму LZW (Lempel Ziv Welch), обеспечивающему очень высокую степень компрессии. Кстати, этот же алгоритм используется многочисленными программами сжатия общего назначения, поддерживающими формат ZIP

TIFF

Слайд 49Graphic Interchange Format (формат для обмена графикой). Разработан CompuServe. Максимальное количество

цветов, доступное для GIF, 256 (глубина цвета - 8 бит на пиксел). Поэтому могут возникнуть проблемы с используемой палитрой цветов. Кроме того, если вы переводите в GIF картинку из 24-битного цвета, содержащую плавные переходы цветов, то в результате могут получиться искажения. Связано это с тем, что близкие оттенки станут просто одинаковыми и вместо плавного перехода возникнут скачки цветов. Плюсы GIF -возможность делать анимированные изображения (то есть записывать в один файл несколько последовательных кадров) и поддержка прозрачности - очень широко используются в Web-графике. Для сжатия данных применяется алгоритм LZW, а поскольку он запатентован Unisys, то за любую коммерческую программу, использующую GIF требуется производить отчисления в пользу этой фирмы.

GIF

Слайд 50Portable Network Graphics. Формат, разработанный World Wide Web Consortium в первую

очередь, чтобы заменить «патентованный» GIF. Однако во многих случаях может побороться и с TIFF. PNG позволяет хранить изображения с глубиной цвета от 1 до 48 бит (в том числе можно хранить и альфа-канал, то есть информацию о прозрачности). В заголовке, помимо всего прочего, хранится информация о нужной яркости и контрастности - это позволяет правильно воспроизводить изображение на разных компьютерах. Сжатие в среднем лучше, чем у TIFF и GIF (при одинаковой глубине цвета).

GIF

Слайд 51
PICT является файловым форматом, созданным компанией Apple Computer в качестве графического

стандарта для программного обеспечения клона Macintosh. Однако в настоящее время этот формат является доступным для многих программ обработки и рисования (например, CorelDRAW). « Бесплатным приложением» к сохранению цветных файлов в формате PICT является то, что их размер зачастую меньше, чем во многих других форматах.
Если вы будете создавать изображение, которое намереваетесь загружать в Macintosh-версии программ Macromedia Director, Adobe Premiere или Adobe Effects, то следует сохранить изображение как PICT-файл. Программы Adobe Premiere и Fractal Design Painter дают возможность загружать и сохранять анимационные и цифровые видеопоследовательности в виде файлов Numbered PICT (нумерованных). Этот формат выводит кадры как отдельные, последовательно пронумерованные PICT-файлы для последующего использования в программных средствах мультимедиа.

PICT

Слайд 52
Замечательный контраст с предыдущим форматом составляет формат RAW. Он не поддерживает

ничего. То есть совсем. Не хранятся даже данные о количестве каналов, глубине цвета и разрешении, так что во время открытия вам придется вводить эти параметры вручную, по памяти. Изображение хранится просто как поток пикселей с фиксированным заголовком, куда можно впоследствии поместить любую текстовую информацию.



Довольно старый формат TGA (Targa) создан специально для работы с графическим акселератором TrueVision. Этот акселератор широко используется приложениями на платформе DOS. Формат поддерживает 24-битное и 32-битные RGB изображения с одним альфа-каналом, а также полутоновые, индексированные и 16-битные RGB изображения без альфа-каналов. Обтравочные контуры и цветовые профили не поддерживаются. Также пользуется уважением среди программ DOS формат targa (Truevision Targa Image File). Он поддерживает глубину цвета от 8 до 32 бит на пиксель и использует алгоритм компрессии без потерь RLE . Файлы формата targa часто применялись DOS версией 3DStudio Max для хранения текстур.

