Сжатие файлов в фотографии

Что же за информация записывается в память цифровой камеры, и отчего она требует сжатия? Каждый пиксел строится тремя ПЗС-элементами, потому что ПЗС-элемент чувствителен только к одному из цветов: к красному, зеленому или синему. И если в камере используется матрица в 3 миллиона пикселов, в действительности это означает, что она состоит не из трех, а из 3x3 = 9 миллионов ПЗС-элементов. Для сохранения информации об освещенности каждого из ПЗС-элементов отводится 256 возможных значений. Хранение такого числа занимает восемь ячеек компьютерной памяти, или один байт. Все это сказано для того, чтобы продемонстрировать: картинка, полученная с помощью трехмегапиксельной камеры, должна занять 9 Мбайт памяти. Если изображение записывать в память в таком виде, то даже в запоминающее устройство большой емкости удастся уместить лишь несколько снимков. Поэтому перед записью в память изображения нужно обработать — подвергнуть сжатию, или компрессии.

Для этого решили пожертвовать частью информации об изображении, усреднив значения цветности и яркости в группах соседних пикселов. В результате в большинстве камер сегодня существует и успешно «работает» так называемый JPEG-метод сжатия. Качество цифрового изображения зависит не столько от размера файла, сколько от степени его сжатия. Чем степень сжатия выше, тем больше информации безвозвратно теряется. Изображения самого высокого качества получаются при распечатке несжатых файлов. Рассмотрим некоторые форматы графических файлов для растровых изображений, а затем попытаемся сделать выводы из прочитанного.

Формат JPEG
Самый распространенный формат сжатия — JPEG (Joint Photografic Experts Group - так называется группа экспертов в области фотографии, разработавшая этот алгоритм). Формат позволяет создавать и хранить изображения высокого качества и относительно небольшого размера, причем изображение этого формата можно просмотреть на любом компьютере. Размеры файлов в формате JPEG невелики, и потому для размещения в Интернете лучше всего подходят картинки этого формата. Файлы JPEG практически не сжимаются программами-архиваторами. Метод сжатия данного формата основан на том, что человеческий глаз видит цвета намного хуже, чем черно-белое изображение. Если информацию о цвете сохранить не полностью, то на глаз это будет совсем незаметно. Поэтому в памяти камеры сохраняется лишь часть информации, которую несет матрица. Вследствие того, что частью информации сознательно жертвуют ради сокращения объема изображения, искажений картинки, сжатой при помощи JPEG-метода, не избежать. Зато этот метод позволяет уменьшить объем записываемого изображения в десятки раз и тем сэкономить память.

Казалось бы, этот формат сжатия идеален для графических файлов, но вот беда: при компрессии изображения в этот формат часть информации неизбежно теряется. Кроме того, в процессе редактирования файла в формате JPEG и при неоднократном его сохранении в нем накапливаются ошибки сжатия с потерями: уменьшается резкость, сокращается число цветов, появляются видимые глазом артефакты сжатия (муар изображения) и шумы. Смотрите, сколько информации теряется: если ваша камера сохраняет изображения только в JPEG, это означает, что изображение уже сохранено с потерями. Затем число потерь нарастает, так как снимок редактируется и вновь подвергается сохранению и сжатию. А если фотографию переслать электронной почтой, то почтовая программа еще раз сжимает снимок, и значит, в нем снова теряется информация, то есть качество.

Следовательно, формат JPEG прекрасно годится для просмотра изображений, а вот редактировать их лучше в другом формате. Лучше всего в том, что позволяет сжатие без потерь. И если ваша камера позволяет сохранять только в JPEG, то лучше передавать его в компьютер непосредственно с носителя, а затем открывать в приложении и сохранять его для редактирования в формате TIFF, BMP, PNG, TGA или в PSD (о некоторых из этих форматов будет рассказано чуть поздней). Целее будет! Но кроме небольших размеров и универсальности у JPEG есть замечательная особенность, благодаря которой вы всегда можете знать, где, когда и как была снята фотография. Дело в том, что информация обо всем этом сохраняется в JPEG файле вместе с собственно изображением. Такая информация называется метаданными. Они записываются в файл изображения в формате EXIF (Exchangeable Image File Format) и содержат время и дату съемки, параметры экспонирования (ISO, выдержка, диафрагма) и другую дополнительную информацию по усмотрению производителя. Для чтения метаданных годится любая из тех программ просмотра графических файлов, которой производитель укомплектовал вашу камеру.

