Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Реферат по теме:
Графические форматы
Графические форматы различаются по виду хранимых данных (растровая, векторная и смешанная формы), по допустимому объему данных, параметрам изображения, хранению палитры, методике сжатия данных (для EGA без сжатия требуется 256К) - DCLZ (Data Compression Lempel-Ziv), LZW (Lempel-Ziv & Welch), по способам организации файла (текстовый, двоичный), структуре файла (с последовательной или ссылочной (индексно-последовательной) структурой) и т.д.
Растровый файл состоит из точек, число которых определяется разрешением, измеряемым обычно в точках на дюйм (dpi) или на сантиметр (dpc). Очень важным фактором, влияющим, с одной стороны, на качество вывода изображения, а с другой - на размер файла, является глубина цвета, т.е. число разрядов, отводимых для хранения информации о трех составляющих (если это цветная картинка) или одной составляющей (для полутонового не цветного изображения). Например, при использовании модели RGB глубина 24 разряда на точку означает, что на каждый цвет (красный, синий, зеленый) отводится по 8 разрядов и поэтому в таком файле может храниться информация о 2^24 = 16,777,216 цветах (Обычно в этом случае говорят о 16 млн. цветов). Очевидно, что даже файлы с низким разрешением содержат в себе тысячи или десятки тысяч точек. Так, растровая картинка размером 1024х768 точек и с 256 цветами занимает 768 Кбайт. Для уменьшения объемов файлов разработаны специальные алгоритмы сжатия графической информации. Именно они и являются основной причиной существования графических форматов.
Векторный способ записи графических данных применяется в системах автоматического проектирования (CAD) и в графических пакетах. В этом случае изображение состоит из простейших элементов (линия, ломаная, кривая Безье, эллипс, прямоугольник и т.д.), для каждого из которых определен ряд атрибутов (например, для замкнутого многоугольника - координаты угловых точек, толщина и цвет контурной линии, тип и цвета заливки и т.д.). Записывается также место объектов на странице и расположение их друг относительно друга (какой из них "лежит" выше, а какой ниже). Векторный формат является доказательством идеи древнегреческих математиков о том, что любую существующую в природе форму можно описать, используя геометрические примитивы и компас.
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.
Существует множество программ-трансляторов, переводящих данные из векторного формата в растровый. Как правило, такая задача решается довольно просто, чего нельзя сказать об обратной операции - преобразовании растрового файла в векторный и даже о переводе одного векторного файла в другой. Векторные алгоритмы записи используют уникальные для каждой фирмы-поставщика математические модели, описывающие элементы изображения.
Ниже описан ряд наиболее распространенных графических форматов.
1. PCX - Простейший растровый формат. 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. В PCX используется схема сжатия данных RLE, позволяющая уменьшать размер файла, например, на 40- 70%, если используется 16 и менее цветов, и на 10- 30% для 256-цветных изображений.
2. 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 этих графических форматов: большой объем. Следствие - малая пригодность для Internet-публикаций.
3. 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. Для сжатия файла используется высокоэффективный алгоритм Лемпела - Зива - Велча (LZW)
4. TIFF (target image file format) - был разработан специально для использования в приложениях, связанных с компоновкой страницы и направлен на преодоление трудностей, которые возникают при переносе графических файлов с IBM-совместимых компьютеров на Macintosh и обратно. Он поддерживается всеми основными графическими пакетами и пакетами редактирования изображений и читается на многих платформах. Использует сжатие изображения (LZW). Формат TIFF очень удобен, но за это приходится расплачиваться огромными размерами получаемых файлов (например, файл формата А4 в цветовой модели CMYK с разрешением 300 dpi, обычно применяемым для высококачественной печати, имеет размер около 40 Мбайт). Кроме того, существует несколько "диалектов" формата, которые не каждая программа, поддерживающая TIFF, легко "понимает".
5. 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. Наиболее подходящий формат для размещения в Интернете полноцветных изображений. Вероятно, до появления мощных алгоритмов сжатия изображения без потери качества останется ведущим форматом для представления фотографий в Web.
