Bitmapové grafické a animační formáty

Jak rozlišit obrazové formáty?

Od té doby, co se na počítačích začaly ukládat obrázky a
animace, musel se vyřešit problém, jak je uložit. Přestože by
jeden standard vyřešil mnoho problémů s přenosem dat, prakticky
nebylo možné jej zavést, a tak se utvořila celá řada více či
méně používaných formátů, z nichž každý má trochu jiné
vlastnosti a každý slouží k něčemu jinému.
Druhou specifickou oblastí je Internet, kde je zejména požadavek
na minimální velikost vyveden do krajnosti.
Pokud se tedy grafikou zabýváte či připravujete webovské
stránky, tento článek vám bude užitečným pomocníkem při výběru
toho správného formátu pro uložení dat, tak aby zabrala co
nejméně místa a přitom jste přišli o co nejméně informací.

KAPITOLA 0. ÚVOD
Náš přehled se zaměřil na srovnání jednotlivých obrazových
formátů. Ty jsou porovnávány nejen pomocí principu ukládání dat,
ale i podle svých možností. Vzhledem k obrovskému množství
existujících formátů jsme nezachytili všechny, ale jen ty
nejdůležitější.
V závorce za názvem je vždy uložena obvyklá přípona souboru.

KAPITOLA I. NEKOMPRIMOVANÉ OBRAZOVÉ FORMÁTY

Nekomprimovanými formáty to vlastně všechno začalo, a vše se
zdálo býti v pořádku, neboť rozsah souborů nebyl velký a kvalita
nijak snížena nebyla. Pak ale přišly adaptéry s vyšším
rozlišením a počtem barev, a rozsahy souborů začali narůstat.
Dnes nekomprimované formáty přežívají jen v podobě klasických
bitmap pro Windows , ale i zde jsou na ústupu.

Windows and OS/2 Bitmap (BMP, BGA)

BMP je nejzákladnější formát používaný v OS/2 a Windows. Kromě
dat samotných je zde vlastně jen hlavička, udávající základní
informace o obrazu (rozměr, počet barev, atd). Formát OS/2 BGA
se od BMP liší tím, že je schopen uložit více obrázků do
jednoho. BMP existuje i v komprimované podobě.


Tagged Image File Format (TIF, TIFF)

TIFF je klasický souborový formát používaný v¦DTP: kromě
základních schopností uložit obraz, dokáže v sobě uchovat také
některé doplňující informace, jako je například nastavení
výstupního zařízení či cestu ořezu, atd. Soubor je schopen
uložit i soubory v režimu CMYK. Tiff existuje i v komprimované
podobě.

RAW File Format (RAW)

RAW je takový pseudo-formát programátorů. Je to vlastně jen
obraz uložený do souboru bod po bodu, bez jakéhokoliv záhlaví. V
tomto formátu je možné uložit prakticky jakýkoliv obraz, ale
může nastat problém, budete-li jej chtít znovu načíst, neboť
musíte znát jeho velikost, počet barev a další informace. Hodí
se například pro import dat do nějakého vlastního programu,
pokud nevíte, jak je některý jiný kódován.

Encapsulated PostScript (EPS)

EPS je čistý DTP formát. Umožňuje uložit prakticky vše, co s
obrazem můžete dělat, vektorový i bitmapový obraz, náhledy atd.
EPS je vlastně textový soubor, ve kterém jsou vypsány veškeré
informace o obrazu. Nehodí se pro archivaci bitmap, neboť je
ukládá značně větší než jakýkoliv jiný i nekomprimovaný formát.
Klasický EPS lze uložit i jako bitový soubor.

Truevision Targa (TGA)

Targa je jeden z prvních vícebarevných formátů. Rovněž není
komprimovaný, ale umožňuje uložit obraz i v 16bitové kvalitě a
tím rozměr dat trochu zmenšit. Kromě toho Targa svede 8-, 24- a
32bitový režim, a dokonce uložit i více kanálů. Nikoliv však
CMYK.

