Форматы файлов изображений - Image file formats

"Формат изображения" перенаправляется сюда. Формат сенсора камеры см. Формат датчика изображения.
Эта статья о форматах цифровых изображений, используемых для хранения фотографий и других изображений. Форматы файлов образа диска см. Образ диска. Для общих форматов цифровых файлов см. Формат файла.

Форматы файлов изображений являются стандартизированными средствами организации и хранения цифровые изображения. Формат файла изображения может хранить данные в несжатом формате, в сжатом формате (который может быть без потерь или с потерями) или вектор формат. Изображение файлы состоят из цифровых данных в одном из этих форматов, так что данные могут быть растеризованный для использования на дисплее компьютера или принтере. Растеризация преобразует данные изображения в сетку пикселей. Каждый пиксель имеет ряд битов для обозначения его цвета (а в некоторых форматах его прозрачность ). При растрировании файла изображения для определенного устройства учитывается количество бит на пиксель (глубина цвета), для обработки которого предназначено устройство.

Размеры файлов изображений

Размер файлов растровых изображений прямо коррелирует с количеством пикселей в изображении и глубиной цвета (бит на пиксель). Однако изображения можно сжимать различными способами. Сжатие алгоритм сохраняет 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, такими как штриховые рисунки или последовательности анимации) могут быть сжаты без потерь в формат GIF или PNG, что приведет к меньшему размеру файла, чем формат JPEG с потерями.

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

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

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

Сжатие файла изображения

Есть два типа сжатие файла изображения алгоритмы: без потерь и с потерями.

Сжатие без потерь алгоритмы 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. Следует использовать сжатие без потерь, чтобы избежать накопления стадий повторного сжатия при редактировании изображений.

Сжатие с потерями алгоритмы сохраняют представление исходного несжатого изображения, которое может показаться точной 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, при котором качество изображения меняется на размер файла.

Основные форматы графических файлов

Смотрите также: Сравнение форматов графических файлов § Технические детали

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.

Помимо обычных форматов изображений, Метафайл форматы - это переносимые форматы, которые могут включать как растровую, так и векторную информацию. Примерами являются независимые от приложения форматы, такие как WMF и ЭДС. Формат метафайла - это промежуточный формат. Большинство приложений открывают метафайлы, а затем сохраняют их в собственном собственном формате. Язык описания страницы относится к форматам, используемым для описания макета печатной страницы, содержащей текст, объекты и изображения. Примеры PostScript, PDF и PCL.

Растровые форматы

Дальнейшая информация: Растровая графика

JPEG / JFIF

JPEG (Объединенная группа экспертов по фотографии) - это сжатие с потерями метод; Изображения, сжатые в формате JPEG, обычно хранятся в JFIF (Формат обмена файлами JPEG). JPEG / JFIF расширение имени файла является JPG или же 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 степень сжатия, которое необходимо применить, 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. деградация поколений при многократном редактировании и сохранении. (JPEG также обеспечивает хранение изображений без потерь, но версия без потерь широко не поддерживается.)

JPEG 2000

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

В Exif (Сменный формат файла изображения ) формат - это файловый стандарт, аналогичный формату JFIF с расширениями TIFF; он включен в программное обеспечение для записи в формате JPEG, используемое в большинстве камер. Его цель - записывать и стандартизировать обмен изображениями с метаданные 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, выдержку, размер изображения, степень сжатия, 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 разных форматах хоста, например TIFF, JFIF (JPEG) или PNG. IFF-META - еще один пример.

TIFF

В TIFF (Теговый формат файла изображения ) - это гибкий формат, обычно использующий либо TIFF или же TIF расширение имени файла. Структура с тегами была разработана так, чтобы ее можно было легко расширять, и многие поставщики ввели собственные специальные теги, в результате чего ни один читатель не обрабатывает все разновидности 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 двухуровневые (черно-белые) изображения. 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 обрабатывать специфичные для устройства цветовые пространства, такие как CMYK определяется конкретным набором красок для печатного станка. OCR Программные пакеты (оптического распознавания символов) обычно генерируют некоторую форму изображения TIFF (часто монохромный ) для отсканированных текстовых страниц.

Гифка

В Гифка (Формат обмена графикой ) при обычном использовании ограничивается 8-битной палитрой или 256 цветами (в то время как 24-битная глубина цвета технически возможна).[1][2] GIF наиболее подходит для хранения графики с небольшим количеством цветов, например простых диаграмм, фигур, логотипов и изображений в мультяшном стиле, поскольку он использует LZW сжатие без потерь, которое более эффективно, когда большие области имеют один цвет, и менее эффективно для фотографических или смущенный 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

В 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

В PNG (Переносимая сетевая графика ) был создан как бесплатная альтернатива GIF с открытым исходным кодом. 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 равномерно 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. В Adam7 чересстрочная развертка позволяет выполнить предварительный просмотр на раннем этапе, даже если передан лишь небольшой процент данных изображения. PNG может хранить данные о гамме и цветности для улучшения согласования цветов на гетерогенных платформах.

PNG разработан для работы в онлайн-приложениях для просмотра, таких как веб-браузеры и может транслироваться в потоковом режиме с опцией прогрессивного отображения. PNG является надежным, обеспечивая как полную проверку целостности файла, так и простое обнаружение распространенных ошибок передачи.

Анимированные форматы, производные от PNG: MNG и APNG, который обратно совместим с PNG и поддерживается большинством браузеров.

PPM, PGM, PBM и PNM

Формат netpbm это семья, включающая портативное растровое изображение формат файла (PPM), портативная серая карта формат файла (PGM) и переносимое растровое изображение формат файла (PBM). Это либо чистые ASCII файлы или 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 ("пзаказатьNу Map ").

