STRONA TYTUŁOWA PRACY KONTROLNEJ

Centrum Nauki i Biznesu „Żak” sp. z o.o.

UWAGA: POLE SZARE WYPEŁNIA SŁUCHACZ SKŁADAJĄCY PRACĘ KONTROLNĄ

Imię i nazwisko Jacek Soboś	Data wpływu …………………………………..
Kierunek Technik informatyk
Semestr / Grupa III
Przedmiot/ Temat pracy Multimedia i grafika komputerowa - Formaty plików graficznych
Nauczyciel
Podpis Słuchacza
Ocena z pracy
Podpis nauczyciela
Data sprawdzenia

Formaty plików graficznych

EPS (Encapsulated PostScript) - format plików, będący podzbiorem języka Postscript, służący do przechowywania pojedynczych stron grafiki wektorowej w postaci umożliwiającej osadzanie ich w innych dokumentach. Użytecznym rozszerzeniem tego formatu jest format EPSI ( Encapsulated PostScript Interchange), zawierający dodatkowo informacje ułatwiające wyświetlenie szybkiego podglądu grafiki zapisanej w zasadniczej części pliku.

Z punktu widzenia składni, format EPS dopuszcza nieomal pełen zestaw komend języka Postscript, z ograniczeniami dotyczącymi zakresu ich użycia. W szczególności, plik EPS obejmuje wyłącznie pojedynczy rysunek, bez podziału na strony i bez możliwości ingerowania w środowisko wykraczające poza definiowany obszar. Zakres rysunku opisany jest przez prostokąt o narożnikach zdefiniowanych komendą %%BoundingBox. Z punktu widzenia składni Postscriptu komenda ta jest tylko komentarzem, jednak interpretery języka Postscript muszą ją rozpoznawać, by móc wbudować wczytywaną grafikę w skład większej całości.

Przez wiele lat format EPS był jedynym uniwersalnym formatem zapisu plików z grafiką wektorową (umożliwiającym również osadzanie w nim bitmap jako obiektów). Praktycznie każdy program stosowany w DTP potrafi takie pliki odczytywać i zapisywać.

Czasem stosowany jest skrót EPSF, który oznacza Encapsulated PostScript Format.

JNG (ang. JPEG Network Graphics) to format stratnej kompresji grafiki rastrowej z obsługą przezroczystości. Format został stworzony na potrzeby formatu animacji MNG jako dopełnienie PNG służące do kompresji fotografii (zamiast schematów, do kompresji których służy PNG).

Według planów twórców, JNG wraz z PNG i MNG miał znaleźć szerokie zastosowanie na stronach WWW. Obecnie jednak nie jest on obsługiwany przez popularne przeglądarki i nie ma żadnych zapowiedzi dotyczących jego implementacji. Innym jego problemem jest ograniczona dostępność narzędzi do jego edycji.

JPEG (wym. dżej-peg lub jot-peg) - format kompresji statycznych obrazów rastrowych, przeznaczony głównie do stratnego zapisu obrazów naturalnych (pejzaży, portretów itp.), charakteryzujących się płynnymi przejściami barw oraz brakiem lub małą ilością ostrych krawędzi i drobnych detali.

Motywacją do powstania tego standardu było ujednolicenie algorytmów kompresji obrazów monochromatycznych i kolorowych. Format plików JPEG/JFIF obok formatów GIF i PNG jest najczęściej stosowanym formatem grafiki na stronach WWW. Typ MIME zarejestrowany dla tego formatu nosi nazwę image/jpeg i został zdefiniowany w RFC 1341

Historia standardu JPEG

Prace nad standardem rozpoczęły się w kwietniu 1983 roku w organizacji ISO. W 1986 roku z inicjatywy ISO oraz CCITT powstał zespół ekspertów nazwany Joint Photographic Experts Group (ang. Połączona Grupa Ekspertów Fotograficznych), który zjednoczył wysiłki różnych niezależnych grup.

