SPOSOBY KOMPRESJI GRAFICZNEJ
KOMPRESJA RLE
Run-Length Encoding (RLE) to prosta metoda kompresji bezstratnej, polegająca na zamianie łańcuchów złożonych z tego samego symbolu przez parę (licznik powtórzeń, symbol).
Przykładowe metody kompresji RLE:
występują wyłącznie pary, dla niepowtarzających się elementów używa się licznika 1.
część symboli jest używana jako liczniki, inne reprezentują siebie same.
Jeśli musimy zakodować element, którego używamy jako licznika, kodujemy go jako 1x<element>. Np. jeśli mamy 16 symboli: 0-15, możemy ustalić że 12 oznacza 1x, 13 - 2x, 14 - 3x i 15 - 4x. Wtedy (0,0,1,3,3,3,3,13) kodujemy jako (13,0,12,1,15,3,12,13). Taki sposób jest używany do kodowania plików PCX.
Kodowanie RLE jest jedną z obliczeniowo i pamięciowo najprostszych metod i dla pewnych rodzajów danych daje zadowalające rezultaty. Jednak nie sprawdza się jako metoda zastosowania ogólnego i współcześnie jest stosowana dość rzadko.
KOMPRESJA LZW
Kompresja LZW działa na zasadzie budowy słownika ciągów pikseli. Każdy ciąg w słowniku jest identyfikowany przez wartość kodu, a rezultatem działania operacji jest lista kodów ze słownika. Kompresor buduje słownik w locie. Na przykład załóżmy, że każdy piksel jest 4-bitowy, z możliwymi wartościami od 0 do 15. Rozpoczynamy od ustawienia pozycji 0 do 15 naszej tabeli kodów ciągi 1- pikselowe, tak więc kodowi 0 odpowiada ciąg złożony z pojedynczego piksela o wartości 0, kodowi 1 piksel 1 , itd. Kod 16 rezerwujemy jako kod czyszczący, a kod 17 jako koniec pliku, więc następnym nieużywanym kodem jest liczba 18. Kiedy kompresor czyta piksele, znajduje najdłuższy ciąg pikseli, który może dopasować do pozycji słownika. Zawsze więc ma „próbne dopasowywanie” ciągu pikseli, które już zostały wczytane, ale dla których kod nie został jeszcze wysłany na wyjście.
KOMPRESJA JPEG
Kompresja JPEG jest procesem złożonym, kombinacją różnych technik. Polega między innymi na uporządkowaniu danych w bloki 8 x 8 pikseli. Im mocniej obraz jest skompresowany, tym wyraźniejsza jest blokowa struktura. Wewnątrz bloku piksele są bardziej podobne do siebie, niż do pikseli bloku przylegającego. Wynika z tego, że w przypadku jednolitych powierzchni zakłócenia JPEG nie szkodzą obrazowi w takim stopniu, jak na zdjęciach z dużą liczbą szczegółów i z dużymi różnicami między sąsiadującymi ze sobą pikselami.
Twarz ludzka jest obiektem szczególnie wrażliwym na blokową strukturę, która wręcz pozbawia obraz szczegółów, więc w przypadku portretów kompresję JPEG należy ograniczyć do minimum.
FORMATY PLIKÓW GRAFICZNYCH
FORMAT JPEG
Format JPEG, obsługujący 16,7 miliona kolorów jest szczególnie przydatny przy zapisywaniu kolorowych fotografii. Wewnętrzy algorytm kompresji tego formatu, w odróżnieniu od GIF-a jest algorytmem stratnym, czyli pewne informacje w niewielkim stopniu wpływające na wygląd obrazka są bezpowrotnie usuwane. Siła takiej kompresji, a więc i ilość odrzucanych informacji jest zależna od ustawień. Wyższy współczynnik kompresji to mniejszy plik ale i jednocześnie gorsza jakość. Niższy współczynnik daje sytuację odwrotną. Przy zapisywaniu w formacie JPEG pamiętaj aby wcześniej zapisać oryginał w formacie z bezstratną kompresją, na wypadek gdyby jakość uzyskanego JPEG'a nie odpowiadała twoim oczekiwaniom i chciałbyś go zapisać ponownie z innymi ustawieniami.
Format JPEG wykonuje cztery tryby kompresji:
hierarchiczny
FORMAT GIF
GIF (ang. Graphics Interchange Format) to format pliku graficznego z kompresją bezstratną stworzony w 1987 roku przez firmę CompuServe. Pliki tego typu są powszechnie używane na stronach WWW, gdyż pozwalają na tworzenie animacji z paletą 256 kolorów i dwustanową przezroczystością.
Wadą formatu GIF jest brak możliwości zapisu plików graficznych w formacie True color (choć istnieje hak pozwalający na stosowanie lepszego renderingu). Wady tej pozbawiony jest konkurencyjny format PNG, który opracowano ze względu na to, że format GIF wykorzystywał patenty firm Unisys (przedawniony na terenie całego świata z dniem 7 lipca 2004 roku) i IBM (wygasła w USA 11 sierpnia 2006 roku) na algorytm kompresji LZW.
Plik w formacie GIF może zawierać kilka obrazów, co umożliwia tworzenie animacji (są one często wykorzystywane na stronach WWW).
