Grafika. Formaty zapisu obrazu cyfrowego

Transkrypt

1 Grafika Formaty zapisu obrazu cyfrowego

2 Od formatu pliku graficznego zależy objętość/wielkość pliku jakość obrazu przystosowanie do późniejszej edycji obrazu i zmiany jego rozmiarów.

3 Zapis obrazu rastrowego Sprowadza się do zapisu barw poszczególnych punktów Główne cechy: ilość dostępnych barw na piksel stosowana kompresja (stratna/bezstratna) zdolność do przechowywania dodatkowych informacji przeznaczenie (np. obrazy RMI)

4 Format rastrowy GIF Format GIF (Graphic Interchange Format) zdefiniowano około 1987 roku jako pierwszy uniwersalny format wymiany grafiki między różnymi systemami Jego cechą szczególną jest zapisywanie kolorów pikseli za pomocą indeksów (kolor indeksowany / indexed).

5 Format rastrowy GIF Kolory indeksowane Index R G B

6 Format rastrowy GIF Paleta może zawierać maksymalnie 256 kolorów dzięki czemu indeks ma wielkość 1 bajta, co znacząco wpływa na wielkość pliku Możliwe jest zmniejszenie wielkości palety i wykorzystywanie mniejszej ilości bitów do zapisu indeksów

7 Format rastrowy GIF W formacie GIF wprowadzono pojęcie przeźroczystości. Pewnym indeksom (a wiec kolorom) można przypisać cechę przeźroczysty. Piksele o tym indeksie nie są wyświetlane, zamiast nich widać kolor tła. W ten sposób uzyskano możliwość zapisu obrazów o innych kształtach niż prostokąt.

8 Format rastrowy GIF Przeźroczystość Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło. Dowolne tło.

9 Format rastrowy GIF Przeźroczystość Tak prosta realizacja przeźroczystości ma jednak swoje wady. Wykorzystanie przeźroczystości koliduje z antyaliasingiem

10 Antyaliasing Linie inne niż poziome/pionowe są odwzorowywane skokowo Schodkowa krawędź

11 Antyaliasing Ostre przejścia między dwoma kolorami są rozmywane przez zamianę kolorów pikseli sąsiadujących na kolory pośrednie miedzy tymi dwoma barwami.

12 Format rastrowy GIF Przeźroczystość Oznaczenie koloru tła (białego) jako przeźroczysty i wyświetlenie obrazka na innym tle powoduje powstanie efektu HALO

13 Format rastrowy GIF Animacja Format GIF oferuje możliwość zapisywania w jednym pliku wielu obrazów Obrazy te mogą być wyświetlane w sekwencji, tworząc prymitywną animację. Czasy odstępów między obrazami są zapisywane w pliku.

14 Format rastrowy GIF Kompresja bezstratna LZW (Lempel Ziv Welch) Algorytm kompresji LZW wyszukuje w obrazie obszary jednokolorowe (zbiory pikseli o jednakowym indeksie) i zastępuje indeksy tego obszaru jego opisem (np. obszar 5x6 pikseli, indeks koloru 92). Znakomicie sprawdza się dla grafik umieszczonych na jednakowym tle Zupełnie nieskuteczny w przypadku przejść tonalnych typowych dla obrazów rzeczywistych.

15 Format rastrowy GIF Format GIF Głębia kolorów Max 256 Zastosowanie Opcje Kompresja Zapis grafik i zdjęć monochromatycznych. Głównie wykorzystywany na stronach WWW Jednopoziomowa przezroczystość, animacje Bezstratna LZW

16 Format rastrowy JPG Format ten jest obecnie najpopularniejszym formatem zapisu obrazów rastrowych. Wykorzystywany jest przede wszystkim do zapisu zdjęć cyfrowych. Swoją popularność zawdzięcza możliwości zapisu obrazu w pełnej gamie kolorów RGB przy jednoczesnym utrzymywaniu stosunkowo niewielkich rozmiarów plików.

17 Format rastrowy JPG Główną zaletą JPG jest stosowanie bardzo wydajnej, stratnej kompresji JPEG. Kompresja JPEG wywodzi swoją nazwę od Joint Photographic Experts Group zrzeszenia, które opracowało jej podstawy.

