Глубина цвета для файлов растровой графики формата png составляет бит

Обновлено: 07.01.2025

Знание файловых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в допечатной подготовке изданий, в подготовке изображений для web-страниц и в компьютерной графике вообще. Все форматы имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в работе. Формат файла определяется по его расширению. Поэтому в большинстве случаев обозначение формата и расширение совпадают.

Существует несколько различных типов графических форматов, каждый из которых сохраняет данные определенным способом. В настоящее время наиболее широко используются растровый, векторный и метафайловый форматы. Существуют, однако, и другие типы форматов — форматы сцены, анимации, мультимедиа, гибридные, гипертекстовые, гипермедиа, объемные, язык моделирования виртуальной реальности (VRML), аудиоформаты, форматы шрифтов, язык описания страницы (PDL).

Растровые форматы

Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений. Растровые файлы, по сути дела, содержат точную попиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.

Наиболее распространенные растровые форматы — это Microsoft BMP, PCX, TIFF и TGA.

.TIF. При сохранении иллюстрации в этом формате не используется ни один из видов компрессии (сжатия). В этом формате получают максимально возможную степень качества и соответствия, сохраненной в файле копии изображения. Это единственный формат, используемый в профессиональном дизайне для хранения изображений высокого качества. Качественные TIF-изображения могут занимать несколько сотен мегабайт. TIF-формат является лучшим выбором при передаче изображений и растровой графики в векторные программы и издательские системы.

.JPG. Этот формат используется для сжатия изображения в десятки раз. Формат позволяет использовать различные степени сжатия, делая тем самым выбор либо в сторону увеличения качества, либо в сторону уменьшения файла. В профессиональной полиграфии этот формат не используется из-за существенных потерь качества изображения. Для просмотра изображения на экране монитора или для распечатки на принтере качества JPG-формата достаточно. В формате JPG используется метод сжатия jpeg. Этим методом лучше сжимаются растровые изображения фотографического качества и плохо сжимаются логотипы или схемы. В этом формате хорошо и с меньшими потерями сжимаются большие изображения с высоким разрешением 200-300 ppi и плохо сжимаются с низким разрешением 72-150 ppi. Нежелательно сохранять изображения в JPG-формате, где важны все тонкости цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание некоторой цветовой информации. В этом формате следует сохранять только конечный вариант работы, потому что любое пересохранение приводит к новым потерям данных и превращениям изображения в кашу.

.GIF. Это формат растровой графики, созданный специально для КС. Этот формат имеет метод сжатия, который обозначается LZW. Этот формат имеет ограниченную палитру цветов. Основное ограничение GIF состоит в том, что цветное изображение может иметь не больше 256 цветов, поэтому цвета в этом формате становятся грубыми, а само изображение зернистым. Не используется в полиграфии и не рекомендуется для изображений, предназначенных для монитора или принтера. В GIF-формате пиксели изображения записываются через строку. По этой технологии, получив только часть файла уже можно увидеть изображение целиком, но с низким качеством. В случае с контрастностью изображения с четкими границами между цветами или в случае с однотонным изображением при использовании этого формата большая степень сжатия, чем JPG, причем качество не изменяется. В GIF можно оставить один-два цвета прозрачными, и они станут невидимыми в программах-браузерах просматриваемых web-страниц. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного альфа-канала в изображении, которое сохраняется вместе с файлом. Кроме того этот файловый формат может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые Интернет-браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. С помощью нескольких картинок создается иллюзия движения, называемая GIF-анимацией. GIF-формат используется для создания web-страниц: баннеров (рекламных заставок), элементов фона.

PNG. Это формат, разработанный относительно недавно, предназначенный для того, чтобы заменить GIF-формат. В нем используется метод сжатия без потерь качества, который обозначается deflate. Сжатые индексированные файлы (с небольшим количеством цветов) имеют меньший размер по сравнению с аналогичными GIF-файлами. Глубина цвета в файлах может быть любой до 48 бит. В отличие от GIF-формата PNG поддерживает не только прозрачность, но и полупрозрачность. В файловом формате PNG записана информация о гаммах коррекции. Гамма представляет собой некоторое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана монитора от напряжения на электродах ? (ЭЛТ). Это число считывается из файла, позволяющего ввести поправку яркости при отображении. Требуется оно для того, чтобы картинки, созданные в ОС Macintosh выглядели одинаково в других ОС. Эта особенность позволяет добиться одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя.