6. PNG - пока малораспространен из-за слабой рекламы, создавался специально для Интернета как замена первых двух форматов и благодаря патентной политике Compuserve постепенно вытесняет GIF (см. выше). Позволяет выбирать палитру сохранения - серые полутона, 256 цветов, true color ("истинные цвета"). В зависимости от свойств изображения действительно иногда предпочтительнее GIF'a или JPG'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).
7. PDF (Portable Document Format) - это пример смешанного формата, предназначенного для хранения текста и графики одновременно. В формате PDF сохраняются данные текстовым редактором Adobe Acrobat. Для сжатия графики применяется метод LZW.
8. PSD - формат графического редактора Adobe Photoshop. Обладает очень большими возможностями. Хранит данные о различных палитрах цветов, о прозрачности, имеет возможность хранения послойных изображений. При этом отличается большим размером.
В настоящее время разрабатываются перспективные графические форматы и некоторые из них уже понимаются броузерами, но еще не поддерживаются большинством графических редакторов (*.art фирмы Johnson-Grace). Другие же требуют наличия у броузеров плагинов для своего просмотра (*.fif, обеспечивает сильное сжатие и позволяет растягивать изображения на весь экран при любом разрешении без заметной потери качества).
Как сейчас решается вопрос с переводом информации из бумажного вида в электронный? Понятно, что первым делом книга, журнал, газета, не суть важно что – сканируется. Что можно сделать потом? Очевидно, дальше имеет смысл распознать отсканированный текст. Конечно, это самое грамотное решение, позволяющее использовать все преимущества цифрового представления информации. Основная проблема в этом случае заключается в том, что невозможно поставить распознавание на поток. Распознавание большого количества материалов – крайне трудоемкий процесс.
Поэтому для перевода в цифру большого количества материалов, как правило, их просто сохраняют в виде картинки. Но и тут есть целый ряд трудностей. Дело в том, что сейчас распространены только два компрессирующих формата представления цифровых изображений – GIF и JPEG, говорить о некомпрессирующих форматах, по большому счету, бессмысленно. Ведь основная задача представления информации в цифре – это возможность передавать ее через Сеть, а если одна журнальная страница будет весить тридцать мегабайт, например, в TIFF, то кому она вообще будет нужна?
При этом у двух существующих компрессирующих форматов существуют серьезные недостатки. GIF, к примеру, не может содержать больше 256 цветов. Для текста, конечно, этого более чем достаточно, но что делать, если на странице напечатаны красивые цветные фотографии? Для представления фотографий обычно используют формат JPEG, и свои задачи, в подавляющем большинстве случаев, он реализует "на ура". Но в то же время, сохранять в JPEG текст или, скажем, чертежи (lineart) – полнейший абсурд: JPEG "размоет" и испортит их. Разделять же представляемую информацию на разные форматы не менее трудоемко, чем распознавать тексты, но при этом еще и страшно неудобно в дальнейшем использовании.
Очевидно, что идеальным выходом из сложившейся ситуации стало бы либо появление крайне умных систем распознавания, не делающих ошибок, либо создание нового графического формата, умеющего компрессировать и объединяющего все преимущества существующих форматов – качественное представление текста, как в GIF, и качественное представление фотоизображений, как в JPEG.
Оказывается, такой формат уже придуман. При чем придуман по умному, хотя и не без недочетов. Называется он DjVu ("дежа вю"). Работает примерно следующим образом. Сначала выделяет на странице весь текст и lineart, после чего отдельно отображает картинки. При чем и то и другое – качественно. Да и объем файла, представляющего обычную страницу A4 с текстом и фотографиями в разрешении 300 DPI получается примерно 45-50 килобайт, что, по последним исследованиям, равно усредненному весу web-странички.
