Форматы графических файлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Московский государственный университет приборостроения и информатики (МГУПИ)

Реферат

по дисциплине: Компьютерная графика

тема: Форматы графических файлов

Выполнил:

студент 3-го курса

Росляков И. В.

Проверил:

Степанова И. В.

Москва 2015г.

Оглавление

Введение

1. Форматы графических файлов

2. Векторные форматы

3. Растровые форматы

4. Универсальные форматы - Метафайлы

Литература

Ведение

Проблема сохранения изображений для последующей их обработки чрезвычайно важна. С ней сталкиваются пользователи любых графических систем. Как и любая другая компьютерная информация, графические изображения сохраняются в виде файла, имеющего определённую организацию данных, оптимальную для конкретного приложения.

Наряду с разрешением формат файла вносит свою лепту в формирование понятия качества изображения, влияя на размер файла. В этой работе мы и рассмотрим, в некотором приближении, различные форматы графических изображений. графический файл векторный

1. Форматы графических файлов

Способ организации информации в файле носит название формата. Все они имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в конкретных сферах применения: ретушь и улучшение качества фотографий, создание комбинированных изображений, web-дизайн, электронные или печатные публикаций и др.

Всё множество форматов, используемых для записи изображений, можно условно сгруппировать в три категории:

· Хранящие изображение в растровом виде: BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PNG, GIF и др.

· Хранящие изображение в векторном виде: WMF, DWG, SLDPRT, DXF и др.

· Универсальные, совмещающие векторное и растровое представления: EPS, PICT, CDR, AI, FH9, FLA, PDF и др.

2. Векторные форматы

Файлы векторного формата содержат описание изображения в виде набора команд, необходимых для построения простейших графических объектов (векторных примитивов), составляющих изображение. Информация о цвете объекта, толщине линий и т.п. хранится как часть его описания. Объем памяти, требуемый для хранения описания изображения в векторном формате, зависит от сложности изображения.

Недостаток векторного формата - не позволяет получать описания изображений фотографического качества.

Для создания и редактирования векторных изображений используются специальные векторные прикладные графические программы (графические редакторы). К ним относятся CorelDRAW, AutoCAD и др. Так как основным понятием векторной графики является объект (векторный примитив), то векторные графические редакторы позволяют пользователю проводить над объектами различные операции - создания, удаления, упорядочивания, пересечения и т.п. Одновременно с процессом рисования графический редактор формирует векторные команды, соответствующие объектам, из которых строится изображение.

Примером векторного формата графических файлов является формат AutoCAD DXF (Drawing Interchange Format - формат обмена чертежами), используемый прикладными программами AutoCAD.

Векторный формат WMF использует графический язык Windows. Он предназначен для передачи векторных рисунков через буфер обмена. Этот формат понимается почти всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. WMF искажает цвет, не поддерживает ряда параметров, которые могут быть присвоены объектам в разных векторных редакторах.

Adobe Illustrator - это векторный редактор фирмы Adobe его родной формат AI. Его поддерживают большинство редакторов. Является наилучшим посредником при передаче векторов из одной программу в другую.

3. Растровые форматы

В файлах растровых форматов содержатся данные о размере и разрешении растра, битовой глубине (количество бит, используемых для хранения информации о цвете одного пикселя), а также информация о цвете каждого пикселя изображения.

Основной недостаток растрового формата - для хранения описания изображения высокого качества (с большим разрешением и битовой глубиной) требуется большой объём памяти. В тоже время, растровый формат, в отличие от векторного, позволяет получать описания изображений фотографического качества.

Решением проблемы большого объёма растровых файлов является сжатие, т.е. уменьшение размера файла за счёт изменения способа организации данных.

Существуют следующие методы сжатия.

1) С помощью программ-архиваторов (ZIP, ARJ, RAR). Сжатие проводится также как и для неграфических файлов. Сжатый таким образом файл не может использоваться ни одной программой до того как будет разархивирован.

2) С помощью алгоритма, включенного в формат файла (методы RLE, LZW, JPEG, фрактальный и др.).

Существующие алгоритмы сжатия можно разбить на два больших класса:

* Сжатие с потерями

* Сжатие без потерь

Сжатие без потерь основано на поиске в растровом изображении повторяющихся пиксельных узоров. Такой узор можно запомнить один раз и впоследствии повторить его необходимое количество раз.