WebP

WebP - это открытый формат изображений, выпущенный в 2010 году, в котором используется сжатие как без потерь, так и с потерями. Он был разработан Google уменьшить размер файла изображения для ускорения загрузки веб-страницы: его основная цель - заменить JPEG в качестве основного формата фотографий в Интернете. WebP основан на VP8 внутрикадрового кодирования и использует контейнер на основе РИФФ.

В 2011,[3] Google добавил «Расширенный формат файла», позволяющий поддерживать WebP для анимация, Профиль ICC, XMP и Exif метаданные, и мозаика.

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 с помощью формата WebP Lossless.
  • Метаданные - изображение может иметь метаданные, хранящиеся в форматах EXIF ​​или XMP.
  • Прозрачность - изображение может иметь прозрачность, то есть альфа-канал.
  • Цветовой профиль - изображение может иметь встроенный ICC-профиль, как описано International Color Consortium.
  • Анимация - изображение может содержать несколько кадров с паузами между ними, что делает его анимацией.[4]

Растровые форматы HDR

Большинство типичных растровых форматов не могут хранить HDR data (32-битные значения с плавающей запятой на компонент пикселя), поэтому некоторые относительно старые или сложные форматы все еще преобладают здесь, и их стоит упомянуть отдельно. Тем не менее, появляются новые альтернативы. RGBE формат HDR-изображений, полученных из Сияние а также поддерживается 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 запятой в базовом 8-битном файле JPEG с использованием уровней улучшения, закодированных с помощью четырех профилей (A-D); Профиль A основан на формате RGBE, а профиль B - на формате XDepth от Trellis Management.

HEIF

В Высокоэффективный формат файла изображения (HEIF) - это формат контейнера изображений, стандартизированный MPEG на основе Базовый формат медиафайлов ISO. Хотя HEIF можно использовать с любым форматом сжатия изображений, стандарт HEIF определяет хранение HEVC изображения с внутренним кодированием и последовательности изображений с кодированием HEVC, использующие межкадровое предсказание.

ЛЕТУЧАЯ МЫШЬ

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

Форматы контейнеров редакторы растровой графики

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

  • AFPhoto (Affinity Photo Документ)
  • CD5 (Часис Дро Изображение)
  • CPT (Corel Photo Paint)
  • KRA (Крита)
  • MDP (Medibang и FireAlpaca)
  • PDN (Paint Dot Net)
  • PSD (Документ Adobe PhotoShop)
  • PSP (Corel Paint Shop Pro)
  • ВОФК (Paint Tool SAI)
  • XCF (формат eXperimental Computing Facility, родной GIMP формат)

Векторные форматы

Дальнейшая информация: Векторная графика

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 всю векторную графику необходимо растрировать для отображения на цифровых мониторах. Векторные изображения также могут отображаться с аналоговым ЭЛТ технология, как та, которая используется в некоторых электронное испытательное оборудование, медицинские мониторы, радар дисплеи, лазерные шоу и ранние видеоигры. Плоттеры - это принтеры, которые для рисования графики используют векторные данные, а не пиксельные данные.

CGM

CGM (Метафайл компьютерной графики ) - это формат файла для 2D векторная графика, растровая графика и текст, и определяется ISO /IEC 8632. Все графический элементы могут быть указаны в текстовом исходный файл 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 это было принято в областях техническая иллюстрация и профессиональный дизайн, но в значительной степени вытеснен такими форматами, как SVG и DXF.

Формат Гербера (RS-274X)

В Формат Гербера (он же Extended Gerber, RS-274X) был разработан Gerber Systems Corp., сейчас Ucamco, и является форматом описания двухуровневого изображения. Это стандартный формат де-факто, используемый печатная плата или программное обеспечение для печатной платы. Он также широко используется в других отраслях, где требуются высокоточные двухуровневые изображения.[5]

SVG

SVG (Масштабируемая векторная графика ) является открытый стандарт создан и разработан Консорциум World Wide Web для удовлетворения потребности (и попыток нескольких корпораций) в универсальном, сценарий и универсальный векторный формат для Интернета и прочего. Формат SVG не имеет собственной схемы сжатия, но из-за текстовой природы XML, изображение SVG можно сжать с помощью такой программы, как gzip. Из-за своего потенциала сценариев SVG является ключевым компонентом в веб-приложения: интерактивные веб-страницы, которые выглядят и действуют как приложения.

Другие векторные форматы 2D

3D векторные форматы

  • AMF - Формат файлов аддитивного производства
  • Асимптота - Язык, переводящий TeX в 3D.
  • .смешивать - 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 Волновой фронт
  • OpenGEX - Открытый обмен игрового движка
  • PLY
  • Пов-луч язык описания сцены
  • КНР
  • ШАГ
  • СКП
  • STL - Формат стереолитографии
  • U3D - Универсальный формат файла 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 из Xara

Составные форматы

Смотрите также: Метафайл

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

Стерео форматы

Рекомендации

  1. ^ Андреас Кляйнерт (2007). "24-битные (истинные цвета) расширения GIF". Архивировано из оригинал 16 марта 2012 г.. Получено 23 марта 2012.
  2. ^ Филип Ховард. "Пример полноцветного GIF". Архивировано из оригинал 22 февраля 2015 г.. Получено 23 марта 2012.
  3. ^ Арора, Викас (3 октября 2011 г.). "Фреймворк WebP-Mux (контейнер на основе RIFF)". Группы Google. Получено 18 ноября 2011.
  4. ^ «Спецификация контейнера WebP». Разработчики Google. Получено 4 апреля 2020. CC-BY icon.svg Текст был скопирован из этого источника, который доступен под Международная лицензия Creative Commons Attribution 4.0.
  5. ^ «Спецификация формата файла Gerber». Ucamco.