oldi

Формат графического файла на Web-странице

Олег Татарников

Графика и трафик

GIF — формат для дизайна

JPEG — формат для фотографий и видеокадров

PNG — универсальная растровая новинка

Векторное представление

Анимация, интерактивность и взаимодействие

Окончательное решение за вами

 

    Глоссарий

    Сравнительный анализ графических форматов

    Где получить дополнительную информацию

Графика и трафик

Требования к красоте и выразительности оформления Web-страниц находятся в постоянном противоречии с техническими возможностями современного Web-хостинга. Поэтому проектировщик сайта должен стать посредником между дизайнером и пользователем и строго выдерживать равновесие между визуальной привлекательностью и разумной скоростью доставки информации в Сети. Чтобы успешно решать эту проблему, необходимо знать все используемые в Интернете графические форматы, понимать различия между ними, области применения и особенности использования.

Чтобы разобраться с большим количеством форматов и протоколов, принятых в Интернете, и построить собственную страницу, необходимо отобрать то, что является самым подходящим для ваших конкретных целей. Некоторые форматы могут быть специфичны только для одного браузера, а другие потребуют специального внешнего модуля. Мы выбрали из всего многообразия форматов только те, которые наиболее часто используются авторами популярных сайтов и принимаются пользователями.

GIF и JPEG — это два наиболее популярных графических формата, которые давно стали фактическими стандартами для использования на WWW. Оба достаточно универсальны, читаются большинством браузеров и не требуют специального программного обеспечения (или дополнительных модулей). GIF и JPEG — растровые форматы изображения, что, соответственно, определяет фиксированный формат (разрешение) при отображении таких картинок на экране. При попытке масштабирования (предусмотренного в некоторых браузерах) растровые (пиксельные) изображения значительно теряют в качестве. Для 8-разрядного (256-цветового) формата GIF, кроме того, серьезной проблемой является выбор цветовой палитры.

Векторные графические форматы значительно более привлекательны для использования в Сети. В отличие от точечных рисунков векторная графика основана на математическом (геометрическом) представлении данных. Такие изображения значительно меньше по объему хранения/передачи, легко масштабируются и практически не теряют в качестве при любых преобразованиях. К сожалению, векторные форматы еще малоупотребимы в Интернете, но стандарты уже сформированы и должны заинтересовать проектировщиков. 1

Несколько векторных стандартов было предложено сравнительно недавно, а форматы PGML и VML в настоящее время рассматриваются консорциумом W3C (World Wide Web Consortium). Однако фирма Macromedia, продвигающая VML, давно открыла свой векторный формат Shockwave Flash другим разработчикам и реализовала дополнительные модули для просмотра графики в этом формате для популярных браузеров.

Однако не для всех применений новые средства — обязательно лучшие. Самыми распространенными изображениями, публикуемыми в Интернете, до сих пор являются цифровые фотографии, рисунки и отсканированные картинки, которые весьма трудоемко, да и вряд ли целесообразно переводить в векторный формат.

Поэтому выбор формата в конечном счете зависит от ваших задач, и то, какие изображения больше соответствуют вашей целевой аудитории, решать только вам.

Далее мы поможем вам определиться с выбором растрового формата — GIF, JPEG или PNG, познакомим с новыми векторными форматами — PGML и VML и дадим некоторые рекомендации по их использованию.

В начало

В начало

GIF — формат для дизайна

Фирма CompuServe первоначально предназначала свой формат GIF для интерактивных приложений в условиях ограниченных возможностей стандартной графики на персональном компьютере. Это был изначально 4-, а затем и 8-разрядный растровый формат с заданием цветовой палитры, который поддерживал максимум 256 цветов. Одно из существенных преимуществ формата — то, что изображения могут быть индексированы к определенной палитре (набору цветов), в то время как JPEG-изображения не могут «привязываться» к палитре и их «правильное» отображение не всегда возможно. Это свойство особенно важно для тех разработчиков, которые используют индексацию палитры, чтобы оптимизировать передачу изображений для всех без исключения платформ (будь то PC, Mac, Web-TV или другие), независимо от того, с какой глубиной цвета работает та или иная система. Добиться подобной универсальности позволяет ограниченная палитра в 216 цветов, которая включает все общие цвета, используемые как в Windows, так и, например, в MacOS. Проектирование сайта в универсальной палитре гарантирует непротиворечивое, кроссплатформное и не зависящее от используемого оборудования отображение. Кроме того, GIF-формат использует схему сжатия без потерь (с простым алгоритмом кодирования повторов: последовательность байтов одного цвета заменяется на слово из двух байтов, один из которых содержит образец закраски, а второй определяет количество повторений), так что графические данные в этом формате не теряют информации в процессе сжатия и восстановления.

