Форматы цифрового изображения

     TIFF является одним из наиболее  сложных по своей внутренней  структуре форматов. Файлы TIFF начинаются  с заголовка файла изображения  (IFH — Image File Header), имеющего длину  8 байтов. Заголовок файла содержит  блок, называемый каталогом файла  изображения (IFD — Image File, Directory). Этот  блок позволяет графическим программам  определить внутреннюю структуру  файла. 

ПРИМЕЧАНИЕ. Файл формата TIFF обычно начинается с символов «II*». Это можно использовать для  простого определения формата файла, имеющего нестандартное расширение.

     При помощи IFD из файла можно выделить теги — блоки данных, содержащие информацию о размерах изображения, его цветовой модели, размере палитры (числе используемых цветов), сжатии данных и т. д. Само изображение также  содержится в отдельном теге. Всего  определено несколько десятков таких  блоков. Так как весь TIFF-файл состоит  из тегов, этот формат легко поддается  модернизации и расширению. В самом  деле, для введения дополнительных возможностей достаточно определить новый  тег. Однако в этом кроется и источник возможных ошибок — если программа  не сможет определить значение тега, введенного кем-либо из производителей аналогичного программного обеспечения, файл может  быть открыт неправильно или его  вовсе не удастся прочитать.

     В файле формата TIFF изображение может  храниться в цветовых моделях CMYK, RGB, Lab в режиме индексированных цветов, а также в виде оттенков серого (grayscale). Это позволяет использовать формат для хранения самых разных изображений, применяемых как для  подготовки web-графики, так и в  полиграфии. Кроме цветовой модели, сохраняется и разрешение, с которым  следует выводить изображение на печать. Задав высокое разрешение, можно получить качественные распечатки, если, конечно, принтер поддерживает печать с заданными параметрами.

     Максимальное  число битов, которыми описывается  один пиксел изображения в формате TIFF, составляет 24. Это позволяет закодировать до 16 777 216 цветов.

     Кроме изображения, в TIFF-файле могут сохраняться  каналы прозрачности (alpha-каналы), позволяющие  сохранять прозрачные области изображения  или выделения объектов между  сеансами работы. Если вы работаете  в PhotoShop, то вы можете сохранить в  формате TIFF файл, содержащий слои, но другие программы смогут прочесть такой  файл только как единое изображение. Для указания на необходимость сохранения слоев установите флажок Layers (Слои) в диалоге выбора имени сохраняемого файла (этот флажок доступен только при  сохранении в расширенном варианте стандарта — Enhanced TIFF (Расширенный TIFF)).

     Еще одна особенность формата TIFF — возможность  сохранения нескольких изображений, имеющих  собственные наборы атрибутов и  свойств (тегов) в одном файле. Это  делает TIFF похожим на формат GIF, но без  возможности создания анимированных  изображений.

     Важное  свойство формата TIFF — использование  сжатия данных. Такое сжатие не является обязательным и может быть включено или выключено пользователем. В  большинстве случаев используется алгоритм сжатия LZW (метод Лемпела-Зива-Уолша, сжатие без потерь информации), но может  применяться и сжатие с потерями (например алгоритм JPEG). Сжатие данных позволяет существенно снизить  размер файла. Особенно сильно это проявляется  на изображениях, содержащих большие  однотонные пространства, например, на отсканированных текстах и схемах.

     Однако  сжатие данных можно применять далеко не всегда. Дело в том, что алгоритм LZW защищен патентом, и фирмы-разработчики вынуждены оплачивать его использование  в своих программах. Поэтому далеко не все программы могут сохранять  файлы со сжатием и правильно  читать их. Если вы отправляете кому-либо файлы в формате TIFF, то лучше воспользуйтесь какой-либо программой-архиватором (например, WinRAR или WinZip). Это уменьшит вероятность  того, что ваши файлы не смогут быть открыты получателем.

     Формат TIFF широко распространен не только на платформе IBM PC, но и на Apple Macintosh (собственно, Macintosh — «родина» формата TIFF). Многие графические редакторы (разумеется, и Adobe PhotoShop) поддерживают сохранение и  чтение файлов в режимах IBM PC и Apple.

     То, что TIFF «прижился» и на IBM PC, и на Apple, позволяет использовать его для  передачи изображений с одной  аппаратной платформы на другую без  потери их свойств, атрибутов и, разумеется, содержания. Также этот формат можно  использовать для передачи данных между  различными приложениями, «не понимающими» форматы друг друга, но «знающими» TIFF. При такой передаче будут сохранены многие атрибуты изображения, теряющиеся, например, при передаче данных через буфер обмена Windows.

     Для сохранения цветов изображения при  передаче с одного компьютера на другой (из-за различий в составе аппаратного  обеспечения и его настроек цвета  могут отображаться иначе) в состав файла может быть включен цветовой профиль ICC.

     В заключение следует добавить, что  формат TIFF может применяться для  сохранения промежуточных результатов  работы, не требующих внедрения специфической  информации (векторных объектов, направляющих линий, слоев и других объектов). Распространенность этого формата  позволяет легко переносить изображения  между программами и аппаратными  платформами. Использование цветокоррекции (профилей ICC) дает возможность сохранить  цвета без изменения (насколько  это возможно) при просмотре на разных мониторах и при выводе на печать.

