Dateiformate Rastergrafik
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Einleitung
- Bilder kommen in verschiedenster Form vor (Fotos, Icons, Grafik, ...)
- je nach Einsatzbereich unterschiedliche Anforderungen
- daher gibt es verschiedene Dateiformate die jeweils bestimmte Eigenschaften haben
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Bitmap (BMP)
- BMP steht für BitMaP
- dem Windows Bitmap Format liegt das RGB-Modell zugrunde
- Bitmap Datei gliedert sich in
- Headerbereich (Größe, Farbtiefe, Farbtabelle und Kompressionsart)
- Datenbereich
- Bei Farbtiefen von 1, 4 oder 8-Bit wird eine Farbpalette verwendet
- BMP verwendet ein Zwei-Wert RLE-Schema
- eher schlechte Kompressionsraten bei komplexen Bildern
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Graphics Interchange Format (GIF)
Das Dateiformat GIF ("Graphics Interchange Format") wurde im Juni 1987 vom Online-Dienst CompuServe eingeführt und 1989 um weitere Fähigkeiten ergänzt
- Zur Bildkomprimierung wird der LZW-Kompressionsalgorithmus verwendet (verlustlose Kompression)
- maximal 256 verschiedene Farben (Farbtiefe von 8 Bit)
- ein spezielles GIF Format ist das interlaced GIF Format
- es zeigt während des Ladens einer GIF Grafik aus dem Netz eine Grobansicht des Bilds, die verfeinert wird
- Transparenz ist seit der GIF-Spezifikation von 1989 vorgesehen (Nachteil: nur eine Transparenzstufe)
- Animierte GIF: bereits in der ursprünglichen GIF Formatdefinition war Platz für mehr als ein Bild vorgesehen
- mehrere Frames ergeben eine Animation
- für Videoclips oder größere Trickfilme jedoch ungeeignet (Dateigrösse!)
- Charakteristika:
- verlustfreie, aber trotzdem recht effiziente Kompression
- es eignet sich gut für Grafiken, kleine Animation und Text
- eignet sich weniger gut für Fotos und fotoähnliche Bilder
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Tagged Image File Format (TIFF)
- Das TIFF-Grafikformat (TIFF=Tagged Image File Format) wurde von der Firma Aldus schon 1986 als Standard-Dateiformat für Desktop Publishing entwickelt.
- Ziel: Bereitstellen eines Standard-Formates zur Digitalisierung, Bearbeitung und Austausch von Bildern
- TIFF ist für verschiedene Arten von Bildern (Graustufen-, Farbbilder, verschieden Auflösungen) ausgelegt
- man kann mehrere Versionen desselben Bildes in einer Datei ablegen
- Struktur des TIFF-Format :
- es besteht aus Tags
- In jedem Tag wird eine bestimmte Information abgespeichert (Art der Komprimierung, Farbmodus des Bildes, Auflösung)
- es gibt optionale Tags (leichte Erweiterbarkeit)
- Normale TIFFs sind ungepackt, es gibt aber die verlustfreien Komprimierungsmethoden RLE und LZW
- Stärke von TIFF:
- Farbbilder in optimaler Qualität (aber eher große Dateien)
- Maschinenunabhängigkeit
- für kleine Dateigrößen verwendet man besser JPEG
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JPEG
JPEG wurde 1986 von der "Joint Photographic Experts Group" (
http://www.jpeg.org/) entwickelt (auch als JPEG File Interchange Format (JFIF) bekannt)
http://www.jpeg.org/) entwickelt (auch als JPEG File Interchange Format (JFIF) bekannt)- Ziel: Bildkompression mit akzeptabler Komplexität und vom Benutzer beeinflussbar
- JPEG ist heute ein Standardformat im WWW
- spezielles Format, progressive JPEG: schnelle "Vorschau" auf das eigentliche Bild möglich (schreitweise Verfeinerung)
