Кіріспе

Цифрлық суреттерді ұйымдастыру және сақтаудың стандартталған тәсілдері. Фотографиялық және басқа да суреттерді сақтауға арналған цифрлық сурет форматтары.

Сурет файл форматы – цифрлық сурет үшін қолданылатын файл форматы. Осы мақсатта JPEG, PNG және GIF сияқты көптеген форматтарды пайдалануға болады. 2022 жылға дейінгі көптеген форматтар 3D емес, 2D суреттерді сақтауға арналған. Сурет файл форматында сақталған деректер сығылған немесе сығылмаған күйде болуы мүмкін. Егер деректер сығылған болса, ол жоғалтулы немесе жоғалтусыз сығымдау арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Графикалық дизайн қолданбалары үшін векторлық форматтар көбінесе қолданылады. Кейбір сурет файл форматтары мөлдірлікті қолдайды. Растрлық форматтар 2D суреттерге арналған. 3D суретті стереограмма немесе автостереограмма сияқты 2D форматта бейнелеуге болады, бірақ бұл 3D сурет нағыз жарық өрісі болмайды, демек, вергенс-аккомодация қақтығысына алып келуі мүмкін. Сурет файлдары осы форматтардың біріндегі цифрлық деректерден тұрады, осылайша деректерді цифрлық (компьютерлік) дисплейде көрсетуге немесе принтер арқылы басып шығаруға болады. Цифрлық сурет ақпаратын көрсетудің дәстүрлі әдісі растерлеу болып табылады.

Кескін файлын сығыстыру

Сурет файлдарын сығыстыру алгоритмдерінің екі түрі бар: жоғалтусыз және жоғалтулы. Жоғалтусыз сығыстыру алгоритмдері файл мөлшерін азайтады, сонымен бірге бастапқы сығылмаған суреттің толыққанды көшірмесін сақтайды. Жоғалтусыз сығыстыру көбінесе, бірақ әрқашан емес, жоғалтулы сығыстырудан үлкен файлдарға әкеледі. Суреттерді өңдеу кезінде қайта сығылу сатыларын жинақтаудан аулақ болу үшін жоғалтусыз сығыстыру қолданылуы керек. Жоғалтулы сығыстыру алгоритмдері бастапқы сығылмаған суреттің ұқсас нұсқасын сақтайды, ол толыққанды көшірме сияқты көрінуі мүмкін, бірақ толыққанды көшірме емес. Көбінесе жоғалтулы сығыстыру жоғалтусыз сығыстыруға қарағанда кішірек файл мөлшеріне қол жеткізе алады. Жоғалтулы сығыстыру алгоритмдерінің көпшілігі сурет сапасын файл мөлшерімен айырбастауға мүмкіндік беретін өзгермелі сығылуды ұсынады.

Негізгі графикалық файл пішімдері

Жеке меншік түрлерін қоса алғанда, жүздеген кескін файл түрлері бар. Интернетте кескіндерді көрсету үшін ең көп қолданылатыны – PNG, JPEG және GIF форматтары. Кейбір графикалық форматтар төменде тізімделген және қысқаша сипатталған, графиканың екі негізгі түріне бөлінген: растрлық және векторлық. Растрлық кескіндер негізінен (желіге) таратуға арналған (яғни салыстырмалы түрде күшті сығылуды қолдайтын) және негізінен жасауға немесе алмасуға арналған (қысылмаған немесе салыстырмалы түрде әлсіз сығылумен) форматтарға бөлінеді. Тікелей кескін форматтарынан өзге, Metafile форматтары – растрлық және векторлық ақпаратты қамти алатын портативті форматтар. Мысалы, WMF және EMF сияқты бағдарламаға тәуелсіз форматтар бар. Метафайл форматы – аралық формат. Көптеген бағдарламалар метафайлдарды ашып, оларды өздерінің түпкілікті форматтарында сақтайды. Беттік сипаттау тілі – мәтін, нысандар мен кескіндері бар басылған беттің құрылымын сипаттау үшін қолданылатын форматтарды білдіреді. Мысал ретінде PostScript, PDF және PCL форматтарын атауға болады.

JPEG

JPEG (Joint Photographic Experts Group) – жоғалтулы сығылу әдісі; JPEG қысылған кескіндер әдетте JFIF (JPEG File Interchange Format) немесе Exif (Exchangeable image file format) файл пішімінде сақталады. JPEG файлдарының кеңейтімдері JPG немесе JPEG болып табылады. Көптеген цифрлық камералар кескіндерді JPEG форматында сақтай алады, ол сегіз биттік сұр түсті және 24 биттік түсті кескіндерді (қызыл, жасыл және көк түстер үшін сегіз биттен) қолдайды. JPEG кескіндерге жоғалтулы сығылуды қолданады, бұл файл мөлшерін айтарлықтай кішірейте алады. Бағдарламалар қолданылатын сығылу деңгейін анықтай алады, ал сығылу мөлшері нәтиженің көрінетін сапасына әсер етеді. Сығылу тым жоғары болмаса, кескін сапасына елеулі әсер етпейді немесе нашарлатпайды, бірақ JPEG файлдары қайта-қайта өңделгенде және сақталғанда сапасы төмендейді. (JPEG жоғалмайтын кескін сақтау мүмкіндігін де ұсынады, бірақ жоғалмайтын нұсқасы кеңінен қолданылмайды.)