EPS. Это самый удобный и универсальный способ хранения графических данных. Предназначен для передачи векторных и растровых изображений в издательские системы. Создается всеми программами, работающими с графикой. Этот формат используется только тогда, когда печать осуществляется на устройстве, поддерживающем язык PostScript. В формате EPS сохраняются данные в буфере обмена у всех графических программ фирмы Adobe. Вместе с EPS-файлами можно сохранять эскизы изображений. Эскиз – это копия с низким разрешением, которая сохраняется вместе с файлом EPS и позволяет увидеть, что находится внутри изображения. Открыть EPS-файл для редактирования могут только программы фирмы Adobe – Photoshop, Illustrator. Остальные графические программы могут открывать только в режиме просмотра.

PDF. Это независящий от графических программ формат для создания электронной документации, презентаций, а также для передачи графики через сети. PDF-файла создаются путем конвертирования из PostScript-файла или функцией экспорта. Программы Photoshop, Illustrator могут создавать только одностраничный файл PDF. Все данные в формате PDF могут сжиматься. Причем к разного типа информации применяются разные типы сжатия. Файл PDF может быть оптимизирован – из него удаляются повторяющиеся элементы, устанавливается постраничный порядок загрузки страниц с приоритетом сначала для текста, потом для графики. Формат PDF используется для передачи по сетям в компактном виде графики и текста. Особенностью многостраничных файлов является то, что они могут сдержать элементы, обеспечивающих поиск и просмотр электронных документов, а также могут содержать гипертекстовые ссылки и электронное оглавление. Наиболее удобным средством для работы с PDF-файлами является программа Acrobat. Причем есть 2 варианта этой программы: Acrobat Professional (для создания многостраничных файлов) и Acrobat Reader (для просмотра PDF-файлов).

PSD. Это внутренний формат программы Photoshop. Стал поддерживаться все большим количеством графических программ. Этот формат позволяет записывать изображение с многими слоями и дополнительными альфа-каналами, а также с каналами простых цветов и контурами и другой специфической информацией.

BMP . Растровый формат, который является родным графическим форматом Windows. Поддерживается всеми редакторами. В этом формате хранятся небольшие растровые изображения, предназначенные для использования в системе Windows. Это формат невысокого качества и с низкой степенью сжатия. Его не рекомендуется использовать не для web-дизайна, не для передачи.

PCX . Этот формат является самым известным. Практически любая программа, работающая с графикой, поддерживает этот формат. Формат PCX поддерживает метод сжатия, который обозначается RLE. Этот формат используется для штрихованных изображений и для изображений с небольшой глубиной цвета.

Векторные форматы

Файлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.

Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.

Примеры наиболее распространенных векторных форматов — AutoCAD DXF и Microsoft SYLK.

WMF. Это векторный формат, который используется графическими программами ОС Windows. Этот формат служит для передачи векторных изображений через буфер обмена в среде Windows. Этот формат принимается практически всеми программами, работающими с векторной графикой. Использовать этот формат для растровых изображений нельзя. Недостатки: искажение цвета и несохранение ряда параметров, которые устанавливаются для изображений в графических программах.

AI. Внутренний формат программы Illustrator. Может открываться программой Photoshop и кроме того этот формат поддерживают все программы, связанные с векторной графикой. Этот формат является лучшим средством при передаче векторных изображений из одной программы в другую. Растровые графические элементы при передаче через AI-формат в большинстве случаев теряются.

CDR. Это внутренний формат программы Corel Draw. Этот формат имеет большую популярность, как и сам пакет программ. Многие программы могут импортировать векторные файлы в форматы Corel Draw. В формате CDR содержаться и растровые графические объекты. В этом формате применяется компрессия, причем для векторных и растровых файлов применяется разная компрессия.

Метафайловые форматы

Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.

Наиболее распространенные метафайловые форматы — WPG, Macintosh PICT и CGM.

Растровый графический формат PNG появился в качестве своеобразного майдана свободных разработчиков против технологической олигархии, стяжательства и жажды наживы, душивших развитие интернета.