Однако именно из-за таких встроенных цветовых ограничений формат GIF может применяться только для тех изображений, которые имеют ограниченное количество цветов, — типа черно-белых схем или же тех, что содержат большие области одного цвета, — типа мультипликационных кадров или цифровых рисунков с однотонной заливкой. Конечно, вы можете сохранить любое изображение в формате GIF, применив так называемое сглаживание цветовых тонов (dithering) и получить, таким образом, достаточно приличное качество, но в этом случае вы рискуете «нарваться» на значительное увеличение размера файла после применения вышеописанной компрессии с запоминанием повторов (в вырожденном случае, когда в изображении не присутствует ни одного смежного повтора, вы получите увеличение файла ровно в два раза по сравнению с некомпрессированным оригиналом).

Таким образом, основные преимущества GIF-формата — это использование сжатия без потерь и экономное сохранение сплошных областей цвета с четкой границей и строгими цветовыми переходами. Формат JPEG отличается от описываемого тем, что в зависимости от уровня сжатия сплошные области там разрушаются и резкие переходы цветов сглаживаются или размываются.2

Основной критерий выбора формата GIF: если вы сами нарисовали в графическом пакете типа Photoshop или Painter картинку, которая имеет большие области одного цвета, или обработали существующее изображение и хотите сохранить высокую контрастность (необходимую, например, при отображении текста), то производите сохранение именно в этом формате (прежде всего это касается черно-белых или бедных цветом рисунков).

Для фотографий, видеокадров или других полноцветных изображений с использованием гладких цветовых переходов (градиентов) используйте формат JPEG.

Важно не забывать еще и то, что если вы пытаетесь сохранять изображения с непрерывным тоном в формате GIF, то вам, вероятно, придется отбросить так много информации в процессе подготовки изображения (при преобразовании его к фиксированной палитре), а применяемый в GIF метод компрессии окажется настолько неэффективным, что вы проиграете еще и материально (и по трудозатратам, и по объему файла).

Кроме всего прочего в формате GIF предусмотрено так называемое чересстрочное появление (Interlaced), которое помогает пользователям с медленными каналами в самом начале приема оценить содержание картинки (эффект похож на постепенную прорисовку нерезкой картинки) и время, необходимое на ее полную передачу, и в результате принять решение, стоит ли продолжать прием или лучше от него отказаться. Впрочем, в отличие от прогрессивного JPEG здесь эффект, скорее, психологический, нежели реальный (см. рис.).

Также следует помнить об одном важном преимуществе GIF-формата, без которого в некоторых случаях невозможно обойтись даже при всех его недостатках, — это поддержка прозрачности (расширение GIF89a), которая дает возможность отображать силуэт с непрямоугольными контурами на уже существующем фоне. Прозрачность в формате GIF реализована примитивно — один цвет (обычно фоновый) назначается прозрачным. Это преимущество часто используется при создании кнопок и пиктограмм при оформлении страницы (JPEG не предлагает никакой поддержки прозрачности).

В заключение можно сказать следующее: GIF — наилучший выбор для достижения эффективного компромисса между существующим оборудованием и программным обеспечением, а возможность индексирования 8-разрядного GIF-изображения до 216 универсальных цветов имеет существенное значение, когда ваши изображения предназначаются для показа на разнообразных браузерах и неизвестных платформах.

