Форматы файлов изображений

Форматы файлов изображений - это стандартизированные средства организации и хранения цифровых изображений . Формат файла изображения может хранить данные в несжатом формате, в сжатом формате (который может быть без потерь или с потерями) или в векторном формате. Графические файлы состоят из цифровых данных в одном из этих форматов , так что данные могут быть растрированием для использования на дисплее компьютера или принтер. Растеризация преобразует данные изображения в сетку пикселей. Каждый пиксель имеет ряд битов, обозначающих его цвет (а в некоторых форматах - прозрачность ). При растрировании файла изображения для конкретного устройства учитывается количество бит на пиксель (глубина цвета), для обработки которого предназначено устройство.

Размеры файлов изображений [ править ]

Размер файлов растровых изображений прямо коррелирует с количеством пикселей в изображении и глубиной цвета (бит на пиксель). Однако изображения можно сжимать различными способами. Алгоритм сжатиясохраняет либо точное представление, либо приближение исходного изображения в меньшем количестве байтов, которые могут быть расширены обратно до несжатой формы с помощью соответствующего алгоритма распаковки. Изображения с одинаковым количеством пикселей и глубиной цвета могут иметь очень разный размер сжатого файла. Учитывая точно такое же 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. При использовании некоторых форматов сжатия менее сложные изображения могут привести к уменьшению размера 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 (например, штриховые рисунки или анимационные последовательности) могут быть сжаты без потерь в формат GIF или PNG, что приведет к уменьшению размера файла по сравнению с форматом JPEG с потерями.

Например, изображение размером 640 * 480 пикселей с 24-битным цветом займет почти мегабайт места:

640 * 480 * 24 = 7 372 800 бит = 921 600 байт = 900 КиБ

С векторными изображениями размер файла увеличивается только при добавлении большего количества векторов.

Сжатие файла изображения [ править ]

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 большему размеру файлов, чем сжатие с потерями. Следует использовать сжатие без потерь, чтобы избежать накопления стадий повторного сжатия при редактировании изображений.

Алгоритмы сжатия с потерями сохраняют представление исходного несжатого изображения, которое может показаться идеальной копией, но не идеальной копией. Часто сжатие с потерями позволяет получить файлы меньшего размера, чем сжатие без потерь. Большинство алгоритмов сжатия с потерями допускают переменное сжатие, которое меняет качество изображения на размер файла.

Основные форматы графических файлов [ править ]

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: растровую и векторную.

Помимо форматов прямых изображений, форматы метафайлов - это переносимые форматы, которые могут включать как растровую, так и векторную информацию. Примерами являются независимые от приложений форматы, такие как WMF и EMF . Формат метафайла - это промежуточный формат. Большинство приложений открывают метафайлы, а затем сохраняют их в собственном собственном формате. Под языком описания страницы понимаются форматы, используемые для описания макета печатной страницы, содержащей текст, объекты и изображения. Примеры: PostScript , PDF и PCL .

Растровые форматы [ править ]

JPEG / JFIF [ править ]

JPEG (Joint Photographic Experts Group) - это метод сжатия с потерями ; Изображения, сжатые в формате JPEG, обычно хранятся в формате файлов JFIF (JPEG File Interchange Format). Расширение имени файла JPEG / JFIF - JPG или JPEG.. Почти каждая цифровая камера может сохранять изображения в формате JPEG / JFIF, который поддерживает восьмибитные изображения в градациях серого и 24-битные цветные изображения (по восемь бит для красного, зеленого и синего цветов). JPEG применяет к изображениям сжатие с потерями, что может привести к значительному уменьшению размера файла. Приложения могут определять применяемую степень сжатия, и степень сжатия влияет на визуальное качество результата. Когда оно не слишком велико, сжатие не оказывает заметного влияния на качество изображения и не снижает его, но файлы JPEG страдают от потери поколения при многократном редактировании и сохранении. (JPEG также обеспечивает хранение изображений без потерь, но версия без потерь широко не поддерживается.)

JPEG 2000 [ править ]

JPEG 2000 - это стандарт сжатия, обеспечивающий хранение как без потерь, так и с потерями. Используемые методы сжатия отличаются от стандартных JFIF / JPEG; они улучшают качество и степень сжатия, но также требуют большей вычислительной мощности для обработки. JPEG 2000 также добавляет функции, отсутствующие 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 фильма).

Exif [ править ]

Формат Exif ( формат файла сменного изображения ) - это файловый стандарт, аналогичный формату JFIF с расширениями TIFF; он включен в программное обеспечение для записи в формате JPEG, используемое в большинстве фотоаппаратов. Его цель - записывать и стандартизировать обмен изображениями с метаданными изображения между цифровыми камерами и программным обеспечением для редактирования и просмотра. Метаданные записываются для отдельных изображений и включают в себя такие вещи, как настройки камеры, время и дату, выдержку, экспозицию, размер изображения, сжатие, имя камеры, информацию о цвете. Когда изображения просматриваются или редактируются с помощью программного обеспечения для редактирования изображений, может отображаться вся эта информация об изображении.

Фактические метаданные Exif как таковые могут переноситься в различных форматах хоста, например TIFF, JFIF (JPEG) или PNG. IFF-META - еще один пример.

TIFF [ править ]

Формат TIFF ( Tagged Image File Format ) - это гибкий формат, обычно использующий расширение имени файла TIFF или TIF . Структура с тегами была разработана таким образом, чтобы ее можно было легко расширять, и многие поставщики ввели проприетарные теги специального назначения, в результате чего ни один читатель не может обрабатывать каждый вид файла 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 LZW.алгоритм сжатия для хранения без потерь. Формат изображения TIFF не поддерживается широко веб-браузерами. TIFF остается широко принятым стандартом файлов фотографий в полиграфическом бизнесе. TIFF может работать с цветовыми пространствами, зависящими от конкретного устройства, такими как CMYK, определяемые определенным набором красок для печатной машины. Пакеты программного обеспечения OCR (оптического распознавания символов) обычно создают некоторую форму изображения TIFF (часто монохроматического ) для отсканированных текстовых страниц.

GIF [ редактировать ]

GIF ( формат графического обмена ) находится в нормальном использовании ограничивается 8-битной палитре, или 256 цветов ( в то время как 24-битная глубина цвета технически возможно). ^{[1] [2]} GIF лучше всего подходит для хранения графики с небольшим количеством цветов, например простых диаграмм, фигур, логотипов и изображений в мультяшном стиле, поскольку в нем используется 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 получил почти универсальную программную поддержку. Благодаря своим возможностям анимации, он по-прежнему широко используется для создания эффектов анимации изображений, несмотря на низкий коэффициент сжатия по сравнению с современными видеоформатами.

BMP [ править ]

Формат файла BMP (растровое изображение Windows) обрабатывает графические файлы в ОС Microsoft Windows. Обычно файлы BMP не сжаты, поэтому большие и без потерь; их преимуществом является их простая структура и широкое распространение в программах Windows.

PNG [ править ]

PNG ( Portable Network Graphics ) Формат файла был создан как свободная, с открытым исходным кодом альтернатива GIF. Формат файла PNG поддерживает восьмибитные изображения с палитрой (с дополнительной прозрачностью для всех цветов палитры) и 24-битный истинный цвет (16 миллионов цветов) или 48-битный истинный цвет с альфа-каналом и без него, в то время как GIF поддерживает только 256 цветов и один прозрачный цвет.

По сравнению с JPEG формат PNG лучше, если изображение имеет большие однородно окрашенные области. Даже для фотографий - где JPEG часто является выбором для окончательного распространения, поскольку его метод сжатия обычно дает файлы меньшего размера, - PNG по-прежнему хорошо подходит для хранения изображений во время процесса редактирования из-за его сжатия без потерь.

PNG обеспечивает беспатентную замену GIF (хотя GIF сам теперь свободен от патентов), а также может заменить многие распространенные варианты использования TIFF. Поддерживаются изображения с индексированными цветами, оттенками серого и истинными цветами, а также дополнительный альфа-канал. Adam7 переплетение позволяет ранний предварительный просмотр, даже когда был передан лишь небольшой процент данных изображения. PNG может хранить данные о гамме и цветности для улучшения согласования цветов на гетерогенных платформах.

PNG разработан для удобной работы в онлайн-приложениях для просмотра, таких как веб-браузеры, и его можно полностью транслировать с помощью опции прогрессивного отображения. PNG является надежным, обеспечивая как полную проверку целостности файла, так и простое обнаружение распространенных ошибок передачи.

Анимированные форматы, производные от PNG, - это MNG и APNG , которые обратно совместимы с PNG и поддерживаются большинством браузеров.

PPM, PGM, PBM и PNM [ править ]

Формат Netpbm - это семейство, включающее переносимый формат файлов растровых изображений (PPM), переносимый формат файлов серых карт (PGM) и переносимый формат файлов растровых изображений (PBM). Это либо чистые файлы ASCII, либо необработанные двоичные файлы с заголовком ASCII, которые обеспечивают базовую функциональность и служат наименьшим общим знаменателем для преобразования файлов pixmap, graymap или bitmap между разными платформами. В нескольких приложениях они все вместе называются PNM (« P ortable a N y M ap»).

WebP [ править ]

WebP - это открытый формат изображений, выпущенный в 2010 году, в котором используется сжатие без потерь и с потерями. Он был разработан Google для уменьшения размера файла изображения для ускорения загрузки веб-страницы: 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 поддерживать WebP для анимации , профиля ICC , метаданных XMP и Exif , а также тайлинга.

Поддержка анимации позволила преобразовать старый анимированный GIF в анимированный WebP.

Контейнер WebP (т. Е. Контейнер RIFF для WebP) обеспечивает поддержку функций помимо базового варианта использования WebP (т. Е. Файла, содержащего одно изображение, закодированное как ключевой кадр VP8). Контейнер WebP обеспечивает дополнительную поддержку для:

• Сжатие без потерь - изображение можно сжать без потерь, используя формат WebP Lossless.
• Метаданные - изображение может иметь метаданные, хранящиеся в форматах EXIF ​​или XMP.
• Прозрачность - изображение может иметь прозрачность, т. Е. Иметь альфа-канал.
• Цветовой профиль - изображение может иметь встроенный ICC-профиль, как описано International Color Consortium.
• Анимация - изображение может иметь несколько кадров с паузами между ними, что делает его анимацией. ^[4]

Растровые форматы HDR [ править ]

Большинство типичных растровых форматов не могут хранить данные HDR (32-битные значения с плавающей запятой на компонент пикселя), поэтому некоторые относительно старые или сложные форматы все еще преобладают здесь и заслуживают упоминания отдельно. Однако появляются новые альтернативы. RGBE - это формат HDR-изображений, 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 Part 7 включает поддержку кодирования HDR-изображений с плавающей запятой в базовом 8-битном файле JPEG с использованием улучшающих слоев, закодированных с помощью четырех профилей (AD); Профиль A основан на формате RGBE, а профиль B - на формате XDepth от Trellis Management.

HEIF [ править ]

Высокоэффективный Формат файла изображения (HEIF) является форматом контейнера изображений , который был стандартизирован MPEG на основе формата медиафайлов ISO базы . В то время как HEIF может быть использовано с любым форматом сжатие изображения, то HEIF стандарт определяет хранение HEVC интра-кодированных изображений и HEVC-кодированные последовательности изображений, использующие в своем предсказании межкадрового.

BAT [ править ]

BAT была передана в общественное достояние компанией C-Cube Microsystems. «Официальным» форматом файлов JPEG является SPIFF (формат файла обмена неподвижными изображениями), но к тому времени, когда он был выпущен, BAT уже получил широкое распространение. SPIFF, имеющий обозначение ISO 10918-3, предлагает более универсальное сжатие, управление цветом и объем метаданных, чем JPEG / BAT, но практически не поддерживает. Его можно заменить на JPEG 2000 / DIG 2000: ISO SC29 / WG1, JPEG - Информационные ссылки. Digital Imaging Group, «JPEG 2000 и DIG: картина совместимости».

Другие растровые форматы [ править ]

• BPG ( Better Portable Graphics ) - формат изображения с 2014 года. Его цель - заменить JPEG, когда качество или размер файла являются проблемой. С этой целью он имеет высокий коэффициент сжатия данных , основанный на подмножестве стандарта сжатия видео HEVC , включая сжатие без потерь . Кроме того, он поддерживает различные метаданные (например, EXIF).
• DEEP - формат в стиле IFF , используемый TVPaint
• DRW (нарисованный файл)
• ECW (Расширенный вейвлет сжатия)
• FITS (гибкая система передачи изображений)
• FLIF (Free Lossless Image Format) - прекращенный формат изображений без потерь, который утверждает, что превосходит PNG, WebP без потерь, BPG без потерь и JPEG 2000 с точки зрения степени сжатия. Он использует алгоритм энтропийного кодирования MANIAC (мета-адаптивное почти нулевое целочисленное арифметическое кодирование), вариант алгоритма энтропийного кодирования CABAC (контекстно-адаптивное двоичное арифметическое кодирование).
• ICO - контейнер для одной или нескольких иконок (подмножества BMP и / или PNG )
• ILBM - формат в стиле IFF до 32 бит в плоском представлении плюс дополнительные 64-битные расширения
• IMG (изображение ERDAS IMAGINE)
• IMG ( файл изображения Graphics Environment Manager (GEM)) - планарный, с кодировкой длины серий
• JPEG XL - запущен в 2017 году, поддерживает сжатие как с потерями, так и без потерь, утверждает, что превосходит устаревшие JPEG, PNG, GIF
• JPEG XR - стандарт JPEG на основе Microsoft HD Photo
• Формат файла многослойного изображения - для обработки изображений микроскопа
• Nrrd (почти необработанные растровые данные)
• PAM (Portable Arbitrary Map) - позднее добавление к семейству Netpbm
• PCX (PiCture eXchange) - устарело
• PGF (файл прогрессивной графики)
• PLBM (Planar Bitmap) - собственный формат Amiga
• SGI
• SID (база данных бесшовных изображений с несколькими разрешениями, MrSID)
• Sun Raster - устарело
• TGA (TARGA) - устаревшее
• Формат файла викарий - NASA / JPL изображение транспортного формата
• XISF ( расширяемый формат сериализации изображений )

Форматы контейнеров редакторов растровой графики [ править ]

Эти форматы изображений содержат различные изображения, слои и объекты, из которых должно быть составлено окончательное изображение.

• AFPhoto ( документ Affinity Photo )
• CD5 ( Изображение рисунка Chasys )
• CPT (Corel Photo Paint)
• KRA (Крита)
• MDP (Medibang и FireAlpaca)
• PDN (Paint Dot Net)
• PSD (документ Adobe PhotoShop)
• PSP (Corel Paint Shop Pro)
• SAI (Paint Tool SAI)
• XCF (формат eXperimental Computing Facility, собственный формат GIMP )

Векторные форматы [ править ]

В отличие от вышеперечисленных форматов растровых изображений (где данные описывают характеристики каждого отдельного пикселя), форматы векторных изображений содержат геометрическое описание, которое можно легко визуализировать при любом желаемом размере отображения.

В какой-то момент вся векторная графика должна быть растрирована для отображения на цифровых мониторах. Векторные изображения могут также 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 для рисования графики используют векторные данные, а не пиксельные данные.

CGM [ править ]

CGM ( метафайл компьютерной графики ) - это формат файла для 2D-векторной графики , растровой графики и текста , который определяется 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 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 вытеснен такими форматами, как SVG и DXF .

Формат Гербера (RS-274X) [ править ]

Формат Gerber (также известный как Extended Gerber, RS-274X) был разработан Gerber Systems Corp., ныне Ucamco , и представляет собой двухуровневый формат описания изображения 2D. Это стандартный формат де-факто, используемый для печатных плат или программного обеспечения для печатных плат. Он также широко используется в других отраслях, где требуются высокоточные двухуровневые изображения. ^[5]

SVG [ править ]

SVG ( масштабируемая векторная графика ) - это открытый стандарт, созданный и разработанный Консорциумом World Wide Web 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 графическое изображение SVG может быть сжато с помощью такой программы, как gzip . Из-за своего потенциала сценариев SVG является ключевым компонентом веб-приложений : интерактивных веб-страниц, которые выглядят и действуют как приложения.

Другие векторные форматы 2D [ править ]

• AFDesign ( документ Affinity Designer )
• AI ( иллюстрации в Adobe Illustrator )
• CDR ( CorelDRAW )
• DrawingML
• Метафайлы GEM (интерпретируются и записываются подсистемой VDI Graphics Environment Manager )
• Механизм компоновки графики
• HPGL , представленный на плоттерах Hewlett-Packard , но обобщенный на языке принтера
• HVIF ( формат векторных иконок Haiku )
• MathML
• NAPLPS (синтаксис Североамериканского протокола уровня представления)
• ODG ( графика OpenDocument )
• ! DRAW, собственный векторный графический формат (в нескольких версиях с обратной совместимостью) для компьютерной системы RISC-OS, начатый Acorn в середине 1980-х годов и до сих пор присутствующий на этой платформе.
• Язык разметки точной графики , представленный W3C , не был принят в качестве рекомендации .
• PSTricks и PGF / TikZ - это языки для создания графики в документах TeX .
• QCC, используемый Quilt Manager компанией Quilt EZ для создания лоскутных одеял.
• ReGIS , используется компьютерными терминалами DEC
• Протокол удаленной визуализации
• VML ( язык векторной разметки )
• Формат Xar , используемый в векторных приложениях от Xara
• XPS ( спецификация бумаги XML )

Векторные форматы 3D [ править ]

• AMF - Формат файлов аддитивного производства
• Asymptote - язык, переводящий TeX в 3D.
• .blend - Блендер
• КОЛЛАДА
• .dgn
• .dwf
• .dwg
• .dxf
• eDrawings
• .flt - OpenFlight
• FVRML - и FX3D, функциональные расширения VRML и X3D
• HSF
• IGES
• IMML - иммерсивный язык разметки мультимедиа
• IPA
• JT
• .MA (формат Maya ASCII)
• .MB (двоичный формат Maya)
• .OBJ Wavefront
• OpenGEX - обмен Open Game Engine
• PLY
• Язык описания сцены POV-Ray
• КНР
• ШАГ
• СКП
• STL - формат стереолитографии
• U3D - Универсальный формат файлов 3D
• VRML - язык моделирования виртуальной реальности
• XAML
• XGL
• XVL
• xVRML
• X3D
• .3D
• 3DF
• .3DM
• .3ds - Autodesk 3D Studio
• 3DXML
• X3D - векторный формат, используемый в 3D-приложениях от Xara

Составные форматы [ править ]

Это форматы, содержащие как пиксельные, так и векторные данные, возможно другие данные, например, интерактивные функции PDF.

• EPS ( инкапсулированный PostScript )
• PDF ( формат переносимого документа )
• PostScript , язык описания страниц с мощными графическими возможностями
• PICT (классический файл Macintosh QuickDraw)
• WMF / EMF ( метафайл Windows / расширенный метафайл)
• SWF (ударно-волновая вспышка)
• XAML Язык пользовательского интерфейса с использованием векторной графики для изображений.

Стерео форматы [ править ]

• MPO Формат объектов с несколькими изображениями (.mpo) состоит из нескольких изображений в формате JPEG ( Ассоциация производителей видеокамер и изображений ) (CIPA).
• PNS Формат PNG Stereo (.pns) состоит из параллельных изображений на основе PNG ( переносимая сетевая графика ).
• JPS Формат JPEG Stereo (.jps) состоит из формата изображения бок о бок, основанного на JPEG .

Ссылки [ править ]