GIF-ті көрсету

GIF (Graphics Interchange Format) әдетте 8 биттік палитрамен немесе 256 түспен қолданылады (бірақ 24 биттік түс тереңдігі техникалық тұрғыдан мүмкін). GIF аздаған түстері бар графиканы сақтауға арналған, мысалы, қарапайым диаграммалар, пішіндер, логотиптер және мультфильм стиліндегі суреттерге өте ыңғайлы, себебі ол LZW жоғалтусыз сығылуын пайдаланады, бұл үлкен аумақтар бір түспен боялғанда тиімдірек, ал фотосуреттерге немесе түс өте көп бейнелерге тиімсіз. GIF-тің қарапайымдылығы мен көптен бері қолданылуының арқасында, ол дерлік барлық бағдарламалық қамтамасыз етулерде қолдауға ие болды. Оның анимация мүмкіндіктерінің арқасында, қазіргі заманғы бейне форматтарымен салыстырғанда сығылу деңгейі төмен болса да, бейне анимациялық эффекттерін жасау үшін кеңінен қолданылып келеді.

PNG

PNG (Portable Network Graphics) файл форматы GIF-ке еркін, ашық кодты балама ретінде жасалды. PNG файл форматы 8 биттік (256 түсті) палитралық кескіндерді (палитраның барлық түстері үшін қосымша мөлдірлікпен) және 24 биттік түсті (16 миллион түсті) немесе 48 биттік түсті альфа арнасымен және арнасыз қолдайды, ал GIF тек бір мөлдір түсті 8 биттік палитраларды қолдайды. JPEG-пен салыстырғанда, PNG кескінде үлкен, біркелкі түсті аймақтар болғанда жақсы нәтиже береді. Тіпті фотосуреттер үшін де – JPEG көбінесе соңғы тарату үшін таңдалады, өйткені оның жоғалтулы сығылуы әдетте кішкентай файл өлшемін қамтамасыз етеді – PNG жоғалтусыз сығылу арқасында өңдеу кезінде кескіндерді сақтауға өте ыңғайлы. PNG GIF-тің патенттік шектеулерін жояды (бірақ GIF-тің өзі қазір патенттік шектеусіз) және TIFF-тің көптеген қолданылуын алмастыра алады. Индекстелген түсті, сұр масштабты және түсті кескіндер, сондай-ақ қосымша альфа арнасы қолдалады. Adam7 интерлейсінгі кескіндің азын ғана бөлігі жіберілген кезде де алдын ала қарауға мүмкіндік береді, бұл веб-шолғыштар сияқты онлайн көру қолданбалары үшін пайдалы. PNG гамма және түстік деректерді, сондай-ақ ICC профильдерін әртүрлі платформаларда түстерді дәл сәйкестендіру үшін сақтай алады. PNG негізінде жасалған анимациялық форматтар – MNG және APNG, ол PNG-мен кері үйлесімді және көптеген шолғыштармен қолдалады.

JPEG 2000

JPEG 2000 – жоғалтусыз және жоғалтулы сақтау мүмкіндігін беретін қысылу стандарты. Ол қолданатын қысылу әдістері стандартты JFIF/JPEG-дегіден ерекшеленеді; олар сапаны және қысылу деңгейін жақсартады, бірақ өңдеу үшін күштірек есептеу ресурстары қажет. JPEG 2000 сонымен қатар JPEG-те жоқ қосымша мүмкіндіктерді ұсынады. Ол JPEG-дей кең таралмаған, бірақ қазіргі таңда кәсіби кино өңдеу және тарату салаларында қолданылады (мысалы, кейбір цифрлық кинотеатрлар жеке кадрларды JPEG 2000 форматында сақтайды).

WebP

WebP – 2010 жылы жарық көрген ашық кескін форматы, ол жоғалтусыз және жоғалтулы сығылуды қолданады. Ол Google компаниясы веб-беттерді жылдам жүктеу үшін кескін файлдарының мөлшерін азайту мақсатында жасалған: оның басты міндеті – веб-фотографиялар үшін JPEG форматын ығыстыру. WebP VP8 ішкі кадрлық кодтауға негізделген және RIFF негізіндегі контейнерді пайдаланады. 2011 жылы Google анимация, ICC профилі, XMP және Exif метадеректерi, сонымен қатар плиткалауды қолдауға мүмкіндік беретін "Кейбірленген файл форматын" (Extended File Format) қосты. Анимацияға қолдау көрсету арқасында ескі анимациялық GIF форматтары анимациялық WebP форматтарына айналдырылуы мүмкін. WebP контейнері (яғни WebP үшін RIFF контейнері) WebP-нің қарапайым қолданылуынан (яғни VP8 кілттік кадры ретінде кодталған бір кескіннен тұратын файл) асып түсетін мүмкіндіктерді ұсынады. WebP контейнері қосымша мыналарды қолдайды:

Жоғалтусыз сығылу – Кескін WebP Lossless Format арқылы жоғалтусыз сығылуы мүмкін. Метадеректер – Кескінде EXIF немесе XMP форматтарында метадеректер сақталуы мүмкін. Көруге түйіскендік – Кескінде көруге түйіскендік болуы мүмкін, яғни альфа-арна. Түс профилі – Кескінде Халықаралық түс консорциумы сипаттаған ICC профилі болуы мүмкін. Анимация – Кескінде үзілістермен бөлінген бірнеше кадрлар болуы мүмкін, осы арқылы ол анимацияға айналады.

HDR растрлық форматтары

Растрлық форматтардың көпшілігі HDR деректерін сақтау мүмкіндігіне ие емес (пиксел компоненті үшін 32 биттік қалқыма нүктелік мәндер), сондықтан кейбір салыстырмалы түрде ескі немесе күрделі форматтар әлі де басымдыққа ие және оларды жеке атап өту қажет. Дегенмен, жаңа баламалар пайда болуда. RGBE – Radiance жүйесінен шыққан HDR кескіндерінің форматы, сондай-ақ Adobe Photoshop қолдауымен жұмыс істейді. JPEG HDR – Dolby Labs компаниясының RGBE кодтауға ұқсас файл форматы, ол JPEG XT 2-бөлігі ретінде стандартталған. JPEG XT 7-бөлімі негізгі 8 биттік JPEG файлында төрт профильмен (A-D) кодталған толықтыру қабаттарын қолдана отырып, қалқыма нүктелі HDR кескіндерін кодтауды қолдайды; A профилі RGBE форматына, ал B профилі Trellis Management компаниясының XDepth форматына негізделген.

ҚОЖ

Жоғары тиімділіктегі кескін файл форматы (HEIF) – ISO негізгі медиа файл форматы негізінде MPEG ұйымы стандарттаған кескін контейнері форматы. HEIF кез келген кескін сығыстыру форматымен қолданылуы мүмкін, бірақ HEIF стандарты алдын ала болжау мүмкіндігін пайдаланып, HEVC ішкі кодталған кескіндерді және HEVC кодталған кескін тізбектерін сақтауды белгілейді.

AVIF

AV1 сурет файл пішімі (AVIF) – Av1 бейне форматын жасаған Alliance for open media (AOMedia) бейне консорциумымен стандартталған, қазіргі заманғы сығылу алгоритмдерін пайдалану және толыққанды авторлық құқықсыз сурет пішімін ұсыну мақсатында. Ол AVIF кодегімен сурет пішімін қолданады және HEIF контейнерін пайдалану ұсынылады, HEIF-те AV1 қараңыз.

JPEG XL

JPEG XL – авторлық төлемсіз, жоғалтулы және жоғалмайтын қысуды қолдайтын растрлық графика файл форматы. Ол қолданыстағы JPEG файлдарын қайта қысу мүмкіндігін, сондай-ақ жоғары дәлдіктегі HDR (пиксел компоненті үшін 32 биттік қалқыма нүктелік мәндерге дейін) қолдайды. Ол тарату және құру мақсатында қолдануға арналған.

ТИФФ

TIFF (Tag Image File Format) форматы – әдетте TIFF немесе TIF файл атауының кеңейтімін қолданатын икемді формат. Тег құрылымы оңай кеңейтілуге мүмкіндік беру үшін жасалған, сондай-ақ көптеген өндірушілер арнайы мақсаттағы тегтерді енгізген, нәтижесінде ешбір оқырман TIFF файлының барлық түрлерін қолдамайды. TIFF пикселдік деректерді сақтау әдісіне байланысты жоғалтулы немесе жоғалтусыз бола алады. Олардың кейбіреулері екі деңгейлі (қара-ақ) кескіндер үшін салыстырмалы түрде жақсы жоғалтусыз сығылуды ұсынады. Кейбір цифрлық камералар кескіндерді TIFF форматында сақтай алады, жоғалтусыз сақтау үшін LZW сығылу алгоритмін пайдаланады. TIFF кескін форматы веб-браузерлерде кеңінен қолданылмайды, бірақ ол баспа бизнесінде фотосурет файлының стандарты ретінде кеңінен қабылданады. TIFF құрылғыға тән түс кеңістіктерін, мысалы, белгілі бір баспа машинасының бояуларымен анықталған CMYK түс кеңістігін қолдай алады. OCR (Оптикалық таңбаларды тану) бағдарламалық құралдары көбінесе сканерленген мәтін беттері үшін TIFF кескінінің (әдетте монохроматикалық) бір түрін жасайды.

