Формат файла изображения — это формат файла цифрового изображения. Можно использовать множество форматов, таких как JPEG , PNG и GIF . До 2022 года большинство форматов предназначались для хранения 2D-изображений, а не 3D. Данные, хранящиеся в формате файла изображения, могут быть сжатыми или несжатыми. Если данные сжаты, это можно сделать с помощью сжатия с потерями или сжатия без потерь . Для приложений графического дизайна часто используются векторные форматы. Некоторые форматы файлов изображений поддерживают прозрачность .
Растровые форматы предназначены для 2D-изображений . Трехмерное изображение может быть представлено в двухмерном формате, например, в стереограмме или автостереограмме , но это трехмерное изображение не будет настоящим световым полем и, следовательно, может вызвать конфликт вергенции и аккомодации .
Файлы изображений состоят из цифровых данных в одном из этих форматов, поэтому данные можно отобразить на цифровом (компьютерном) дисплее или распечатать с помощью принтера. Распространенным методом отображения информации о цифровом изображении исторически была растеризация .
Размер файлов растровых изображений положительно коррелирует с количеством пикселей в изображении и глубиной цвета (бит на пиксель). Однако изображения можно сжимать различными способами. Алгоритм сжатия хранит либо точное представление, либо приближение исходного изображения в меньшем количестве байтов, которое можно расширить обратно до несжатой формы с помощью соответствующего алгоритма распаковки. Изображения с одинаковым количеством пикселей и глубиной цвета могут иметь разный размер сжатого файла. Учитывая одинаковое сжатие, количество пикселей и глубину цвета для двух изображений, разная графическая сложность исходных изображений также может привести к очень разным размерам файлов после сжатия из-за особенностей алгоритмов сжатия. При использовании некоторых форматов сжатия менее сложные изображения могут привести к уменьшению размера сжатого файла. Эта характеристика иногда приводит к меньшему размеру файла для некоторых форматов без потерь, чем для форматов с потерями. Например, графически простые изображения (т.е. изображения с большими непрерывными областями, такие как штриховые рисунки или анимационные последовательности) могут быть сжаты без потерь в формат GIF или PNG, в результате чего размер файла будет меньше, чем в формате JPEG с потерями.
Например, изображение размером 640 × 480 пикселей с 24-битным цветом заняло бы почти мегабайт места:
Размер файла векторных изображений увеличивается только при добавлении дополнительных векторов.
Существует два типа алгоритмов сжатия файлов изображений : без потерь и с потерями .
Алгоритмы сжатия без потерь уменьшают размер файла, сохраняя при этом идеальную копию исходного несжатого изображения. Сжатие без потерь обычно, но не всегда, приводит к получению файлов большего размера, чем сжатие с потерями. Сжатие без потерь следует использовать, чтобы избежать накопления этапов повторного сжатия при редактировании изображений.
Алгоритмы сжатия с потерями сохраняют представление исходного несжатого изображения, которое может показаться идеальной копией, но не является идеальной копией. Часто сжатие с потерями позволяет добиться меньших размеров файлов, чем сжатие без потерь. Большинство алгоритмов сжатия с потерями допускают переменное сжатие, при котором качество изображения меняется в зависимости от размера файла.
Помимо проприетарных типов, существуют сотни типов файлов изображений. Форматы PNG, JPEG и GIF чаще всего используются для отображения изображений в Интернете. Некоторые из этих графических форматов перечислены и кратко описаны ниже, разделенные на два основных семейства графиков: растровые и векторные. Растровые изображения далее делятся на форматы, в первую очередь предназначенные для доставки (в Интернет) (т. е. поддерживающие относительно сильное сжатие), и форматы, в первую очередь предназначенные для создания или обмена (несжатые или только относительно слабое сжатие).
Помимо обычных форматов изображений, форматы метафайлов представляют собой переносимые форматы, которые могут включать как растровую, так и векторную информацию. Примерами являются независимые от приложения форматы, такие как WMF и EMF . Формат метафайла является промежуточным форматом. Большинство приложений открывают метафайлы, а затем сохраняют их в своем собственном формате. Язык описания страницы относится к форматам, используемым для описания макета печатной страницы, содержащей текст, объекты и изображения. Примерами являются PostScript , PDF и PCL .
JPEG (Объединенная группа экспертов по фотографии) — это метод сжатия с потерями ; Изображения, сжатые в формате JPEG, обычно сохраняются в формате файлов JFIF (формат обмена файлами JPEG) или Exif (формат сменных файлов изображений). Расширение имени файла JPEG — JPG или JPEG . Почти каждая цифровая камера может сохранять изображения в формате JPEG, который поддерживает восьмибитные изображения в оттенках серого и 24-битные цветные изображения (по восемь бит для красного, зеленого и синего). JPEG применяет к изображениям сжатие с потерями, что может привести к значительному уменьшению размера файла. Приложения могут определять степень применяемого сжатия, а степень сжатия влияет на визуальное качество результата. Если сжатие не слишком велико, оно не оказывает заметного влияния на качество изображения и не ухудшает его, но файлы JPEG страдают от деградации поколений при многократном редактировании и сохранении. (JPEG также обеспечивает хранение изображений без потерь, но версия без потерь широко не поддерживается.)