Standard o nazwie ISO/IEC IS 10918-1 | ITU-T Recommendation T.81 został opublikowany w dwóch częściach w 1991 roku i definiował podstawowy (ang. baseline), sekwencyjny tryb kompresji stratnej, oparty na dyskretnej transformacie kosinusowej (DCT) oraz jego różne rozszerzenia:

• Tryb progresywny kompresji, również oparty na DCT, przewidziany do wyświetlania obrazów w trakcie przesyłania danych. Efekt płynnie wyostrzającego się obrazu jest szczególnie dobrze widoczny przy użyciu szybkiego dekompresora i wolnej transmisji danych. Tryb ten zyskał rozpowszechnienie wraz z rozwojem Internetu.

• Tryb hierarchiczny, pozwalający na zapis w jednym pliku tego samego obrazu jako sekwencji kadrów o różnych rozdzielczościach. Kolejne kadry są kodowane jako różnice względem kadrów poprzednich, o niższej rozdzielczości, a nie jako oddzielne obrazy, co zmniejsza rozmiar pliku. Tryb ten nie definiuje, która z metod kompresji ma zostać użyta. Tryb hierarchiczny umożliwia szybki podgląd obrazów bez czasochłonnej dekompresji obrazów o wysokiej rozdzielczości, co ma zastosowanie np. w fotografii cyfrowej.

Opisane metody kompresji stratnej umożliwiają uzyskanie dużej kompresji obrazu, rzędu 20:1 kosztem pewnej utraty szczegółów, na ogół niezauważalnej.

Opublikowany standard JPEG nie opisywał dokładnych implementacji algorytmów kompresji, W rezultacie powstało wiele rozwiązań różniących się nawet w takich szczegółach, jak skala jakości obrazu. Równocześnie z implementacjami komercyjnymi, częściowo opatentowanymi, zaczęły powstawać rozwiązania rozprowadzane na innych licencjach. Szczególnie wyróżniła się praca zespołu znanego jako Independent JPEG Group (IJG), zakończona publikacją bibliotek kompresji i dekompresji JPEG jako wolnego oprogramowania na licencji zbliżonej do licencji BSD.

Standard JPEG nie określał też dokładnego formatu plików graficznych, zdefiniowano tylko podstawy znane pod nazwą JPEG Interchange Format. W rezultacie największą popularność uzyskał wprowadzony przez firmę C-cube Microsystems format JFIF (ang. JPEG File Interchange Format), stanowiący rozszerzenie wobec standardu i posługujący się rozszerzeniem "jpeg" albo "jpg", dlatego często błędnie identyfikowany ze standardem JPEG. Inny popularny format pliku wykorzystujący standard JPEG to TIFF.

W 1993 roku opracowano rozszerzenie standardu JPEG dla bezstratnej kompresji, używające zupełnie innej metody niż istniejące metody stratne. Rozszerzenie to nie jest obsługiwane przez biblioteki IJG i nigdy się szerzej nie przyjęło.

W 1995 pod nazwą ISO/IEC IS 10918-3 | ITU-T Recommendation T.84 opublikowano część trzecią standardu, zawierającą kolejne rozszerzenia, które miały poprawić jakość obrazu przy tym samym stopniu kompresji. Są to m.in.:

• zmienna kwantyzacja (ang. variable quantization) uwzględnia różne poziomy szczegółowości w różnych częściach obrazu;

• wybiórcza poprawa jakości (ang. selective refinement) umożliwia kontynuację progresywnej dekompresji lub podjęcie dekompresji z kadru o wyższej rozdzielczości tylko dla fragmentów obrazu zawierających najwięcej szczegółów;

• podział na kafelki (ang. tiling), umożliwiający składanie obrazu z kawałków o różnych rozmiarach, rozdzielczościach, współczynnikach kompresji czy nawet paletach barw.

