Графические форматы

Что же касается сравнения PDF-файлов и DjVu-файлов, то файлы в формате DjVu могут иметь размеры в 50-100 раз  меньшие, чем в формате PDF. Например, цветная страница документа в  формате PDF, имеющая размер 12 Mb, в  виде файла DjVu имеет размер всего 80 Kb.

Кроме того, данная технология позволяет сжимать файлы в 150 раз  быстрее, чем это делается с использованием форматов PDF, и в 20 раз быстрее, чем  при использовании форматов JPEG или GIF.

Как же достигаются  такие высокие скорости кодирования  и малые размеры сжатых файлов? Все дело в особенностях обработки исходного отсканированного изображения, осуществляемой с помощью данной технологии.

DjVu выделяет из исходного  отсканированного изображения два  слоя: слой, содержащий высококонтрастные  изображения - текст, а также  штриховые рисунки (контуры), и  слой, содержащий графические изображения,  фотографии, цветной фон. Далее  каждый слой кодируется соответствующим  методом, обеспечивающим максимальные  скорость и степень сжатия  для данного слоя и максимальное  качество.

При сжатии файла с использованием DjVu имеют место некоторые потери информации. Основной информационный слой исходного отсканированного изображения  кодируется без потерь, в то время  как для кодирования слоя, соответствующего фону, используется сжатие с потерями. Однако при просмотре DjVu-документов эти потери не будут заметными.

Следует отметить, что методы сжатия информации, используемые в JPEG и GIF, допускают значительно большие  потери, чем DjVu.

Компанией LizardTech разработан целый ряд программных продуктов  с технологией DjVu - от DjVu Solo для индивидуального  использования до DjVu Enterprise для офисных  систем.

Работа в программе DjVu Solo в упрощенном виде сводится к  двум этапам: 1) сканирование изображения; 2) преобразование в формат DjVu и некоторые  простейшие преобразования полученного  файла. После опубликования DjVu-файла  в сети Интернет возможен его просмотр с помощью DjVu Web Browser Plug-in.

Программные продукты DjVu позволяют  производить различные операции над отсканированными документами. Так, программы DjVu Solo и DjVu Editor (для Linux) позволяют  редактировать полученные файлы. (Скоро  также появится редактор DjVu Editor для Windows.) Другой программный продукт - DjVu Enterprise - предусматривает операцию поворота изображения (rotation) на определенный угол.

DjVu Web Browser Plug-in позволяет  встраивать файлы DjVu в HTML-страницы. Кроме того, с помощью программ DjVu Solo и DjVu Editor возможно добавление  гиперссылок в файлы DjVu.

С помощью специальной  утилиты PDF/PS to DjVu Conversion utility можно осуществлять преобразование PDF- и Postscript-файлов в  формат DjVu.

Однако не все операции редактирования и обработки изображения  доступны в существующих программных  продуктах DjVu на данный момент. Так, например, пока что отсутствует операция выделения  фрагмента исходного изображения (crop). Осуществление этой операции возможно в других программах перед преобразованием  изображения в формат DjVu.

Совсем недавно была выпущена новая версия DjVu Solo - DjVu Solo 3.1, содержащая программу распознавания образов (OCR), которая позволяет искать в  отсканированном и сжатом документе  с иллюстрациями ключевые слова. Стоимость данной программы составляет примерно 0.

Упрощенная версия данной программы не содержит модуля OCR и, следовательно, не позволяет производить поиск  по ключевым словам. Но она поставляется бесплатно и ее можно скачать  на сайте компании LizardTech - www.lizardtech.com.

Минимальные системные требования для работы с данной программой следующие: CPU Pentium 100 MHz, RAM 32 Mb.

DjVu Solo 3.1 работает под управлением  ОС Microsoft Windows 95/98/2000 или Windows NT 4.0. Необходимо  наличие Internet Explorer версии 5.0 или выше, или Netscape Navigator 4.0-4.7.

Программу DjVu Web Browser Plug-in также  можно скачать с сайта компании LizardTech.

В заключение следует сказать, что благодаря своим высоким  возможностям технология DjVu найдет широкое  применение как среди обычных  пользователей, так и в офисах больших компаний.

Сетевые графические  форматы

Как говорили И. Ильф и Е. Петров, статистика знает все. Эта  самая всезнающая статистика утверждает, что большинство пользователей  Интернета на нашей планете применяют  для связи со Всемирной сетью  соединение по коммутируемым телефонным каналам при помощи модема. Поскольку  это весьма медленный способ связи, время загрузки графического изображения  в клиентский броузер в данном случае должно быть как можно меньшим. Действительно, длительное ожидание, когда  закончится считывание картинки с сервера, занятие не из приятных. Именно поэтому  два наиболее популярных стандарта, в которых хранится 90 % всей графики, представленной ныне в Интернете, это GIF и JPEG. В них заложены различные  алгоритмы сжатия изображения с  потерей качества, благодаря использованию  которых удается значительно  уменьшить размер целевого файла.

GIF

В далеком 1978 году двое израильских  исследователей Якоб Зив (Jacob Ziv)и Абрахам  Лемпел (Abraham Lempel) разработали принципиально  новый для того времени алгоритм сжатия информации без потери данных, которому, немудрствуя лукаво, дали полученное из сокращения собственных  фамилий и даты завершения своего проекта название: LZ78. Информация о  принципах построения этого алгоритма  была общедоступной, и спустя несколько  лет американский программист Терри  Уэлч (Terry Welch) усовершенствовал его, добавил  в обозначение первую букву своей  фамилии и запатентовал новый  алгоритм под названием LZW, также  предоставив свою разработку для  использования всем желающим.

Одним из таких желающих оказался сотрудник компании CompuServe Inc.Боб Берри (Bob Berry), взявший LZW в качестве основы для созданного им в 1987 году принципиально нового графического формата GIF (Graphic Interchange Format). Созданная  Терри Уэлчем компания Unisys, которой  и принадлежали авторские права  на алгоритм LZW, взимала плату за его использование только с производителей аппаратного обеспечения для  компьютеров, в котором применялся данный стандарт, например, с изготовителей  модемов. Разработчики программного обеспечения  комиссионными сборами не облагались.

Однако зимой 1994 года компания Unisys, начавшая испытывать финансовые проблемы, объявила LZW коммерческим стандартом, использование которого требует  оплаты. Это автоматически сделало GIF единственным в мире платным графическим  форматом, что вызвало волну недовольства среди пользователей Интернета, поскольку практически на всех современных web-сайтах так или иначе применяются  элементы GIF. Тем не менее GIF чрезвычайно  широко используется в Интернете  и сейчас, причем пользователи не обязаны  оплачивать кому бы то ни было возможность  разместить на своей страничке изображение  в данном формате, так как упомянутые выше финансовые претензии касаются, в первую очередь, производителей работающего  с GIF программного обеспечения. Ситуация с дальнейшей судьбой этого стандарта  до сих пор остается не разрешенной.

Благодаря возможностям алгоритма LZW стандарт GIF позволяет значительно  сокращать объем итогового графического файла по сравнению с исходным изображением. Достигается это методом  смешения сходных оттенков в один. Если, например, в составе рисунка  имеется участок, состоящий из нескольких сходных полутонов, к примеру, голубого, светло-голубого и темно-голубого цвета, они будут кодированы одним оттенком - голубым. Информация об изображении  в файле стандарта GIF записывается построчно то есть представляет собой  массив описаний строк высотой в  один пиксель. Именно это свойство GIF, а также то, что данный формат оперирует фиксированной, так называемой индексированной палитрой, причем число  цветов в этой палитре не превышает 256,явилось основой для появления  двух простых правил, применяющихся  в современном web-дизайне. Вот они.

ВНИМАНИЕ Стандарт GIF используется в документах HTML только для отображения  так называемой бизнес-графики: диаграмм, логотипов, кнопок, разделительных линий, других элементов оформления страницы. Для размещения на web-сайте фотографий, репродукций картин и изображений  с большим количеством цветов и цветовых переходов используется стандарт JPEG.

В упрощенном виде данный закон web-мастерства можно сформулировать так: если изображение рисованное, его  следует представлять в стандарте GIF, во всех остальных случаях лучше  воспользоваться JPEG.

ВНИМАНИЕ Подготавливая  рисунок для сохранения его в  формате GIF, необходимо избегать следующих  художественных приемов: градиентных  заливок, размытый, постепенных цветовых переходов с множеством оттенков, а также графических фильтров, обеспечивающих неравномерное смешение нескольких цветов на одном участке  изображения, например, эффектов изменения  интенсивности освещения, подобных фильтру блик редактора Adobe Photoshop.

Это правило продиктовано тем, что алгоритм замещения схожих оттенков одним в формате GIF далеко не всегда работает корректно. Правильнее было бы, наверное, сказать работает некорректно почти всегда. Поэтому  участки со множеством различных  оттенков на небольшом физическом пространстве рисунка после сохранения изображения  в индексированной палитре будут  выглядеть смазанными и грязными. Этого можно избежать, применяя в  своей иллюстрации по возможности  однотонные и контрастные цвета. Одно из замечательных свойств стандарта GIF - его уникальная особенность, названная  разработчиками interlace, или, по-русски, черессторность. Она позволяет загружать картинку с сервера в клиентский броузер  не целиком, а частями, причем процедура  считывания файла выглядит следующим  образом: сначала на экране отображаются первая, пятая и десятая строки, составляющие изображение, затем - вторая, шестая и одиннадцатая и т. д. Таким  образом, для пользователя создается  иллюзия постепенной загрузки графического элемента: картинка как бы медленно проявляется на странице, что иногда бывает очень полезно при включении  в документ изображений большого размера -психологически зрителю легче  дождаться полной прорисовки иллюстрации, чем несколько минут скучать  перед пустым экраном. К тому же еще  до полной загрузки файла пользователь может оценить приблизительное содержимое картинки и решить, стоит ли ему дожидаться ее полной прорисовки или нет.

Через несколько лет после  создания стандарта GIF, в 1989 году, компания CompuServe выпустила новую версию этого  графического формата, получившую название GIF89a. Данная модификация включает в  себя еще две уникальные особенности, широко использующиеся в современном  Интернете. Первая называется transparency и  подразумевает создание для изображения  прозрачного фона методом сохранения вместе с файлом так называемого  альфа-канала, представляющего собой  маску прозрачности рисунка. Цвета, помеченные в альфа-канале как прозрачные, станут невидимы в броузерах и  большинстве других программ, предназначенных  для просмотра изображений. Эта  функция необходима, например, при  размещении картинок неправильной геометрической формы на странице со сложным фоновым  рисунком, когда корректно подогнать  части изображений друг к другу  не представляется возможным.

СОВЕТУ брать ненужный фон из файла GIF можно, воспользовавшись встроенной процедурой графического редактора Adobe Photoshop. Для этого вменю файл необходимо выбрать пункт экспорт, среди предложенных вариантов отметить GIF89a и в появившемся окне с  помощью инструмента пипетка  указать цвета, в которых вы больше не нуждаетесь.

Другая полезная особенность  стандарта GIF89a заключается том, что  этот формат позволяет сохранять  в файле с одним физическим заголовком несколько разных изображений, демонстрируя их на экране последовательно  одно за другим, причем с возможностью специфицировать порядок их чередования  и временной интервал между сменами  кадра. Именно на этом принципе построена  весьма распространенная в Интернете GIF-анимация, о которой мы поговорим  подробнее в этом же уроке.

JPEG

JPEG (Joint Photographic Experts Group) - графический  стандарт, созданный на основе  одноименного алгоритма сжатия  изображений с потерей качества, кодирующего не идентичные элементы, как алгоритм LZW, а межпиксельные  интервалы. В упрощенном виде  механизм сжатия изображения  в файл формата JPEG выглядит  следующим образом. Первой ступенью  компрессии является преобразование  изображения в цветовой образ  LAB, раскладывающий картинку на  три независимых канала, один  из которых (Lightness) выделен для  сохранения значений интенсивности  цветов, а два других (А и В) - для запоминания непосредственно  цветовой информации. Причем данные  о цветах сохраняются в виде  шкалы, организованной по принципу  непрерывного спектра. Вторя ступень  - собственно компрессия: из получившейся  цветовой модели удаляются приблизительно  три четверти информации о  цвете, затем образ дробится  на участки размером 8x8 точек и  преобразуется в числовой массив  данных. Заголовок каждого блока  описывает доминирующий цвет  участка, остальная информация - менее заметные оттенки. На  третьей ступени сжатия из  массива данных удаляется определенная  часть информации, описывающей второстепенные  оттенки, причем количество изымаемых  данных зависит от выбранного  пользователем качества результирующего  изображения. И наконец, готовый  файл сжимается согласно алгоритму  Хаффмана, который предусматривает  замену наиболее часто встречающихся  в массиве данных знаков более  компактной двух битной кодировкой. Декомпрессия файла JPEG происходит  в обратном порядке.

Из всего сказанного можно  сделать вполне очевидное заключение: JPEG оптимален для передачи фотографических  изображений, а также картинок с  большим количеством полутонов  и цветовых переходов. Максимальное число цветов, которое может содержать  изображение в формате JPEG, достигает 16 миллионов. Очевидно также, что чем  выше степень компрессии такого изображения, тем ниже его качество. Web-мастеру, создающему для сайта иллюстрации  в формате JPEG, необходимо помнить  следующее правило.