Рассмотрим некоторые методы сжатия:

Метод сжатия RLE (групповое кодирование Run-Length Encoding) - проводится замена последовательности повторяющихся пикселей парой величин: цветом пикселя и количеством его повторений. Наиболее эффективен для изображений, содержащих большие области однотонной закраски. Используется в форматах DIB, TIFF, PCX.

Метод сжатия LZW (назван по фамилиям разработчиков Lempel, Ziv, Welch) основан на поиске повторяющихся узоров в изображении. Эффективен для изображений, насыщенных узорами. Используется в форматах GIF, TIFF.

Сжатие с потерями лучше всего работает с теми изображениями на которых нет повторяющихся узоров или большой области однотонной закраски. Ключевым моментом в применении сжатия с потерями является определение «приемлемого уровня» потерь.

Метод сжатия JPEG (Joint Photographic Experts Group) сильно уменьшает размер файла за счёт потерь в качестве. Основан на том, что человеческий глаз более чувствителен к изменению яркости, чем к изменению цвета. При сжатии файла запоминается больше информации о разнице в яркости соседних пикселей и меньше - о разнице между их цветами. Используется для изображений фотографического качества.

Алгоритм JPEG сжимает данные в несколько этапов. Прежде всего, изображение из пространства RGB переводится в пространство YUV. Данная операция позволяет повысить эффективность сжатия. После перехода изображения в пространство YUV выполняется так называемое прореживание данных цветности. Так, при прореживании отбрасывается U- и V-компоненты строк и столбцов пикселей с определёнными номерами. Например, при прореживании с коэффициентом 2:1:1 будет отбрасываться информация о цвете для каждой второй строки и каждого второго столбца пикселей, в результате чего будет потеряно до 75% данных о цветности. Основу алгоритма JPEG составляет известная математическая операция под названием "Дискретное Косинусное Преобразование" ДКП (также может использоваться и вейвлет-преобразование). ДКП выполняется отдельно для каналов Y, U и V. При выполнении этой операции информация об исходных пикселях преобразуется в матрицу коэффициентов, характеризующих "энергию" исходных пикселей. После получения матрицы коэффициентов выполняется квантование (деление на матрицу квантования) и кодирование по методу Хаффмана. Именно в результате квантования происходит основная потеря данных, поскольку результат округляется до ближайшего целого. При восстановлении изображения, перечисленные выше шаги, выполняются в обратном порядке. Степень сжатия файла и, следовательно, степень потери информации может контролироваться пользователем. Используется в форматах JPEG, TIFF и др.

Фрактальное сжатие - переводит изображение в совокупность математических данных, описывающих фрактальные, т.е. похожие, повторяющиеся, свойства изображения.

4. Универсальные форматы - Метафайлы

Метафайлы могут хранить и растровые и векторные данные. Простейшие метафайлы похожи на файлы векторного формата, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами. Примером метафайлового формата является CGM (Computer Graphics Metafile). На метафайлы распространяются все преимущества и недостатки растрового и векторного форматов, своеобразным «гибридом» которых они являются. Однако размер метафайла в некоторых случаях может оказаться меньше, чем размер растровой версии того же изображения.

Файлы трёхмерной графики хранят описание формы и цвета объёмных моделей воображаемых или реальных объектов. Объёмные модели обычно конструируются из многоугольников и гладких поверхностей, объединённых описаниями соответствующих элементов (цвета, текстуры, отражающих свойств поверхности), с помощью которых программа визуализации реконструирует объект. Модели помещаются в сцены с источниками света и камерами, поэтому такие файлы часто называют файлами описания сцены.

Формат PDF (Portable Document Format) - «родной формат» программы Adobe Acrobat, которая является основным средством электронного распространения документов. Для достижения продекларированной в названии переносимости размер файла должен быть малым. Для этого используется компрессия, причём для каждого вида объектов применяется свой способ.

Литература

1. Степанова И.В. Компьютерная графика. Учебное пособие. - М.: МГУПИ, 2008. - 107 с.

2. Компьютерная графика. Элективный курс: Учебное пособие - Залогова Л. А. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005г. - 212с.

3. Компьютерная графика. Учебник.: - Петров М.Н., Молочков В.П. - СПб.: Питер, 2003г. - 736 с.

Размещено на Allbest.ru