- 24 Bit Farbtiefe (16,7 Mio. Farben) oder 8 Bit (256 Farben) bei Graustufenbildern
- Kompressionsrate ist dabei frei einstellbar (Kompression ist normalerweise verlustbehaftet)
- Kompressionsraten von 4:1 (mit bloßem Auge kein Qualitätsunterschied erkennbar) bis 40:1 ("Klötzchengrafik") möglich
- Bei sehr starker Kompression entstehen jedoch blockige JPEG-Bildfehler (sog. Artefakte)
- Kompression basiert auf DCT (Diskrete Cosinus Transformation) in Verbindung mit der Huffman-Kodierung
- Kompression ohne Verluste sind möglich und schaffen im Mittel eine Reduktion der Dateigröße auf 50 %
- Stärke: Fotos, oder fotoähnliche Bilder, die effizient gespeichert werden sollen
- Schwächen: keine transparenten Bereiche, keine Animation
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PNG Format
1995 entstand in internationaler Zusammenarbeit das "Portable Network Graphics" Format
- Ziel: das GIF-Format von CompuServe ersetzten (um die Lizenzgebühren zu umgehen)
- verlustlose Kompression
- Stärken:
- unterstützt alle Farbtiefen zwischen 1 und 48 Bit (auch Farbpaletten)
- speicherbare Bilder: von kleinen Icons bis zu Fotomotiven
- 10% bessere Kompression als GIF
- auch ein echter Alpha-Kanal kann in die Datei eingefügt werden (stufenlose Transparenz)
- Vorschaumodus (schrittweise Verfeinerung)
- Stichworte als Kommentar in PNG-Dateien möglich (für Suchmaschinen), Feherlkorrektur
- Größter Nachteil: keine Animationen möglich, daher ist PNG auch kein vollständiger Ersatz für das GIF Format
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Ausblick Vektor Formate
- Rastergrafik: hier wird die Grafik durch einzelne Bildpunkte modelliert
- Vorteile: die Manipulation der Pixel ist sehr einfach, eignet sich hervorragend für pixelweise Ausgabe (Bildschirm)
- Nachteile: Glatte Kurven und Linen lassen sich mit der Rastergrafik nur annähern (bei Skalierung verschlechtert sich die Qualität vor allem bei der Vergrößerung)
- Vektorgrafiken bestehen aus mathematisch exakt definierten Kurven und Linien, die als Vektoren bezeichnet werden
- Beschreibung einer Linie durch
- die Koordinaten des Ausgangspunktes (Ursprung)
- die Koordinaten des Endpunktes (Vektorspitze) und
- die Linienstärke (Attribut)
- Vorteile:
- Grafiken lassen sich beliebig skalieren, und sind so in ihrer Größe veränderbar
- meisten weniger speicherintensiv als vergleichbare Rastergrafiken
- Nachteile: ungeeignet für komplexe Bilder mit Pixelweise wechselnden Farben, wie z. B. Fotos
- das Erscheinungsbild einer Grafik ist nicht immer gleich, es variiert in den verschiedenen Anwendungsprogrammen
Scalable Vector Graphics (SVG)
Das SVG-Format ist eine XML Grammatik um vektor-basierte 2-D Grafiken für das Web und für andere Anwendungen zu definieren. XML (Extensible Markup Language) selbst ist ein einfaches, flexibles Textformat, das von SGML (Standard Generalized Markup Language) abgeleitet wurde.
SVG hat gegenüber anderen Graphikformaten viele Vorteile
- Klartextformat: leichte Lesbarkeit, lassen sich gut komprimieren, Durchsuchen nach Schlüsselwörtern möglich
- Skalierbar (Scalable): in jeder Auflösung und in jeden Zoomfaktor gibt es hohe Qualität
- Scripting und Animation: dynamische und interaktive Graphiken
- SVG ist ein Offener Standard des World Wide Web Consortium (W3C,http://www.w3.org/)
- XML: es bietet alle Vorteile von XML (Breite Unterstützung, einfache Manipulation, Internationalisierung, Interoperabilität, ... )