В середине девяностых годов прошлого века во всю бушевала Первая интернет-революция. Консорциум всемирной сети W3C в результате бескровного переворота сместил законно избранное (путем подкупа электората) Временное представительство в лице Microsoft и Netscape. Последние оказались неспособны договориться о стандартах и поставили молодую цифровую цивилизацию на грань браузерной войны.

Назрела насущная необходимость введения всеобщей унификации интернет-технологий. Однако существовавший к тому времени формат графики GIF имел маленький, но существенный недостаток – у него была коммерческая лицензия, в том числе на технологию сжатия данных.

Как водится, платить никто не хотел, поэтому, чтобы избежать хаоса во всемирной сети, когда сайты одного разработчика невозможно просмотреть на браузерах другой, группа добровольных программистов создала спецификацию PNG, которая оказалась не хуже GIF, а по некоторым характеристикам имела значительные преимущества.

Технические особенности формата PNG

Схема сжатия данных в PNG обеспечивала восстановление исходного изображения совершенно без потерь независимо от степени сжатия.
Больший уровень сжатия данных.
Допускалось использование неограниченного числа цветов в изображении. Это позволило обеспечить качество и реализм картинки почти на уровне фотографического формата JPEG.
Поддержка многоуровневой прозрачности слоев.
Формат PNG позволяет сохранять все промежуточные стадии редактирования изображения и восстановление любого шага без потерь в качестве.

Были попытки создать версии этого формата с возможностью анимации, но они оказались уже не востребованы – в начале 21 века истек срок лицензии и формат графики GIF стал бесплатным для использования с любыми целям.

Сфера применения PNG

Portable Network Graphics переводится примерно как "переносимая сетевая графика". Даже в названии проекта заметно подражание GIF – "графический формат для обмена по сетям".

Чтобы откреститься от темного прошлого, создатели PNG распространили в интернете рекурсивный акроним "Ping is Not a GIF" – "Пинг это не GIF".

Пинг – британское произношение PNG, в американском английском скорее звучит как Пи-эн-джи, для русскоязычного наблюдателя -пээнгэ.

Кросс-платформенность – одинаково хорошо читается всеми типами современных браузеров и графических редакторов.
Имеет маленький вес при высоком качестве изображения.
Легко поддается сжатию в широком ранге без потери качества.

Однако при размещении фотографий на сайтах для просмотра на экранах компьютерных мониторов, особенно на маленьких дисплеях мобильных устройств, пользователи не заметят никакой разницы между фотографией в формате PNG и JPEG. Точнее, чтобы заметить разницу нужно либо пристально всматриваться, либо быть профессиональным фотографом.

Для сайтов важнее небольшой вес картинок, чтобы не замедлять загрузку веб-страниц.

Если учитывать статистику, что в среднем на сайтах посетители проводят всего несколько секунд, а контент не подробно изучается, а поверхностно сканируется быстрым взглядом – то качество изображения PNG оказывается оптимальным.

Преимущества PNG перед JPEG

В процессе многократных сжатий и редактирования изображения в файлах JPEG приобретают искажения, появляются цветовые ореолы, возможно выпадения пиксельных блоков.

Если необходимо опубликовать на странице сайта очень четкую схему, с разборчивыми мелкими деталями, инфографику – здесь PNG показывает значительно лучшие результаты, чем JPEG, который оптимально подходит для упаковывания изображений, в которых основным требованием является реализм – фотографии природных пейзажей, животных, людей.

Возможность создания прозрачных слоев делает формат PNG незаменимым для разработки логотипов, иконок, символов, кнопок.

В PNG есть функция хранения метаданных – дата, время, место создания изображения, сведения об авторе, правообладателях и прочее. Это полезно помнить, когда вы собираетесь публиковать заимствованную в интернете картинку. Чтобы Google не смог выявить дубликат – нужно удалить метаданные из файла (при помощи графического редактора).

Бесплатный онлайн конвертер изображений в PNG

На данном сайте вы можете без проблем преобразовать практически любое изображение в формат PNG, при этом вы можете установить глубину цвета от 1бита до 64бит, а так же выставить уровень сжатия.

Заметьте, что для того чтобы получить в полученном изображении у вас сохранилась прозрачность нужно использовать глубину с цвета RGBA. В данном случае буква А означает - альфа-канал, т.е. прозрачный.