В начало

В начало

JPEG — формат для фотографий и видеокадров

Формат JPEG получил свое название от аббревиатуры Joint Photographic Experts Group сommittee (объединенного комитета экспертов по фотографии), который и создал этот стандарт в конце 80-х — начале 90-х годов. Формат JPEG основан на алгоритме сжатия с потерями (дискретном косинусоидальном преобразовании), средствами которого ваше изображение разбивается на области (обычно это квадраты 8Ѕ8 пикселов), внутри которых распределение цветов заменяется на математическую функцию и хранятся только коэффициенты этой функции, позволяющие восстановить ее вид. Естественно, вы столкнетесь с некоторой потерей качества (в зависимости от сложности функции, применяемой для замены изображения) и после восстановления получите уже не реальную картинку, а ее математический «суррогат». Однако в зависимости от качества вашего оригинала и степени сжатия потеря качества может быть совершенно незаметна зрителю. Но главное преимущество JPEG-формата по сравнению с GIF заключается в том, что, в то время как GIF — только 8-разрядный (256-цветный), JPEG — 24-разрядный и может отображать до 16,7 млн. цветовых оттенков.3

По этой причине полноцветный JPEG, естественно, воспроизводит значительно большее количество видеоинформации, чем GIF. Этот формат лучше всего подходит для изображений реальной жизни — отсканированных картинок или цифровых фотографий, а также оцифрованных видеокадров или отрендеренных сцен трехмерной компьютерной графики.

Другое преимущество JPEG заключается в следующем: в отличие от GIF он позволяет самостоятельно задавать степень сжатия, применяемого к исходному изображению, что дает возможность выдерживать необходимое равновесие между размером и качеством.

Коэффициенты сжатия изменяются для JPEG в широких пределах — в зависимости от используемой программы редактирования изображения, однако на Web-страницах обычно применяются соотношения 10:1 или 20:1 (выраженное в пропорции по объему по отношению к исходному изображению), что обычно обеспечивает приемлемое качество. Тем не менее сжимать изображение можно и до экстремальных значений 100:1 (естественно, со значительной потерей качества).

Итак, работая с фотографией в JPEG-формате, вы имеете возможность сохранить 24-разрядное изображение с 16,7 млн. цветовых оттенков, и, несмотря на потерю качества при сжатии, оно все же значительно больше соответствует оригиналу, нежели 256-цветное GIF-представление. При этом неизбежные потери качества сильно зависят от размера, качества и типа исходного изображения.

Кроме того, JPEG позволяет определять так называемое прогрессивное отображение, то есть такое, когда при загрузке на экране сразу появляется «грубое» представление картинки, которое, по мере получения дополнительной информации, постепенно улучшается (при этом вы можете получить необходимое представление о сути подаваемого материала еще до завершения загрузки и прервать процесс на любом этапе, что значительно экономит время просмотра сетевого контента).

Эти средства вы можете использовать по желанию, и подобное поэтапное проявление может стать хорошим подспорьем в борьбе с загруженностью каналов. Единственная проблема с прогрессивным JPEG (в отличие от чересстрочного GIF) состоит в том, что старые версии браузеров могут его не поддерживать.

В начало

В начало

PNG — универсальная растровая новинка

Представитель следующего поколения растровых форматов, PNG, взял лучшие свойства и от JPEG, и от GIF и добавил свой, уникальный подход к подаче изображения, который дает возможность встроить в один файл различные версии того же самого изображения для низкого, среднего и высокого разрешений.

Формат PNG (Portable Network Graphics) — относительно новый растровый графический формат, который был одобрен как стандарт консорциумом W3C и должен постепенно заменить оба «устаревших» формата: как GIF, так и JPEG. PNG предлагает и цветовую индексацию (до 256 цветов), и поддержку как 24-, так и 48-разрядного цвета (True-Color), и работу с каналом прозрачности (альфа-каналом), к тому же он значительно более эффективен, чем традиционные форматы хранения растровых изображений. 4

Алгоритм сжатия для полноцветной картинки превосходит JPEG по качеству, а при поддержке ограниченной индексированной палитры (до 256 цветов) новый формат осуществляет компрессию без потерь на 10-30% лучше, чем та, которая реализована в GIF-формате, что делает его оптимальным для использования в любых случаях. К сожалению, новый формат не позволяет жертвовать качеством изображения в обмен на более высокую степень сжатия, как в формате JPEG.

Поддержка прозрачности в формате PNG в отличие от GIF — полноценная, то есть вы можете строить и полупрозрачные изображения или границы, поэтому проблема «чистых» границ, так трудно решаемая при использовании прозрачности в GIF-файле, здесь легко преодолима.