18 Format rastrowy JPG - kompresja Bazuje ona na niedoskonałości postrzegania zmian barwy przez ludzkie oko (znacznie łatwiej zauważamy zmianę jasności niż zmianę koloru). Zmiana koloru nie musi więc być zapisywana tak dokładnie lub można ją w ogóle pominąć

19 Format rastrowy JPG - kompresja Przygotowanie obrazu (np. oddzielenie stopnia jasności od koloru lub składowe RGB) Bardzo (+-)MAX Uproszczony.. schemat.... procesu.... kompresji Podział na bloki 8x8.... Wykonanie DCT na każdym.... bloku (~różnice od wartości.... średniej) Kwantyzacja dzielenie.. przez.. stopień_kompresji.... i zaokrąglenie - zerowanie.. 0 STRATA DOKŁADNOŚCI ~ Kompresja bezstratna wyników (ciągi zer) Tablica 8x8 wartości całkowitych 0 do 255 DCT Tablica 8x8 wartości całkowitych do 1023

20 Format rastrowy JPG - kompresja Uproszczony schemat procesu dekompresji Przejście do zapisu RGB Połaczenie bloków 8x8 Wykonanie odwrotnej DCT na każdym bloku Dekwantyzacja mnożenie przez stopień_kompresji 0*x=0 Dekompresja bezstratna wyników (ciągi zer)

21 Format rastrowy JPG - kompresja W chwili wyświetlania proces jest odwracany. Nie można jednak odzyskać wartości zaokrąglonych do 0 Następuje zatarcie różnic między kolorami pikseli w grupie 8x8, tym większe im wyższy był stopień kompresji

22 Format rastrowy JPG - kompresja Zniekształcenia są mało zauważalne na obrazach prezentowanych w małej skali. Obraz bez kompresji Obraz z kompresją 90%

23 Format rastrowy JPG - kompresja W powiększeniu widać jednak znaczne uszkodzenia wprowadzone przez kompresję JPEG. Kompresja 25% kompresja 50%

24 Format rastrowy JPG - kompresja W powiększeniu widać jednak znaczne uszkodzenia wprowadzone przez kompresję JPEG. Efekt blokowy Kompresja 75% kompresja 90%

25 Format rastrowy JPG - kompresja Format JPEG nie nadaje się do zapisywania stanów obrazu w trakcie jego edycji. Każde zapisanie powoduje ponowne wykonanie kompresji, wprowadzając coraz więcej uszkodzeń do obrazu.

26 Format rastrowy JPG Format JPEG Głębia kolorów Zastosowanie Opcje Kompresja Truecolor 16,7 mln Zapis grafik i zdjęć. Format do przechowywania, nie do edycji Dobór stopnia kompresji Stratna JPEG

27 Format rastrowy TIFF (TIF) Nazwa pochodzi od Tagged Image File Format. TIFF jest jednym z najpopularniejszych formatów wykorzystywanych w Desktop Publishing przygotowywaniem materiałów do druku poligraficznego. TIFF zapewnia wierność zapisu obrazu kosztem wielkości pliku.

28 Format rastrowy TIFF (TIF) Możliwość zapisywania obrazów rastrowych w różnych głębiach kolorów, od obrazu dwukolorowego po Truecolor, wykorzystując tryby RGB i CMYK. TIFF przechowuje dodatkowe informacje takie jak profile koloru i komentarze tekstowe. Pozwala na zapisywanie wielu obrazów w jednym pliku oraz umożliwia stosowanie kompresji bezstratnej typu LZW.

29 Format rastrowy TIFF (TIF) TIFF może przechowywać razem z obrazem ścieżki i kanały alfa. Ścieżki - zamknięte obszary obejmujące najczęściej jakieś elementy widoczne na obrazie. Wykorzystywane do wydzielenia i osobnej edycji takich elementów. Kanał alfa (alpha) jest bardziej zaawansowaną metodą wprowadzenia przeźroczystości

30 Format rastrowy TIFF (TIF) kanał alfa Przezroczystość jest przypisana do każdego piksela (a nie do koloru) tworząc mapę pikseli przezroczystych kanał alfa. Stopień przezroczystości piksela ma 256 poziomów od 0 do 255 lub od 0% do 100%.

31 Format rastrowy TIFF (TIF) kanał alfa

32 Format rastrowy TIFF (TIF) kanał alfa Format TIFF Głębia kolorów Zastosowanie Opcje Kompresja Dowolna do Truecolor (RGB, CMYK) Zapis edycyjny grafik i zdjęć. Format wykorzystywany w DTP. Ścieżki, kanał alfa, wiele obrazów Bezstratna LZW

33 Format rastrowy PSD Należy do grupy formatów przypisanych do konkretnych programów edytujących grafikę rastrową. Programem natywnym dla PSD jest Adobe Photoshop, jednak pliki te mogą być otwierane przez inne programy edycyjne np. Gimp.