Оптимизация PNG

Не все программы делают PNG с минимальным размером файла. Поэтому перед публикацией картинки на сайте рекомендуется её оптимизировать. Для этих целей вы можете использовать различные утилиты, или использовать наш онлайн-сервис для оптимизации. Просто выберите изображение и нажмите "Оптимизировать".

Привет! В этой статье я познакомлю вас с устройством изображений в формате PNG, а так же с механизмом работы алгоритма Deflate. Мы на примере рассмотрим все аспекты этой темы. Надеюсь, вам будет интересно.

Дисклеймер

Пример изображения

Долой длинные вступления. Начинаем!

Структура PNG

Не буду грузить читателя описанием формата, историей его появления и прочими вещами, которые никаким образом не относятся к теме статьи, а сразу же без всяких прелюдий перейду к рассмотрению структуры.

Любой файл PNG начинается со следующей последовательности байтов (в шестнадцатеричном представлении):

Наиболее важными для нас являются 9 и 10 байты. Давайте рассмотрим их чуть подробнее.

Color type

Используемая цветовая модель. Может принимать следующие значения:

Bits per pixel
Color option	Channels	BIts per channel
Color option	Channels	1	2	4	8	16
Grayscale	1	1	2	4	8	16
RGB	3	24	48
Indexed	1	1	2	4	8
Grayscale and alpha	2	16	32
RGBA	4	32	64

Глубина цвета

То, что я написал выше, очень важно запомнить или записать, так как эта информация обязательно пригодится нам при расшифровке чанка IDAT.

В нашем случае чанк IHDR является следующей строкой (в шестнадцатеричном представлении):

Что же это означает? Color type равняется 2, значит используется цветовая модель RGB, т.е. комбинация красного, зелёного и синего каналов. Глубина цвета равняется 16, а значит каждый из этих каналов закодирован парой байтов. Отсюда также несложно понять, что для кодирования одного пикселя изображения используется 48 бит или 6 байт. Идём дальше.

Zlib header, содержащий информацию о методе, степени сжатия и некоторую служебную информацию.
Последовательность блоков со сжатой информацией, следующих друг за другом.
Последовательность битов, представляющих собой контрольную сумму несжатых данных, сгенерированную при помощи алгоритма Adler-32

Давайте немного подробнее.

Zlib header

Спецификация RFC 1950 говорит нам, что zlib header должен состоять из двух байтов. Первый байт – это Compression Method and Flags (CMF), который в свою очередь содержит:

Compression Level (FLEVEL) – степень сжатия.
Preset Dictionary (FDICT) – Если он равен 1, то за байтом FLG должен идти словарь. Если я правильно понял, то это просто последовательность несжатых байтов, которая необходима для кодирования/декодирования содержимого. Словарь полезно использовать при небольших размерах файла.
Check bits for CMF and FLG (FCHECK) – число, которое дополняет CMF * 256 + FLG до такого значения, чтобы оно было кратно 31.

Схематично Zlib header можно изобразить так:

CMF		FLG			DICT (IF FDICT === 1)
CINFO	CM	FLEVEL	FDICT	FCHECK
0111	1000	11	0	11010

В нашем случае: 78 DA или в двоичном представлении 0111100011011010:

Нижними подчёркиваниями я обозначил любые значения, ибо они нам в данный момент безразличны.
Как видим, наше значение не попадает в первый промежуток. Идём дальше:

Таблица фиксированных кодов Хаффмана
Коды символов	Длина	Диапазон
0-143	8	от 00110000 до 10111111
144-255	9	от 110010000 до 111111111
256-279	7	от 0000000 до 0010111
280-287	8	от 11000000 до 11000111

Таблицы длин и обратных смещений

Тут тоже нет ничего сложного. Если код, который мы высчитали по предыдущей таблице попадает в промежуток от 257 до 285 (то есть, 3 и 4 случаи, исключая код 256, 286 и 287), то наше итоговое значение будет высчитываться по длине и обратному смещению. Но что же это? А это и есть результат работы Deflate. Название таблицы говорит само за себя. Когда мы натыкаемся на подобную команду, нужно отступить назад на количество битов, равное обратному смещению и взять количество битов, равное длине.

