Тема: «Виды графических редакторов и файлов»
Цель: ознакомиться с понятием «графический редактор», с типами графических редакторов и расширениями и форматами графических файлов.
Ход работы
Знакомство с материалом
Графический редактор — программа (или пакет программ), позволяющая создавать, просматривать, обрабатывать и редактировать цифровые изображения (рисунки, картинки, фотографии) на компьютере.
Типы графических редакторов:
- Растровые графические редакторы. Наиболее популярные: платный Adobe Photoshop и бесплатные GIMP, Krita, Photofiltre, Paint.NET и Canva.
- Векторные графические редакторы. Наиболее популярные: платные Adobe Illustrator, Corel Draw, бесплатный Inkscape и условно-бесплатный Figma.
- Гибридные графические редакторы. Наиболее популярны: RasterDesk (для AutoCAD) и Spotlight. Adobe Photoshop имеет ряд функций для работы с векторной графикой, а Adobe Illustrator и Corel Draw некоторые функции для работы с растровой графикой.
Растровый графический редактор – специализированная программа, предназначенная для создания и обработки изображений. Подобные программные продукты нашли широкое применение в работе художников-иллюстраторов, при подготовке изображений к печати типографским способом или на фотобумаге, публикации в Интернете.
Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах.
В противоположность векторным редакторам, растровые используют для представления изображений матрицу точек (bitmap). Однако, большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.
Наиболее известные растровые редакторы:
- GIMP 2.2.8;
- Adobe Photoshop – самый популярный коммерческий собственнический редактор;
- Adobe Fireworks;
- Corel Photo-Paint;
- Corel Paint Shop Pro;
- Corel Painter;
- GIMP – самый популярный свободный бесплатный редактор;
- Microsoft Paint;
- Microsoft Photo Editor;
- Krita.
- Менее известные растровые редакторы:
- KolourPaint;
- Tux Paint – ориентирован на детей от 3-х лет;
- Paint.NET;
- PhotoFiltre.
Растровые форматы:
GIF (Graphics Interchange Format) – формат для обмена изображениями, хранения графических изображений. Формат GIF способен хранить сжатые без потерь изображения в формате до 256 цветов с палитрой, и предназначен, в основном, для чертежей, графиков и т. д.
Область применения
Изображение в формате GIF хранится построчно, поддерживается только формат с индексированной палитрой цветов. Стандарт разрабатывался для поддержи 256-цветовой палитры. Недокументированной, но поддерживаемой возможностью является сохранение большего количества цветов с помощью анимированного GIF с нулевой задержкой между кадрами. При этом каждый кадр содержит свою палитру. Один из цветов в палитре может быть объявлен «прозрачным». В этом случае в программах, которые поддерживают прозрачность GIF (например, большинство современных браузеров) сквозь пиксели, окрашенные «прозрачным» цветом будет виден фон. «Полупрозрачность» пикселей (технология альфа-канала) не поддерживается.
Формат GIF допускает чересстрочное хранение данных. При этом строки разбиваются на группы, и меняется порядок хранения строк в файле. При загрузке изображение проявляется постепенно, в несколько проходов. Благодаря этому, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.
В чересстрочном GIF'е сначала записываются строки 1, 5, 10 и т. д. Таким образом, загрузив 1/4 данных, пользователь будет иметь представление о целом изображении. Вторым проходом следуют строки 3, 7, 12, разрешение изображения в браузере ещё вдвое увеличивается. Наконец, третий проход передаёт все недостающие строки (2, 4, 6…). Таким образом, задолго до окончания загрузки файла пользователь может понять, что внутри и решить, стоит ли ждать полной загрузки изображения. Чересстрочная запись незначительно увеличивает размер файла, но это, как правило, оправдывается приобретаемым свойством.
Формат GIF поддерживает анимационные изображения. Фрагменты представляют собой последовательности нескольких статичных кадров, а также информацию о том, сколько времени каждый кадр будет показан на экране. Анимация может быть закольцована, тогда после последнего кадра будет вновь показан первый и так далее.
