Векторные форматы

Введение

Все графические данные в компьютере можно разделить на две большие ветви: растровую и векторную. Векторы представляют из себя математическое описание объектов относительно точки начала координат. Проще говоря, чтобы компьютер нарисовал прямую нужны координаты двух точек, которые связываются по кратчайшей, для дуги задается радиус и т.д. Таким образом, векторная иллюстрация это набор геометрических примитивов.

Растровый файл устроен проще (для понимания, по крайней мере). Он представляет из себя прямоугольную матрицу (bitmap), разделенную на маленькие квадратики - пикселы (pixel - picture element).

У каждого метода есть свои преимущества. Растровый позволяет передавать тонкие, едва уловимые детали образов, векторный же лучше всего применять, если оригинал имеет отчетливые геометрические очертания. Векторные файла меньше по объему, зато растровые быстрее вырисовываются на экране дисплея, так как для вывода векторного изображения процессору необходимо произвести множество математических операций. С другой стороны, векторные файлы гораздо проще редактировать.

В данной работе будут рассмотрены распространенные форматы растровых изображений такие как PCX, BMP, GIF, PNG, JPEG. А также векторные форматы EPS, WMF, CDR, SVG, AI.

Растровые форматы

PCX

PCX - Простейший растровый формат, поддерживает цветовые режимы RGB, индексированные цвета, градации серого и битовые изображения, а также метод сжатия RLE без потери качества. Альфа-каналы не поддерживаются. Изображения могут иметь битовую глубину цвета 1, 4, 8 или 24 бита. Первоначально этот формат использовался в программе PaintBrush фирмы Zsoft, однако в последствии получил широкое распространение среди пакетов редактирования растровых изображений, хотя до сих пор не признан в качестве официального стандарта. К сожалению, в процессе своей эволюции PCX претерпел настолько значительные изменения, что современная версия формата, поддерживающая 24-разрядный цветовой режим, не может использоваться старыми программами. С самого "рождения" формат PCX был ориентирован на существующие видеоадаптеры (сначала EGA, потом VGA) и поэтому является аппаратно-зависимым.

Этот формат не сосем подходит для типографской печати и документов для Интернета. Графика в формате PCX может давать приемлемое качество при выводе на принтеры с низким разрешением или без поддержки PostScript.

BMP

BMP - (Windows Bitmap) разрабатывался фирмой Microsoft как совместимый со всеми приложениями Windows. Для приложений в операционной системе OS/2 имеется собственная версия BMP. В формате BMP можно сохранять черно-белые, серые полутоновые, индексные цветные и цветные изображения системы RGB (но не двухцветные или цветные изображения системы CMYK).

Недостаток этого, как и предыдущего графического формата является: большой объем. Следствие - малая пригодность для Internet-публикаций.

GIF

GIF - поддерживает до 256 цветов, позволяет задавать один из цветов как прозрачный, дает возможность сохранения с чередованием строк (при просмотре сначала выводится каждая 8-я, затем каждая 4-я и т.д. Это позволяет судить об изображении до его полной загрузки). Способен содержать несколько кадров в одном файле с последующей последовательной демонстрацией (т.н. "анимированный GIF"). Уменьшение размера файла достигается удалением из описания палитры неиспользуемых цветов и построчного сжатия данных (записывается количество точек повторяющегося по горизонтали цвета, а не каждая точка с указанием ее цвета). Такой алгоритм дает лучшие результаты для изображений с протяженными по горизонтали однотонными объектами.

По рисунку видно, что 256 цветов не достаточно чтобы передать всю красоту фотографии, отсюда становится ясна нецелесообразность использовать формат GIF для демонстрации качественных фотографий.

Формат GIF следует использовать в том случае, если цветовой диапазон исходных изображений не превышает 256 цветов, либо количество цветов может быть уменьшено без существенного ухудшения качества. Это, как правило, изображения с большими площадями однородных одноцветных областей, изображения, полученные конвертированием из векторных форматов, изображения с текстом.

На лицо разница в весе изображения в пользу GIF.

Формат GIF один из немногих обладает поддержкой анимации, пусть и довольно примитивной: нет поддержки звука, количество кадров ограничено. Анимация «зациклена», то есть один и тот же сюжет повторяется бесконечно.

PNG

PNG - пока мало распространен из-за слабой рекламы, создавался специально для Интернета и благодаря патентной политике Compuserve постепенно вытесняет GIF. Позволяет выбирать палитру сохранения - серые полутона, 256 цветов, true color ("истинные цвета"). В зависимости от свойств изображения действительно иногда предпочтительнее GIF'a или JPEG'a. Позволяет использовать "прозрачный" цвет, но, в отличие от GIF'a таких цветов может быть до 256. В отличие от GIF сжатие без потери качества производится и по горизонтали и по вертикали (алгоритм собственный, параметры тоже не настраиваемые). Не умеет создавать анимированные ролики (разрабатывается формат MNG).