Однако, несмотря на все усовершенствования, предлагаемые в PNG, новый формат «заживет» только после того, как к нему обратятся проектировщики Web-сайтов и производители программного обеспечения как для визуализации изображений в новом формате, так и для подготовки их для публикации. А пока довольно трудно найти PNG-изображения где-нибудь в Интернете, несмотря на недавнее включение поддержки этого формата как в Netscape Navigator, так и в Microsoft Internet Explorer.

И хотя их последние версии и поддерживают PNG, они делают это весьма ограниченным способом. В настоящее время единственным решением для пользователей, которые хотят видеть полноценный PNG-файл, является самостоятельная установка внешнего модуля (подобного PNG Live).

Видимо, разработчики медлят, дожидаясь полного перехода пользователей к новым форматам. Что ж, здоровый консерватизм никогда не помешает, но все же мы настоятельно рекомендуем вам постепенно переходить к PNG, заменяя им, по крайней мере, все существующие применения GIF-формата.

В начало

В начало

Векторное представление

И JPEG, и GIF, и PNG — растровые форматы, основанные на дискретном (пиксельном, или точечном) представлении изображения, в то время как векторные форматы основаны на математических формулах (геометрическом представлении фигур). Векторная графика обеспечивает значительные преимущества по сравнению с растром, особенно когда речь идет о схемах, тексте и промышленной графике (а экономичность форматов имеет огромное значение для Интернета).

Итак, первое преимущество — это значительно меньший размер векторных изображений по сравнению с точечными рисунками, потому что описывается не каждый отдельный пиксел изображения, а вся фигура целиком (например, для задания окружности необходимо передать 3-4 числа: радиус, координаты центра и, может быть, тип или толщину линии и ее атрибуты). Математические формулы, которые описывают векторное представление, занимают намного меньше места, чем индивидуальные пикселы и их атрибуты.

Другое немаловажное преимущество векторного представления — способность практически неограниченного масштабирования изображения (или детализации его частей) без каких-либо потерь в разрешающей способности или ясности изображения. Для адаптации векторного представления к той или другой палитре, платформе, оборудованию или особенностям дизайна не требуется никаких усилий; а согласование схемы сжатия и качества отображения проходит без каких-либо проблем.

Однако не всякое растровое изображение можно перевести в векторную форму (например, плохо поддаются векторизации фотографии, отсканированные картинки или растровые рисунки). Но специально подготовленные векторные рисунки (типа штриховой графики, пиктограмм, технических иллюстраций, карт, информационной графики и других, являющихся исторически векторными) просто глупо переводить в растровую форму для публикации в Интернете, что повсеместно происходит сегодня.

Проблемы с отображением векторной графики во всемирной Сети возникли оттого, что не было никакого другого способа отображения, кроме растрового, а появившийся было встраиваемый модуль для показа файлов в PDF-формате не обеспечивал должной гибкости работы и требовал хранения всего контента в одной форме — PDF. 5

Для обеспечения возможности органично встраивать векторную графику в традиционный HTML-формат без какого бы то ни было дополнительного программного обеспечения в настоящее время на рассмотрении комитета по стандартам W3C находятся два новых векторных стандарта: PGML (Precision Graphics Mark-up Language) и VML (Vector Mark-up Language). PGML поддерживается фирмами Adobe Systems, IBM, Netscape и Sun Microsystems, а VML — Microsoft, Hewlett-Packard, Autodesk, Macromedia и Visio. Оба стандарта основаны на расширениях языка разметки XML, пропагандируемого для применения в сети как преемника HTML и рекомендованного W3C к использованию в будущем.

Но в настоящее время ни один из браузеров не поддерживает никаких стандартов векторной графики, хотя дополнительные модули (Plug-ins) уже имеются. Среди наиболее популярных способов показа статических векторных изображений на Web сегодня можно выделить принадлежащий фирме Macromedia формат SWF (Shockwave Flash) и недооцененный пока формат Xara Flare.