Для того чтобы иметь возможность просматривать подобные картинки, необходимо установить специальный plug-in, который весит немногим меньше девятисот килобайт. При этом сделан он очень интересно. Дело в том, что, в отличие от обычных программ-просмотрщиков, DjVu не расшифровывает сжатый файл полностью, а только ту его часть, которую в данный момент демонстрирует. Это позволяет просматривать файлы огромного размера и разрешения даже на очень слабых компьютерах. Да и демонстрировать эти картинки он может постепенно – по мере скачивания. Скажем, после того как вы зашли на дежавюшную страничку, в течении пары секунд вы можете полностью увидеть макет страницы. Еще через пару секунд сможете прочитать текст, а подождав еще буквально чуть-чуть – видите картинки. Конечно, web-сёрфер и так имеет то же самое – сначала текст, потом постепенно картинки. Но не забывайте – то, что вы видите с помощью DjVu – это полностью графика, а не комбинация распознанного текста и картинок.
Технология сжатия файлов изображений DjVu
В настоящее время бурное развитие телекоммуникационных сетей, в том числе и Интернета, выдвигает большие требования к скорости сжатия и декомпрессии, а также к размерам передаваемых файлов изображений. Не всегда имеющиеся на сегодняшний день технологии удовлетворяют этим требованиям, вследствие чего возникают сложности с использованием изображений в реальном времени.
В этой статье речь пойдет о DjVu – новейшей технологии сжатия файлов изображений от компании LizardTech, возможности которой на порядки выше возможностей существующих технологий.
Компания LizardTech приобрела эту разработку у AT&T Labs и затем доработала ее до состояния, пригодного к продаже, в виде компьютерной программы для корпораций и частных лиц.
Рассмотрим сначала назначение и основные достоинства DjVu.
DjVu – технология, преобразующая отсканированные документы (книги, каталоги и т. д.) в файлы малых размеров, сохраняющие высокое качество исходного изображения, которые могут передаваться и размещаться в Интернет и Интранет-сетях.
Следует отметить, что технология DjVu прежде всего ориентирована на различные документы, содержащие смешанную информацию – в основном текстовую и графические изображения. Для представления и преобразования сложных графических изображений, таких как, например, фотографии, существует другая технология от LizardTech – MrSID.
Новая технология DjVu сжимает файлы изображений до рекордно малых размеров без потери четкости и разрешения изображения. Так, если отсканировать цветные документы с разрешением 300 dpi, содержащие текст и картинки, то в формате DjVu они будут иметь размеры в 10-20 раз меньшие, чем в формате GIF или JPEG, при прочих равных условиях и одинаковых параметрах.
Что же касается сравнения PDF-файлов и DjVu-файлов, то файлы в формате DjVu могут иметь размеры в 50-100 раз меньшие, чем в формате PDF. Например, цветная страница документа в формате PDF, имеющая размер 12 Mb, в виде файла DjVu имеет размер всего 80 Kb.
Кроме того, данная технология позволяет сжимать файлы в 150 раз быстрее, чем это делается с использованием форматов PDF, и в 20 раз быстрее, чем при использовании форматов JPEG или GIF.
Как же достигаются такие высокие скорости кодирования и малые размеры сжатых файлов? Все дело в особенностях обработки исходного отсканированного изображения, осуществляемой с помощью данной технологии.
DjVu выделяет из исходного отсканированного изображения два слоя: слой, содержащий высококонтрастные изображения – текст, а также штриховые рисунки (контуры), и слой, содержащий графические изображения, фотографии, цветной фон. Далее каждый слой кодируется соответствующим методом, обеспечивающим максимальные скорость и степень сжатия для данного слоя и максимальное качество.
При сжатии файла с использованием DjVu имеют место некоторые потери информации. Основной информационный слой исходного отсканированного изображения кодируется без потерь, в то время как для кодирования слоя, соответствующего фону, используется сжатие с потерями. Однако при просмотре DjVu-документов эти потери не будут заметными.
Следует отметить, что методы сжатия информации, используемые в JPEG и GIF, допускают значительно большие потери, чем DjVu.
Компанией LizardTech разработан целый ряд программных продуктов с технологией DjVu – от DjVu Solo для индивидуального использования до DjVu Enterprise для офисных систем.