Таблица длин
Коды	Доп. биты	Диапазон длин
257-264	0	3-10
265-268	1	11-12, 17-18
269-272	2	19-22, 31-34
273-276	3	35-42, 59-66
277-280	4	67-82, 115-130
281-284	5	131-162, 227-257

Код 285 обозначает длину 258

Таблица обратных смещений:

Таблица смещений
Коды	Доп. биты	Диапазон смещений
0-3	0	1-4
4,5	1	5-6, 7-8
6,7	2	9-12, 13-16
8,9	3	17-24, 25-32
10,11	4	33-48, 49-64
12,13	5	65-96, 97-128
14,15	6	129-192, 193-256
16,17	7	257-384, 385-512
18,19	8	513-768, 769-1024
20,21	9	1025-1536, 1537-2048
22,23	10	2049-3072, 3073-4096
24,25	11	4097-6144, 6145-8192
26,27	12	8193-12288, 12289-16384
28,29	13	16285-24576, 24577-32768

Логика здесь точно такая же. После того, как мы нашли значение длины, считываем еще 5 битов (от младшего к старшему, естественно), переводим в десятичное представление для удобства. Этот код находим в таблице, используем дополнительные биты при необходимости и находим обратное смещение. Поехали дальше, начнём разбирать наш код.

Приступаем

Для удобства переведём всю последовательность в двоичный код (можно написать программу для этого, можно сделать вручную, а можно воспользоваться калькулятором, которых в Интернете полно; лично я предпочитаю первый вариант). Итак, у нас получается код (не забывайте про нули, их здесь может и не быть, но каждый байт обязательно является двоичным восьмибитным числом):

01100010 01011000 10110001 1010100 1000001 10100001 10100000 11100000 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 11111111 1100111 10000000 1010000 10000 | 100001 01000000 00000000 00000000 00000000 11111111 11111111 11011100 01000111 00010000 11001111 1001001 1000101 1001110 1000100

Выглядит эффектно, правда? На самом деле, тут всё просто. Начинаем:

2. На этом этапе нужно брать минимум 7 битов, определять префикс. Далее уже переводить в число, либо считать смещения и длины. Что же мы стоим? Вперёд!

Таким же образом проделываем всю остальную работу. Мы помним, что для кодирования 1 пикселя в нашем случае используется 6 байтов. Считаем их всех, а потом ненадолго остановимся:

Символами $\lceil$ $\rceil$ обозначают потолок, то есть округление до целого в большую сторону.

Получилось, что R в нашем случае равен 168. Если мы проделаем то же самое с G и B-каналами, то получим, что цвет нашего первого пикселя в RGB-представлении равен (168, 32, 112). Теперь посмотрим на скриншот:

Мы движемся в верном направлении. А это значит, что нет смысла останавливаться! Второй пиксель декодируем так:

Значение попадает в третий промежуток, давайте разбираться. По формуле получим следующий код:

Тем не менее, далее следует блок, который имеет нулевую длину. Честно признаюсь, я не до конца осознал целесообразность его нахождения здесь. Продолжим.

Судя по всему, начало нового блока? Ладно. Сжатия нет, блок последний.

Ну и наконец, в самом конце чанка IDAT следует четырёхбайтовая хеш-сумма несжатых данных, высчитанная по алгоритму Adler-32. В нашем случае, хеш-сумма в двоичном представлении выглядит так:

Adler-32

Последовательность (в десятичном представлении):

0 168 165 32 32 112 112 255 255 255 255 255 255 0 255 255 255 255 255 255 168 165 32 32 112 112

Я набросал на PHP простенький код:

$array = explode(' ', $uncompressed);

$start_1 = 1;
$start_2 = 0;

foreach($array as $num)

$temp_1 = $start_1 + trim($num);
$temp_2 = $start_2 + $temp_1;

$start_1 = $temp_1;
$start_2 = $temp_2;

$hash = sprintf("%016b", $temp_2 % 65521) . sprintf("%016b", $temp_1 % 65521);

Переменная $hash после выполнения кода содержит строку:

Найдите 10 отличий. Хеш-суммы совпадают, а поэтому с полной уверенностью заявляю, что мы сделали всё верно! Со следующего байта уже начинается чанк IEND, с IDAT же мы наконец-то закончили.

