Основные форматы растровых файлов

Несмотря на то, что в основе растровой графики лежит одна и та же матрица пикселов, форматов для записи растровых файлов существует достаточно много. Рассмотрим некоторые из них.

PSD (Photoshop document)

Собственный формат Photoshop. Основное достоинство - позволяет сохранять абсолютно все, что можно создать в данной программе (слои, дополнительные каналы, комментарии, пути). Это полезное свойство, так как часто работа над одним изображением ведется в течение нескольких дней, и, если бы не было таких возможностей в формате PSD, возник бы целый ряд проблем. В настоящее время данный формат поддерживают практически все программы редактирования растровой графики.

ВМР (Windows Device Independent Bitmap)

Собственный формат операционной системы Windows. Специально для нее разработан программистами компании Мiсrоsоft. Поддерживает индексированный (256 цветов) и RGВ-цвет. Данный формат понимают абсолютно все (графические и не только) редакторы, работающие под Windows.

На этом немногочисленные достоинства ВМР заканчиваются и начинаются многочисленные недостатки:

- ВМР абсолютно не подходит для Интернета;

- ВМР крайне неудачный выбор для последующей распечатки;

- ВМР это аппаратно зависимый формат;

- ВМР некорректно использует RLЕ-сжатие;

- ВМР занимает неоправданно много места на диске.

Использование ВМР будет ошибкой в любом случае, за исключением дальнейшего использования в программах, которые никаких других форматов не понимают.

GIF (CompuServe Graphics Interchange Format)

Один из самых известных форматов файлов, на сегодняшний день в основном используется для нужд Интернета. GIF был разработан в 1987 году компанией CompuServe для скоростной передачи изображений по сетям. Первоначально это был формат, поддерживающий 256 цветов и больше ничего. Но вскоре была обнаружена скрытая возможность GIF - записывать в один файл несколько картинок и проигрывать их с определенной задержкой. GIF поддерживает прозрачность, причем прозрачными можно назначить несколько цветов. Анимация, прозрачность, чересстрочная развертка (сначала файл подгружается через строку, в меньшем вертикальном разрешении, а затем догружаются и остальные строки) сделали GIF одним из самых используемых в Интернете форматов. Но, повторимся, основной его недостаток отображение только 256 цветов.

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Несмотря на то что мы рассматриваем JPEG как графический формат, на самом деле это один из самых распространенных в настоящее время принципов компрессии. JPEG реализуется следующим образом: сначала изображение разбивается на блоки 8х8 пикселов. Затем записывается два типа информации - усредненная информация о блоке и информация о его деталях. А далее, в зависимости от выбранной степени сжатия, выбрасывается то или иное количество дополнительной информации. Чем меньше будет файл по размерам, тем будет хуже его качество.

JPEG - это далеко не лучший формат для хранения ваших фотографий. При каждом открытии и последующем закрытии в растровом редакторе файл переписывается заново и качество еще больше падает. Через некоторое время изображение может стать совершенно непригодным для серьезного использования. JPEG лучше всего использовать для изображений, где можно допустить нечеткость краев и наличия небольшого «болота». Но для хранения, к примеру, графиков лучше отдать предпочтение другим форматам. Большим недостатком JPEG является отсутствие возможности сохранять индексированные цвета. В настоящее время JРЕG - это основной формат передачи графики в Интернете. Причина этому ясна - ни один другой формат не может дать такого качества и скорости загрузки фотоизображений.

JPEG 2000

Новый формат. Начинает набирать популярность и в ближaйшиe годы заменит обычный JPEG. Основным его отличием является то, что он способен сжимать файлы практически без потери качества (визуально ухудшения качества не видно).

PCX

Один из тех форматов, которые неплохи сами по себе, но вытесняются другими. Он поддерживает цветовые модели Bitmap, Grayscale, Indexed colors, RGB. Но РСХ не поддерживает СМYК, что на сегодняшний день не очень хорошо. Кроме того, этот формат не умеет сохранять дополнительные каналы. Лучше этот формат не использовать. Его прекрасно заменит более распространенный ТIFF.