Flare — хорошее решение, допускающее включение векторных изображений, которые позволяют практически неограниченно увеличивать уровень детализации страницы, при этом их размеры сравнимы с Shockwave Flash. Нельзя сказать, что применение дополнительных модулей для просмотра изображений так уж неудобно, но когда вы будете использовать подобные средства на ваших страницах, не забудьте предупредить об этом пользователя и дать ему возможность загрузить соответствующий модуль, прежде чем он перейдет к той странице, которая будет включать эти элементы. В ближайшей перспективе это, конечно, замедлит процесс просмотра для новых пользователей, но постепенно вы приобретете все больше приверженцев, пока соответствующие средства наконец не будут включены в очередную версию браузера и дополнительный модуль новичкам уже не понадобится.6

В начало

В начало

Анимация, интерактивность и взаимодействие

Вообще говоря, и GIF-изображения можно оформить в виде специального стека в одном файле, и полученный «фильм» (flipbook) воспроизвести можно, создав простую растровую анимацию. И Netscape и Microsoft обеспечили поддержку «оживляемого» GIF-формата, начиная еще с третьих версий своих браузеров, так что их присутствия на Web теперь трудно избежать. Многочисленные GIF-аниматоры, позволяющие формировать подобные GIF-стеки, широко распространены (причем как коммерческие, так и общедоступные). Однако «оживление» GIF-формата может привести к неуправляемым размерам файлов, ибо каждый «уровень» такого стека — это индивидуальное GIF-изображение, так что типичные 15 кадров в секунду для компьютерной анимации могут «наплодить» несчетное число килобайтов.

В комбинации с Java или JavaScript можно создавать и интерактивную анимацию, которая будет реагировать на пользователя.

А теперь рассмотрим другие решения для Web-анимации и интерактивного взаимодействия с пользователем, причем основную роль здесь продолжает играть фирма Macromedia, давно вышедшая на рынок со своими программами Shockwave и Flash и непрерывно улучшающая свои изделия, повышая их эффективность в соответствии с запросами пользователей и проектировщиков.

Первоначально созданный как формат для Macromedia Director, Shockwave — это семейство протоколов, нацеленных прежде всего на производство интерактивного и графического содержания, создаваемого специально для использования в сети Интернет. А Shockwave Flash — это вообще уникальный инструмент и один из самых лучших способов для создания анимации и публикации ее на Web-странице. Shockwave Flash образует совсем маленькие файлы (так как использует преимущественно векторный формат представления) и по сравнению с другими форматами наиболее удобен с точки зрения подготовки.

При публикации такой анимации на ваших страницах не забудьте уведомить об этом пользователя, чтобы он заранее запасся дополнительным модулем и приготовился к томительному ожиданию загрузки. Однако последние версии — и Netscape Navigator, и Internet Explorer имеют модули просмотра для Flash-анимаций даже в базовой поставке. Фирма Netscape подтвердила, что последующие версии Navigator будут иметь такую поддержку для Flash даже на уровне кода.

В начало

В начало

Окончательное решение за вами

Итак, изменяется отношение к представлению Web-контента, появляются новые форматы данных и поддерживающие их средства разработки. Однако старые форматы (для представления графики — это GIF и JPEG) все еще достаточно популярны. Они поддерживаются практически всеми браузерами, и большинство разработчиков имеют большой опыт работы именно с ними. Важно использовать правильный формат для конкретных целей, чтобы гарантировать равновесие между качеством изображения и размерами файлов. Например, одно изображение в формате GIF может занимать больший объем и давать более низкий качественный результат, чем в формате JPEG, а для другого все будет наоборот.

Однако при представлении растровых изображений более предпочтительным становится PNG, а если вы пойдете еще дальше и попытаетесь использовать векторное изображение, то уже сегодня к вашим услугам — формат Shockwave Flash фирмы Macromedia.

Формат SWF (Shockwave Flash) — это не общеупотребительный, а внутренний векторный формат программы Flash фирмы Macromedia (см. «Уроки Macromedia Flash» на CD-ROM), поэтому для того, чтобы получить собственное изображение или анимацию, вам придется приобрести соответствующий мультимедийный пакет от фирмы Macromedia, а пользователю необходимо будет поставить дополнительный модуль для визуализации результата. Таким образом, для того чтобы просто поместить векторный рисунок на вашу Web-страницу, вам придется преодолеть целый ряд неудобств.

Тем не менее на подходе и другие векторные форматы, которые в скором времени станут стандартными.

КомпьютерПресс 5'1999