7. Общая структура и организация растровых и векторных файлов. Методы представления графической информации внутри файла. Преобразование форматов. Технология внедрение растровых объектов.

Растровый файл содержит точную попиксельную карту изображения, которое воспроизводится программой визуализации на поверхности отображения устройства вывода. Программы визуализации редко принимают во внимание какие-либо структурные элементы растровых форматов, кроме пикселей, строк развертки, полос и фрагментов — частей изображения, созданных без учета его содержания

Векторные файлы содержат математические описания всех элементов изображения, используемых программой визуализации для конструирования конечного изображения. Векторные файлы строятся из описаний элементов изображения, или объектов.

Вектор — это отрезок прямой, заданный начальной точкой, направлением и длиной. Однако определение вектора может быть более сложным и включать данные о типе линии, кривой и сплайна.

Несмотря на то, что векторные файлы значительно отличаются друг от друга, большинство из них, имеет определенную базовую структуру: заголовок, раздел данных и маркер конца файла. Такая структура позволяет корректно хранить векторные данные и интерпретировать их при визуализации. Общая информация, описывающая структуру файла, обычно помещается в заголовок, хотя иногда для этих целей может использоваться и концовка.

Структура векторных файлов, как правило, проще, чем у большинства растровых; часто они организованы в виде потоков данных. Большая часть информации, содержащейся в файле, — данные изображения.

Основными компонентами простого векторного файла являются:

Заголовок

Данные изображения

Если файл не содержит данных изображения, то он состоит только из заголовка. Когда требуется записать дополнительную информацию, которая не помещается в заголовок, в файл добавляется концовка; может включаться и палитра:

Заголовок

Содержит информацию, общую для всего векторного файла, читается программой в первую очередь. Общая информация: число, идентифицирующее файловый формат, номер версии, автора и цветовую информацию.

Кроме того, заголовки могут содержать значения атрибутов по умолчанию, которые будут применяться к любым элементам векторных данных этого файла, если значения их собственных атрибутов не заданы.

Заголовки и концовки векторных файлов не всегда имеют постоянную длину. В таком случае файл должен читаться последовательно; кроме того, такой файл обычно не содержит смещений, полезных при визуализации изображения.

Информация, записанная в заголовке, определяется типом данных в файле и включает сведения о высоте и ширине изображения, его позиции на устройстве вывода, а также может содержать сведения о количестве слоев изображения.

Векторные данные

После заголовка обычно размещаются данные изображения. Они состоят из элементов, являющихся наименьшими частями изображения. Каждый элемент либо однозначно связан с информацией по умолчанию, либо сопровождается информацией, задающей его размер, форму, относительную позицию в изображении, цвет и другие атрибуты. Могут выглядеть так:

CIRCLE, 4, 1, 1, BLUE; LINE, 2, 5, 1, 2, BLACK. При расшифровке векторного формата вы должны не только уметь находить данные, но и понимать принятые в этом формате соглашения и определения отдельных элементов. Мы можем несколько упростить определение и посчитать, что непоименованные числа определяют прямую (по умолчанию) и не указывать черный цвет (по умолчанию) и тогда линия: 2, 5, 1, 2;. Так же могут быть использованы разные сокращения (Круг - Cr).

За данными изображения обычно следует маркер конца раздела данных или конца файла. Это могут быть дополнительные сведения о времени создания файла, количестве объектов…

Палитры и цветовая информация

Подобно растровым, векторные файлы могут содержать палитры. Прежде чем воспроизводить изображение, программа визуализации должна найти определение этого цвета в палитре файла. Например:

RED, 255, 0, 0,BLACK, 0, 0, 0;Сr, 80, 65, 25, 78, RED;

Нецветовые элементы информации, необходимые для визуализации изображения, называются элементарными атрибутами.

Атрибуты заполнения и цветовые атрибуты

Замкнутые элементы векторных данных могут быть спроектированы с учетом заполнения их цветом. Цвет заполнения обычно не зависит от цвета контура элемента; каждый элемент может быть связан с двумя или более цветами, один из которых будет задан для контура элемента, а остальные — для заполнения. Цвета заполнения могут быть, в частности, прозрачными.

Градиентные заполнения

Замкнутый векторный элемент может быть заполнен несколькими цветами – градиентами. Программа визуализации воспроизводит заполняемый объект с максимально возможным разрешением.

Концовка

Концовка может содержать информацию, записанную в файл после всех данных об объектах (например, о количестве объектов изображения). Однако в большинстве векторных форматов концовка используется просто для маркировки конца данных об объектах.

Если не принимать в расчет палитру и информацию об атрибутах, можно сказать, что размер векторного файла прямо пропорционален количеству содержащихся в нем объектов.

Формат может эффективно сохранять изображение, применяя некоторую форму сокращенной нотации, которая позволяет кратко определять сложные элементы.

Кроме того, на размер файла влияет способ сохранения в нем информации.

Векторные данные хранятся в виде чисел, поэтому масштабирование, вращение и другие манипуляции с векторными изображениями осуществляются проще и быстрее, чем с растровыми. Кроме того, поскольку масштабирование упрошено, то векторные файлы не ограничивают размеры изображения.

