Как показало время, данное решение оказалось рациональным и отвечающим современным запросам. В заголовке файла формата PNG хранится описание всей палитры. Подстроившись таким образом под реальное количество цветов, можно получить достаточно компактный файл на выходе. Формат PNG имеет массу достоинств, выгодно отличающих его от конкурентов. Самое главное из них — предварительная фильтрация обрабатываемых данных, поскольку большинство алгоритмов сжатия рассчитаны на одну вполне определенную модель информации. Например, формат JPEG «заточен» для изображений с плавными цветовыми переходами, a GIF — с большим количеством однотонных областей. И чем больше структура картинки отличается от эталона, тем ниже эффективность сжатия. Порой изменение всего нескольких бит приводит к тому, что алгоритм начинает работать очень хорошо или, наоборот, очень плохо. Тем временем формат PNG стабильнее воспринимает такие трансформации, и высокий коэффициент сжатия достигается практически для любого рода изображений путем преобразования информации в вид, наиболее приемлемый для обработки.
Формат PNG очень удобен для создания элементов оформления вебстраниц благодаря наличию более совершенного альфа-канала, чем у GIF. Число его уровней доведено до 254 (в большинстве форматов альфа-канал ограничивается всего двумя слоями), а прозрачность каждого из них может варьировать от 0 до 100%. Таким образом, PNG предоставляет веб-дизайнерам очень мощное и удобное средство для построения сложных
многослойных изображений. Единственный тип рисунков, где PNG не может потеснить GIF на вебстраницах, — небольшие кнопки и «смайлики» размером до 700—800 байт в формате GIF. За счет служебной информации и описания палитры такие файлы в формате PNG занимают на 10—30% больше места, да и анимированные картинки этот формат не поддерживает. Кстати, статичные «смайлики» чаще используются на страницах журналов, нежели во Всемирной паутине.
Будучи форматом следующего поколения PNG обладает еще несколькими приятными новшествами по сравнению со «старичками» JPEG и GIF. Во-первых, это несколько модифицированный вариант чересстрочной развертки. В отличие от GIF, где не до конца загруженное изображение отображается крупными строками, в формате PNG такой файл показывается большими точками, т. е. развертку следовало бы называть не чересстрочной, а «чересточечной», хотя первый вариант — уже устоявшийся (произошел от английского interlace).
Во-вторых, нельзя не отметить встроенную в формат гамма-коррекцию. При переносе графического файла с одного компьютера на другой изображение может выглядеть светлее или темнее, чем в оригинале. Ситуация обостряется тогда, когда на компьютерах установлены различные ОС (MS Windows и Linux) или когда машины построены на базе разных платформ (например, PC и Macintosh). Соотношение между цифровой информацией и реально наблюдаемыми на мониторе цветами называется гаммой.
Встроенная в формат PNG гамма-коррекция работает следующим образом: данные о настройках дисплея, видеоплаты и ПО (информация о гамме) записываются в файл, при переносе которого на другой компьютер вид PNG-изображения не изменится.
Формат TIFF
Формат TIFF (Tagged Image File Format) наиболее распространен среди тех пользователей, которые превыше всего ставят качество изображения. Именно TIFF используется в издательствах, поскольку при сохранении изображения в этом формате не происходит потерь качества. К тому же этот формат поддерживают практически все программы как PC, так и Macintosh.
В принципе, TIFF — это наиболее универсальный формат, обеспечивающий среднюю степень сжатия файла. Храня работы в TIFF, можно быть уверенным, что при просмотре файла вы увидите именно то изображение, которое сохраняли. За качество придется расплачиваться достаточно большим объемом файлов. Наиболее актуально это для владельцев цифровых фотоаппаратов, которые сохраняют фотографии на компактные карты памяти. Однако если хотят получить фотографии, которые потом можно будет обработать в Photoshop, сохраняют работы в TIFF.
Формат RAW
Существует еще один формат, о котором хотелось бы упомянуть, — RAW. Его название созвучно английскому слову «raw» («сырой»). Действительно, при сохранении в RAW изображение записывается в самом что ни на есть сыром виде — как последовательность байтов, содержащих цветовую информацию о каждом пикселе. Цветовые значения описываются в шестнадцатеричном формате, где О = черный и 255 = белый. При таком способе записи объем файлов оказывается не просто большим, а огромным. Однако именно формат RAW получил популярность среди профессиональных фотографов.
Использование формата RAW в цифровой фотографии позволяет избежать искажений, вызываемых неверными настройками фотокамеры
Дело в том, что цветовой баланс изображения, сохраняемого на карту памяти, во многом зависит от настроек цифрового фотоаппарата, и в первую очередь от установки баланса белого. Если цветовой баланс задан неверно, «вытянуть» фотографию в графическом редакторе будет очень сложно, поскольку при коррекции одного цвета неизбежно «поплывут» другие. При использовании формата RAW цветовой баланс, установленный на фотоаппарате, не будет иметь никакого значения. Вы получите наиболее точную фотографию, которую можно легко обработать на PC.