Формат PNG обладает более высокой степенью сжатия для файлов с большим количеством цветов, чем GIF, но разница составляет около 5-25 %, что недостаточно для абсолютного преобладания формата, так как небольшие 2-16-цветные файлы формат GIF сжимает с не меньшей эффективностью.

Формат PNG хранит графическую информацию в сжатом виде. Причём это сжатие производится без потерь, в отличие, например, от JPEG.

Формат обладает всеми возможностями формата GIF, кроме анимации и плюс содержит следующие возможности:

· Хранение полноцветных 48-битовых изображений.

· Хранение 16-битовых чёрно-белых изображений

· Полный Альфа-канал

· Указатель на контрастность

· CRC - метод обнаружения ошибок в потоке данных

· Стандартный инструментарий для разработки приложений чтения и записи PNG

На рисунке видно, что 256 цветов максимально доступных формату GIF не хватает для качественного отображения данного изображения, в отличие от PNG.

Распространение формата PNG сдерживается старыми версиями браузеров, не поддерживающих данный формат, а также недостаточной и неполной поддержкой возможностей PNG в новых версиях. Так, например, обстоит дело с альфа-прозрачностью, поддержка которой отсутствует в браузерах.

При использовании формата PNG-24 для сжатия полноцветных изображений он проигрывает формату JPEG в размере созданного файла, т. к. использует сжатие без потерь.

PNG-24 рекомендуется выбирать для полноцветных изображений с четкими краями и мелкими деталями, изображений с мелким текстом, а также для изображений с прозрачными областями.

JPEG

JPEG - миллионы цветов и оттенков, палитра не настраиваемая, предназначен для представления сложных фотоизображений. Разновидность progressive JPEG позволяет сохранять изображения с выводом за указанное количество шагов (от 3 до 5 в Photoshop'e) - сначала с маленьким разрешением (плохим качеством), на следующих этапах первичное изображение перерисовывается все более качественной картинкой. Анимация или прозрачный цвет форматом не поддерживаются. Уменьшение размера файла достигается сложным математическим алгоритмом удаления информации - чем заказываемое качество ниже, тем коэффициент сжатия больше, файл меньше. Главное, подобрать максимальное сжатие при минимальной потере качества. Последний идентифицирует и отбрасывает данные, которые человеческий глаз не в состоянии увидеть (незначительные изменения в цвете не различаются человеком, тогда как улавливается даже малейшая разница в интенсивности, поэтому JPEG меньше подходит для обработки черно-белых полутоновых изображений), что приводит к существенному уменьшению размера файла. Таким образом, в отличие от метода сжатия LZW или RLE в результате применения технологии JPEG данные теряются навсегда. Так, файл, однажды записанный в формате JPEG, а затем переведенный, скажем, в TIFF, уже не будет тем же, что и оригинал.

JPEG'ом лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы - в них больше полутоновых переходов, среди же однотонных заливок появляются нежелательные помехи. В JPEG'е следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое пересохранение приводит к всё новым потерям (отбрасыванию) данных и превращения исходного изображения в кашу.

Ниже представлен один и тот же фрагмент фотографии с разным процентом сжатия:

Векторные форматы

EPS

EPS расшифровывается как Encapsulated PostScript. В полиграфии он считается универсальным и одним из самых надежных графических форматов. Однако EPS предполагает использование упрощенной версии языка PostScript, то есть, он не может содержать в одном файле больше, чем одну страницу. Ряд установок принтера не сохраняется.

Предназначение EPS заключается в передаче векторной и растровой графики в издательские системы. Использовать этот формат стоит только тогда, когда вывод осуществляется на PostScript-устройстве. Универсальность этого формата, которая так ценится в типографиях, заключается в том, что он поддерживает практически все цветовые модели, даже Duotone.

Интересная особенность расширения EPS заключается в том, что одновременно с файлом можно сохранить и эскиз (preview), который представляет собой копию низкого разрешения в формате PICT, TIFF, JPEG или WMF. Это растровое изображение сохраняется непосредственно вместе с файлом EPS и дает возможность просмотра того, что внутри.

В полиграфии за длительное время успело утвердиться положение, что EPS – это векторный формат, однако есть и растровая разновидность этого расширения - Photoshop EPS. Кроме типа эскиза Photoshop предоставляет пользователем возможность выбора и метода кодировки данных.

Помимо этого, формат EPS имеет множество разновидностей, количество которых зависит от программы-создателя. Профессионалы допечатной подготовки рекомендуют создавать надежные EPS св таких программах, как Adobe Photoshop, Adobe Illustrator и Adobe InDesign. Начиная с 1996 года, эти продукты имеют встроенный интерпретатор языка PostScript, поэтому работа с EPS не составляет особого труда.