Poza tym zdefiniowano standardowy format pliku o nazwie SPIFF (ang. Still Picture Interchange File Format), który jako kompatybilny wstecznie miał zastąpić format JFIF. Darmowe biblioteki IJG nie obsługują rozszerzeń zawartych w tej części standardu.

Krytyka braku w standardzie dobrych metod bezstratnej kompresji, które nadawałyby się do zapisu obrazu o najwyższej jakości czy kompresji różnic między kadrami w trybie hierarchicznym, przyczyniła się do rozpoczęcia prac nad kolejnym rozszerzeniem standardu. Komitet JPEG rozpatrzył różne algorytmy i jako podstawę kolejnego rozszerzenia standardu wybrał sekwencyjny algorytm LOCO-I (ang. Low Complexity, Context-Based, Lossless Image Compression Algorithm), opracowany w HP Labs w 1996. Standard został opublikowany w 1999 roku w dokumencie ISO/IEC IS 14495-1 | ITU-T T.87, a metoda kompresji jest znana pod nazwą JPEG-LS. Metoda ta daje kompresję rzędu 2:1 i nie jest zbyt powszechnie stosowana. Standard opisuje również (mało) stratny tryb metody JPEG-LS.

W tym samym czasie trwały też prace nad modyfikacją metod stratnych, które miały wyeliminować wady stosowanego dotychczas algorytmu DCT. Na następcę wybrano algorytm dyskretnej transformaty falkowej, co dało możliwość połączenia kompresji stratnej i bezstratnej oraz zastosowania wcześniej zdefiniowanych rozszerzeń w jednej metodzie. Tak zdefiniowany standard otrzymał nazwę JPEG 2000 i został ogłoszony w 2000 roku w dokumencie ISO/IEC 15444-1:2000.

JPEG 2000 - standard kompresji obrazu opracowany jako uzupełnienie istniejących, bardzo popularnych technik kompresji JPEG.

Algorytm JPEG 2000 opiera się na wykorzystaniu dyskretnej transformaty falkowej DWT, która dzieli obraz na wysokie i niskie częstotliwości. Część odpowiadająca niskim częstotliwościom może być dzielona dalej w ten sam sposób. Tak przygotowaną tablicę próbek dzieli się na bloki, a następnie kwantuje i koduje niezależnie od siebie. Stopień kompresji reguluje się poprzez wysłanie tylko niektórych bloków, jak również przez zmienną kwantyzację próbek.

Zaletą JPEG 2000 jest nieco lepsza jakość obrazu przy tym samym stopniu kompresji. W odróżnieniu od JPEG, obraz może być również skompresowany bezstratnie, co czyni nowy standard konkurencyjnym dla formatu PNG. Inna zaleta JPEG 2000 to możliwość przeplotu danych - w miarę odbierania (np. przez sieć) kolejnych próbek obrazu jego jakość stopniowo się poprawia (podobny tryb, choć bardzo uproszczony, oferuje JPEG). Wadą algorytmu JPEG 2000 jest duża złożoność obliczeniowa, w związku z tym nie przewiduje się zastąpienia nim standardu JPEG. Algorytm JPEG 2000 jest wykorzystywany między innymi do kompresowania obrazu w kinach cyfrowych.

Specyfikacja JPEG 2000 została zawarta w normie ISO/IEC 15444. Typ MIME jest określony w RFC 3745

DjVu (wymowa: deża wu, por. déjà vu) - jeden z formatów plików graficznych. Pliki zapisywane w tym formacie posiadają rozszerzenie „djvu” lub „djv”.

Zamierzeniem twórców formatu DjVu było umożliwienie tworzenia cyfrowych bibliotek, w których książki byłyby przechowywane nanośnikach elektronicznych. Cel taki łączył się z koniecznością stworzenia formatu plików graficznych, który umożliwiałby przechowywanie zeskanowanego tekstu z jakością odpowiadającą papierowemu oryginałowi przy jednoczesnym względnie małym rozmiarze pliku.