RAW

TGA

Слайд 53
Еще один формат, не ставший популярным ввиду слабой маркетинговой поддержки -

это FlashPix. Он был разработан фирмой Kodak, известной по формату PhotoCD своими попытками внедрить в один файл несколько копий одного и того же изображения с разными разрешениями. FlashPix не стал исключением из фирменного правила и тоже поддерживает несколько копий с разным разрешением в одном файле. FlashPix также обладает встроенной системой защиты изображений с помощью водяных знаков. Формат достаточно редкий, и немногие программы умеют с ним работать.


Для рядового пользователя Pixar - всего лишь музейная редкость. Это и понятно: он применяется исключительно на high-end графических станциях Pixar, предназначенных для профессиональной трехмерной анимации. Его возможности невелики: отсутствие компрессии, поддержка лишь модели RGB и градаций серого и одного альфа-канала.


ICO – формат мелких картинок (иконок) в WWW. Картинки используются браузерами для маркировки Web-проектов в строке URL и в избранном. Поддерживается и используется программками для создания иконок типа IconXP.

FPX

PXR

ICO

Слайд 54ICO ИКОНКИ

Слайд 55
PSD (Adobe Photoshop document) — это родной формат программы Adobe Photoshop.

В последнее время этот формат получает поддержку все большего числа программ, что фактически делает его универсальным. По сравнению с уже рассмотренными форматами PSD позволяет сохранять изображение с массой дополнительных атрибутов, включая слои, их маски, дополнительные альфа-каналы, каналы плашечных цветов (начиная с пятой версии), контуры и все остальное, что может сделать Photoshop.
Этот формат постоянно развивается:
в версии 3.0 появились слои, контуры и возможность использования RLE-алгоритма сжатия;
в 4-й версии этот алгоритм улучшен — в результате файлы стали более компактными;
в версии 5 реализован принципиально иной подход к управлению цветом за счет внедрения системы управления цветом на базе 1СС-профилей;
6-9 версии дополнены многими другими возможностями.

PSD

Слайд 56
Формат файлов, разработанный фирмой Luratech (www.lerat-ech.com) и основанный как раз на

вейвлетном преобразовании. Позволяет сжимать изображение до 150 раз, однако качество при этом начинает сильно страдать. Впрочем, при 30-кратном сжатии качество картинки было получше, чем у 20-кратного JPEG. В принципе все противопоказания JPEG относятся и к вейвлетным алгоритмам, но в меньшей степени. И если JPEG при больших степенях сжатия начинает создавать ореолы вокруг границ резкого раздела цветов и проявлять блоки пикселов (те самые 8x8), то LuraWave скорее начинает «замыливаться», не создавая таких заметных артефактов.

LuraWave

Слайд 57
Формат Fractal Imager File от Iterative System. Вот оно, фрактальное сжатие.

Пожалуй, себя не оправдало. Размер такой же, как у LuraWave, но качество при этом намного хуже.

FIF

Слайд 58DjVu
Созданная AT&T Labs технология DjVu была продана (начало 2000 г.) американской

компании LizardTech. Этот формат используется в сфере электронных публикаций, т.е. переноса документации в электронный формат с одновременной возможностью ее размещения в Internet.
Это довольно компактный формат, в который возможно включить гиперссылки и поисковые средства, а также программных инструментов для визуального выделения наиболее важных частей DjVu-документа. Связующим звеном для этого документа является Web-браузер.

Слайд 59Технология DjVu, обеспечивает для файлов с черно-белыми монохромными изображениями сжатие порядка

500:1. Выигрыш в размере файла по сравнению с форматом GIF составляет в среднем 20 раз. Суть технологии DjVu заключается в автоматическом разбиении изображения на несколько участков (например, текст, логотип фирмы и растровая фотография), для каждого из которых выбирается оптимальный для данного графического образа алгоритм сжатия. Новая технология сжатия позволяет решить проблему публикации в Интернете чертежей и графиков, которые раньше имели слишком большое время загрузки.