PICT (Macintosh QuickDraw Picture Format)

Формат, использующийся в основном на компьютерах Macintosh. Поддерживается всеми программами на этих компьютерах и даже служит стандартом буфера обмена. При сохранении в PICT вы можете использовать цветовые режимы Вitmap, Grayscale, Indexed colors, RGB, CMYK. В RGВ-файле можно сохранить один альфа-канал, в остальных режимах - несколько. PICT способен хранить векторную информацию, текст и звук.

Pixar

Формат, предназначенный для работы с графическими станциями Pixar (рабочие станции Hi-End уровня).

PNG (PortabIe Network Graphics)

Третий кит (первые два - это JPEG и GIF), на котором держится графика в Интернете. Самый перспективный формат для развития всемирной сети. PNG это молодой формат, специально разработанный в качестве замены для GIF. PNG поддерживает любое количество цветов. PNG также поддерживает чересстрочную разверстку, причем двойную - по горизонтали и вертикали одновременно. Встроенная гамма-коррекция позволяет правильно отображать цвета на всех компьютерах, независимо от платформы. Формат PNG заслуживает внимания тех, чьи работы предназначены для дальнейшeгo использования в Интернете.

RAW Самы

й гибкий формат для обмена изображениями между компьютерами разных платформ. Можно сохранять изображения в любой цветовой модели, включая Lab и мультиканальный, поддерживает альфа-каналы. Работа с RAW достаточно сложна, и поэтому, если нет острой необходимости, его лучше не использовать вообще.

TIFF (Tagged Image File Format)

Самый распространенный на сегодняшний день растровый графический формат в издательском деле. Основные его достоинства следующие:

- TIFF аппаратно независим. Поэтому многие специально используют его для переноса изображений с РС на Macintosh и наоборот;

- TIFF очень надежный формат. Практически все программы понимают его без проблем;

- этот формат поддерживает все цветовые модели, включая СМУК и РANTONE;

- TIFF может нести в себе дополнительную информацию, к примеру, о контypax или альфа-каналах;

- TIFF - лучший выбор для тех, чьи работы предназначены для печати.

Векторная графика

Векторное представление изображения кардинально отличается от растрового. Его принцип состоит в том, что описываются только основные точки изображения, а все промежуточные достраиваются между ними по определенным математическим законам. Например, если необходимо нарисовать отрезок прямой, мы можем указать только координаты концов отрезка, а также сделать пометку о том, что соединяющая их линия - прямая. Для описания окружности достаточно задать ее центр, указать радиус и сделать пометку «окружность». Аналогичным образом кодируются цвет объекта, толщина линий и др. В таком виде информация хранится в файле, а когда приходит время отобразить графический элемент - на мониторе, бумаге или другом носителе, выводное устройство само построит элементы изображения в соответствии с инструкциями.

Для описания векторного графического объекта существует множество способов. Самый удобный и распространенный из них - это так называемые кривые Безье. Придумал эту модель в 1968 году французский инженер-математик Пьер Безье для решения узкоспециальной задачи - простого описания криволинейных фигур для машин по обработке листового металла. Способ оказался настолько удачным, что очень скоро завоевал популярность далеко за пределами инженерной графики. Суть способа сводится к следующему. Любая геометрическая фигура разбивается на несколько относительно простых участков, которые называются сегментами. Каждый сегмент начинается и заканчивается особой якорной точкой. В файле описываются координаты якорных точек, а также первая и вторая производная выходящего из них сегмента. Якорные точки - это маленькие квадратики, из которых выходят вспомогательные прямые отрезки. Эти отрезки называются Control Handle (Направляющая линия). Каждая направляющая заканчивается черной точкой - маркером, ее длина и направление как раз и соответствуют первой и второй производной. Если вы пожелаете изменить форму сегмента, достаточно потянуть за маркер соответствующей направляющей. Растровая и векторная графика могут превращаться друг в друга. Процесс перевода векторной картинки в точечное изображение называется растрирование, обратный - векторизация или отрисовка.