     Формат  BMP также может использоваться для хранения данных без потери качества. Этот формат является собственным форматом Windows и используется для целей системы. Например, именно в этом формате изображения включаются в состав исполняемых файлов приложений и выводятся на экран. По сути дела, любое приложение, использующее графический интерфейс Windows, имеет в своем составе средства для открытия, редактирования и сохранения BMP-файлов.

     В формате BMP можно сохранять изображения с глубиной цвета (числом битов, описывающих один пиксел изображения) 1, 4, 8 и 24 бита, что соответствует максимальному числу используемых цветов 2, 16, 256 и 16 777 216 соответственно. Файл может содержать палитру, определяющую цвета, отличные от принятых в системе.

     В отличие от таких форматов как  TIFF или PSD, в формате BMP не предусматривается использование системы цветокоррекции. Это значит, что вы не сможете гарантировать того, что получатель вашего файла увидит цвета изображения такими, какими вы их определили (предположите, к примеру, что у вашего коллеги монитор настроен на меньшую или большую, чем у вас, яркость).

     Если  вы работаете с изображением в  режиме RGB, то BMP-файл может иметь глубину цвета 16, 24 или 32 бита. Режимы градаций серого и индексированных цветов позволят вам сохранять файлы с глубиной цвета 4 и 8 битов, а также использовать сжатие изображения. Черно-белые изображения (режим bitmap) сохраняются в формате BMP с глубиной цвета один бит. Сжатие для таких файлов не производится. В окне выбора режима сохранения файла в формате BMP (см. рис. 1.2) есть кнопка Advanced Modes (Расширенные режимы). Нажав ее, вы можете выбрать режим сохранения с учетом специальных параметров.

     В общем, формат BMP позволяет сохранять изображения с достаточным качеством и глубиной цвета, но он не позволяет использовать цветокоррекцию, хранить слои и другие элементы изображений. Поэтому он используется редко, в основном как конечный формат при подготовке графики для Windows.

     RAW (англ. raw — cырой) — формат данных, содержащий необработанные (или обработанные в минимальной степени) данные, что позволяет избежать потерь информации, и не имеющий чёткой спецификации. В таких файлах содержится полная информация о хранимом сигнале. Данные в RAW-файлах могут быть несжатыми, сжатыми без потерь или сжатыми с потерями.

     Как правило, изображение в формате  RAW можно получить, используя цифровые зеркальные фотокамеры, или полупрофессиональные фотокамеры с несменной оптикой. Однако некоторые фотокамеры могут создавать такие файлы, находясь в недокументированном отладочном режиме, или с изменённой прошивкой. 

     В RAW файл записываются оцифрованные данные от каждого элемента светочувствительной матрицы.

     Хотя  элементы изображения RAW и называются пикселями, реально они содержат только треть информации — только одну из 3-х RGB компонент пикселя. Поэтому в профессиональных кругах элемент изображения RAW файла принято называть сенселем (этим подчеркивается указанная разница что сенсель содержит только одну цветовую компоненту, когда как реальный пиксель — три). RAW-файлы записывают сигнал в линейном представлении (или достаточно близком к линейному), чаще всего в разрядности 12 или 14 бит на сенсель.

     RAW иногда называют «цифровым негативом», тем самым подчёркивая, что:

• RAW-файл не предназначен для непосредственной визуализации (без предварительной конвертации). Содержащиеся в нём данные одновременно избыточны (по числу бит на компоненту, например), и недостаточны (из-за использования массива цветных фильтров).
• конечный, визуально воспринимаемый универсальный графический файл — это «отпечаток» с «негатива», условия создания которого (как и при печати в плёночной фотографии) можно изменять, получая с одного и того же «негатива» различные отпечатки.

     Обработка RAW-файла позволяет менять параметры кадра (такие как экспозиция (в определённых пределах), яркость, контраст, баланс белого, резкость, насыщенность) непосредственно перед конвертацией, как если бы мы делали их перед съёмкой. Это позволяет получить конечное изображение, не потеряв при этом слишком затемнённые или слишком осветлённые участки одного кадра, например, пейзажа с тёмным лесом и ярким небом или малоконтрастного объекта.

     Следует, однако, помнить, что некоторые параметры, например, значительная ошибка экспозиции, отсутствие фокуса, шевелёнка (смазанность), коррекции не поддаются.

     Итак, перед нами встает дилемма – либо качество изображения, либо размер файла. Решением в данном случае становится формат RAW. Файл RAW можно сравнить с  негативом цифровой камеры. Он содержит всю информацию, которая сохраняется  в 12- или 16-разрядных каналах (в зависимости  от вида камеры) без сжатия, без усиления контрастности и без обработки  любыми специальными фильтрами. По существу, файл в формате RAW обеспечивает доступ к той информации, с которой  работает камера, создавая 24-разрядные JPEG- и TIFF-файлы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Интернет публикации:

1. Википедия

2. http://gnrr.ru/formati.html

3. http://cifrovoephoto.narod.ru/technique/format.html
4. http://shpat.com/news/2009-06-11/4.html
5. http://digital-master.ru/?cat=15
6. http://schools.keldysh.ru/sch444/INFORMAT/photoshop/1-2.htm
7. http://bars-minsk.narod.ru/stud/INFORMATICS/lecture7.html