DjVu

Слайд 60DjVu - графический формат, оптимизированный для хранения отсканированных документов. В частности

он идеально подходит для создания электронных книг. Существует два традиционных способа хранения отсканированной книги: для энтузиастов это распознавание с последующей подготовкой полноценного текстового электронного документа, менее терпеливые люди выкладывают непосредственно "сканы" - отсканированные картинки, часто собранные в pdf документ. В первом случае требуется много работы, во втором получаются файлы размером в десятки и даже сотни мегабайт.

DjVu

Слайд 61Отныне существует компромисный вариант - перевод отсканированных картинок в формат DjVu

(дежавю). При этом текст и контрастные рисунки сохраняются с разрешением 300dpi, все остальное считается фоном и сохраняется с пониженным разрешением. Это позволяет хорошо сжать электронный документ без потери его читаемости. В DjVu размер файла отсканированной книги оказывается в пределах нескольких мегабайт, что вполне приемлемо.

DjVu

Слайд 62
Особое значение этот формат приобретает для переноса в сеть математической и

вообще технической литературы, где обилие схем и формул делает распознавание и перевод в текстовый формат практически невыполнимым. В настоящее время формат DjVu становится фактическим стандартом для электронных библиотек технической и научной литературы.
Немаловажным обстоятельством для популяризации формата является доступность программного обеспечения для работы с ним.
DjVu Browser plugin 6.1 [Скачать 6.47Mb] - Разработанный фирмой LizardTech, свободно распространяемый плагин для просмотра файлов формата djvu. После установки DjVu файлы открываются в окне браузера (подойдет любой - IE, Netscape, Opera).

DjVu

Слайд 63Универсальные и векторные графические форматы
Чтобы компьютер нарисовал прямую линию, нужны координаты

двух точек, которые связываются по кратчайшему пути. Для рисования дуги кроме координат двух точек необходимо задать еще и радиус и т.д.
Большинство векторных форматов могут также содержать внедренные в файл растровые объекты или ссылку на растровый файл.

Слайд 64OPI
Open Prepress Interface — технология, разработанная фирмой Aldus для сокращения размеров

файлов. В ее основе лежит импорт не оригинального файла растрового изображения, а его образа, представляющего собой копию низкого разрешения (эскиз) и ссылку на оригинал. В процессе печати на принтере эскизы заменяются на оригинальные файлы. Применение OPI вместо простого внедрения (embedding) позволяет экономить ресурсы компьютера (прежде всего память), заметно повышая его производительность. Технология OPI составляет основу работы с импортированными графическими файлами в таких программах, как FreeHand и QuarkXPress. Кроме того, она широко применяется и в других продуктах.

Слайд 65В отличие от растровых форматов, построенных практически по одному принципу, векторные

форматы используют для кодирования графической информации различные алгоритмы и разный математический аппарат. Это обусловливает сложность передачи данных (экспорт) из одного векторного формата в другой. Для решения этой проблемы используется конвертация родных форматов приложений в универсальные форматы, каковыми на сегодняшний день являются форматы EPS и PDF.

OPI

Слайд 66PS (PostScript)
Язык PostScript был создан в середине 80-х годов фирмой

Adobe, как универсальный язык управления абстрактным графическим устройством, реальным прототипом которого выступал лазерный принтер. По мере развития интеллекта принтеров, база языков смещалась от оперирования отдельными точками к векторно-ориентированным, базирующимся на системе команд перьевого графопостроителя.

Слайд 67Первая версия языка управления Adobe PostScript существенно отличался от предшествующих языков

следующим:

PS (PostScript)

Слайд 681.
Базой описания кривых, как в символах шрифта, так и в графике

стали кривые Безье или кубические сплайны. В отличие от широко распространенных до этого дуг окружностей и квадратичных парабол, кривые Безье обеспечивают более гладкую аппроксимацию контуров по меньшему количеству точек.