Стоит признать, что это было довольно просто. В пункте про алгоритм Deflate мы также рассмотрим декодирование строки (да, для примера возьмем обычную строку) с динамическими кодами Хаффмана.

Обязательный чанк, который должен следовать после всех остальных. Символизирует окончание PNG-документа и не содержит какой-либо информации.

Deflate

Алгоритм Хаффмана

Еще один алгоритм сжатия без потерь, заменяющий все символы входящей последовательности на специальные коды таким образом, что самые часто встречающие символы образуют самые короткие коды. Алгоритм пробегается по строке, подсчитывая частоту вхождения каждого символа, потом выстраивается очередь с приоритетом, где самыми первыми встраиваются элементы с наименьшей частотой. После чего выстраивается бинарное дерево, в котором каждый символ является концевой вершиной. В конце концов каждый символ получает свой код исходя из того, насколько далеко он располагается относительно корня. Есть смысл объяснять подробнее?

2. Сортируем его по частоте и создаем очередь. Приоритетом является частота. При этом, элементы с самым низким приоритетом выстраиваются в самом начале:

3. Теперь создаем бинарное дерево. Алгоритм такой: Берем первые два элемента и формируем из них мини-дерево, где листьями будут наши элементы. В таблицу записываем сумму приоритетов, помещая его в нужное место:

Таким же образом делаем со всеми остальными. В итоге получается такое дерево:

Теперь нужно заменить нашу последовательность полученными кодами и выстроить таблицу, чтобы интерпретатор мог без проблем её декодировать. В принципе, это всё.

Ближе к теме

Я уже выше писал, но напомню еще раз. Данные состоят из блоков, следующих друг за другом последовательно. Каждый из них содержит заголовок, состоящий из 3 битов (RFC 1950):
1 бит – BFINAL. Устанавливается в 1, если данный блок последний.
2 бита – BTYPE. Содержит информацию о типе сжатия:

00 – без сжатия
01 – сжатие с фиксированными кодами Хаффмана
10 – сжатие с динамическими кодами Хаффмана
11 – зарезервированное значение. Установка его вызовет ошибку.

Для урока я взял простую последовательность, которая не включает в себя длины и смещения. Тем не менее, работать с подобными данными мы уже умеем, так как это было рассмотрено выше, а метод сжатия значения не имеет, ибо всё происходит точно так же. Также уточню, что строка ниже не содержит заголовка zlib и контрольной суммы. Мы рассматриваем только Deflate.

Пример Deflate с динамическими кодами Хаффмана

Предположим, у нас есть следующая последовательность:

05 A0 61 0B 00 00 18 86 2E 68 8F EA D9 3D AE C7 B4 9B 10 E8 FF 40 21 07 14 56 5A DA

В двоичном представлении:

00000101 10100000 01100001 00001011 00000000 00000000 00011000 10000110 00101110 01101000 10001111 11101010 11011001 00111101 10101110 11000111 10110100 10011011 00010000 11101000 11111111 01000000 00100001 00000111 00010100 01010110 01011010 11011010

Давайте ненадолго остановимся и рассмотрим всё это. Блок с динамическими кодами состоит из следующих частей (исключая заголовок и описание длин):

Внимательность: в первой части мы получаем лишь длины, которые в последствии пригодятся при декодировании. Мы получаем длины тем же способом, что я описал выше.

2. Далее идёт последовательность из HLIT + 257 команд и значений закодированных символов, которые можно найти, исходя из их позиции в потоке данных (на примере я объясню этот момент). В предыдущем блоке мы получили их длины. Теперь же мы сможем сопоставить распакованное значение и длину кода, которым оно закодировано. Используя приведённый выше алгоритм, зная длины кодов и их значения, мы без проблем найдем сами коды.

3. Последним идёт блок со сжатыми данными. На этом этапе мы уже знаем коды и их значения (или длины и смещения). Поэтому без проблем можем декодировать строку.

Если у вас каша в голове, то не переживайте, сейчас на примере мы всё разберём. Поехали!

Итак, берём HCLEN + 4 (15) трёхбитовых значений:

Отбросим все значение, где длина равна 0 и переведём в десятичную систему:

Теперь восстанавливаем коды длин:

Затем у нас следуют 257 длин и команд. Здесь мы и применяем наши длины символов и команд. Давайте я покажу как найти значение.