Формат GIF
Формат GIF (Graphics Interchange Format, формат графического обмена) был разработан компанией CompuServe специально для передачи и демонстрации графики через модем. Он широко используется в Интернете. Цвет каждого пикселя в GIF-файле кодируется восьмью битами, поэтому изображение может содержать до 256 цветов. Этот формат лучше всего подходит для текста и небольших значков. Цвета, что используются в GIF-изображении, хранятся внутри самого файла в специальной таблице цветов, называемой индексированной палитрой. Для сжатия файлов этого формата используется алгоритм LZW.

Формат TIFF
TIFF, один из самых универсальных форматов растровых изображений, разрешает пользователю выбрать алгоритм сжатия и даже отключить его полностью. Изображения в формате TIFF (Taggled Image File Format, документированный формат файлов изображений) можно открывать на компьютерах PC и Macintosh. Размеры файлов этого формата довольно велики, а потому изображения TIFF для размещения в Интернете не годятся. Формат TIFF использует сжатие без потерь, поэтому файлы в нем очень велики. Например, файл, конвертированный из JPEG в TIFF, вырастает в объеме в восемь или десять раз, а снимок в этом формате может занимать несколько мегабайт. Чем больше размер файла, тем меньше снимков помещается на карте памяти. После того как закончена обработка снимка, его желательно сохранить (и хранить в дальнейшем) в формате TIFF. Но переключать камеру на этот формат не следует: запись на карту памяти пойдет очень медленно, и к тому же повышенный расход ресурса памяти вряд ли будет оправдан — если вы только не профессиональный фотограф. Понятно, что, сжимая картинку, нельзя приобрести что-то одно, не теряя в другом. Если вы установите большую степень сжатия, то это обязательно скажется на качестве снимка. Поэтому, делая выбор между качеством изображения и размером файла, следует поискать оптимальное решение. Многие считают, что решением в этом случае становится формат RAW.

Формат RAW
Файлы формата RAW («raw» в переводе означает «сырой») называют иногда «цифровым негативом» из-за его богатых возможностей при последующей обработке в графическом редакторе. Этот формат содержит даже больше информации, чем TIFF, занимая при этом гораздо меньший объем. Файл формата RAW представляет собой слепок информации с матрицы камеры, то есть оцифрованный сигнал яркости с каждого сенсора. У каждой фирмы и класса камер он свой, так как каждый изготовитель камеры имеет собственный, несовместимый с конкурентами формат RAW. В этом формате снимают все цифровые камеры, просто не все «отдают» его наружу. Но если камера поддерживает такой формат, то в программном обеспечении, поставляемом с камерой, непременно имеется программа, которая переводит информацию в удобоваримый формат (обычно TIFF и JPEG) и служит для элементарной обработки изображения.

Формат RAW называют «одноразовым», так как пересохранить файл в нем нельзя. Многие фотографы-любители без ума от свойств формата RAW из-за того, что преобразование RAW-файлов на компьютере позволяет использовать более сложные и изощренные алгоритмы интерполяции и из-за того, что ошибки в нем можно исправить сразу после съемки. Другие утверждают, что формат RAW ни в чем не превосходит другие известные форматы изображений — кроме как, быть может, огромным числом недостатков. Но мы с вами спорить со специалистами не станем, а просто-напросто примем к сведению существование формата RAW.

Выводы
• Если на жестком диске мало места для хранения снимков, сохраняйте их в формате JPEG. Этот формат лучше всего годится для пересылки файлов по электронной почте и для размещения в Интернете.
• Если места на жестком диске достаточно, то лучше хранить изображения в форматах, позволяющих сжатие без потерь, - в TIFF или PICT. Эти же форматы наилучшим образом подойдут для снимков, которые в дальнейшем будут редактироваться. Учтите, что формат TIFF наиболее универсален, так как с ним работают и компьютеры на платформе Windows, и машины на платформе Macintosh.
• Формат GIF наиболее пригоден для небольших рисунков, логотипов и одноцветных картинок, но не для фотографий.