Слайд 692.
PostScript-принтер не разделяет память для хранения шрифтов и рабочую область для

формирования картинки, увеличивая эффективность использования памяти и разрешая загрузку произвольного числа шрифтов с произвольным количеством символов в каждом.

Слайд 703.
PostScript является полноценным языком программирования, в отличие от предшествующих языков управления,

представлявших собой линейные последовательности команд. Повторяющиеся фрагменты кода определяются как подпрограмма, которая вызывается сколько угодно раз. Таким образом, количество информации и эффективность исполнения повышаются в десятки раз.

Слайд 71Фирма Adobe сделала PostScript базой внутреннего кода программы Adobe Illustrator и

создала на его основе формат данных EPS — encapsulated PostScript, ставший ведущим форматом межпрограммного и межплатформенного переноса векторной информации в издательских системах.

PS (PostScript)

Слайд 72НЕДОСТАТКИ PostScript
Во-первых, PostScript является языком программирования, а не просто форматом

данных. Известно, что для любого языка программирования результат работы на разных платформах и разных компиляторах (или интерпретаторах) может и, как правило, будет различаться. Не очень сильно, но будет. Поэтому программу, предназначенную для исполнения на разных платформах, долго и тщательно тестируют и отлаживают на каждой из них. Но в случае языка PostScript программа — это сам файл, подлежащий выводу. Исполнение — это вывод файла.

неуниверсальность


Слайд 73Внутрь EPS не помещается никакой особой информации о разрешении вывода, линиатуре

и других специфических для данного устройства параметрах. Но если при пересчете векторной иллюстрации, записанной в EPS с разрешением 800 dpi «по умолчанию», на реальное разрешение вывода 2540 dpi растровый процессор (интерпретатор PostScript) «зациклится» или выдаст сообщение об ошибке — будьте спокойны и терпеливы. Это второй недостаток PostScript

нестабильность и негарантированность
результата


НЕДОСТАТКИ PostScript

Слайд 74 Проблемам, связанным с использованием шрифтов, можно посвятить целую статью.

Дело в том, что в PostScript определены три возможности работы со шрифтами:
Использование встроенного шрифта принтера;
Использование шрифта, встроенного в PostScript-файл;
Замена шрифта на другой в соответствии с таблицей подстановки принтера и/или таблицей подстановки, записанной в PostScript-файл.

плохая диагностика подстановки шрифтов


НЕДОСТАТКИ PostScript

Слайд 75При печати две «слишком близко» расположенные точки в контуре символа сливаются

в одну при низких разрешениях и порождают самопересекающийся контур при высоких разрешениях. Кривая Безье при слишком близко расположенных опорных точках становится чрезмерно чувствительной к погрешностям округления, что порождает

искажения формы контура при изменении разрешения


НЕДОСТАТКИ PostScript

Слайд 76Основной принцип создания языка — избавление компьютера от лишней работы. Поэтому,

даже если изображения на экране перекрываются, подавляющее большинство программ запишет в PostScript все иллюстрации целиком, взвалив на растровый процессор труд удаления невидимой части. С одной стороны, это хорошо, поскольку сохраняет теоретическую возможность «открыть» PostScript-файл для редактирования. С другой стороны, это приводит к явной

избыточности за счет хранения невидимых частей изображения


НЕДОСТАТКИ PostScript

Слайд 77ВЫВОДЫ
И тем не менее, несмотря на всё выше сказанное, формат EPS

(Encapsulated PostScript) можно назвать самым надежным и универсальным способом сохранения данных. Поскольку он использует упрощенную версию языка PostScript, то не может содержать в одном файле более одной страницы и не сохраняет ряд установок для принтера.

Слайд 78EPS (Encapsulated PostScript)
Как и файлы печати PostScript, формат EPS используют для

записи конечного варианта работы.
Кратко PostScript можно определить как язык описания страниц. В более широкой трактовке PostScript представляет собой язык программирования, предназначенный для описания разного рода графических объектов и последующей печати созданных иллюстраций, верстки простых документов пользователя точно в таком виде, как они видны на экране.