PNG (Portable Network Graphics) – растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь. PNG был создан как для улучшения, так и для замены формата GIF графическим форматом, не требующим лицензии для использования.
Днём рождения PNG можно считать 4 января 1995 года, когда Т. Боутелл предложил в ряде конференций Usenet создать свободный формат, который был бы не хуже GIF. И уже через три недели после публикации идеи были разработаны четыре версии нового формата. Вначале он имел название PBF (Portable Bitmap Format), а нынешнее имя получил 23 января 1995 г. Уже в декабре того же года спецификация PNG версии 0.92 была рассмотрена консорциумом W3C, а с выходом 1 октября 1996 г. версии 1.0 PNG был рекомендован в качестве полноправного сетевого формата.
Область применения
Формат PNG хранит графическую информацию в сжатом виде. Причём это сжатие производится без потерь. Формат PNG спроектирован для замены устаревшего и более простого формата GIF, а также, в некоторой степени, для замены значительно более сложного формата TIFF. Формат PNG позиционируется, прежде всего, для использования в сети Интернет и редактирования графики.
Он имеет следующие основные преимущества перед GIF:
1. Практически неограниченное количество цветов в изображении (GIF использует в лучшем случае 8-битный цвет).
2. Опциональная поддержка альфа-канала.
3. Возможность гамма-коррекции.
4. Двумерная чересстрочная развёртка.
PNG является хорошим форматом для редактирования изображений, даже для хранения промежуточных стадий редактирования, так как восстановление и пересохранение изображения проходят без потерь в качестве. Также, в отличие, например, от TIFF, спецификация PNG не позволяет авторам реализаций выбирать, какие возможности они собираются реализовать. Поэтому любое сохранённое изображение PNG может быть прочитано в любом другом приложении, поддерживающем PNG.
Мультипликация
Существует одна особенность GIF, которая в PNG не реализована – поддержка множественного изображения, особенно мультипликации; PNG изначально был предназначен лишь для хранения одного изображения в одном файле.
Для передачи анимированных изображений был разработан расширенный формат MNG, опубликованный в середине 1999 года и уже поддерживаемый в различных приложениях, однако пока так и не ставший общепринятым.
Некоторые – в частности, разработчики Mozilla Foundation – критиковали MNG за сложность и большой размер реализации, и отсутствие обратной совместимости с PNG. В 2004 году они разработали формат APNG, который не был принят в качестве официального стандарта разработчиками PNG и MNG, но его поддержка к 2008 году была реализована в тестовых сборках некоторых веб-браузеров и программ просмотра изображений.
BMP (Bitmap – битовая карта) – формат хранения растровых изображений. Обычно используется без сжатия.
С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2. Файлы формата BMP могут иметь расширения.bmp,.dib,.rle.
Глубина цвета в данном формате может быть от 1 до 48 бит на пиксель, максимальные габариты изображения 65535 на 65535 пикселей. В формате BMP есть поддержка сжатия по алгоритму RLE, но, несмотря на это, из-за большого объёма он редко используется в Интернете.
Палитра
Палитра может содержать последовательность четырёхбайтовых полей по числу доступных цветов (256 для 8-битного изображения). Три младших байта каждого поля определяют интенсивность красной, зелёной и синей компоненты цвета, старший байт не используется. Каждый пиксель изображения описан в таком случае одним байтом, содержащим номер поля палитры, в котором сохранен цвет этого пикселя.
Если пиксель изображения описывается 16-битным числом, палитра может хранить три двухбайтных значения, каждое из которых определяет маску для извлечения из 16-битного пикселя красной, зелёной и синей компонент цвета.
Файл BMP может не содержать палитры, если в нём хранится несжатое полноцветное изображение.
Данные изображения
Последовательность пикселей, записанных в том или ином виде. Пиксели хранятся построчно, снизу-вверх. Каждая строка изображения дополняется нулями до длины, кратной четырём байтам.