Работа в программе DjVu Solo в упрощенном виде сводится к двум этапам: 1) сканирование изображения; 2) преобразование в формат DjVu и некоторые простейшие преобразования полученного файла. После опубликования DjVu-файла в сети Интернет возможен его просмотр с помощью DjVu Web Browser Plug-in.
Программные продукты DjVu позволяют производить различные операции над отсканированными документами. Так, программы DjVu Solo и DjVu Editor (для Linux) позволяют редактировать полученные файлы. (Скоро также появится редактор DjVu Editor для Windows.) Другой программный продукт – DjVu Enterprise – предусматривает операцию поворота изображения (rotation) на определенный угол.
DjVu Web Browser Plug-in позволяет встраивать файлы DjVu в HTML-страницы. Кроме того, с помощью программ DjVu Solo и DjVu Editor возможно добавление гиперссылок в файлы DjVu.
С помощью специальной утилиты PDF/PS to DjVu Conversion utility можно осуществлять преобразование PDF- и Postscript-файлов в формат DjVu.
Однако не все операции редактирования и обработки изображения доступны в существующих программных продуктах DjVu на данный момент. Так, например, пока что отсутствует операция выделения фрагмента исходного изображения (crop). Осуществление этой операции возможно в других программах перед преобразованием изображения в формат DjVu.
Совсем недавно была выпущена новая версия DjVu Solo – DjVu Solo 3.1, содержащая программу распознавания образов (OCR), которая позволяет искать в отсканированном и сжатом документе с иллюстрациями ключевые слова. Стоимость данной программы составляет примерно 0.
Упрощенная версия данной программы не содержит модуля OCR и, следовательно, не позволяет производить поиск по ключевым словам. Но она поставляется бесплатно и ее можно скачать на сайте компании LizardTech – www.lizardtech.com.
Минимальные системные требования для работы с данной программой следующие: CPU Pentium 100 MHz, RAM 32 Mb.
DjVu Solo 3.1 работает под управлением ОС Microsoft Windows 95/98/2000 или Windows NT 4.0. Необходимо наличие Internet Explorer версии 5.0 или выше, или Netscape Navigator 4.0-4.7.
Программу DjVu Web Browser Plug-in также можно скачать с сайта компании LizardTech.
В заключение следует сказать, что благодаря своим высоким возможностям технология DjVu найдет широкое применение как среди обычных пользователей, так и в офисах больших компаний.
Сетевые графические форматы
Как говорили И. Ильф и Е. Петров, статистика знает все. Эта самая всезнающая статистика утверждает, что большинство пользователей Интернета на нашей планете применяют для связи со Всемирной сетью соединение по коммутируемым телефонным каналам при помощи модема. Поскольку это весьма медленный способ связи, время загрузки графического изображения в клиентский броузер в данном случае должно быть как можно меньшим. Действительно, длительное ожидание, когда закончится считывание картинки с сервера, занятие не из приятных. Именно поэтому два наиболее популярных стандарта, в которых хранится 90 % всей графики, представленной ныне в Интернете, это GIF и JPEG. В них заложены различные алгоритмы сжатия изображения с потерей качества, благодаря использованию которых удается значительно уменьшить размер целевого файла.
GIF
В далеком 1978 году двое израильских исследователей Якоб Зив (Jacob Ziv)и Абрахам Лемпел (Abraham Lempel) разработали принципиально новый для того времени алгоритм сжатия информации без потери данных, которому, немудрствуя лукаво, дали полученное из сокращения собственных фамилий и даты завершения своего проекта название: LZ78. Информация о принципах построения этого алгоритма была общедоступной, и спустя несколько лет американский программист Терри Уэлч (Terry Welch) усовершенствовал его, добавил в обозначение первую букву своей фамилии и запатентовал новый алгоритм под названием LZW, также предоставив свою разработку для использования всем желающим.