Слайд 79Этот формат — один из главных претендентов на статус стандартного формата,

который можно использовать для записи как растровой, так и векторной графики. Кроме того, EPS-формат позволяет записать векторный контур, который будет ограничивать растровое изображение. В результате вы можете получить фотографию не только прямоугольной, но круглой, овальной или любой другой формы.

EPS

Слайд 80Основной козырь EPS — его универсальность. Едва ли не все программы,

работающие с графикой, могут писать и читать файлы в этом формате. Иногда, правда, создается впечатление, что это уже разные форматы: EPS-файлы, созданные различными программами, открываются по-разному, а порой и вовсе не открываются.

EPS

Слайд 81PDF (Portable Document Format)
В отличие от PostScript, создававшегося как язык управления

принтером (идея использовать PostScript как формат выводного файла для его передачи в сервисное бюро появилась значительно позже), PDF — это переносимый формат документов (portable document format), созданный Adobe как средство межплатформенного обмена данными.

Слайд 82Формат не накладывает никаких ограничений на внешний вид документа — текст,

векторная и растровая графика могут быть объединены произвольным образом. Реализуется принцип «все мое ношу с собой» — для просмотра PDF-файла не нужно ничего, кроме самого файла и программы Acrobat Reader.
Таким образом, изначально PostScript создавался как интерпретируемый «на лету» язык передачи данных на вывод, PDF — как формат хранения данных в виде, «читабельном» на любой компьютерной платформе.

PDF

Слайд 83PDF создавался как формат электронного документа. Необходимость быстрого перемещения по страницам

и объектам документа обусловила иерархическую структуру данных PDF. В начале файла находится оглавление, показывающее где и какие объекты расположены в файле, затем идут сами данные. Для того, чтобы что-либо делать с PDF-файлом, его нужно иметь целиком, поскольку фрагмент данных, который понадобится первым, может находиться в любой части файла — в том числе и в самом конце.

PDF

Слайд 84В обоих языках для описания контуров символов в шрифте и в

векторной графике используются кривые Безье; в обоих присутствует один и тот же внутренний формат шрифта и примерно одинаковый набор операций над геометрическими примитивами.

PDF

Слайд 85Итак, обобщим: PostScript является языком программирования, оперирующим графическими данными, тогда как

PDF — форматом хранения графических данных, включающим описание, позволяющее связать их в единый документ. Все остальные различия являются следствиями.

PDF

Слайд 86ПРЕИМУЩЕСТВА PDF
PDF компактнее;
PDF стабильнее и надежнее, чем PostScript;
PDF универсальнее, чем

PostScript;
PDF-файлы могут содержать элементы, обеспечивающие поиск и просмотр электронных документов, в частности гипертекстовые ссылки и электронное оглавление.

Слайд 87WMF (Windows Metafile)
Векторный формат WMF использует графический язык Windows и,

можно сказать, является ее родным форматом. Он предназначен для передачи векторных рисунков через буфер обмена (clipboard). Этот формат понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF стоит только в крайних случаях для передачи «голых» векторов. WMF искажает (!) цвет, не поддерживает ряда параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах. Кроме того, он не может содержать растровых объектов и не понимается очень многими программами на Macintosh.

Слайд 88Al (Adobe Illustrator Document)
Adobe Illustrator — это векторный редактор фирмы Adobe.

Он был создан сразу же после выхода языка PostScript Level 1, созданного этой же фирмой. Поэтому его можно назвать интерфейсом для PostScript (многие программы даже определяют формат Adobe Illustrator как Generic EPS). AI — родной формат редактора Adobe Illustrator, напрямую открывается растровым редактором Photoshop, его поддерживают почти все программы, связанные с векторной, растровой графикой на платформах Macintosh и Windows. Все, что создает Adobe Illustrator, поддерживается языком PostScript.
Формат AI является наилучшим посредником при передаче векторов из одной программы в другую, с PC на Macintosh и обратно.