Djvu oparte jest na zaawansowanej (wciąż rozwijanej) metodzie segmentacji obrazu. Tworzenie pliku DjVu polega na rozdzieleniu dowolnie skomplikowanego obrazu na odrębne warstwy, a następnie poddaniu warstw odrębnym optymalizacjom i kompresjom.

Najczęściej stosowane warstwy to: tło (np. 100 dpi ), czarno-biała warstwa tekstu najwyższej jakości (np. 300 dpi), warstwa koloru służąca jedynie do nałożenia koloru na czarno-białą warstwę tekstu (np. 25 dpi). Ponadto istnieje możliwość wprowadzenia do dodatkowej warstwy informacyjnej tekstu - treści uzyskanej metodą OCR. Umieszczenie w pliku tekstu umożliwia m.in. wyszukiwanie treści.

Dane w pliku DjVu zapisane są progresywnie, co pozwala na wyświetlenie części zawartości pliku, zanim zostanie do końca odczytany, zwłaszcza przy pobieraniu przez Internet. W miarę pobierania pliku pojawiają się kolejne warstwy.

TIFF (ang. Tagged Image File Format) - komputerowy format plików graficznych. Służy do zapisywania grafiki rastrowej.

Został opracowany w 1986 przez grupę firm pod przewodnictwem Aldus Corporation do drukowania postscriptowego. W pracach nad nim uczestniczył też Microsoft i Hewlett-Packard.

Pliki zapisane w tym formacie mają rozszerzenie ".tif" lub ".tiff".

Format TIFF pozwala na zapisywanie obrazów stworzonych w trybie kreskowym, skali szarości oraz w wielu trybach koloru i wielu głębiach bitowych koloru. Przechowuje ścieżki i kanały alfa, profile koloru, komentarze tekstowe. TIFF umożliwia stosowanie kompresji bezstratnejtypu LZW oraz CCITT Group

Używany jest obecnie w DTP jako jeden z podstawowych formatów w tej branży, grafice trójwymiarowej (pomocniczo), wobrazowaniu medycznym itd. Umożliwia także zapisywanie dokumentów wielostronicowych (zawierających wiele obrazów)

TGA oryginalnie opracowany przez firmę Truevison (teraz Avid), znany także jako TARGA jest rastrowym formatem plików graficznych. Oryginalnie używany był w kartach graficznych TARGA oraz VISTA, które były pierwszymi procesorami graficznymi obsługującymi standardy Highcolor/truecolor dla komputerów IBM PC i kompatybilnych.

Ta rodzina kart graficznych przeznaczona była do profesjonalnej obróbki obrazu oraz edycji wideo więc rozdzielczość plików TGA zwykle odpowiada rozdzielczości standardów NTSC oraz PAL

TARGA jest skrótem od (ang.) Truevision Advanced Raster Graphics Adapter, a TGA rozwija się w (ang.) Truevision Graphics Adapter, lecz obecnie najczęściej odnosi się do tego formatu jako "format TARGA".

Pliki formatu TGA najczęściej posiadają rozszerzenie ".tga" dla systemów DOS/Windows oraz Mac OS X. Format może przechowywać dane graficzne, używając 8, 16, 24 lub 32 bitów na piksel - które używane są na maksymalnie 24 bity dla RGB oraz opcjonalnie 8 bitów dla kanału alfa.

Nieskompresowane 24-bitowe obrazy TGA są względnie proste w porównaniu z innymi ważnymi formatami 24-bitowymi. 24-bitowy obraz TGA zawiera tylko 18-bajtowy nagłówek, po którym umieszczony jest opis obrazu w formie spakowanego RGB.

PNG (ang. Portable Network Graphics) - rastrowy format plików graficznych oraz system bezstratnej kompresji danych graficznych.

PNG został opracowany jako następca GIF w 1995 roku po ogłoszeniu przez Unisys oraz CompuServe roszczeń patentowych dotyczących kompresji LZW używanej w formatach GIF oraz TIFF.