Одним из таких желающих оказался сотрудник компании CompuServe Inc.Боб Берри (Bob Berry), взявший LZW в качестве основы для созданного им в 1987 году принципиально нового графического формата GIF (Graphic Interchange Format). Созданная Терри Уэлчем компания Unisys, которой и принадлежали авторские права на алгоритм LZW, взимала плату за его использование только с производителей аппаратного обеспечения для компьютеров, в котором применялся данный стандарт, например, с изготовителей модемов. Разработчики программного обеспечения комиссионными сборами не облагались.
Однако зимой 1994 года компания Unisys, начавшая испытывать финансовые проблемы, объявила LZW коммерческим стандартом, использование которого требует оплаты. Это автоматически сделало GIF единственным в мире платным графическим форматом, что вызвало волну недовольства среди пользователей Интернета, поскольку практически на всех современных web-сайтах так или иначе применяются элементы GIF. Тем не менее GIF чрезвычайно широко используется в Интернете и сейчас, причем пользователи не обязаны оплачивать кому бы то ни было возможность разместить на своей страничке изображение в данном формате, так как упомянутые выше финансовые претензии касаются, в первую очередь, производителей работающего с GIF программного обеспечения. Ситуация с дальнейшей судьбой этого стандарта до сих пор остается не разрешенной.
Благодаря возможностям алгоритма LZW стандарт GIF позволяет значительно сокращать объем итогового графического файла по сравнению с исходным изображением. Достигается это методом смешения сходных оттенков в один. Если, например, в составе рисунка имеется участок, состоящий из нескольких сходных полутонов, к примеру, голубого, светло-голубого и темно-голубого цвета, они будут кодированы одним оттенком - голубым. Информация об изображении в файле стандарта GIF записывается построчно то есть представляет собой массив описаний строк высотой в один пиксель. Именно это свойство GIF, а также то, что данный формат оперирует фиксированной, так называемой индексированной палитрой, причем число цветов в этой палитре не превышает 256,явилось основой для появления двух простых правил, применяющихся в современном web-дизайне. Вот они.
ВНИМАНИЕ Стандарт GIF используется в документах HTML только для отображения так называемой бизнес-графики: диаграмм, логотипов, кнопок, разделительных линий, других элементов оформления страницы. Для размещения на web-сайте фотографий, репродукций картин и изображений с большим количеством цветов и цветовых переходов используется стандарт JPEG.
В упрощенном виде данный закон web-мастерства можно сформулировать так: если изображение рисованное, его следует представлять в стандарте GIF, во всех остальных случаях лучше воспользоваться JPEG.
ВНИМАНИЕ Подготавливая рисунок для сохранения его в формате GIF, необходимо избегать следующих художественных приемов: градиентных заливок, размытый, постепенных цветовых переходов с множеством оттенков, а также графических фильтров, обеспечивающих неравномерное смешение нескольких цветов на одном участке изображения, например, эффектов изменения интенсивности освещения, подобных фильтру блик редактора Adobe Photoshop.
Это правило продиктовано тем, что алгоритм замещения схожих оттенков одним в формате GIF далеко не всегда работает корректно. Правильнее было бы, наверное, сказать работает некорректно почти всегда. Поэтому участки со множеством различных оттенков на небольшом физическом пространстве рисунка после сохранения изображения в индексированной палитре будут выглядеть смазанными и грязными. Этого можно избежать, применяя в своей иллюстрации по возможности однотонные и контрастные цвета. Одно из замечательных свойств стандарта GIF - его уникальная особенность, названная разработчиками interlace, или, по-русски, черессторность. Она позволяет загружать картинку с сервера в клиентский броузер не целиком, а частями, причем процедура считывания файла выглядит следующим образом: сначала на экране отображаются первая, пятая и десятая строки, составляющие изображение, затем - вторая, шестая и одиннадцатая и т. д. Таким образом, для пользователя создается иллюзия постепенной загрузки графического элемента: картинка как бы медленно проявляется на странице, что иногда бывает очень полезно при включении в документ изображений большого размера -психологически зрителю легче дождаться полной прорисовки иллюстрации, чем несколько минут скучать перед пустым экраном. К тому же еще до полной загрузки файла пользователь может оценить приблизительное содержимое картинки и решить, стоит ли ему дожидаться ее полной прорисовки или нет.