Слайд 89Сравнение размера файла, сохраненного в разных форматах

Слайд 90JPEG2000

Слайд 95К сожалению, с точки зрения здравого смысла способ «поточечного» вывода для

практического применения был слишком медленным и малоэффективным, поскольку требовал передачи на принтер информации о цвете каждой точки — и черной, и белой (цветных принтеров тогда еще не было вовсе). Во-первых, эта информация явно избыточна (большая часть листа все равно остается белой), во-вторых, управляющий компьютер (тот, с которого производится печать) вынужден просчитать в памяти всю картинку с точностью до отдельного пиксела, прежде чем приступить к выводу.

Слайд 96По мере расширения собственного интеллекта принтеров, база языков управления смещалась от

оперирующих с отдельными точками к векторно-ориентированным, базирующимся на системе команд перьевого графопостроителя. Принтер стал получать команды типа «провести линию из точки А в точку В» или «напечатать символ А в позиции X,Y». Формирование каждой точки и полного растрового образа страницы стало прерогативой принтера, для чего в его аппаратную часть, помимо собственно печатающего механизма, стал включаться довольно сложный специализированный компьютер.

Слайд 97 Прекрасно справляясь с задачами печати из офисных приложений, языки

управления принтерами «до-PostScript’овского» времени плохо подходили для работы в зарождавшихся настольных издательских системах. Компания Adobe нацелилась на решение трех существенных проблем:

Сложности в работе с разнообразным набором шрифтов;
Малая эффективность при формировании периодически повторяющихся рисунков;
Фактическая неспособность удаления сформированного изображения.

Слайд 98 Для их решения была создана первая версия языка

управления Adobe PostScript. Он существенно отличается от предшествующих языков следующим:
Базой описания кривых как в символах шрифта, так и в графике стали кривые Безье или кубические сплайны. В отличие от широко распространенных до этого дуг окружностей и квадратичных парабол, кривые Безье обеспечивают более гладкую аппроксимацию контуров по меньшему количеству точек.


Слайд 99
PostScript-принтер не разделяет память для хранения шрифтов и рабочую область для

формирования картинки, увеличивая эффективность использования памяти и разрешая загрузку произвольного числа шрифтов с произвольным количеством символов в каждом.
PostScript является полноценным языком программирования, в отличие от предшествующих языков управления, представлявших собой линейные последовательности команд. Повторяющиеся фрагменты кода определяются как подпрограмма, которая вызывается сколько угодно раз. Если для разметки странички тетради «в линейку» обычный язык управления содержит сотню последовательных команд «провести линию», PostScript может содержать единственный цикл, эквивалентный инструкции «провести линию сто раз с таким-то шагом». Количество информации и эффективность исполнения повышаются если уж не в сто, то в десятки раз.



Слайд 100Приведенный перечень преимуществ и особенностей языка PostScript (возможно, неполный) объясняет его

быстрый успех.
Фирма Adobe сделала PostScript базой внутреннего кода программы Adobe Illustrator и создала на его основе формат данных EPS — encapsulated PostScript, ставший ведущим форматом межпрограммного и межплатформенного переноса векторной информации в издательских системах. В соответствии с логикой PostScript, EPS-файл представляет собой просто определение подпрограммы, которое можно поставить в PostScript-код для вывода «как есть», снабдив лишь командами позиционирования на странице и (возможно) масштабирования.

Похожие презентации

Стандарттау әдістері 600
Informatyka. Sortowanie danych 761
ИТ в гуманитарных исследованиях 384
Компьютерная графика и анимация. (8 класс) 517
Модели семантических сетей 891
Информация и информационные процессы в правовой сфере 349

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.

Для правообладателей

Яндекс.Метрика