Тема № 3. Графические редакторы. Форматы графических файлов.

Графическое представление данных даёт преимущество перед любым другим способом представления ввиду наглядности представляемых данных. Существует несколько возможностей работы с графикой, наиболее простым способом создания и редактирования графических объектов является использование графических редакторов.

Графический редактор – программное средство или программный комплекс для создания, редактирования графических объектов (образов, рисунков, картин, мультимедийных объектов) и документов с графическими объектами. 

Графическими объектами в памяти компьютера являются: рисунки; диаграммы; текст, оформленный графическими средствами; географические карты и т.д. Принципиальными различиями в программных средствах по обработке графических объектов являются способ представления графической информации. Как уже отмечалось ранее, есть три способа представления – это векторное, растровое, фрактальное и 3D-графика. 

Одним из популярных графических редакторов, работающих с растровыми изображениями, является программа Paint. Она встроена в систему Windows и находится в разделе Стандартные, поэтому для тех, кто непрофессионально занимается компьютерной графикой, для работы этой программы вполне достаточно. Профессиональной программой по обработке растровых графических объектов является программа Adobe Photoshop.

В Photoshop можно создавать рисунки произвольной формы, затем получающееся изображение можно увеличивать в несколько раз, не повредив качеству, специальными кисточками можно рисовать, словно фломастером или углём, акварелью или гуашью. Программа также позволяет работать с несколькими изображениями сразу, для чего нужно внести в список только те, которые вы хотите использовать, и указать порядок их появления. При движении мышки по экрану они будут появляться в указанном порядке, и таким же образом можно за пару секунд создать любое фоновое изображение. 

Примером векторного графического редактора является редактор рисунков MS Office (Word и т.д.). Другим популярным программным продуктом является программа Corel Draw. Создатели программы уделили большое внимание удобству и скорости редактирования различных эффектов, причём активно используется специальные интерактивные средства. Интерактивность позволяет редактировать эффект прямо на объекте, без использования диалоговых окон: оценить результат можно сразу же и, если нужно, тут же подправить его. 

С векторной графикой работают также в таких программах Adobe Illustrator и Macromedia Flash, однако и в Adobe Photoshop есть возможность использовать векторную графику для построения растровой. 

Для выполнения расчётов, связанных с фрактальной геометрией, и графического представления поучающихся результатов существует множество различных компьютерных программ, например, Mkokh. В их основе лежит возможность ввода базовой формулы, отражающей предлагаемый тип элемента фрактала и её последующих изменений, позволяющих трансформировать фигуры – элемент фрактала: увеличивать их или уменьшать, поворачивать относительно центра рисунка или начальной точки и, главное, задавать количество вложений, т.е. число шагов программы.

Программы демонстрационной графики являются конструкторами графических образов деловой информации, призванные в наглядной и динамической форме представлять результаты некоторого аналитического исследования.

Работа с программами этого типа строится по следующей схеме: разработка общего плана представления, выбор шаблона для оформления элементов, формирование и импорт элементов, таких, как текст, графики, таблицы, диаграммы, звуковые эффекты и видеоклипы. Программы просты в работе и снабжены интерфейсом, почти не требующим дополнительного изучения. К наиболее популярным пакетам данного типа относится PowerPoint, Harvard Graphics, WordPerfect Presentations, Freelance Graphics.

Форматы графических файлов

Форматы графических файлов определяют способ хранения информации в файле (растровом или векторном), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия). Рассмотрим некоторые форматы графических файлов:

TIFF

Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла *.tif). Аппаратно независимый формат TIFF на сегодняшний день является одним из самых распространённых и надёжных, его поддерживают практически все программы на PC и Macintosh, так или иначе связанные с графикой. TIFF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторную программу и издательские системы. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей от монохромной до RGB и CMYK. TIFF включает в себя алгоритм сжатия без потерь. Данный формат рекомендуется для работы с издательскими системами.

PSD

Собственный формат программы Adobe Photoshop (расширение имени файла *.psd), один из наиболее мощных по возможностям хранения растровой графической информации. Основной недостаток – отсутствие эффективного алгоритма сжатия информации приводит к большому объёму файлов. PSD понимают некоторые программы.

BMP

Универсальный формат хранения растровых изображений в операционной системе (расширение имени файла *.bmp). Формат BMP является «родным» форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под её управлением. Применяется для хранения растровых изображений для использования в Windows. Способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB-цвет (16 млн. оттенков).

GIF

Растровый формат с количеством 256 цветов и достаточной степенью сжатия, позволяющей уменьшать объём файла в несколько раз. Применяется только в электронных документах, и был разработан специально для передачи растровых изображений по сетям (расширение имени файла *.gif). Он использует LZW-компрессию, что позволяет хорошо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы). GIF-формат позволяет записывать изображения «через строчку», благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением. Эта возможность широко применяется в Интернете. Сначала вы видите картинку с грубым разрешением, а по мере поступления новых данных её качество улучшается. В GIF можно назначить один или более цветов прозрачными, они станут невидимыми в интернетовских браузерах и некоторых других программах. Прозрачность обеспечивается за счёт дополнительного Alpha-канала, сохраняемого вместе с файлом. Кроме того, файл GIF может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые интернетовские браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. Это называется GIF-анимацией.