KAPITOLA II. BEZEZTRÁTOVĚ KOMPRIMOVANÉ OBRAZOVÉ FORMÁTY

Bezeztrátově komprimované formáty sice nedokáží tak výrazně
snížit rozsah uložených dat, avšak obraz v nich uložený neztrácí
kvalitu ani detaily. Formát je proto vhodný na uložení detailní
a kvalitní grafiky. Nejvyšší úspěchy jsou dosahovány s obrazy s
nízkým počtem barev a velkými plochami v jedné barvě. Naopak
velké množství různě barevných bodů vedle sebe (šum) může
zapříčinit, že takto uložená data jsou ještě větší než
nekomprimovaná.

RLE compressed Windows and OS/2 Bitmap (BMP)

Nejjednodušším komprimovaným formátem je klasický BMP, kde jsou
data uložena pomocí RLE komprese. Takto uložená bitmapa má o
něco menší rozměr, ale není možné, na rozdíl od nekomprimované
verze ukládat plnobarevné fotografie (24 bitů). Nejvyšší
komprese dosahuje u velkého počtu stejnobarevných bodů v jedné
řadě.

Zsoft PC Paintbrush (PCX)

Druhým nejjednodušší formátem je PCX, který začal být používán
některými grafickými programy pro ukládání komprimovaných
obrazů. PCX nekomprimuje výrazně, ale dokáže uložit jak
monochromatická (jednobarevná) data, tak i plnobarevné (24 bitů)
fotografie. Největších kompresních úspěchů dosahuje PCX tam, kde
je hodně stejnobarevných bodů uloženo vedle sebe.

CompuServe Graphics Interchange Format (GIF)

GIF byl jedním z prvních obrazových formátů navržených speciálně
pro uložení grafiky na Internetu a počítačových sítích. Jeho
velkou předností je vysoká úroveň komprese. GIF umožňuje uložit
jen 1-,4- a 8bitové obrázky, nedokáže však uložit více jak 256
barev. Nehodí se tedy příliš pro ukládání fotografií, ale pro
čárovou nebo jednodušší grafiku ano. Největší komprese dosahuje
u obrázků s velkými nepřerušenými stejnobarevnými plochami. Nová
verze GIFu (v89) umožňuje nastavení průhledné barvy a dokonce i
prokládání, čímž se zejména na Internetu dosahuje příznivé doby
při načítání. Verze animovaný GIF umožňuje uložit více GIF v89
obrázků do jednoho souboru.

LZW Compressed Tagged Image File Format (TIF, TIFF)

Komprimovaná verze TIFFu má stejné vlastnosti jako
nekomprimovaná, ale dokáže data trochu zmenšit použitou LZW
kompresí. Ta má největší úspěchy u stejnobarevných ploch bez
přerušení.

Portable Network Graphics (PNG)

Tento formát reagoval na nedostatky standardu GIF, a tak je
rozšířil o podporu více kanálů, uložení DPI, a vícebarevných
obrázků. PNG neosahuje takové komprese jako GIF ani v
nízkobarevných formátech, a tudíž se hodí pro uložení například
vícebarevné čárové grafiky, nebo mnohabarevných obrázků a
fotografií, kde potřebujeme zachovat přesné detaily. Je to tedy
jakýsi střed mezi GIFem a JPEGem. Na Internetu se používá
zřídka. PNG obsahuje řadu různých filtrů a režimů, pomocí
kterých můžete velikost výsledného obrazu optimalizovat.

Adobe Photoshop (PSD)

Vnitřní obrazový formát Photoshopu se díky jeho rozšířenosti
stal pseudo-standardem v DTP oblasti. Umožňuje uložit všechny
grafické režimy, cesty i ořezy, vrstvy i kanály a mnoho dalších
informací. Rovněž i PSD nejlépe komprimuje stejnobarevné plochy,
přičemž bere každou případnou vrstvu zvlášť.

KAPITOLA III. ZTRÁTOVĚ KOMPRIMOVANÉ OBRAZOVÉ FORMÁTY

Ztrátově komprimované formáty dosahují vynikajících kompresních
úspěchů při rozumné zachované kvalitě uložených dat. Hodí se
zejména na vícebarevné obrázky a fotografie.

Joint Picture Expert Group (JPEG, JPG)

Na Internetu dalším (vedle GIFu) velmi rozšířeným formátem je
JPEG. Ten je určen k uložení fotografií a obrázků v plnobarevném
(24 bitů) nebo CMYK režimu. Nižší režim neumí. Složitý kompresní
algoritmus použitý u JPEGu umožňuje nastavení zachování detailů
v rozsahu 1 - 99 procenta, a tím je možné ovlivnit výslednou
velikost/kvalitu ukládaných dat. Ostré přechody si JPEG
změkčuje, a tak dochází zejména v čárové grafice k výrazným
ztrátám. JPEG dosahuje obrovské komprese u souborů s velkými
stejnobarevnými plochami. Negativně se projevují naopak ostré
přechody. JPEG je schopen uložit i některé doplňující informace
(cesty, DPI, atd.). Nejnižší komprese u JPEGu sice také
zkresluje obraz, ale například jen o jeden jasový stupeň což je
rozdíl pouhým okem nerozeznatelný. Pokud však potřebujete mít
obraz skutečně přesný (například pro maskování), použít jej
nemůžete.
Druhá verze, nazvaná Progresive JPEG, dosahuje při shodné
kvalitě vyššího stupně komprese, a navíc dokáže uložit i
prokládaný obraz, který se při otevírání otevře nejprve nahrubo
a postupně se dokreslují detaily.

KAPITOLA IV. JAKÉ OBRAZOVÉ FORMÁTY POUŽÍT PRO INTERNET

Webové prohlížeče podporují v zásadě tři druhy obrazových
formátů: GIF, JPEG a PNG. Jak jejich schopnosti nejlépe využít?
U všech obrázků, které na umisťujete na Internet, byste měli
zajistit, aby měly co možná nejmenší velikost při zachované
rozumné kvalitě. Pokud je v obrázku použito málo barev nebo je
zde hodně stejnobarevných ploch, převeďte obraz do 16, nebo
256barevného režimu (bez rozhladu) a uložte jej jako GIF.
Přestože JPEG komprimuje výborně, GIF zde dosahuje lepších
výsledků bez zkreslení. Pokud je nutné v obrázku zachovat velký
počet barev, uložte jej jako JPEG. Ten volte i v případě
256barevných obrázků, které mají hodně barevných přechodů a bodů
různou barvou - fotografie, šum (nutno převést do 24bitového
režimu) - zde JPEG dosáhne lepších výsledků.
Málo používaný formát PNG využijete tehdy, pokud publikujete
data, u nichž je potřeba zachovat přesné podání a přitom vysoký
počet barev -- například obrázky s velkými plochami jedné barvy
a kouskem fotografie, atd. Druhou možností využití je,
chcete-li, aby si data zachovala některé informace z DTP studia,
například různé kanály, atd.

KAPITOLA V. FORMÁTY PRO UKLÁDÁNÍ ANIMACÍ

Windows and OS/2 Audio Video Interchange (AVI)

Bezesporu nejpopulárnějším formátem pro ukládání animací je
klasické AVI. Tento formát, rozšířený zejména pod Windows,
umožňuje využití různých metod komprese od třetích výrobců, a
pochopitelně podporuje i různě kvalitní zvuk. Proto je obtížné
mluvit o jeho vlastnostech. Obecně je to však formát z
popisovaných nejjednodušší, snímkově nebo sekvenčně
komprimovaný. Tento formát je obecně ztrátově komprimující.

Motion Picture Expert Group (MPEG, MPG, MJPEG)

Nejlepších výkonových vlastností dosahuje MPEG, který výrazně
komprimuje při zachované slušné kvalitě (míra ztrátové komprese,
a tím i kvality je nastavitelná). MPEG se také podstatně
rychleji přehrává, díky malému rozsahu. Rovněž i MPEG umožňuje
uložit zvuk v různé kvalitě.
MJPEG verze komprimuje každý snímek zvlášť, a tak sice nemá tak
výrazné zmenšení velikosti, ale díky rychlejšímu přístupu k
jednotlivým snímkům je vhodný jako formát pro uložení dat před
střihem.

Real Movie (RM)

Čistě internetovým animačním formátem je Real Video. Ten je plně
přizpůsoben podmínkám na Internetu, a tak umožňuje nastavení
animace pro různě rychlá přenosová pásma. Tím lze obraz (a zvuk)
degradovat i do takové míry, že několikaminutový ozvučený snímek
je veliký řádově stovky kilobytů, a tím jej lze bez problémů v
reálném čase přehrávat z Internetu. Real Video je snímkově
komprimované.

KAPITOLA VI. OSTATNÍ GRAFICKÉ FORMÁTY

Ostatní grafické formáty se používají zřídka, nebo jsou to
formáty podporované některým spektrem grafických aplikací, jež
nejsou mimo svou oblast příliš rozšířené. K dalším bitmapovým
formátům patří CUT, IFF, DIB, PBM, LBM, MAC, MSP, PCD, PXR, SCT,
PCT, PGM, PPM, RAS a další.
Pro kompletnost uvedeme, že vektorovou (čárovou) grafiku vedle
postscriptu EPS zastupují především: WMF, AI, CDR, DXF a další.


KAPITOLA VII. ZÁVĚR

Přestože se do našeho článku nevešly všechny obrazové formáty,
poskytuje dobrý přehled o současném stavu a tím jistě i vám
usnadní práci s grafikou nejen na Internetu, ale i například při
archivaci osobních dat.

Náš test

V našem testu jsme vyhodnotili několik charakteristických
obrázků, a jak si s nimi jednotlivé formáty poradí. U každého
grafu je vždy v rohu podoba testovaného obrázku. Sloupec grafu
ukazuje velikost souboru v bytech. Pokud formát nepodporoval
daný režim, byl mu obrázek přizpůsoben (v nejkvalitnější možné
míře, viz poznámka). Obrázky jsou vždy ukládány v nejvyšší možné
kvalitě, aby nedošlo ke zkreslení obrazu (pokud lze).
Samotná fotografie a fotografie kombinovaná s čárovou grafikou
byly v TrueColoru (24 bitů - 16 777 216 barev). Čárová grafika
byla v 16 barvách a prázdný soubor ve dvou barvách (například
jednoduchá grafika na WWW stránkách). Pokud soubor nepodporoval
16 barev, muselo být použito 256. Formát JPEG podporoval jen
TrueColor.



<T><T><T>Fotografie<T>Procent<T>Pozn.<T>Čárová
grafika<T>Procent<T>Pozn.<T>Foto+čár.
graf.<T>Procent<T>Pozn.<T>Prázdný<T>Procent<T>Pozn.
<T><T>BMP<T>900 056<T>100,0<T><T>153 676<T>100,0<T><T>921
656<T>100,0<T><T>38 464<T>100,2<T>
<T><T>BMP+RLE<T>276 596<T>92,2<T>256 barev<T>5
208<T>3,4<T><T>118 436<T>38,6<T>256 barev<T>64<T>0,2<T>
<T><T>EPS<T>2 479 926<T>275,5<T><T>2 538 356<T>1652,6<T><T>2 538
357<T>275,4<T><T>81 044<T>211,1<T>
<T><T>GIF<T>175 762<T>58,6<T>256 barev<T>3 111<T>2,0<T><T>81
493<T>26,5<T>256 barev<T>895<T>2,3<T>
<T><T>JPEG<T>132 128<T>14,7<T><T>31 895<T>20,8<T>TrueColor<T>106
798<T>11,6<T>TrueColor<T>2 592<T>6,8<T>TrueColor
<T><T>PCX<T>873 420<T>97,0<T><T>12 215<T>8,0<T><T>401
679<T>43,6<T><T>2 048<T>5,3<T>
<T><T>PNG<T>574 452<T>63,8<T><T>8 224<T>5,4<T><T>289
548<T>31,4<T><T>4 387<T>11,4<T>16 barev
<T><T>PSD<T>821 920<T>91,3<T><T>9 350<T>6,1<T><T>368
790<T>40,0<T><T>2 072<T>5,4<T>
<T><T>Targa<T>900 044<T>100,0<T><T>308 012<T>200,5<T>256
barev<T>921 644<T>100,0<T><T>307 244<T>800,1<T>256 barev
<T><T>TIFF<T>901 212<T>100,1<T><T>309 266<T>201,3<T>256
barev<T>922 136<T>100,1<T><T>38 710<T>100,8<T>256 barev
<T><T>TIFF+LZW<T>448 880<T>49,9<T><T>11 552<T>7,5<T>256
barev<T>245 162<T>26,6<T><T>1 078<T>2,8<T>256 barev

Velikosti souboru jsou v bytech.