Через несколько лет после создания стандарта GIF, в 1989 году, компания CompuServe выпустила новую версию этого графического формата, получившую название GIF89a. Данная модификация включает в себя еще две уникальные особенности, широко использующиеся в современном Интернете. Первая называется transparency и подразумевает создание для изображения прозрачного фона методом сохранения вместе с файлом так называемого альфа-канала, представляющего собой маску прозрачности рисунка. Цвета, помеченные в альфа-канале как прозрачные, станут невидимы в броузерах и большинстве других программ, предназначенных для просмотра изображений. Эта функция необходима, например, при размещении картинок неправильной геометрической формы на странице со сложным фоновым рисунком, когда корректно подогнать части изображений друг к другу не представляется возможным.
СОВЕТУ брать ненужный фон из файла GIF можно, воспользовавшись встроенной процедурой графического редактора Adobe Photoshop. Для этого вменю файл необходимо выбрать пункт экспорт, среди предложенных вариантов отметить GIF89a и в появившемся окне с помощью инструмента пипетка указать цвета, в которых вы больше не нуждаетесь.
Другая полезная особенность стандарта GIF89a заключается том, что этот формат позволяет сохранять в файле с одним физическим заголовком несколько разных изображений, демонстрируя их на экране последовательно одно за другим, причем с возможностью специфицировать порядок их чередования и временной интервал между сменами кадра. Именно на этом принципе построена весьма распространенная в Интернете GIF-анимация, о которой мы поговорим подробнее в этом же уроке.
JPEG
JPEG (Joint Photographic Experts Group) - графический стандарт, созданный на основе одноименного алгоритма сжатия изображений с потерей качества, кодирующего не идентичные элементы, как алгоритм LZW, а межпиксельные интервалы. В упрощенном виде механизм сжатия изображения в файл формата JPEG выглядит следующим образом. Первой ступенью компрессии является преобразование изображения в цветовой образ LAB, раскладывающий картинку на три независимых канала, один из которых (Lightness) выделен для сохранения значений интенсивности цветов, а два других (А и В) - для запоминания непосредственно цветовой информации. Причем данные о цветах сохраняются в виде шкалы, организованной по принципу непрерывного спектра. Вторя ступень - собственно компрессия: из получившейся цветовой модели удаляются приблизительно три четверти информации о цвете, затем образ дробится на участки размером 8x8 точек и преобразуется в числовой массив данных. Заголовок каждого блока описывает доминирующий цвет участка, остальная информация - менее заметные оттенки. На третьей ступени сжатия из массива данных удаляется определенная часть информации, описывающей второстепенные оттенки, причем количество изымаемых данных зависит от выбранного пользователем качества результирующего изображения. И наконец, готовый файл сжимается согласно алгоритму Хаффмана, который предусматривает замену наиболее часто встречающихся в массиве данных знаков более компактной двух битной кодировкой. Декомпрессия файла JPEG происходит в обратном порядке.
Из всего сказанного можно сделать вполне очевидное заключение: JPEG оптимален для передачи фотографических изображений, а также картинок с большим количеством полутонов и цветовых переходов. Максимальное число цветов, которое может содержать изображение в формате JPEG, достигает 16 миллионов. Очевидно также, что чем выше степень компрессии такого изображения, тем ниже его качество. Web-мастеру, создающему для сайта иллюстрации в формате JPEG, необходимо помнить следующее правило.
ВНИМАНИЕ При изготовлении иллюстраций в формате JPEG рекомендуется избегать использования больших участков, заполненных одним цветом, во избежание появления на изображении постороннего цветового шума и грязи.