WMF

Форматы метафайла Windows (WMF) и расширенного метафайла Windows (EMF) – это собственные форматы Windows, главным образом предназначенные для хранения векторных изображений, совместно используемых приложениями Windows. Метафайлы могут содержать информацию о растровых изображениях. InDesign распознает векторные изображения и обеспечивает ограниченную поддержку растровых операций. Поддерживаемые цвета ограничены режимом RGB глубиной 16 бит. Цветоделение не поддерживается. Форматы метафайлов не подходят ни для типографической печати, ни для интернет-документов. Они обеспечивают приемлемое качество только при выводе на принтеры с низким разрешением или без поддержки PostScript из настольных приложений Windows.

CDR

Формат файла CDR - векторное изображение или рисунок, созданный с помощью программы CorelDRAW. Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. Однако, файл можно экспортировать с помощью CorelDRAW в другие, более распространенные и популярные форматы изображений.

Формат известен в прошлом низкой устойчивостью, плохой совместимостью файлов, искажением цветовых характеристик внедряемых битовых карт, тем не менее пользоваться CorelDraw чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримое лидерство на платформе РС. Многие программы на РС (FreeHand, Illustrator, PageMaker - среди них) могут импортировать файлы CorelDRAW.

В седьмой версии многие основные проблемы были решены. Ее, 8-ю и 9-ю версии CorelDRAW можно без натяжек назвать профессиональными. В файлах этих версий применяется компрессия для векторов и растра отдельно, могут внедряться шрифты, файлы CorelDRAW имеют огромное рабочее поле 45х45 метров (этот параметр важен для наружней рекламы); начиная с 4-й версии поддерживается многостраничность, начиная с 7-й - технология OPI.

Сказанное означает, что файлы формата CorelDRAW можно применять для переноса/передачи работ на PC, но нежелательно импортировать в программы верстки. На Макинтош файлы CorelDRAW for Windows открывают версия CorelDRAW для Макинтош и Adobe Illustrator 8.

AI

Формат, широко используемый для обмена двухмерными объектами. Стандартные файлы просты в написании. К сожалению, файлы, созданные прикладными программами, которые реализуют полную спецификацию AI, бывают громоздкими, сложными и обычно медленно воспроизводятся.

Формат AI, хранит в себе информацию о векторных формах, цвете, слоях, которые могут быть не только векторными, но и растровыми, то есть если вам нужно создать изображение с фотографиями, то можете смело импортировать вашу фотографию в один из слоев Illustrator. Одним из недостатков этого формата является то, что максимальный размер изображения может быть не более 3x3 метра.

Формат AI считается лучшим посредником при передаче векторов из одной программной среды в другую, например, с РС на ПК Macintosh и обратно. Возможности AI обусловлены использованием в качестве рабочего инструмента «кривых Безье», поддерживающих моделирование естественных объектов, и наличием простого пользовательского интерфейса, который обеспечивает точное позиционирование объектов изображения. Ограничений в количестве поддерживаемых цветов не имеет.

SVG

SVG (Scalable Vector Graphics standard, стандарт масштабируемой векторной графики) развился на основе XML как средство обеспечения векторной графической поддержки для Web-браузеров.

Технология SVG позволяет объединить в одном формате и текст, и графику, и анимацию, и интерактивные компоненты. В SVG существуют три типа графических примитивов - формы, растровые рисунки и текст. Формы представляют собой либо отдельные линии, либо распространенные графические примитивы - овалы, прямоугольники и др. Рисунки представляют собой импортированные изображения в других форматах. Формат SVG поддерживает различные виды анимации. Анимация может быть описана заранее или задаваться программно. Назначая элементам рисунка различные ссылки, можно создавать карты ссылок. Карта ссылок - это разбиение одного изображения на несколько частей разной формы, каждая из которых связана с отдельной Web-страницей.

Основной сложностью в использовании формата SVG является то, что большинство пользователей ничего не знают о его существовании.

Заключение

Использование того или иного графического формата в основном зависит от области его применения. Так, например, для передачи изображений по сети файлы форматов bmp, pcx мало подойдут из-за своего большого веса, лучше с таким заданием справится JPEG(если нужно передать, например фотографии) или GIF, PNG(если изображение содержит таблицы, диаграммы или т.п.). А для создания анимационного рекламного баннера для сайта лучше формата GIF и не найти.

Векторные форматы лучше растровых справятся с задачей печати на принтере (особенно больших изображений, в силу хорошей масштабируемости векторной графики). Для передачи по сети векторные изображения тоже можно использовать, но тут нужно убедиться, что у адресата есть возможность это изображение прочитать (инструменты для открытия растровых изображения имеются чаще, нежели для векторных).