BMP

BMP файл форматы (Windows битмапы) – компьютерлік графиканың дамуының бастапқы кезеңдерінде жасалған, растрлық негіздегі, құрылғыға тәуелсіз файл түрі. Ол Microsoft Windows операциялық жүйесінде графикалық файлдарды өңдеуге арналған. Көбінесе BMP файлдары сығылмайды, сондықтан көлемі үлкен және сапасы жоғалмайды; олардың артықшылығы – қарапайым құрылымы және Windows бағдарламаларында кең қолданылуы.

PPM, PGM, PBM және PNM

Netpbm форматы – портативті пикскап файл форматын (PPM), портативті грейскап файл форматын (PGM) және портативті битмап файл форматын (PBM) қамтитын отбасы. Бұл таза ASCII файлдары немесе ASCII тақырыбы бар шикі бинарлық файлдар болып табылады, олар өте қарапайым мүмкіндіктерді ұсынады және түрлі платформалар арасында пикскап, грейскап немесе битмап файлдарын түрлендіру үшін ортақ ең төменгі деңгей қызметін атқарады. Көптеген бағдарламалар оларды бірлесіп PNM ("Portable aNy Map") деп атайды.

Векторлық форматтар

Жоғарыда көрсетілген растрлық кескін форматтарынан (деректер әрбір жеке пикселдің қасиеттерін сипаттайды) өзгеше, векторлық кескін форматтары геометриялық сипаттаманы қамтиды, оны кез келген қажетті дисплей өлшемінде тегіс көрсетуге болады. Барлық векторлық графика цифрлық мониторларда көрсетілу үшін белгілі бір сәтте растрленуі тиіс. Векторлық кескіндерді кейбір электрондық сынақ құралдарында, медициналық мониторларда, радар дисплейлерінде, лазерлік шоуларда және ерте бейне ойындарда қолданылатын аналогтық CRT технологиясымен де көрсетуге болады. Графиканы салу үшін пиксел деректері емес, векторлық деректерді пайдаланатын принтерлер – плоттерлер.

КГМ

CGM (Computer Graphics Metafile) – 2D векторлық графика, растрлық графика және мәтін үшін файл форматы, ISO/IEC 8632 стандартымен анықталған. Барлық графикалық элементтер мәтіндік бастапқы файлда сипатталуы мүмкін, оны екілік файлға немесе екі мәтіндік түрге құрастыруға болады. CGM кез келген қолданбаға, жүйеге, платформаға немесе құрылғыға тәуелді емес, 2D графикалық ақпаратты компьютерде бейнелеу үшін графикалық деректерді алмасуға мүмкіндік береді. Ол техникалық иллюстрация және кәсіби дизайн салаларында белгілі бір деңгейде қолданылған, бірақ SVG және DXF сияқты форматтармен көбінесе ығыстырылды.

Гербер форматы (RS-274X)

Гербер форматы (Extended Gerber, RS 274X) — Ucamco компаниясы жасаған 2D екі деңгейлі кескін сипаттама форматы. Бұл баспалы схемалық тақталар (PCB) немесе PCB бағдарламалық құралдары үшін де-факто стандартты формат болып табылады.

SVG

SVG (Scalable Vector Graphics) – бұл World Wide Web Consortium (WWWC) ұйымы веб-сайттар және басқа да қолданулар үшін әмбебап, скрипттелетін және көп мақсатты векторлық формат қажеттілігін (және бірнеше корпорациялардың осыған жасаған тырақтарын) қанағаттандыру үшін құрылған және дамытылған ашық стандарт. SVG форматының өздік қысым схемасы жоқ, бірақ XML-дің мәтіндік табиғатына байланысты SVG графикасын gzip сияқты бағдарлама арқылы қысыммен сақтауға болады. Скрипттеу мүмкіндігінің арқасында SVG веб-қосымшалардың маңызды құралы болып табылады: қолданбалар сияқты көрінетін және осылай жұмыс істейтін интерактивті веб-беттер.

Стерео форматтары

MPO Көп сурет объектісі (.mpo) форматы бірнеше JPEG кескінінен тұрады (Camera & Imaging Products Association) (CIPA). PNS PNG стерео (.pns) форматы PNG (Portable Network Graphics) негізіндегі қатар қойылған кескіндерден тұрады. JPS JPEG стерео (.jps) форматы JPEG негізіндегі қатар қойылған кескін форматынан тұрады.