GIF ( формат обмена графикой ) при обычном использовании ограничен 8-битной палитрой или 256 цветами (хотя технически возможна 24-битная глубина цвета) . [1] [2] GIF наиболее подходит для хранения графики с небольшим количеством цветов, такой как простые диаграммы, фигуры, логотипы и изображения в мультяшном стиле, поскольку он использует сжатие без потерь LZW , которое более эффективно, когда большие области имеют один цвет. и менее эффективен для фотографических или размытых изображений. Благодаря простоте и возрасту GIF он достиг почти универсальной программной поддержки. Благодаря своим анимационным возможностям он до сих пор широко используется для создания эффектов анимации изображений, несмотря на низкую степень сжатия по сравнению с современными видеоформатами.
Формат файлов PNG ( Portable Network Graphics ) был создан как бесплатная альтернатива GIF с открытым исходным кодом . Формат файлов PNG поддерживает 8-битные (256 цветов) изображения с палитрой (с дополнительной прозрачностью для всех цветов палитры) и 24-битный полноцветный (16 миллионов цветов) или 48-битный полноцветный с альфа-каналом и без него, тогда как GIF поддерживает только 8-битный формат. битовые палитры с одним прозрачным цветом.
По сравнению с JPEG, PNG превосходен, когда изображение имеет большие, равномерно окрашенные области. Даже для фотографий – где JPEG часто является выбором для окончательного распространения, поскольку его сжатие с потерями обычно дает меньший размер файла – PNG по-прежнему хорошо подходит для хранения изображений в процессе редактирования из-за сжатия без потерь.
PNG обеспечивает непатентованную замену GIF (хотя сам GIF теперь не имеет патентов), а также может заменить многие распространенные варианты использования TIFF. Поддерживаются изображения с индексированными цветами, оттенками серого и полноцветными изображениями, а также дополнительный альфа-канал. Чересстрочная развертка Adam7 обеспечивает ранний предварительный просмотр, даже если передан лишь небольшой процент данных изображения, что полезно в приложениях онлайн-просмотра, таких как веб-браузеры . PNG может хранить данные гаммы и цветности, а также профили ICC для точного сопоставления цветов на гетерогенных платформах.
Анимированные форматы, производные от PNG, — это MNG и APNG , которые обратно совместимы с PNG и поддерживаются большинством браузеров.
JPEG 2000 — это стандарт сжатия, позволяющий хранить файлы как с потерями, так и с потерями. Используемые методы сжатия отличаются от методов стандарта JFIF/JPEG; они улучшают качество и степень сжатия, но также требуют больше вычислительной мощности для обработки. JPEG 2000 также добавляет функции, отсутствующие в JPEG. Он не так распространен, как JPEG, но в настоящее время используется при профессиональном редактировании и распространении фильмов (например, некоторые цифровые кинотеатры используют JPEG 2000 для отдельных кадров фильма).
WebP — это открытый формат изображений, выпущенный в 2010 году, который использует сжатие как без потерь, так и с потерями. Он был разработан Google для уменьшения размера файла изображения и ускорения загрузки веб-страниц: его основная цель — заменить JPEG в качестве основного формата фотографий в Интернете. WebP основан на внутрикадровом кодировании VP8 и использует контейнер на основе RIFF .
В 2011 году [3] Google добавил «Расширенный формат файла», позволяющий WebP поддерживать анимацию , профиль ICC , метаданные XMP и Exif , а также мозаику.
Поддержка анимации позволила преобразовать старый анимированный GIF в анимированный WebP.
Контейнер WebP (т. е. контейнер RIFF для WebP) обеспечивает поддержку функций, выходящих за рамки базового варианта использования WebP (т. е. файла, содержащего одно изображение, закодированное как ключевой кадр VP8). Контейнер WebP обеспечивает дополнительную поддержку для:
Большинство типичных растровых форматов не могут хранить данные HDR (32-битные значения с плавающей запятой на каждый компонент пикселя), поэтому здесь все еще преобладают некоторые относительно старые или сложные форматы, о которых стоит упомянуть отдельно. Однако появляются новые альтернативы. RGBE — это формат HDR-изображений, созданный компанией Radiance и также поддерживаемый Adobe Photoshop. JPEG-HDR — это формат файла от Dolby Labs, аналогичный кодировке RGBE, стандартизированный как JPEG XT Part 2.
JPEG XT Part 7 включает поддержку кодирования HDR-изображений с плавающей запятой в базовый 8-битный файл JPEG с использованием слоев улучшения, закодированных с помощью четырех профилей (AD); Профиль A основан на формате RGBE, а профиль B — на формате XDepth от Trellis Management.
High Efficiency Image File Format (HEIF) — это формат контейнера изображений, стандартизированный MPEG на основе базового формата медиафайлов ISO . Хотя HEIF можно использовать с любым форматом сжатия изображений, стандарт HEIF определяет хранение изображений с внутренним кодированием HEVC и последовательностей изображений с кодированием HEVC, используя преимущества межкадрового предсказания.