Основные векторные форматы

Первым популярным форматом для представления векторной графики следует считать HPGL, разработанный компанией Неwlеtt-Расkаrd для семейства своих плоттеров. Плоттер (графопостроитель) - это устройство для нанесения изображения на бумагу. Его перо в каждый заданный момент может двигаться только по прямой. Поэтому объекты в HPGL разбивались на отрезки и в таком виде записывались в файл. Способ оказался весьма простым и эффективным, хотя и громоздким. Однако сегодня наибольшее распространение получили другие, более совершенные форматы представления векторной графики.

• Adobe PostScript. В настольных издательских системах (DeskTop Publishing - DTP) фактически является стандартом отрасли. Первоначально он был разработан как язык представления страницы для высококачественных выводных устройств (лазерных принтеров и фотонаборных автоматов), но сегодня широко применяется и в программах верстки, и в графических пакетах. Использует как векторный, так и растровый способы записи информации. Последняя версия языка (Level 3) позволяет работать с такими сложными эффектами, как прозрачность, Нi-Fi-печать, поддерживает 4096 градаций каждого цвета и т. д. Существует несколько «диалектов» PostScript, самый известный из которых - Encapsulated PostScript (EPS). Другой, бурно развивающийся сегодня вариант языка - Portable Document Format (PDF), формат пакета Adobe Acrobat. По сути, он представляет собой упрощенную и оптимизированную версию PostScript. Документ Adobe Illustrator также является РоstSсriрt-файлом.

• Drawing eXchange Format (DXF). Формат, предназначенный для использования в системах автоматизированного проектирования, прежде всего AutoCAD. В DXF реализованы многие возможности, отсутствующие в большинстве других форматов, например, хранение трехмерных объектов.

• Windows MetaFile (WMF). Изначально был создан для обмена данными между Windоws-приложениями. Вполне пригоден для использования в программах офисного уровня, но слишком примитивен для того, чтобы применяться в DTP. Более развитый вариант WMF, который появился вместе с Windows 95 под названием Enhanced MetaFile (EMF), так и не получил широкого распространения.

• PICT. Аналог формата WMF для платформы Macintosh. Имеет все те же недостатки, что и его собрат по Windows, помноженные на малую распространенность компьютеров Apple.

Цветовые модели

По принципу образования цветов в компьютерной графике выделяют две большие группы цветовых систем - аддитивную и субтрактивную. В первом случае цвет образуется при помощи световых лучей люминофоров, а именно красного, зеленого и синего. Если все они максимально ярки, то результирующим будет белый цвет, при их отсутствии - черный. Во втором случае все наоборот. Здесь работает принцип наложения краски на белый лист бумаги (печать). Изначально, при отсутствии каких-либо составляющих цвет белый, потом, при наложении остальные цвета смешиваются и в результате образуют черный. Когда мы смотрим на монитор, то видим аддитивную модель реализации цветов, однако после печати она переходит в субтрактивную.

RGB

Это одна из наиболее распространенных и часто используемых моделей. Она применяется в устройствах, излучающих свет, таких как мониторы, прожекторы. RGB основана на трех базовых цветах: красном (Red), зеленом (Green) и синем (Blue). Каждая из вышеперечисленных составляющих может варьироваться в пределах от О до 255, обеспечивая в итоге доступ к 16 миллионам цветов. Для наглядности все цвета, входящие в данную цветовую модель, можно представить в виде куба. Если взять максимальное излучение каждого люминофора за единицу и отложить их вместо осей XYZ в декартовой системе координат, то получится графическая интерпретация рассматриваемого цветового пространства. Причем в точке, где все величины будут равны нулю, располагается черный цвет, там же, где они все будут принимать максимальное значение, - белый. Главная диагональ такого куба, проходящая от черного (О, О, О) к белому (1, 1, 1) цвету является так называемой ахроматической осью или шкалой яркости. Данная цветовая модель считается аддитивной, то есть при увеличении яркости отдельных составляющих будет увеличиваться и яркость результирующего цвета. При наложении отдельных каналов результат получается не совсем такой, как если бы смешивались краски, поэтому, для того чтобы внести ясность, остановимся на каждом из сочетаний подробнее. При смешении зеленого и синего - голубой, что ближе к результату, получаемому на палитре. Синего и красного - фиолетовый, причем при изменении пропорций смешиваемых цветов можно получать как розовые, так и пурпурные оттенки. Несомненными достоинствами данного режима является то, что он позволяет работать со всеми 16 миллионами цветов, а главный недостаток состоит в том, что при выводе изображения на печать часть из этих цветов теряется, в основном самые яркие и насыщенные.