34 Format rastrowy PSD Plik PSD, przechowuje obrazy rastrowe nieskompresowane. Posiada możliwość zapisu obrazu w różnych głębiach kolorów i różnych formatach. Razem z plikiem zapisywana może być również historia zmian wprowadzanych do niego.

35 Format rastrowy PSD Plik PSD posiada możliwość zapisu warstw na obrazie. Warstwy można rozumieć jako przezroczyste folie nakładane na obraz, na każdej warstwie może być umieszczony zbiór pikseli tworzący jakiś obiekt (np. jabłko) Każda warstwa może mieć przypisany stopień przezroczystości i zestaw efektów (np. cień rzucany na warstwy poniższe).

36 Format rastrowy PSD Szczególnym przypadkiem warstwy jest warstwa tekstowa. Nie jest ona zbiorem pikseli - Zapisany na niej tekst można edytować. Istnieje możliwość osadzania czcionek w pliku, w celu przeniesienia na system nie posiadający danej czcionki

37 Format rastrowy PSD Mankamentem plików przypisanych do programów edycyjnych są ich wersje. Każda nowa wersja programu zapisuje plik nieco inaczej, uniemożliwiając jego otwarcie w starszych wersjach programu. Możliwie jest zapisanie pliku w starszej wersji, jednak wiąże się to często z utratą niektórych efektów niedostępnych w starszych wersjach programu.

38 Format rastrowy PSD Format PSD Głębia kolorów Zastosowanie Opcje Kompresja - Dowolna do Truecolor (RGB, CMYK, Lab, ) Zapis edycyjny grafik i zdjęć. Format wykorzystywany w każdym rodzaju edycji grafiki rastrowej. Ścieżki, warstwy z kanałem alfa, wiele obrazów, warstwy tekstowe i wektorowe

39 Format rastrowy XCF Format ten jest analogiczny do PSD. Jest to natywny format wykorzystywany przez program do edycji obrazów rastrowych GIMP będący niekomercyjną alternatywą dla Photoshopa.

40 Format rastrowy XCF Format ten oferuje funkcje identyczne z funkcjami formatu PSD, nie można jedynie zapisać w nim historii operacji. Możliwe jest wykorzystanie w XCF prostej kompresji bezstratnej RLE, jednak najczęściej wykorzystuje się funkcję GIMPa umożliwiającą otwieranie i edycję plików spakowanych ZIP-em

41 Format rastrowy XCF Głębia kolorów Zastosowanie Opcje Kompresja Dowolna do Truecolor (RGB, CMYK, Lab, ) Zapis edycyjny grafik i zdjęć. Format wykorzystywany w edycji grafiki rastrowej. Ścieżki, warstwy z kanałem alfa, wiele obrazów, warstwy tekstowe itp Bezstratna RLE, Możliwość wykorzystania kompresji ZIP

42 Format rastrowy PNG PNG jest formatem mającym zapewniać zapis obrazów rastrowych w sposób umożliwiający ich łatwą przenośność. Ma on również zapewniać wydajną bezstratną kompresję obrazów. Został zaprojektowany jako następca GIFa, w odpowiedzi na problemy patentowe z kompresją LZW

43 Format rastrowy PNG Format ten zapewnia zapis obrazów RGB z głębią 1-16 bitów na kanał (max 48 bitów na piksel) oraz możliwość zapisu kanału alfa z taką samą głębią. Format PNG zalecany jest przez konsorcjum W3C jako preferowany format grafiki dla sieci WWW. Na chwilę obecną wszystkie wiodące przeglądarki WWW obsługują ten format (nie zawsze dobrze radząc sobie z przezroczystością).

44 Format rastrowy PNG Bezstratna kompresja PNG opiera się na zasadzie kompresowania obrazu po jednej linii, gdzie piksele w tej linii zostały poddane pewnym odwracalnym przekształceniom, ułatwiającym kompresję. Dla każdej linii osobno jest wybierany rodzaj przekształcenia spośród pewnej liczby dostępnych. Numer wykonanego przekształcenia zapisywany jest na początku linii. Następnie linia ta kompresowana jest algorytmem deflate.

45 Format rastrowy PNG Najlepsze wyniki kompresji można uzyskać programami poszukującymi optymalnych przekształceń dla każdej linii, kosztem czasu trwania kompresji

46 Format rastrowy PNG Format PNG Głębia kolorów Zastosowanie Opcje Kompresja Dowolna do 16 bitów na kanał Zapis bezstratny grafiki rastrowej, zalecany do zastosowań internetowych kanał alfa Optymalizowana bezstratna PNG

47 Format wektorowy CDR Format ten, podobnie jak PSD i XCF, jest dedykowany programowi edycji grafiki wektorowej Corel Draw. Zyskał sobie znaczną popularność mimo komercyjnej aplikacji do jego tworzenia i edycji. Pozwala zapisywać obiekty wektorowe jak również zaimportowane bitmapy (traktując je jako jeden z obiektów).