Форматы графических файлов. Растровые и векторные форматы.

Информация в разделе по материалам ВикипедиЯ

Формат TIFF

TIFF (англ. Tagged Image File Format) — формат хранения растровых графических изображений. TIFF стал популярным форматом для хранения изображений с большой глубиной цвета. Он используется при сканировании, отправке факсов, распознавании текста, в полиграфии, широко поддерживается графическими приложениями.

Структура формата гибкая и позволяет сохранять изображения в режиме цветов с палитрой, а также в различных цветовых пространствах:

Бинарном (двуцветном, иногда называемом чёрно-белым)
Полутоновом
С индексированной палитрой
RGB
CMYK
YCbCr
CIE Lab

Поддерживаются режимы 8, 16, 32 и 64 бит на канал.

Сжатие. Имеется возможность сохранять изображение в файле формата TIFF со сжатием и без сжатия. Степени сжатия зависят от особенностей самого сохраняемого изображения, а также от используемого алгоритма. Формат TIFF позволяет использовать следующие алгоритмы сжатия:

PackBits (RLE)
Lempel-Ziv-Welch (LZW)
LZ77
ZIP
JBIG
JPEG
CCITT Group 3, CCITT Group 4

Алгоритмы CCITT Group 3, CCITT Group 4 первоначально были разработаны для сетей факсимильной связи (поэтому иногда их называют Fax 3, Fax 4). В настоящий момент они также используются в полиграфии, системах цифровой картографии и географических информационных системах.

TIFF является теговым форматом и в нём используются основные, расширенные и специальные теги:

Основные теги составляют ядро формата и должны поддерживаться всеми продуктами, реализующими формат TIFF в соответствии со спецификацией. Поддержка расширенных тегов, в отличие от основных необязательна.

Формат JPEG

JPEG ( англ. Joint Photographic Experts Group, по названию организации-разработчика) — один из популярных графических форматов, применяемый для хранения фотоизображений. Файлы, содержащие данные JPEG, обычно имеют расширения .jpg, .jfif, .jpg, .JPG, или .JPE. Алгоритм JPEG позволяет сжимать изображение как с потерями, так и без потерь.

Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет.

С другой стороны, JPEG малопригоден для сжатия чертежей, текстовой и знаковой графики, где резкий контраст между соседними пикселами приводит к появлению заметных артефактов. Такие изображения целесообразно сохранять в форматах без потерь, таких как TIFF, GIF или PNG.

JPEG (как и другие методы искажающего сжатия) не подходит для сжатия изображений при многоступенчатой обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки. JPEG не должен использоваться и в тех случаях, когда недопустимы даже минимальные потери, например, при сжатии астрономических или медицинских изображений.

К недостаткам сжатия по стандарту JPEG следует отнести появление на восстановленных изображениях при высоких степенях сжатия характерных артефактов: изображение рассыпается на блоки размером 8x8 пикселов (этот эффект особенно заметен на областях изображения с плавными изменениями яркости), в областях с высокой пространственной частотой (например, на контрастных контурах и границах изображения) возникают артефакты в виде шумовых ореолов.

Однако, несмотря на недостатки, JPEG получил очень широкое распространение из-за достаточно высокой степени сжатия, поддержке сжатия полноцветных изображений и относительно невысокой вычислительной сложности.

Формат PDF

Формат PDF позволяет внедрять необходимые шрифты (построчный текст), векторные и растровые изображения, формы и мультимедиа-вставки. Поддерживает RGB, CMYK, Grayscale, Lab, Duotone, Bitmap, несколько типов сжатия растровой информации. Имеет собственные технические форматы для полиграфии: PDF/X-1, PDF/X-3. Включает механизм электронных подписей для защиты и проверки подлинности документов. В этом формате распространяется большое количество сопутствующей документации.

Формат CALS

Растровый формат CALS (англ. Computer Aided Acquisition and Logistics Support) стардарт, разработанный подразделением министерства обороны США для стандартизации обмена графическими данными в электронном виде, особеннв в областях технической графики, CAD/CAM и приложений обработки изображений.

CALS - хорошо документированный, хотя и громоздкий, формат, в котором сделана попытка охватить многие вещи. Если вы не знакомы с документами правительства США, вам, вомзожно, покажется работа с данным форматом весьма сложной. Растровый формат CALS является необходимым в большинстве приложений, обрабатывающих документы правительства США. Поскольку все данные имеют байтовую организацию проблем типа "с какого конца разбить яйцо тупого или острого " никогда не возникает.