PNG nie jest obciążony patentami. Obsługuje stopniowaną przezroczystość (tzw. kanał alfa) oraz 48-bitową głębię kolorów czyli 16 bitów na kanał koloru. Dzięki temu można zapisać bezstratnie dowolne grafiki RGB (a nawet RGBA, czyli RGB+Alfa, do 64 bitów na piksel). Obsługuje też osadzone profile kolorów icc, icm i dane exif

Format PNG znajduje różne zastosowania. Przewiduje tryby o niskiej ilości kolorów (paletowe od 2 do 256 oraz tryb skali szarości), przydatne w sytuacjach, gdy nadmiarowa informacja jest niewskazana (tj. gdy ważniejsza od subiektywnej wierności oryginałowi jest treść obrazu). Ma także tryb 48-bitowego RGB, w którym można zapisywać obraz w milionach kolorów i bez jakichkolwiek zniekształceń właściwych formatom stratnym, do jakich należy np. popularny JPEG.

Większość prostych narzędzi graficznych (np. IrfanView i XnView) umożliwia dowolną, ręczną redukcję koloru. Narzędzia bardziej zaawansowane (np. GIMP) oferują pracę na warstwach oraz automatyczną redukcję liczby kolorów, dostępną po przełączeniu z palety RGB (Red-Green-Blue) na tzw. kolor indeksowany. W tym trybie możliwe staje się zapisanie tylko niezbędnych informacji - np. o kolorach dominujących.

Jedną z technik zastosowanych w PNG jest aplikowanie prostych filtrów graficznych, które mogą uprościć dane obrazu przed kompresją, zwiększając jej wydajność. Jest dostępne kilka filtrów (np. różnica między sąsiednimi pikselami/liniami), które są dobierane dla każdej linii pliku z osobna.

Niektóre programy pozwalają wybrać "stopień kompresji" - nie jest to cecha formatu PNG, a jedynie ustawienie specyficzne dla danego programu, który np. rezygnuje z dobierania najlepszej kombinacji filtrów, aby przyśpieszyć zapisywanie

Istnieją programy na wolnych licencjach takie jak PNGcrush, optipng i advpng (w pakiecie Advancecomp) oraz freeware'owy PNGOUT, które potrafią optymalizować pliki PNG - sprawdzają ogromną ilość kombinacji filtrów PNG i parametrów kompresora gzip, dając w rezultacie pliki dużo mniejsze niż zapisywane popularnymi programami graficznymi. Tak zoptymalizowane pliki PNG są prawie zawsze mniejsze od plików GIF

GIF (ang. Graphics Interchange Format) - format pliku graficznego z kompresją bezstratną (opis niżej) stworzony w 1987 r. przez firmę CompuServe. Pliki tego typu są powszechnie używane na stronach WWW, gdyż pozwalają na tworzenie animacji dwustanową przezroczystością.

Panuje powszechne przekonanie, iż format GIF obsługuje jedynie 256 kolorów na obraz, jednak odnosi się on do kolorów mogących występować w jednym bloku obrazu, a nie do całego obrazu. Dlatego też, używając większej liczby bloków możliwe jest zastosowanie formatu GIF do przechowywania (na przykład) fotografii bez straty na ich jakości/liczby kolorów. To przekonanie wzięło się z tego, że większość programów do obróbki grafiki rastrowej potrafi obsługiwać jedynie jeden blok na ramkę obrazu. Ograniczenie wynika więc z niepełnej obsługi formatu, a nie z ograniczeń istniejących w nim samym.

Ze względu na to, iż do kompresji w formacie GIF może być używany algorytm LZW, na którym ciążą patenty w kilku krajach świata, w 1995 został opracowany konkurencyjny format PNG używający do kompresji algorytmu deflate.

1 października 2006 r., według organizacji Software Freedom Law Center, wygasły wszystkie ograniczenia patentowe dotyczące formatu GIF i format ten można uznać za uwolniony

BMP - format pliku z grafiką bitmapową. Opracowany pierwotnie dla systemu OS/2, wykorzystywany później także w interfejsach systemów z rodziny Microsoft Windows™, jednak jako wolny od patentów jest dostępny i - mimo dużych rozmiarów - popularny jako format przechowywania danych również na wszystkich pozostałych platformach. Zawiera w sobie prostą kompresję bezstratną RLE (która nie musi być użyta), informację o użytych kolorach. Obsługuje tryby RGB oraz RGBA.

RAW (ang. surowy) - ogólne określenie formatów zapisu danych bez nagłówków.

W fotografii cyfrowej rejestracja zdjęć w formacie RAW pozwala na zachowanie najwyższej jakości obrazu oferowanej przez aparat dając możliwość dokładnej obróbki pliku na komputerze.

Format RAW charakteryzuje się dużym zakresem tonalnym, brakiem kompresji stratnej i zawiera zazwyczaj 12 lub 14 bitów na piksel (w odróżnieniu od 8-bitowych plików JPEG). Plik w formacie RAW uważa się za cyfrowy odpowiednik negatywu, a jego konwersję za wywoływanie. Wywołanie RAW-u można powtarzać dowolną ilość razy np. dla różnego balansu bieli. Nie jest możliwy natomiast proces odwrotny - nie można przekształcić zdjęć np. z formatu JPEG na format RAW, bo część danych uległa bezpowrotnemu straceniu (pominięciu).

W odróżnieniu od zapisu w formacie JPEG albo TIFF, plik RAW nie zawiera bowiem obrazu przetworzonego (wywołanego) przez oprogramowanie aparatu, lecz „surowe” (ang. raw) dane z matrycy światłoczułej. Przeniesienie obróbki obrazu z aparatu do komputera pozwala na zastosowanie oprogramowania o większych możliwościach w stosunku do funkcji dostępnych w aparacie.

Praktycznie każdy producent aparatów stosuje własny (niezgodny z innymi) format plików typu RAW. Aby umożliwić łatwą wymianę takich plików, firma Adobe opracowała jego nową odmianę, DNG (skrót z ang. digital negative), która w założeniu ma się stać standardem. Jedną z pierwszych firm wspierających DNG był Pentan wprowadzając ten format zapisu w modelach K10D, K200D i późniejszych. Inne firmy wspierające format RAW to Leica, Ricoh, Casio czy też Hasselblad.

Mianem RAW-ów w społecznościach fansuberskich określa się również pliki wideo, nieposiadające zintegrowanych napisów (a jedynie oryginalne audio oraz wideo).

SVG (ang. Scalable Vector Graphics) - uniwersalny format dwuwymiarowej grafiki wektorowej (statycznej i animowanej), nieobwarowany licencjami i patentami.

Format SVG powstał z myślą o zastosowaniu na stronach WWW. Używany jest również jako niezależny od platformy systemowej format grafiki wektorowej. SVG należy do rodziny XML, więc może być integrowany z innymi językami, jak na przykład XHTML.

Dokumenty SVG posiadają rozszerzenia svg, svgz (dokument SVG skompresowany w formacie gzip) oraz mają przypisany typ MIME:image/svg+xml (dawniej image/svg-xml).

DWG - zastrzeżony binarny format plików tworzony przez program AutoCAD.

Format ten stworzyła firma Autodesk ponad 20 lat temu do obsługiwania oprogramowania AutoCad oraz programów pochodnych. W formacie tym zapisywane są modele dwu- i trójwymiarowe. Właściciel formatu, Autodesk, rozpowszechnia go oraz zmienia raz na kilka lat wraz z ukazaniem się nowej wersji AutoCADa.

Format DWG wraz z wariantem ASCII - DXF stał się de facto standardowym formatem przy projektowaniu CAD.

---