Несоблюдение этого правила может повлечь за собой ряд неприятных последствий: например, картинка в формате JPEG, содержащая достаточно большое пространство, заполненное одним цветом, будет выглядеть на экране компьютера грязно и неопрятно, фон сохраненного в JPEG логотипа, подогнанный под фоновый цвет html-документа, поплывет при изменении свойств экранной палитры.
Существует несколько разновидностей стандарта JPEG. Среди них - формат JPEG Baseline Optimized, основанный на более совершенном алгоритме компрессии изображений. Недостатком данной реализации JPEG является то, что она не распознается целым рядом часто используемых приложений. Так называемый Progressive JPEG был оптимизирован специально для представления графики во Всемирной сети, изображения в этом формате сжимаются чуть лучше, чем в стандартном JPEG, но хуже, чем в JPEG Baseline Optimized. Отличительная особенность Progressive JPEG - возможность сохранять графику в чересстрочном режиме, как это реализовано в стандарте GIF.
СОВЕТ При работе со стандартом JPEG следует учитывать, что сжатию с наименьшей потерей качества поддаются изображения, сохраненные с высоким разрешением, от 150 до 300 dpi. В процессе обработки иллюстраций лучше всего сохранять картинку в формате TIFF и переводить в JPEG лишь готовый результат, поскольку каждое промежуточное сохранение файла JPEG на диск приводит к удалению второстепенной информации и ухудшению качества рисунка.
PNG
Описанная чуть ранее криминальная история с неожиданным изменением статуса алгоритма сжатия LZW с бесплатного на платный спровоцировала стремление пользователей избавиться от формата GIF, дальнейшая судьба которого становилась все более туманной. С этой целью во второй половине девяностых годов была создана инициативная группа программистов и исследователей, которую возглавил американский специалист по электронным технологиям Том Боутелл (Thomas Bowtell). Перед инициативной группой стояла нелегкая задача: разработать стандарт, который не только включал бы в себя все лучшие качества GIF, нo и превосходил бы его по всем характеристикам, оставаясь при этом совершенно бесплатным для пользователей. Основной областью применения данного формата должен был стать Интернет. Такой стандарт был создан и получил название Portable Network Graphics - PNG, хотя многие пользователи Всемирной сети придумали этой аббревиатуре иную расшифровку: Picture is Not GIF.
PNG, как и GIF, поддерживает interlacing (чересстрочность), но в отличие от последнего не только по горизонтали, но и по вертикали. Палитра PNG не ограничивается 256 цветами, данный формат позволяет создавать изображения с глубиной цвета до 48 бит. Весьма любопытные изменения внесены в режим прозрачности графики: PNG также поддерживает альфа-канал, по состоит он не из одного уровня, как альфа-канал файлов GIF, а из 254 уровней для каждого элемента изображения, с диапазоном прозрачности рт 0 до 99 %. Благодаря этому дизайнер получил возможность создавать картинки с переменной прозрачностью, например, логотипы, фон которых плавно сливается с фоновым цветом html-документа, каким бы тот ни был.
Помимо альфа-канала изображения PNG содержат так называемый блок описания гамма-коррекции. Под переменной гамма в данном случае подразумевается некая величина, выражающая зависимость яркости свечения каждой точки экрана пользователя от напряжения на электродах кинескопа, которое берется из файлов управления видеоподсистемой компьютера. Таким образом, при открытии изображения, созданного с помощью IBM-совместимой машины, на компьютере другого производителя, например на Apple Macintosh, в яркость цветопередачи вводится соответствующая поправка, и картинка отображается совершенно идентично на разных типах оборудования. Этим стандарт PNG еще более приблизился к основной идее Интернета единообразию отображения web-страниц на компьютерах от различных производителей.
Поскольку данный формат появился на свет относительно недавно, его поддерживают далеко не все браузеры, в отличие от GIF и JPEG, которые распознаются без проблем любыми программами, предназначенными для отображения графики. PNG поддерживается Microsoft Internet Explorer, начиная с версии 4.0, и Netscape Communicator версий 4.04 и выше. Старые браузеры отобразить картинку в формате PNG не смогут.