W 1995 roku po ogłoszeniu przez Unisys oraz CompuServe roszczeń patentowych dotyczących kompresji LZW używanej w formatach GIF oraz TIFF został opracowany PNG jako następca GIF.
FORMAT BMP
Jest to chyba najprostszy sposób zapisu grafiki. W zależności od ilości kolorów rozróżniamy zapisy jedno- bitowe ( czarny/biały), 4 bitowe (16 kolorów), 8 bitowe (256 kolorów) oraz 24 bitowe (16.7 miliona kolorów). W przypadku zapisu 4 bitowego jeden bajt zawiera informacje na temat dwóch pixeli, dla zapisu 8 bitowego jeden bajt mówi nam o kolorze pojedynczego pixela. Równie prosty zapis jest w przypadku 24 bitów, ponieważ kolejne bajty odnoszą się do kolejnych wartości w palecie RGB (Red, Green, Blue) z jedną różnicą - pierwszy bajt odnosi się do nasycenia koloru niebieskiego, drugi do zielonego, a trzeci do czerwonego. Bajty przyjmują wartości od 0 do 255. W przypadku plików 1 ,4 oraz 8 bitowych mogą występować palety kolorów zapisane tuż za nagłówkiem. W przypadku pliku 24 bitowego paleta kolorów jest pomijana.
FORMAT TIFF
Format TIFF jest formatem najczęściej używanym przez różne aplikacje obrazujące, w tym również takie, które obsługują skanowanie i faksowanie. Program Microsoft Office Document Imaging używa formatu TIFF, wykorzystując jego możliwość przechowywania tekstu otrzymanego w wyniku optycznego rozpoznawania znaków (OCR) (OCR: Funkcja tłumacząca obrazy tekstu, na przykład zeskanowane dokumenty, na rzeczywiste znaki tekstowe; nazywana również rozpoznawaniem tekstu.). Po zeskanowaniu nowych dokumentów są one zapisywane w formacie TIFF (z rozszerzeniem tif ), a tekst OCR jest przechowywany w pliku TIFF wraz z obrazem.
Pliki w formacie TIFF utworzone przez program Microsoft Office Document Imaging można otwierać i edytować, korzystając z wielu innych aplikacji graficznych. Jeśli plik zostanie otwarty i zapisany w innym programie, tekst OCR przechowywany w tym pliku zostanie utracony. Konieczne wtedy będzie ponowne uruchomienie OCR, aby w programie Office Document Imaging ponownie uzyskać dostęp do tekstu znajdującego się w pliku TIFF.
FORMAT PNG
Format PNG jest bardzo uniwersalny, używa kompresji bezstratnej, tak jak GIF, ale jest ona bardziej wydajna niż ta zastosowana w GIF-ach i nie posiada żadnych ograniczeń licencyjnych i patentowych.
W plikach o palecie 256 kolorów, lub mniejszej, można nim zastąpić z powodzeniem format GIF. Pliki takie zajmują znacznie mniej miejsca niż GIF-y i też można uczynić jeden kolor przezroczystym.
PNG nie może, niestety, zawierać w sobie animacji tak jak GIF.
Pliki w formacie PNG można też zapisać z pełną 24 bitową paletą kolorów, a także można uzyskać przezroczystość o 256 stopniach "prześwitywania" za pomocą kanału alfa. Taka przezroczystość pozwala na bardzo ładne wtapianie grafiki na stronie internetowej, lecz na razie jest ona wspierana tylko w Mozilli, Netscape 6 i Operze 6. Na stronie http://www.w3.org/Graphics/PNG/inline-alpha-table można sprawdzić jak nasza przeglądarka interpretuje kanał alfa w plikach PNG.
SVG (ang. Scalable Vector Graphics) - uniwersalny format dwuwymiarowej, statycznej i animowanej grafiki wektorowej,. Używany również jako niezależny od platformy systemowej format grafiki. SVG należy do rodziny XML, więc może być integrowany z innymi językami, jak na przykład XHTML.
Istnieje szansa, że SVG zastąpi w niektórych zastosowaniach format grafiki wektorowej Adobe Flash. Ma nad nim tę przewagę, że lepiej integruje się z dokumentami HTML. Nie zawiera jednak wsparcia dla treści multimedialnych (audio, wideo) i przesyłania strumieniowego (odpowiedni standard do tego celu to SMIL). SVG jest tworzony przez jedną z najważniejszych organizacji zajmujących się standardami w Internecie - W3C. Prace nad jego specyfikacją są jawne i nie podlegają żadnym prawom patentowym.
W SVG oprócz standardowych obiektów (prostokąty, elipsy, krzywe) można opisywać efekty specjalne (filtry), maski przezroczystości, wypełnienia gradientowe itp. W SVG można też opisać sposób animacji elementów za pomocą standardowych dla SMIL elementów i właściwości.
PCX Format PCX jest powszechnie używany na komputerach. Większość oprogramowania komputerów PC obsługuje wersję 5 formatu PCX. W plikach wersji 3 używana jest standardowa paleta VGA, a własne palety kolorów nie są obsługiwane.
Format PCX obsługuje tryby RGB, koloru indeksowanego, skali szarości i bitmapy, ale nie obsługuje kanałów alfa. Zapewnia obsługę kompresji RLE. Obrazki mogą mieć głębię 1, 4, 8 lub 24 bitów.