HSB

В этой модели заглавные буквы соответствуют не цветам, а обозначают оттенок (Нuе), насыщенность (Saturation) и яркость (Brightness). Все оттенки располагаются по кругу и каждому соответствует свой градус. Всего насчитывается 360 вариантов (красный - О, желтый - 60, зеленый - 120 градусов и т. д.). Более точной графической интерпретацией данной модели будет конус. Насыщенность определяет, насколько ярко выраженным будет выбранный цвет. О - серый, 100 - самый яркий и чистый из возможных вариантов. Параметр яркости соответствует наиболее распространенному варианту интерпретации этого значения, то есть О - это черный цвет. Такая цветовая модель намного беднее рассмотренной ранее RGB, так как позволяет работать всего лишь с 3 миллионами цветов.

CMYK

Одна из наиболее часто используемых цветовых моделей, нашедших широкое применение. Она, в отличие от аддитивной RGB, является субтрактивной. Принцип ее основан на том, как раскладывается на составляющие и видится нами свет и цвет. Видимым является отраженный спектр, остальные составляющие поглощаются. Основные цвета в субтрактивной модели отличаются от цветов аддитивной. Cyan - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый. Так как при смешении всех вышеперечисленных цветов идеального черного не получится, то вводится еще один дополнительный цвет - черный, который позволяет добиваться большей глубины и используется при печати прочих черных (как, например, обычный текст) объектов. Цвета в рассматриваемой цветовой модели были выбраны такими не случайно, а из-за того, что голубой поглощает лишь красный, пурпурный - зеленый, желтый - синий. В отличие от аддитивной модели, где отсутствие цветовых составляющих образует черный цвет, в субтрактивной все наоборот. Если нет отдельных компонентов, то цвет белый, если они все присутствуют, то образуется грязно-коричневый, который делается более темным при добавлении черной краски.

При смешении отдельных цветовых составляющих можно получить следующие результаты:

• Голубой + Пурпурный = Синий с оттенком фиолетового;

• Пурпурный + Желтый = Красный;

• Желтый + Голубой = Зеленый.

Следует помнить, что если вы готовите изображение к печати, то следует работать с СМУК, потому что в противном случае то, что вы увидите на мониторе и то, что получите на бумаге, будет сильно отличаться.

LAB

LAB предпочитают в основном профессионалы, так как она совмещает достоинства СМYК и RGB. Режим Lab имеет три канала, он был разработан для того, чтобы повысить совместимость между принтерами и мониторами при отображении цветов.

В канале Luminosity (L) осуществляется контроль за яркостью цветов, образованных двумя другими каналами - а и b.

Канал a содержит цвета от темно-зеленого через серый к розовому. Канал b содержит светло-синий, серый, ярко-желтый. При смешении двух цветов результирующий будет более ярким, что является еще одним сходством с цветовой моделью RGB. В представление Lab (или RGB) в программе Photoshop обычно преобразуются фотоизображения. Иногда файлы сохраняют в этом режиме для экспорта их в другие операционные системы.

Grayscale (Градации серого)

Это обычный черно-белый режим, который полностью лишен цвета, в нем есть только градации серого. Ничего нового сказать о данной цветовой модели нельзя, так как она состоит из одного канала, который полностью соответствует изображению и выглядит как обычная черно-белая фотография.