Характеристики формата CALS

Тип - Bitmap (битовая матрица)
Цвет - монохром
Сжатие - CCITT Group 4 или без сжатия
Максимальный размер изображения - неограничен
Несколько изображений в файле - да, только для Type II
Платформы - все

Формат BMP

BMP (от англ. Bitmap Picture) — формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft. 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 и .rle.

Глубина цвета в данном формате может быть 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32, 48 бит на пиксель, но глубина 2 бита на пиксель официально не поддерживается. При этом для глубины цвета меньше 16 бит используется палитра с полноцветными компонентами глубиной 24 бита. В формате BMP изображения могут храниться как есть или же с применением некоторых распространённых алгоритмов сжатия. В частности, формат BMP поддерживает RLE-сжатие без потери качества, а современные операционные системы и программное обеспечение позволяют использовать JPEG и PNG.

Формат PCX

PCX (PCExchange) — стандарт представления графической информации, не столь популярный аналог BMP, хотя поддерживается специфическими графическими редакторами, такими как Adobe Photoshop, Corel Draw, GIMP и др. В настоящее время практически вытеснен форматами, которые поддерживают лучшее сжатие: GIF, JPEG и PNG.

Тип формата — растровый. Большинство файлов такого типа использует стандартную палитру цветов, но формат был расширен из расчета на хранение 24-битных изображений. PCX — аппаратно-зависимый формат. Предназначается для хранения информации в файле в таком же виде, как и в видеоплате. Для совместимости со старыми программами необходима поддержка EGA-режима видеоконтроллером. Алгоритм такого сжатия очень быстрый и занимает небольшой объём памяти, однако не очень эффективен, непрактичен для сжатия фотографий и более детальной компьютерной графики. Используется сжатие без потерь. При сохранении изображения подряд идущие пиксели одинакового цвета объединяются и вместо указания цвета для каждого пикселя указывается цвет группы пикселей и их количество. Такой алгоритм хорошо сжимает изображения, в которых присутствуют области одного цвета.

Достоинства формата

возможность создания ограниченной палитры цветов (например, 16 или 256 цветов);
поддерживается большим количеством приложений.

Недостатки формата

не поддерживает цветовые системы, отличные от RGB;
многочисленные варианты, особенно при работе с цветами, могут делать работу с файлом невозможным;
неудобная схема сжатия в действительности может увеличивать размеры некоторых файлов.

Формат PNG

PNG (англ. portable network graphics) — растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь.

Область применения

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 Интернете и редактирования графики.

PNG поддерживает три основных типа растровых изображений:

Полутоновое изображение (с глубиной цвета 16 бит)
Цветное индексированное изображение (палитра 8 бит для цвета глубиной 24 бит)
Полноцветное изображение (с глубиной цвета 48 бит)

Формат PNG хранит графическую информацию в сжатом виде. Причём это сжатие производится без потерь, в отличие, например, от JPEG с потерями. Формат PNG обладает более высокой степенью сжатия для файлов с большим количеством цветов, чем GIF, но разница составляет около 5-25 %, что недостаточно для абсолютного преобладания формата, так как небольшие 2-16-цветные файлы формат GIF сжимает с не меньшей эффективностью.

PNG является хорошим форматом для редактирования изображений, даже для хранения промежуточных стадий редактирования, так как восстановление и пересохранение изображения проходят без потерь в качестве.

Анимация

Существует одна особенность GIF, которая в PNG не реализована — поддержка множественного изображения, особенно анимации; PNG изначально был предназначен лишь для хранения одного изображения в одном файле.

Формат Sun Raster

Формат изображений Sun Raster это родной растровый формат платформ Sun Microsystems использующих операционную систему SunOS. Этот формат поддерживает черно-белые, полутоновые и цветные растровые данные произвольной глубины цвета. Поддерживается также использование цветовых карт и простой компрессии данных Run-Length. Обычно большинство изображений в операционной системе SunOS представлены в формате Sun Raster. Также этот формат поддерживается большинством программ работы с изображениями под UNIX.

Читайте также: