Формат файла изображения — это формат файла для цифрового изображения. Существует множество форматов, которые можно использовать, например JPEG , PNG и GIF . Большинство форматов до 2022 года предназначались для хранения 2D-изображений, а не 3D-изображений. Данные, хранящиеся в формате файла изображения, могут быть сжатыми или несжатыми. Если данные сжаты, это может быть сделано с использованием 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 . 3D-изображение может быть представлено в 2D-формате, как в стереограмме или автостереограмме , но это 3D-изображение не будет истинным световым полем , и, таким образом, может вызвать конфликт вергенции-аккомодации .
Файлы изображений состоят из цифровых данных в одном из этих форматов, чтобы данные можно было отобразить на цифровом (компьютерном) дисплее или распечатать с помощью принтера. Распространенным методом отображения информации цифрового изображения 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 сохраняет либо точное представление, либо приближение исходного изображения в меньшем количестве байтов, которые можно развернуть обратно в несжатую форму с помощью соответствующего алгоритма распаковки. Изображения с одинаковым количеством пикселей и глубиной цвета могут иметь очень разный размер сжатого файла. Учитывая абсолютно 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 природы алгоритмов сжатия. В некоторых форматах сжатия менее сложные изображения могут давать меньшие размеры сжатых файлов. 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, такими как штриховая графика или анимационные последовательности) могут быть без потерь сжаты в формат GIF или PNG и в результате получатся меньшие размеры файла, чем для формата JPEG с потерями.
Например, изображение размером 640 × 480 пикселей с 24-битным цветом займет почти мегабайт места:
В случае векторных изображений размер файла увеличивается только при добавлении большего количества 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 достичь меньших размеров файлов, чем сжатие без потерь. Большинство алгоритмов сжатия с потерями допускают переменное сжатие, которое жертвует качеством изображения ради размера файла.
Включая проприетарные типы, 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 графики: растровые и векторные. Растровые изображения далее делятся на форматы, в первую очередь предназначенные для (веб) доставки (т. е. поддерживающие относительно сильное сжатие) и форматы, в первую очередь предназначенные для авторинга или обмена (несжатые или только относительно слабое сжатие).
В дополнение к прямым форматам изображений, форматы метафайлов являются переносимыми форматами, которые могут включать как растровую, так и векторную информацию. Примерами являются независимые от приложений форматы, такие как WMF и EMF . Формат метафайлов является промежуточным форматом. Большинство приложений открывают метафайлы, а затем сохраняют их в своем собственном формате. Язык описания страниц относится к форматам, используемым для описания макета печатной страницы, содержащей текст, объекты и изображения. Примерами являются PostScript , PDF и PCL .
JPEG (Joint Photographic Experts Group) — метод сжатия с потерями ; сжатые JPEG изображения обычно хранятся в формате JFIF (JPEG File Interchange Format) или Exif (Exchangeable Image File Format). 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 сжатие с потерями к изображениям, что может привести к значительному уменьшению размера файла. Приложения могут определять степень сжатия, которую следует применять, а величина сжатия влияет на визуальное качество результата. Если сжатие не слишком велико, оно не оказывает заметного влияния или не ухудшает качество изображения, но файлы JPEG подвергаются деградации поколений при многократном редактировании и сохранении. (JPEG также обеспечивает хранение изображений без потерь, но версия без потерь не получила широкой поддержки.)
GIF ( Graphics Interchange Format ) в обычном использовании ограничен 8-битной палитрой или 256 цветами (хотя 24-битная глубина цвета технически возможна). [1] [ 2] GIF лучше всего подходит для хранения графики с небольшим количеством цветов, такой как простые диаграммы, фигуры, логотипы и изображения в стиле мультфильмов, поскольку он использует сжатие без потерь LZW , которое более эффективно, когда большие области имеют один цвет, и менее эффективно для фотографических или размытых изображений. Благодаря простоте и возрасту GIF, он получил почти универсальную программную поддержку. Благодаря своим возможностям анимации он по-прежнему широко используется для создания эффектов анимации изображений, несмотря на его низкую степень сжатия по сравнению с современными видеоформатами.
Формат файла PNG ( Portable Network Graphics ) был создан как бесплатная альтернатива GIF с открытым исходным кодом. Формат файла PNG поддерживает 8-битные (256 цветов) палитровые изображения (с опциональной прозрачностью для всех цветов палитры) и 24-битный truecolor (16 миллионов цветов) или 48-битный truecolor с альфа-каналом и без него — в то время как GIF поддерживает только 8-битные палитры с одним прозрачным цветом.
По сравнению с JPEG, PNG превосходит другие форматы, когда изображение имеет большие, равномерно окрашенные области. Даже для фотографий – где JPEG часто является выбором для окончательного распространения, поскольку его сжатие с потерями обычно приводит к меньшим размерам файлов – PNG по-прежнему хорошо подходит для хранения изображений в процессе редактирования из-за его сжатия без потерь.
PNG предоставляет замену GIF без патентов (хотя GIF сам по себе теперь не имеет патентов) и может также заменить многие распространенные применения TIFF. Поддерживаются индексированные цвета, оттенки серого и полноцветные изображения, а также дополнительный альфа-канал. Чередование Adam7 позволяет выполнять предварительный просмотр даже при передаче лишь небольшого процента данных изображения — полезно в приложениях для просмотра в Интернете, таких как веб-браузеры . PNG может хранить данные гаммы и цветности, а также профили ICC для точного сопоставления цветов на гетерогенных платформах.
Анимированные форматы, полученные из PNG, — это MNG и APNG , которые обратно совместимы с PNG и поддерживаются большинством браузеров.
JPEG 2000 — это стандарт сжатия, позволяющий хранить как без потерь, так и с потерями. Используемые методы сжатия отличаются от методов в стандарте JFIF/JPEG; они улучшают качество и коэффициенты сжатия, но также требуют больше вычислительной мощности для обработки. JPEG 2000 также добавляет функции, которых нет в JPEG. Он не так распространен, как JPEG, но в настоящее время используется в профессиональном редактировании и распространении фильмов (например, некоторые цифровые кинотеатры используют JPEG 2000 для отдельных кадров фильмов).
WebP — 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 с целью ускорения загрузки веб-страниц: его главная цель — заменить JPEG в качестве основного формата для фотографий в Интернете. WebP основан на внутрикадровом кодировании VP8 и использует контейнер на основе RIFF .
В 2011 году [3] Google добавил «Расширенный формат файла», обеспечивающий поддержку WebP для анимации , профиля ICC , метаданных XMP и Exif , а также мозаичного размещения.
Поддержка анимации позволила преобразовать старые анимированные GIF-файлы в анимированные 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 точкой на компонент пикселя), поэтому некоторые относительно старые или сложные форматы все еще преобладают здесь и заслуживают отдельного упоминания. Однако появляются и более новые альтернативы. RGBE — это формат для изображений HDR, созданный 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 Часть 7 включает поддержку кодирования HDR-изображений с плавающей точкой в базовом 8-битном файле 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.
Формат файла изображения High Efficiency Image File Format (HEIF) — это формат контейнера изображений, который был стандартизирован MPEG на основе базового формата медиафайлов ISO . Хотя HEIF может использоваться с любым форматом сжатия изображений, стандарт HEIF определяет хранение изображений с внутренним кодированием HEVC и последовательностей изображений с кодированием HEVC, использующих межкадровое предсказание.
Формат файла изображения AV1 (AVIF) стандартизирован видеоконсорциумом Alliance for open media (AOMedia), создателем видеоформата Av1 , чтобы воспользоваться современными алгоритмами сжатия и полностью бесплатным форматом изображения. Он использует формат изображения с кодировкой AVIF и рекомендует использовать контейнер HEIF , см. AV1 в HEIF .
JPEG XL — это бесплатный формат 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 точкой на компонент пикселя). Он разработан для использования как в случаях доставки, так и в случаях создания.
Формат TIFF ( Tag Image File Format ) — это гибкий формат, обычно использующий расширение имени файла TIFF или TIF . Структура тегов была разработана так, чтобы ее можно было легко расширять, и многие поставщики ввели фирменные специальные теги — в результате ни один ридер не обрабатывает все разновидности файлов TIFF. TIFF могут быть с потерями или без потерь, в зависимости от выбранного метода хранения пиксельных данных. 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 изображения TIFF не поддерживается широко веб-браузерами, но он остается широко принятым в качестве стандарта для файлов фотографий в полиграфическом бизнесе. TIFF может обрабатывать цветовые пространства, специфичные для устройств, такие как CMYK , определяемые определенным набором чернил печатной машины. Пакеты программного обеспечения OCR (оптическое распознавание символов) обычно генерируют некоторую форму изображения TIFF (часто монохромную ) для отсканированных текстовых страниц.
Формат файла BMP (Windows bitmap) — это растровый, независимый от устройства тип файла, разработанный на заре компьютерной графики. Он обрабатывает графические файлы в ОС Microsoft Windows. Обычно файлы BMP не сжаты, поэтому имеют большой размер и не имеют потерь; их преимуществом является простая структура и широкое распространение в программах Windows.
Формат Netpbm — это семейство, включающее формат файла portable pixmap (PPM), формат файла portable graymap (PGM) и формат файла portable bitmap (PBM). Это либо чистые файлы ASCII , либо необработанные двоичные файлы с заголовком ASCII, которые обеспечивают очень базовую функциональность и служат в качестве наименьшего общего знаменателя для преобразования файлов pixmap, graymap или bitmap между различными платформами. Несколько приложений называют их коллективно PNM (« P ortable a N y M ap»).
Эти форматы изображений содержат различные изображения, слои и объекты, из которых должно быть составлено конечное изображение.
В отличие от растровых форматов изображений, описанных выше (где данные описывают характеристики каждого отдельного пикселя), векторные форматы изображений содержат геометрическое описание, которое может быть плавно отображено на любом желаемом размере дисплея.
В какой-то момент вся векторная графика должна быть растеризована для отображения на цифровых мониторах. Векторные изображения также могут отображаться с помощью аналоговой технологии ЭЛТ , например, используемой в некотором электронном испытательном оборудовании , медицинских мониторах , дисплеях радаров , лазерных шоу и ранних видеоиграх . Плоттеры — это принтеры, которые используют векторные данные вместо пиксельных для рисования графики.
CGM ( Computer Graphics Metafile ) — это формат файла для 2D-векторной графики , растровой графики и текста , определенный стандартом ISO / IEC 8632. Все графические элементы могут быть указаны в текстовом исходном файле , который может быть скомпилирован в двоичный файл или одно из двух текстовых представлений. CGM предоставляет средства обмена графическими данными для компьютерного представления 2D-графической информации независимо от какого-либо конкретного приложения, системы, платформы или устройства. Он был принят в некоторой степени в областях технической иллюстрации и профессионального дизайна , но в значительной степени был вытеснен такими форматами, как SVG и DXF .
Формат Gerber (он же Extended Gerber, RS-274X) — это двухуровневый формат описания изображения 2D, разработанный Ucamco. Это фактический стандартный формат для программного обеспечения печатных плат или PCB. [5]
SVG ( Scalable Vector Graphics ) — открытый стандарт , созданный и разработанный Консорциумом Всемирной паутины для удовлетворения потребности (и попыток нескольких корпораций) в универсальном, скриптуемом и универсальном векторном формате 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 скриптовому потенциалу 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 скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International. Архивировано 16 октября 2017 г. на Wayback Machine .