Учебник Фамилия, имя, отчество




НазваниеУчебник Фамилия, имя, отчество
страница4/12
Дата18.04.2013
Размер1.59 Mb.
ТипУчебник
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

2. Форматы хранения графической информации


2.1. Типы графических форматов

Как и любая другая компьютерная информация, графические изображения сохра­няются в виде файла, имеющего определенную организацию данных, оптималь­ную для конкретного приложения. Наряду с разрешением формат файла вносит свою лепту в формирование понятия качества изображения, влияя на такие его параметры, как размер файла.

Формат графического файла – определение структуры файла и соглашений, используемых для хранения графических данных. Знание файло­вых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в допечатной подготовке изданий, создании изображений для Web и электронных публика­ций, а также для редактирования исходных изображений с помощью графических редакторов с целью улучшения их качества. Охватившая весь мир идеология каче­ства и стандартизации коснулась и форматов файлов. Благодаря этому сегодня уже нет такого калейдоскопа расширений, как в начале 90-х, когда каждая компа­ния-производитель редакторов изображений считала своим долгом создать свой формат изображения. Каждый из утвер­дившихся сегодня форматов прошел естественный отбор, доказал свою жизнеспо­собность и практическую ценность. Все они имеют какие-то характерные особенно­сти и возможности, делающие их незаменимыми в конкретных сферах применения: web-дизайн, электронные или печатные публикации, ретушь и улучшение каче­ства фотографий, создание комбинированных изображений (коллажей) и других. Поэтому знание особенностей их организации, плюсов и минусов, тонкостей техно­логии применения очень важно для подготовки профессиональных дизайнеров.

Лучше сохранять результаты работы в формате, кото­рый является “родным” для используемой программы. Например, в Photoshop – PSD, CorelDRAW – CDR. Это позволит в максимальной степени реализовать возможности программы и застраховаться от неприятных сюрпризов.

Все множество форматов, используемых для записи изображений, можно условно разделить на три категории:

· хранящие изображение в растровом виде (BMP, TIFF, PCX, PSD, JPEG, PNG, GIF);

· хранящие изображение в векторном виде (WMF, DXF);

· универсальные (метафайлы), совмещающие векторное и растровое представления (EPS, PICT, CDR, AI).


2.2. Организация растровых файлов

Растровые файлы, отличаясь друг от друга деталями, имеют общую структуру. Типичный растровый файл содержит заголовок, растровые данные и прочую информацию, в том числе и о цветовой палитре:




2.2.1. Заголовок

Заголовок файла – структура, содержащая информацию о данных, содержащихся в файле. Обычно он располагается в начале файла и хранит общую информацию о растровых данных, которые в этом файле содержатся. Все структурированные растровые файлы имеют заголовки, структура и содержимое которых определяются конкретным форматом. Обычно заголовок растрового файла состоит из фиксированных полей. Ниже приведена информация, обычно содержащаяся в заголовке:



Идентификатор файла

Обычно заголовок начинается с определенного уникального идентифицирующего значения, называемого идентификатор формата файла, файловый ID или ID-значение. Идентификатор позволяет программе определить формат графического файла, с которым она работает.

В качестве идентификатора может использоваться последовательность символов ASCII (например, ВМ или GIF), либо двух- или четырехбайтовое слово (например, 4242h или 596aa695h), либо произвольная последовательность данных, понятная только разработчику формата. Предполагается, что идентификатор должен быть уникальным даже для форматов, используемых на различных платформах, но это условие далеко не всегда соблюдается. Как правило, если значение, прочитанное из определенного места в файле, совпадает с ожидаемым идентификационным значением, то программа, читающая заголовок файла, предполагает, что ей известен данный формат.

Версия файла

После идентификатора в заголовке файла обычно располагается поле версии файла. Естественно, версии одного и того же формата могут иметь различные характеристики (размер заголовка, поддерживаемые данные и цвета). Поэтому после идентификации формата с помощью ID-значения программа обычно проверяет номер версии, чтобы определить, сможет ли она обработать данные, содержащиеся в этом файле.

Информация, описывающая изображение

После полей идентификатора и версии файла следуют несколько полей, описывающих само изображение. Как правило, растры физически или логически организованы в строки пикселей. Поле количество строк в растровом изображении, также называемое длиной изображения, высотой изображения или количеством строк развертки, содержит значение, определяющее количество строк в реальных растровых данных. Количество пикселей в строке, также называемое шириной изображения или шириной строки развертки, определяет количество пикселей, сохраненных в каждой строке.

Количество битов на пиксель определяет размер данных, необходимых для описания каждого пикселя в цветовой плоскости. Иногда в этом поле в действительности сохраняется информация о количестве байтов на пиксель. Это поле характеризует пиксельную глубину. Если растровые данные были записаны в виде последовательности плоскостей, то поле количество цветовых плоскостей определяет количество используемых цветовых плоскостей. Чаще всего его значение равно единице, что свидетельствует о тенденции сохранения растров в одноплоскостном формате. В то же время многоплоскостные форматы продолжают применяться для поддержки специального оборудования и альтернативных цветовых моделей.

Количество битов в строке изображения можно рассчитать, умножив значение поля количество битов на пиксель на количество пикселей в строке и количество цветовых плоскостей. Кроме того, разделив полученный результат на восемь, можно определить количество байтов в строке развертки.

Тип сжатия

Если с целью уменьшения объема файла формат поддерживает какой-нибудь вид кодирования, то в заголовок должно быть включено поле тип сжатия (тип компрессии). Некоторые форматы поддерживают несколько алгоритмов компрессии, включая необработанные и несжатые данные. Часто модификации форматов – это главным образом дополненные или измененные уже используемые схемы сжатия. Примером может служить формат TIFF.

Координаты изображения

Поля х-координата начала изображения и у-координата начала изображения определяют координаты точки 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.

Текстовое описание

Иногда в заголовок включают поле текстового описания растра. Это поле представляет собой комментарий, содержащий произвольные символьные (в формате ASCII) данные, например название изображения, имя файла, имя автора изображения и/или имя программы, использованной для его создания. Чтобы обеспечить возможность переносить информацию заголовка на другие платформы, это поле содержит только 7-битовые данные в формате ASCII.

Неиспользуемое пространство

В конце заголовка могут располагаться неиспользуемые поля. Зарезервированные поля не содержат данных, не 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. Таким образом сохраняется совместимость с программами, поддерживающими старые версии этого формата, а проблемы, связанные с появлением новых версий, сводятся к минимуму. Заголовок формата имеет фиксированную длину и структуру. В процессе модификации формата его структура усложняется, при этом новые поля добавляются в зарезервированные области заголовка без изменения его размеров.


2.2.2. Растровые данные

Растровые данные – часть растрового файла, которая содержит информацию, соответствующую реальному изображению.

Реальные растровые данные обычно занимают большую часть растрового файла. В большинстве форматов растровых файлов растровые данные располагаются непосредственно после заголовка, но могут размещаться и в любом другом месте файла. Вместе с ними могут храниться палитра и другие данные.

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

Организация данных в виде строк развертки

Первым и простейшим является способ организации пиксельных значений в виде строк развертки (рис. 2.1). Если мы рассмотрим любое изображение, построенное из одной или нескольких строк развертки, то пиксельные данные в файле, описывающем это изображение, будут представлять собой последовательности наборов значений, где каждый набор будет соответствовать строке изображения. Несколько строк представляются несколькими наборами, записанными в файле от начала до конца. Этот метод является общим при сохранении данных изображения, организованных в строки.



Рис 2.1. Организация пиксельных данных в виде строк развертки

Если нам известен размер каждого пикселя в изображении и количество пикселей в строке, то мы можем рассчитать смещение начала каждой строки в файле. Например, в изображении, использующем 8 битов на пиксель, каждое пиксельное значение занимает один байт. Если ширина изображения равна 21 пикселю, то строки в файле будут представлены наборами пиксельных значений размером 21 байт. В этом случае строки в файле будут иметь следующие смещения от начала растровых данных: 0, 21, 42, 63 байта и т.д.

Некоторые компьютеры и форматы требуют, чтобы строки данных изображения занимали четное количество байтов. Например, весьма распространено правило, согласно которому строки растровых данных должны быть выровнены по границе двойного слова (4 байта). В этом случае рассмотренное выше изображение шириной 21 пиксель будет сохранено в файле в виде наборов пиксельных значений длиной 24 байта, а строки будут иметь начальные смещения 0, 24, 48, 72. Лишние 3 байта в каждой строке – это заполнители. Реальная ширина изображения всегда доступна программе визуали­зации (из заголовка файла).

Организация данных в виде плоскостей

Вторым способом организации пиксельных значений является разделение данных изображения на две и более плоскости. Плоскостные файлы – графические файлы, в которых изображения хранятся в виде битовых или цветовых плоскостей, а не в виде пикселей. Для изображений, использующих много цветов, мы будем применять термин составное изображение (т.е. не монохромное, не полутоновое и не одноцветное).

Составное изображение может быть представлено тремя блоками растровых данных, причем каждый блок будет содержать одну из цветовых составляющих, используемых в данном изображении. Конструирование каждого блока подобно фотографическому процессу разделения, использующему фильтры для разложения цветной фотографии на набор цветовых составляющих (обычно трех). Фотография-оригинал может быть восстановлена посредством объеди­нения этих трех составляющих. В каждом блоке объединяются строки, расположенные последовательно (как и в простейшем методе сохранения, рассмотренном выше), но в этом случае для восстановления всего изображения потребуется более одного блока. Блоки могут быть сохранены в файле последовательно или физически раздельно (рис. 2.2).



Рис. 2.2. Организация пиксельных данных в виде цветовых плоскостей

Организация данных в виде плоскостей обычно означает, что разработчик формата ориентировался на конкретное устройство отображения, которое создает пиксели, окрашенные в составные цвета, из компонентов, поскольку конструкция этого оборудования позволяет управлять в каждый момент времени только одним цветом.

Различные подходы к организации растровых данных

Обычно мы полагаем, что изображение состоит из определенного количества строк, а каждая строка – из определенного количества пикселей. Пиксельные данные, представляющие изображение, могут быть сохранены в файле тремя способами: в виде непрерывных данных, полос или фрагментов.

Непрерывные данные. Метод организации растровых данных, когда все данные изображения записываются в файл непрерывно, строка за строкой, является простейшим. При воспроизведении этих данных строки читаются из файла в том порядке, в котором они были записаны. Данные, организованные по такой схеме, подобны двухмерному массиву. Их можно индексировать в файле, зная ширину строки в пикселях, формат хранения и размер пиксельного значения. Данные, сохраненные в виде непрерывных строк развертки, могут быть быстро (большими порциями) прочитаны и сравни­тельно легко собраны в памяти.

Полосы. В файлах, организованных вторым способом, изображения хранятся в виде полос, каждая из которых содержит непрерывно записанные строки. Общее изображение представляется несколькими полосами, каждая из которых может храниться в файле отдельно от других. Полосы разделяют изображение на несколько сегментов, каждый из которых всегда имеет ту же ширину, что и оригинальное изображение.

Полосы облегчают управление данными изображения на компьютерах с ограниченной памятью. Например, изображение из 1024 строк может быть сохранено в файле в виде 8 полос, каждая из которых будет содержать 128 строк. Разделение данных на полосы упрощает буферизацию.