Формат файла изображения AV1 (AVIF), стандартизированный видеоконсорциумом Alliance for Open Media (AOMedia), создателем видеоформата Av1 , для использования преимуществ современных алгоритмов сжатия и формата изображений, не требующего лицензионных отчислений. Он использует формат изображения с кодировкой AVIF и рекомендует использовать контейнер HEIF , см. AV1 в HEIF .
JPEG XL — это бесплатный формат файлов растровой графики, который поддерживает сжатие как с потерями, так и без потерь. Он поддерживает обратимое повторное сжатие существующих файлов JPEG, а также высокоточный HDR (до 32-битных значений с плавающей запятой на каждый компонент пикселя). Он предназначен для использования как в сценариях доставки, так и в процессе разработки.
Формат TIFF ( формат файла изображения тега ) — это гибкий формат, обычно использующий расширение имени файла TIFF или TIF . Структура тегов была спроектирована так, чтобы ее можно было легко расширять, и многие поставщики ввели собственные теги специального назначения, в результате чего ни одна программа чтения не обрабатывает все разновидности файлов TIFF. Файлы TIFF могут быть с потерями или без потерь, в зависимости от метода, выбранного для хранения данных пикселей. Некоторые предлагают относительно хорошее сжатие без потерь для двухуровневых (черно-белых) изображений . Некоторые цифровые камеры могут сохранять изображения в формате TIFF, используя алгоритм сжатия LZW для хранения без потерь. Формат изображений TIFF широко не поддерживается веб-браузерами, но он по-прежнему широко принят в качестве стандарта файлов фотографий в полиграфии. TIFF может обрабатывать цветовые пространства, специфичные для устройства, например CMYK , определяемый определенным набором печатных красок. Пакеты программного обеспечения OCR (оптического распознавания символов) обычно генерируют изображение TIFF той или иной формы (часто монохромное ) для отсканированных текстовых страниц.
Формат файла BMP (растровое изображение Windows) — это тип файла, основанный на растре и не зависящий от устройства, разработанный на заре компьютерной графики. Он обрабатывает графические файлы в ОС Microsoft Windows. Обычно файлы BMP несжаты и, следовательно, имеют большой размер и не содержат потерь; их преимуществом является их простая структура и широкое распространение в программах Windows.
Формат Netpbm — это семейство, включающее переносимый формат файлов растровых изображений (PPM), переносимый формат файлов изображений серого (PGM) и переносимый формат файлов растровых изображений (PBM). Это либо чистые файлы ASCII , либо необработанные двоичные файлы с заголовком ASCII, которые обеспечивают очень базовую функциональность и служат наименьшим общим знаменателем для преобразования файлов растровых изображений, изображений серого или растровых изображений между различными платформами. В некоторых приложениях они называются PNM (« Portable a N y Map »).
Эти форматы изображений содержат различные изображения, слои и объекты, из которых должно быть составлено окончательное изображение.
В отличие от форматов растровых изображений, описанных выше (где данные описывают характеристики каждого отдельного пикселя), форматы векторных изображений содержат геометрическое описание, которое может плавно отображаться при любом желаемом размере дисплея.
В какой-то момент вся векторная графика должна быть растрирована, чтобы ее можно было отображать на цифровых мониторах. Векторные изображения также могут отображаться с помощью аналоговой технологии ЭЛТ, например той, которая использовалась в некотором электронном испытательном оборудовании , медицинских мониторах , радиолокационных дисплеях, лазерных шоу и ранних видеоиграх . Плоттеры — это принтеры, которые для рисования графики используют векторные данные, а не пиксельные данные.
CGM ( метафайл компьютерной графики ) — это формат файла для векторной 2D-графики , растровой графики и текста , определенный стандартом ISO / IEC 8632 . Все графические элементы могут быть указаны в текстовом исходном файле , который можно скомпилировать в двоичный файл или в одно из двух текстовых представлений. CGM предоставляет средства обмена графическими данными для компьютерного представления двухмерной графической информации независимо от какого-либо конкретного приложения, системы, платформы или устройства. В некоторой степени он был принят в области технической иллюстрации и профессионального дизайна , но в значительной степени был вытеснен такими форматами, как SVG и DXF .
Формат Gerber (также известный как Extended Gerber, RS-274X) — это формат описания двухмерных двухуровневых изображений, разработанный Ucamco. Это стандартный формат де-факто для программного обеспечения печатных плат или печатных плат. [5]
SVG ( масштабируемая векторная графика ) — это открытый стандарт , созданный и разработанный Консорциумом Всемирной паутины для удовлетворения потребности (и попыток нескольких корпораций) в универсальном, универсальном векторном формате с поддержкой сценариев для Интернета и других целей. Формат SVG не имеет собственной схемы сжатия, но из-за текстовой природы XML графику SVG можно сжать с помощью такой программы, как gzip . Благодаря своему потенциалу сценариев SVG является ключевым компонентом веб-приложений : интерактивных веб-страниц, которые выглядят и действуют как приложения.
Это форматы, содержащие как пиксельные, так и векторные данные, а также возможные другие данные, например интерактивные функции PDF.
Текст был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine .