Форматы пиксельной графики

В настоящее время не существует единых подходов для сохранения информации о свойствах пикселов в графических файлах, в связи с чем существует большое число форматов для записи файлов растровой графики.

Самый простой растровый формат BMP (Windows Device Independent Bitmap). В BMP данные о цвете хранятся в модели RGB (Red, Green, Blue). При этом поддерживаются как индексированные цвета (до 256 цветов), так и полноцветные (более 16 миллионов оттенков) изображения, причем в режиме индексированных цветов возможно кодирование с переменной длиной строки (Run Length Encoding). Благодаря упрощенному алгоритму записи изображения при обработке файлов формата BMP требования к системным ресурсам не являются лимитирующими. Распознается браузерами типа Internet Explorer, но в дистанционных курсах, построенных на WEB-те^нологиях, находит ограниченное применение из-за большого размера графи ческих файлов, созданных с использованием этого формата. Без компрессии размер файла оказывается близок к максимально возможному.

До недавнего времени одним из самых популярных форматов для графических файлов, ориентированных на применение в WEB-графике, считался формат GIF (CompuServe Graphics Interchange Format). He зависящий от аппаратного обеспечения, формат GIF был разработан в конце восьмидесятых годок прошлого столетия специально для передачи растровых изображений по компьютерным сетям. Небольшие размеры файлов изображений обусловлены применением алгоритма сжатия LZW (Lempel-Ziv-Welch), по которому одинаковые последовательности пикселов помечаются более короткими маркерами, и затем в соответствии с ними изображение восстанавливается без потери качества. При этом лучше сжимаются изображения с последовательностями одинаковых цветов по горизонтали, то есть картинка с горизонтальными полосками при прочих равных условиях будет занимать меньше места, чем картинка того же

размера, заполненная вертикальными полосками.

Высокая информационная емкость формата достигается, в том числе, и за счет ограничения в количестве цветов (не более 256), что, с одной стороны, является достоинством формата (метод LZW наиболее эффективен при сжатии графических изображений с ограниченной цветовой палитрой), а, с другой стороны, делает невозможным сохранение полноцветных фотографических изображений. Вследствие этого, а также ряда других причин, в последних разработках дистанционных курсов формат находит уже не такое широкое применение.

На смену формату GIF приходит новый популярный формат PNG (Portable Network Graphics), который заявлен в качестве еще одного сетевого стандарта. В нем для сжатия без потери качества используется алгоритм Deflate, дающий значительно лучшие, чем алгоритм LZW, результаты, особенно для полноцветных изображений большого размера. При этом для плавного отображения картинки по мере ее загрузки используется двумерная чересстрочная развертка, и изображение проявляется постепенно не только по строкам, но и по столбцам. Глубина цвета может быть любой, вплоть до 48 бит. Начиная с подфор- мата png24 (цифры означают глубину цвета), реализована поддержка 256 градаций прозрачности за счет альфа-канала с дополнительными градациями серого. С помощью этой функции полупрозрачный рисунок может выглядеть одинаково не только на монохромном фоне, но и практически на любом другом, включающем до 256 цветов. Кроме того, форматом предусмотрена запись информации о гамма-коррекции, характеризующей зависимость яркости свечения экрана монитора от его физических параметров. Значение коэффициента гамма-коррекции, считанное из файла, позволяет ввести поправку яркости, благодаря чему возможно одинаковое отображение графической информации независимо от аппаратуры пользователя.

Формат PNC) поддерживается большинством современных браузеров, например, Internet Explorer, начиная с версии 1 для Windows и с версии 4.5 па Макинтош.

Самый популярный формат для растровых фотографических изображений JPEG (Joint Photographic Experts Group) является общепризнанным сетевым стандартом и может хранить 24-битовые полноцветные изображения. Для сжатия им применяется одноименный алгоритм, который учитывает особенности зрительного восприятии, когда более крупные детали изображения кажутся более заметными (используется представление блока пикселов 8x8 одним цветом, и для каждого бл'ока формируется набор чисел - первые числа представляют цвет блока в целом, а последующие отражают мелкие делали). В этом формате следует сохранять только конечный вариант работы, потому что каждое пересохранение приводит ко все новым потерям (отбрасыванию) данных и, как следствие, к недопустимым искажениям цветовой гаммы изображения. При этом, чем выше степень сжатия, тем больше данных отбрасывается и тем ниже качество. Тем не менее при разовом сохранении файла почти всегда можно подобрать такой уровень компрессии, при котором в изображении будут минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери качества.

Существует три подформата jpg - обычный, Baseline Optimized (файлы несколько меньше, но не поддерживаются старыми программами) и Progressive (его файлы меньше стандартных, но чуть больше Baseline Optimized). Главная особенность Progressive JPEG в поддержке аналога чересстрочного вывода.

Кроме перечисленных, имеются и другие форматы для записи растровых изображений (Encapsulated PostScript - EPS, Tagged Image File Format TIFF, Truevision Targa Image File TGA и др.). Однако в большинстве случаев они не могут быть рекомендованы для создания графо-орнентированных разделов инженерных дистанционных курсов, т.к. или устарели и не поддерживаются современными версиями сетевых браузеров, или не обеспечивают вынужденного компромисса между максимально возможной степенью сжатия графических файлов для их передачи внутри сети и современными требованиями к качеству иллюстраций.

В последнее время появились сообщения, что американская компания Allume Systems разработала новую технологию сжатия графических файлов, которая, как утверждается, позволяет уменьшить размер изображений на 28% без потери качества по сравнению с файлами в формате JPEG. Анонсированная эффективность сжатия выглядит вполне достоверной, так как известно, что теоретически допускается улучшение коэффициента компрессии современных версий формата JPEG примерно на 30 35%. Если это действительно так, то появление нового стандарта может стать хорошей основой для дальнейшего совершенствования электронного методического обеспечения дистанционного обучения инженерным специальностям, использующим растровые форматы для отображения графической информации.