48 Format wektorowy CDR Również w przypadku tego formatu napotkamy na problem plików w różnych wersjach odpowiadających kolejnym wersjom programu edycyjnego

49 Format wektorowy CDR Format CDR Zastosowanie Opcje Zapis edycyjny grafiki wektorowej Możliwość przechowywania obiektów rastrowych

50 Format wektorowy WMF WMF jest natywnym formatem dla systemów Windows. Jego nazwa pochodzi od Windows Metafile Format. Plik typu metafile zawiera zestaw instrukcji odtwarzanych w chwili wyświetlania go - wywołań funkcji GDI (Graphics Device Interface), typowych dla systemów Windows. Są to z reguły polecenia narysowania linii, elips, wielokątów itp. Również polecenie wyświetlenia bitmapy.

51 Format wektorowy WMF WMF pochodzi jeszcze z czasów 16 bitowych systemów operacyjnych, jego nowszym bardziej rozbudowanym odpowiednikiem jest EMF (Enchanced Metafile Format) przeznaczony dla systemów 32 bitowych. Plik WMF obsługuje wyłącznie kolor w trybie RGB i nie posiada możliwości osadzania czcionek, co czyni ryzykownym przenoszenie na inne komputery plików zawierających teksty pisane nietypową czcionką.

52 Format wektorowy WMF Format WMF Zastosowanie Opcje Natywny zapis grafiki wektorowej dla Windows Możliwość przechowywania obiektów wektorowych i rastrowych

53 Format wektorowy SVG SVG (Scalable Vector Grapchics) jest uniwersalnym formatem dwuwymiarowej grafiki wektorowej, nieobwarowanym licencjami i patentami. Format SVG został pomyślany jako przeznaczony do zastosowań na stronach WWW i posiada rekomendację konsorcjum W3C

54 Format wektorowy SVG Należy on do rodziny języków XML co daje możliwość integracji z językami opisu stron WWW (np. XHTML) i niezależność od platformy. Format ten jest również wykorzystywany jako natywny format zapisu obrazów wektorowych przez programy edycyjne, w tym Inkscape Opensource ową alternatywę dla Corela czy FreeHanda.

55 Format wektorowy SVG W SVG oprócz standardowych obiektów (prostokąty, elipsy, krzywe) można opisywać efekty specjalne (filtry), maski przezroczystości, wypełnienia gradientowe itp. Istnieje też wersja formatu SVG pozwalająca na opis animacji elementów za pomocą standardowych dla SMIL elementów i właściwości. Smil - Synchronized Multimedia Integration Language

56 Format wektorowy SVG Format SVG Zastosowanie Opcje Zapis grafiki wektorowej rekomendowany dla WWW Możliwość przechowywania obiektów wektorowych, filtrów i animacji

57 Konwersje zapisów Raster - raster Zmiana ilości punktów pól w tablicy. (zmniejszanie/zwiększanie) Nowa wartość najczęściej obliczana na podstawie wartości punktów otoczenia. Możliwa utrata szczegółów i przekłamania kolorystyczne.

58 Konwersje zapisów Wektor - wektor Przeniesienie opisów funkcji matematycznych do nowego formatu. Często dość trudne gdy sposoby opisów różnią się znacznie (praktycznie brak uznanego, uniwersalnego formatu pretendent: SVG) Możliwa utrata części informacji gdy nowy format nie obsługuje pewnych funkcji np. stopnie przezroczystości

59 Konwersje zapisów Wektor - raster Stosunkowo proste. Polega na wygenerowaniu obrazu wektorowego w rzucie na siatkę rastra o określonej rozdzielczości i głębi kolorów a następnie odrzucenie informacji o składających się na obraz obiektach pozostawiając jedynie wartości punktów. Procedura wykonywana i tak przy każdym wyświetleniu obrazu wektorowego monitory są rastrowe

60 Konwersje zapisów Raster - wektor Najtrudniejsze przekształcenie wymaga wyodrębnienia z obrazu obiektów nań się składających a następnie opisania ich za pomocą reguł matematycznych. Często pełna wektoryzacja niemożliwa z powodu braku informacji o przesłanianych obiektach i/lub nadmiernego skomplikowania obrazu. Znikoma ilość skanerów wektorowych