Сравнительная характеристика графических форматов
На первый взгляд, у всех описанных форматов сходное предназначение: добиться уменьшения размера графического файла до разумных пределов, чтобы его было удобно хранить на жестком диске и передавать через сеть. Но алгоритмы сжатия у каждого из них настолько различаются, что и сферы использования GIF, JPEG и PNG оказались разными. И чтобы выяснить оптимальные области применения этих форматов, был проведен анализ с участием достаточно большого количества тестовых изображений.
Фотографические изображения. Как оказалось, найти где-либо картинку фотографического качества — задача не из легких даже для владельцев цифровой фотокамеры, поскольку она сохраняет снимки в формате JPEG, да и конвертировать JPEG в GIF или PNG было бы не совсем корректно. Но удалось решить ее довольно элегантным способом: в сканер была навалена куча мусора и преобразована в цифровую форму. Получившийся «шедевр» размером 2530x3490 точек с глубиной цвета 24 бита, занимающий 25,2 Мбайт, сжимался в форматах JPEG и PNG (вследствие неспособности сохранять изображения с палитрой, включающей более 256 цветов, GIF задействован не был).
Как и следовало ожидать, в данном случае формат JPEG с подобранным экспериментальным путем качеством в 70% намного опередил конкурентов. При минимальной потере качества сжатие более чем в 25 раз достойно похвалы. Причем отличия между оригиналом и сжатым файлом можно заменить, только если сильно увеличить изображение. PNG справился с задачей намного хуже. Последним пришел к финишу универсальный алгоритм сжатия информации, реализованный в программе WinRAR 3.20, который был включен в тест из любопытства.
Наиболее интересные результаты дало сжатие изображения, переведенного в палитру 256 цветов (8,42 Мбайт в формате BMP), благодаря чему в состязании смог участвовать GIF. И на этот раз в лидеры вышел JPEG, но, вопреки предположениям, размер файла получился несколько большим, чем при сжатии той же картинки, но с глубиной цвета 24 бита. Вероятно, увеличение размера файла вызвано огрублением цветовых переходов при переводе в палитру 8 бит. Среди форматов GIF и PNG последний оказался явным фаворитом, однако сжатие изображения архиватором дало просто поразительный результат: RAR-алгоритм превзошел по степени сжатия форматы, специально предназначенные для обработки изображений.
Помимо худшего показателя сжатия у GIF проявилась и еще одна отрицательная черта. Несмотря на то что изображение было заранее переведено в палитру 256 цветов, при конвертировании файла в этот формат произошла определенная потеря качества. И без того грубые цветовые переходы стали еще более выделяющимися, а само изображение несколько посветлело.
Эксперименты над небольшим фрагментом того же графического файла привели к практически идентичным результатам. Все закономерности остались неизменными, а коэффициенты сжатия у различных форматов лишь немного отличались от предыдущего примера.
Электрическая схема. Это изображение с малым количеством цветов, содержащее преимущественно однотонные области и резкие цветовые переходы. Казалось бы, здесь формат GIF должен камня на камне не оставить от конкурентов. Но и тут ситуация сложилась не в пользу детища CompuServe. Явным аутсайдером стал JPEG. Даже при 100%-ном качестве (204 Кбайт) в глаза бросается некоторое осветление закрашенных областей (серого и желтого). При установке же 6%-го качества, когда размер рисунка сопоставим с объемами файлов в форматах PNG и GIF, изображение сильно «поплыло». А вот тот факт, что PNG-файл занимает на 20% меньше места, чем аналогичная картинка в формате GIF, заставляет задуматься об эффективности последнего. И опять здесь удивил WinRAR, сжавший схему почти в 2 раза лучше все того же GIF.
«Полосатые» рисунки. Весьма показательный пример, выявляющий главный недостаток LZW-алгоритма, примененного в формате GIF. Рисунок, состоящий из горизонтальных полос, занимает в формате GIF почти в 4 раза меньше места, чем то же изображение, повернутое на 90°. Предварительная фильтрация информации, реализованная в PNG, сделала этот формат свободным от данного недостатка. Помимо большей степени сжатия по сравнению с GIF различие в размере «полосатых» файлов составило всего 10%. Но самыми компактными снова оказались ВМР-файлы, упакованные архиватором. А разница в 2 (!) байта между изображениями с горизонтальными и вертикальными полосами просто поражает.
Снимок с экрана. В нем присутствовали достаточно сложные многоцветные элементы и все 256 цветов палитры. Результат: изображение в формате PNG на 40% меньше GIF-файла.