Битность изображения
В зависимости от количества представляемых цветов, на каждую точку отводится от 1 до 48 битов:
- 1 бит – монохромное изображение (два цвета);
- 2 бита – редко используемый формат с 4 возможными цветами (один из режимов CGA);
- 4 бита – 16 цветное изображение, один из режимов работы VGA;
- 8 бит (1 байт) – 256 цветов, последний из режимов, поддерживавших индексированные цвета;
- 16 бит (2 байта) – режим Hi Color, 65536 возможных оттенков;
- 24 бита (3 байта) – True Color. В связи с тем, что 3 байта не очень хорошо соотносятся с степенями двойки, вместо него часто используют 32 битное изображение. В режиме True Color на каждый из трёх каналов (в режиме RGB) отводится по 1 байту (256 возможных значений), общее количество цветов равно 16777216;
- 32 бита (4 байта) – этот режим практически аналогичен True Color, четвёртый байт обычно используется для хранения альфа-канала (прозрачности) или для выравнивания;
- 48 бит (6 байт) – редко используемый формат с повышенной точностью передачи цвета, поддерживается относительно малым количеством программ и оборудования.
Индексированные цвета
При количестве бит от 1 до 8 на каждый пиксель может использоваться специальный режим индексированных цветов. В этом случае число, соответствующее каждому пикселю указывает не на цвет, а на номер цвета в палитре. Благодаря использованию палитры имеется возможность адаптировать изображение к цветам, присутствующим на изображении. В таком случае изображение ограниченно не заданными цветами, а максимальным количеством одновременно используемых цветов.
JPEG (Joint Photographic Experts Group – Объединённая группа экспертов в области фотографии) – является широкоиспользуемым методом сжатия фотоизображений. Формат файла, который содержит сжатые данные, обычно, также называют именем JPEG; наиболее распространённые расширения для таких файлов.jpeg,.jfif,.jpg,.JPG, или.JPE. Однако из них.jpg самое популярное расширение на всех платформах.
Область применения
Формат является форматом сжатия с потерями, поэтому некорректно считать, что JPEG хранит данные как 8 бит на канал (24 бит на пиксель). С другой стороны, так как данные, подвергающиеся компрессии по формату JPEG и декомпрессированные данные обычно представляются в формате 8 бит на канал, иногда используется эта терминология. Поддерживается также сжатие черно-белых полутоновых изображений.
При сохранении JPEG-файла можно указать степень сжатия, которую обычно задают в некоторых условных единицах, например, от 1 до 100 или от 1 до 10. Большее число соответствует лучшему качеству, но при этом увеличивается размер файла. Обыкновенно, разница в качестве между 90 и 100 на глаз уже практически не воспринимается.
Варианты хранения
Progressive JPEG – такой способ записи сжатого изображения в файл, при котором старшие (низкочастотные) коэффициенты находятся в начале файла. Это позволяет получить уменьшенное изображение при загрузке лишь небольшой части файла и повышать детализацию изображения по мере загрузки оставшейся части. Поэтому Progressive JPEG получил широкое распространение в Internet.
Достоинства и недостатки
К недостаткам формата следует отнести то, что при сильных степенях сжатия дает знать о себе блочная структура данных, изображение «дробится на квадратики». Этот эффект особенно заметен на областях с низкой пространственной частотой (плавные переходы изображения, например, чистое небо). В областях с высокой пространственной частотой (например, контрастные границы изображения), возникают характерные «артефакты» – иррегулярная структура пикселей искаженного цвета и/или яркости. Кроме того, из изображения пропадают мелкие цветные детали. Не стоит также забывать и о том, что данный формат не поддерживает прозрачность.
Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за высокой степени сжатия, относительно существующих во время его появления альтернатив.
TIFF (Tagged Image File Format) – формат хранения растровых графических изображений. Изначально был разработан компанией Aldus в сотрудничестве с Microsoft, для использования с PostScript. TIFF стал популярным форматом для хранения изображений с большой глубиной цвета, используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями. TIFF был выбран в качестве основного графического формата операционной системы NeXTstep, и из неё поддержка этого формата перешла в Mac OS X. Владелец спецификаций Aldus впоследствии объединилась с Adobe, владеющей в настоящее время правом на использование формата.
Файлы формата TIFF, как правило, имеют расширение.tiff или.tif.