Векторные форматы, в отличие от растровых, не поддерживают сжатие данных. Однако некоторые форматы допускают альтернативный метод кодирования и таким образом позволяют уменьшить объем файлов, не сокращая количество содержащейся в них информации.

Растровые файлы имеют общую структуру отличаясь деталями.

Как организованы растровые файлы. Основными компонентами простого растрового файла являются: Заголовок, Растровые данные.

Если файл не содержит данных изображения, то должен быть представлен только заголовок. Дополнительную информацию, которая не помещается в заголовке, размещают в концовке файла (которая необязательная). Если применяется палитра, то ее можно сохранить в заголовке, но удобнее разместить ее в середине файла, после заголовка, перед растровыми данными.

Кроме того, палитру можно хранить после данных изображения на месте концовки файла или непосредственно в ее составе. Таблицы строк развертки и таблицы цветной коррекции могут располагаться после заголовка как перед данными изображения, так и после них.

Заголовок

Палитра

Таблица строк развертки

Таблица цветовой коррекции

Растровые данные

Таблица цветовой коррекции

Концовка

Если файловый формат позволяет хранить несколько изображений, то после заголовка в файле может размещаться каталог изображений (индекс изображений), который содержит информацию о смещении начальных позиций всех изображений в файле:

Заголовок

Палитра

Каталог изображений

Растровые данные изображения 1

Растровые данные изображения 2

…

Растровые данные изображения n

Концовка

Если формат позволяет каждому изображению иметь свою собственную палитру, то ее принято сохранять непосредственно перед данными того изображения, с которым она связана.

Теперь рассмотрим компоненты растрового файла более подробно.

Заголовок — это раздел двоичных или символьных (в формате ASCII) данных. Обычно он располагается в начале файла и хранит общую информацию о растровых данных, которые в этом файле содержатся. Обычно заголовок растрового файла состоит из фиксированных полей. Ни одно из этих полей не является обязательным, но определенный набор полей типичен для большинства популярных на сегодняшний день форматов:

1. Обычно заголовок начинается с определенного уникального идентифицирующего значения- идентификатор формата файла.

2. После – поле версии файла. Естественно, версии одного и того же формата могут иметь различные характеристики.

3. Далее несколько полей, описывающих само изображение. Поле количество строк в растровом изображении, также называемое длиной изображения, содержит значение, определяющее количество строк в реальных растровых данных. Далее -количество пикселей в строке. Количество битов на пиксель определяет размер данных, необходимых для описания каждого пикселя в цветовой плоскости.

4. Если с целью уменьшения объема файла формат поддерживает какой-нибудь вид кодирования, то в заголовок должно быть включено поле тип сжатия (компрессии).

5. Поля х-координата и у-координата определяют начала изображения на устройстве вывода. Чаще всего они имеют значения (0, 0), что позволяет совмещать начало изображения с точкой отсчета системы координат устройства. Если же применяются другие координаты, то при визуализации изображение начнет воспроизводиться с другой точки.

6. В конце заголовка могут располагаться неиспользуемые поля, иногда называемые набивкой. Зарезервированные поля не содержат данных, описываются и не структурируются. Их размеры и местоположение в заголовке известны. Если возникнет необходимость расширить формат, то сведения о новых данных заносятся в зарезервированное пространство.

Чтение данных заголовка может осуществляться различными способами. Если вам нужны не все данные из заголовка, то программа может рассчитать смещение требуемых данных относительно некоторого контрольного ориентира, например относительно начала файла, найти и прочесть их.

Как растровые данные записаны в файле

Записанные в файл растровые данные обычно организованы одним из двух способов: в виде строк развертки или в виде плоскостей.

Различные подходы к организации растровых данных

Пиксельные данные, представляющие изображение, могут быть сохранены в файле тремя способами: в виде непрерывных данных, полос или фрагментов.

Концовка

Представляет собой структуру данных, которая часто дополняет основной заголовок, но располагается в конце файла. Обычно добавляют в тех случаях, когда файловый формат модифицировался, а расширить или изменить структуру заголовка невозможно. Как правило, концовка добавляется для того, чтобы сохранить совместимость формата с его предыдущими версиями.

Кроме заголовков, концовок и палитр, растровые файлы могут содержать дополнительные структуры данных, используемые программой визуализации при различных манипуляциях с данными изображения.

Преобразование форматов.

Т.к. структура растровых файлов схожа, то поменять один растровый формат на другой не представляет проблем (это можно сделать в фотошопе сохранив в другом формате). Но чтобы перевести из растра в вектор (где полностью отличаются представление изображения) нужно приложить усилия.

Самый простой способ преобразования растрового изображение в векторное – перерисовать его (обвести) но это не всего возможно. Тогда придумали конвертаторы, которые некоторым образом преобразуют большие области одноцветных пикселей в линии (не всегда лучшим образом). Но каждое такое преобразование может вести к потере качества изображения или увеличения размера файла.

Так же необходимо помнить, когда мы загружаем растровую картинку в векторный редактор, она не становится векторной, а воспринимается как прямоугольник с растровой текстурой.

Перевод же из векторной в растровую делается простым импортом из векторного редактора.

Так же, векторная графика может содержать внедренную растровую графику или ссылку на растровый файл (технология OPI).

Векторные форматы: SVG, AI, EPS, CDR.