Основное ограничение формата GIF состоит в том, что цветное изображение может быть записано в режиме от 2 до 256 цветов. Для полиграфии этого явно недостаточно.

JPEG

Формат предназначен для хранения растровых изображений. Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Строго говоря, JPEG называется не формат, а алгоритм сжатия, основанный на разнице между пикселями, т.е. поиске плавных цветовых переходов. Вместо действительных значений JPEG хранит скорость изменения от пикселя к пикселю. Лишнюю, с его точки зрения, цветовую информацию он отбрасывает, усредняя некоторые значения. В JPEG можно задать уровень компрессии. Чем выше уровень компрессии, тем больше данных отбрасывается и тем ниже качество изображения. Используя JPEG, можно получить файл в 10-500 раз меньше, чем BMP! Формат аппаратно-независим. В формате JPEG лучше сжимаются растровые картинки фотографического качества, чем логотипы или схемы, - в них больше полутоновых переходов, среди однотипных заливок появляются нежелательные помехи. В JPEG следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое пересохранение приводит к новым потерям (отбрасыванию) данных и превращению изображения в «кашу». JPEG используется для размещения графических изображений на Web-страницах в Интернете.

WMF

Формат хранения векторных изображений. Это ещё один «родной» формат Windows. Он служит для передачи векторов через буфер обмена и понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться WMF стоит только в кратчайших случаях для передачи «голых» векторов. WMF искажает цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в разных векторных редакторах. Используется для хранения коллекции графических изображений Microsoft Clip Gallery.

EPS

Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript. Для векторного используется формат WMF, а растрового – TIFF. Экранное изображение недостаточно точно отображает реальное и требует специальных просмотровщиков.

CDR

Оригинальный формат векторных графических файлов, используемый в системе обработки векторной графики Corel Draw. Формат известен в прошлом низкой устойчивостью и плохой совместимостью файлов, тем не менее, пользоваться Corel Draw чрезвычайно удобно, он имеет неоспоримое лидерство на платформе PC. Многие программы на PC (FreeHand, Illustrator, PageMaker и т.п.) могут импортировать файлы CDR. 7-ю и 8-ю версии Corel Draw можно с уверенностью назвать профессиональными. В файлах этих версий применяется компрессия для векторов и растра отдельно, могут внедряться шрифты, файл CDR имеет огромное рабочее поле 45×45 метров (этот параметр важен для наружной рекламы); начиная с 4-й версии, поддерживается многостраничность.

PDF

Универсальный формат документа. Является аппаратно-независимым, т.е. вывод изображения допустим на любом устройстве – от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Достоинством этого формата является высокая степень сжатия при высоком качестве.

PNG

Новый интернет-формат, призванный заменить собой GIF (расширение имени файла *.png). Им поддерживаются три типа изображений – цветные с глубиной 8 или 24 бита, вплоть до 48 бит (RGB, для сравнения, - 24) и чёрно-белое с градацией 256 оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь. Глубина цвета может быть любой, используется Interlacing, причём не только строк, но и столбцов, поддерживается плавно переходящая прозрачность. Файлы PNG могут создавать все основные графические редакторы.

Выводы: как уже говорилось выше, форматы графических файлов определяют форму хранения информации, т.е. используемый алгоритм сжатия.

Сжатие чаще применяется для растровых графических файлов, так как они имеют обычно достаточный объём. Сжатие графических файлов отличается от их архивации с помощью программ-архиваторов (rar, zip и пр.) тем, что алгоритм сжатия включается в формат графического файла.

Существуют различные алгоритмы сжатия, причём для различных изображений целесообразно применять подходящие типы алгоритмов сжатия.

Для сжатия рисунка типа аппликации, содержащих большие области однотонной закраски, наиболее эффективно применять алгоритм сжатия, который заменяет последовательность повторяющихся величин (пикселей и количество повторений). Такой алгоритм сжатия используется в графических форматах BMP и PCX.

 Для рисунков типа «диаграмма» целесообразно применение другого метода сжатия, который использует поиск повторяющихся в рисунке «узоров». Такой алгоритм используется в графических файлах TIFF и GIF и позволяет сжать файл в несколько раз.

 Для сжатия отсканированных фотографий и иллюстраций используется алгоритм сжатия JPEG. Этот алгоритм использует тот факт, что человеческий глаз, очень чувствителен к изменению яркости отдельных точек изображения, гораздо хуже замечает изменение цвета. Действительно, при глубине цвета 24 бита компьютер обеспечивает воспроизведение более 16 млн. различных цветов, тогда как человек вряд ли способен различить и тем более назвать более сотни цветов или оттенков. Применение метода JPEG позволяет сжимать файлы в десятки раз. Однако может приводить к необратимой потере информации (файлы не могут быть восстановлены в первоначальном виде).

Некоторые форматы графических файлов являются универсальными, так как могут быть обработаны большинством графических редакторов. Некоторые программы обработки изображений используют оригинальные форматы, которые распознаются только самой создающей программой. Преимущество оригинальных форматов файлов состоит в том, что они позволяют сохранить изображения при меньшем размере файла.

Если вы собираетесь работать с графическим файлом только в одном данном приложении, целесообразно выбрать оригинальный формат. Если же предстоит передавать данные в другое приложение, другую среду или иному пользователю, стоит использовать универсальный формат.