Кроме того, хранение пиксельных данных в сжатом или закодированном формате в файле, организованном в виде полос, имеет важное значение. В этом случае программа должна вначале прочитать сжатые данные в буфер, а затем распаковать или декодировать их в другой буфер такого же или большего размера. Организация сжатых данных в виде полос значительно упрощает задачу программы, которой нужно обрабатывать только одну полосу за раз.

Полосы применяются разработчиками формата в тех случаях, когда нужно учитывать особенности платформы, на которой будет обрабатываться данный формат, но не желательно ограничивать размер представляемого в нем изображения. Форматы, позволяющие или требующие организации данных в виде полос, обычно содержат в заголовке файла информацию о количестве полос, размере и смещении данных каждой полосы в файле.

Фрагменты. Третьим способом организации растровых данных является их фрагментация. Фрагменты подобны полосам, но каждый фрагмент соответствует прямоугольной области изображения. В отличие от полос, которые всегда имеют ту же ширину, что и изображение, фрагменты могут иметь любую ширину – от одного пикселя до ширины всего изображения. В определенном смысле можно считать, что непрерывные изображения представляют собой один большой фрагмент. Однако на практике фрагменты организованы таким образом, что пиксельные данные, соответ­ствующие одному фрагменту, имеют объем от 4 до 64 Кб, а их высота и ширина кратны 16. Это позволяет повысить эффективность буферизации и декодирования данных изображения.

Если данные изображения организованы в виде фрагментов, то обычно все они имеют одинаковый размер, фрагментируется все изображение, фрагменты не перекрываются и сжимаются с применением одной схемы.

Кроме того, фрагментация данных позволяет оптимизировать степень сжатия путем применения к разным частям изображения различных схем сжатия. В этом случае указанные фрагменты изображения будут иметь разный размер, причем наименьший из них может состоять всего из нескольких пикселей, а наибольший – из сотен или даже тысяч пикселей.

Иногда фрагментация позволяет декодировать и распаковывать большие изображения быстрее, чем если бы их пиксельные данные были организованы в виде строк или полос. Поскольку фрагменты можно раскодировать независимо друг от друга, файловые форматы, позволяющие применять фрагменты, содержат в заголовке файла сведения о количестве фрагментов, их размере и смещении. Используя эту информацию, программа, которая должна отобразить, например, правый нижний угол очень большого изображения, может прочесть только те фрагменты, которые описывают нужную область, пропустив остальные.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие:

Учебник Фамилия, имя, отчество iconФамилия Имя Отчество Занимаемая

Учебник Фамилия, имя, отчество iconФамилия, имя, отчество члена летного экипажа

Учебник Фамилия, имя, отчество iconФамилия, имя отчество члена летного экипажа

Учебник Фамилия, имя, отчество iconКурс Вакантные места Фамилия, имя и отчество заявителя Основание

Учебник Фамилия, имя, отчество iconРезюме фамилия Имя Отчество
Образование: Высшее: Рудненский индустриальный институт. Специальность: Автоматизация и
Учебник Фамилия, имя, отчество iconОбщеобразовательная школа
Фамилия, имя, отчество контактного лица по вопросам инновационной деятельности в образовательном учреждении
Учебник Фамилия, имя, отчество iconФамилия, имя, отчество
Заместитель начальника корпусно-сварочного цеха ОАО «ссрз имени 111 Интернационала»
Учебник Фамилия, имя, отчество iconФамилия Имя Отчество
Необходимое техническое оборудование: презентация осенних пейзажей,запись "Времен года" Чайковского
Учебник Фамилия, имя, отчество iconАнкета Ваши Фамилия Имя Отчество
Комплекс товарного выращивания осетровых в системе замкнутого водообеспечения (узв)
Учебник Фамилия, имя, отчество iconРезюме Фамилия Имя Отчество
Личными качествами считаю: добросовестность, ответственность, исполнительна, целеустремленная, хорошая работоспособность
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница