Archiwizacja danych

Dysk pełen bitmap

Każdy, kto ma do czynienia z grafiką komputerową, wie doskonale, jak trudno czasami zdecydować się na właściwy format pliku czy zorganizować zbiory na dysku twardym. Równie kłopotliwe bywa późniejsze zarchiwizowanie przygotowanych danych. Jeśli jednak wiadomo, jak sobie z tym poradzić, szybko zwolnimy dysk pełen bitmap, nie tracąc przy tym ani jednego rysunku.

Grafiką zajmuje się lub zajmowała się większość użytkowników komputerów osobistych. Jedni przygotowywali bitmapę na pulpit Windows, inni tworzyli grafikę umieszczaną na własnych stronach WWW. Każdy, kogo zainteresuje cyfrowa obróbka zdjęć czy rysowanie za pomocą myszy lub pióra świetlnego, prędzej czy później zauważy, że coraz trudniej odnajduje interesujące go w danej chwili pliki, a miejsce na dysku gwałtownie topnieje. Oznacza to, że powinniśmy lepiej zorganizować sposób zarządzania posiadanym materiałem, a ten, którego w danej chwili nie potrzebujemy, zarchiwizować. Nie zawsze jednak jest to proste.

Przede wszystkim musimy odpowiedzieć na pytanie, czy zajmujemy się przetwarzaniem grafiki wektorowej czy bitmapowej. W pierwszym przypadku sytuacja jest raczej prosta. Z reguły grafika wektorowa jest przygotowywana za pomocą jednego lub kilku programów, między którymi bez większych problemów możemy przenosić wybrane obiekty graficzne. Na koniec zapisujemy gotowy rysunek w tym programie, który oferuje nam największe możliwości i do którego jesteśmy najbardziej przyzwyczajeni. W nim bowiem, w razie jakichkolwiek wątpliwości, będziemy dokonywać ewentualnych modyfikacji. Jeżeli jest to na przykład CorelDRAW, to najlepszym rozwiązaniem jest zapisywanie grafiki w wewnętrznym formacie tego programu, czyli CDR. Jeżeli natomiast grafika jest przeznaczona do innych celów i jest już gotowa, nie zamierzamy jej już zmieniać, możemy zachować ją w formacie Windows Metafile (WMF) lub EPS, który jest obsługiwany przez większość programów graficznych oraz zorientowanych obiektowo do składu.

Całkiem inaczej wygląda to w przypadku grafiki bitmapowej, która zwłaszcza przy zachowaniu wysokiej jakości obrazu zajmuje bardzo dużo miejsca na dysku. Tu zalecana jest ostrożność zarówno podczas przygotowywania materiału źródłowego (skanowanie, zdjęcia cyfrowe), jak i wyboru formatu, a następnie określania ostatecznych parametrów archiwizowanej grafiki. Inny format i jakość zastosujemy wobec obrazu, który ma trafić na strony WWW, a inny, gdy chodzi o wysokiej jakości zdjęcie mające się ukazać na łamach magazynu ilustrowanego.

Rozsądne przygotowanie materiału

Jednym z najpoważniejszych wyzwań elektronicznego przetwarzania danych są ich ogromne ilości. Chociaż "jeden obraz powie więcej niż tysiąc słów", by go jednak przedstawić w postaci cyfrowej, potrzeba tysięcy kilobajtów. Mała odbitka o wielkości 9x13 cm, zeskanowana z rozdzielczością 300 dpi (dots per inch), zawiera około 1100x1500 pikseli, czyli w sumie około 1,6 miliona punktów obrazu. Przy 24-bitowej głębi barw (obrazy w naturalnych kolorach z ponad 16 milionami barw) otrzymujemy 3 bajty na piksel, czyli 4,7 megabajta danych. Jeżeli podwoimy rozdzielczość skanowania (do 600 dpi), co jest zalecane w zaawansowanej obróbce obrazu, zapotrzebowanie na pamięć zwiększy się czterokrotnie i plik zawierający naszą grafikę będzie zajmował na dysku 18,7 MB. Nietrudno obliczyć, że niewielkie archiwum podobnych obrazków, składające się ze 100 plików, zajmie około 1,8 GB. Przypomnijmy, że jest to tylko grafika surowa, materiał do obróbki. Po jej przetworzeniu, dodaniu warstw i zmodyfikowaniu, a wreszcie rozseparowaniu ostateczny rozmiar archiwum może zwiększyć się nawet o 1000 procent. W efekcie rozmiar jednej grafiki może wynieść około 50 MB.

Ze względu na ogromną "pamięciożerność" skanowanych obrazów zalecana jest oszczędność na każdym kroku. Na początek warto pomyśleć o właściwej rozdzielczości wejściowej, adekwatnej do przeznaczenia grafiki. Jeżeli obraz ma być jedynie wyświetlany na ekranie monitora, na przykład do 1200x1024 piksele, to przy skanowaniu powinna wystarczyć rozdzielczość od 100 do 150 dpi. Kiedy jednak urządzeniem docelowym dla naszej grafiki ma być drukarka 300 dpi, to do wydruku w formacie A4 wystarczy wybrać taką właśnie rozdzielczość skanowania. Wspomniane 600 dpi należy wybrać dopiero wtedy, gdy urządzeniem wyjściowym ma być na przykład kolorowa drukarka laserowa pozwalająca uzyskać taką rozdzielczość podczas drukowania.

Wybieramy odpowiedni format pliku

Zanim przystąpimy do obróbki grafiki, najpierw powinniśmy się dobrze zastanowić, w jakim formacie ją zachować, aby nie stracić zbyt wiele miejsca na dysku (lub innym nośniku danych), a jednocześnie zachować odpowiednio wysoką jakość. Format, na który się zdecydujemy, powinien zależeć nie od producenta naszego oprogramowania, lecz od tego, do jakich celów chcemy użyć tworzonej i poddawanej przez nas obróbce grafiki. Najistotniejszymi kryteriami wyboru formatu graficznego powinny być następujące kwestie:

• oszczędność miejsca na dysku;
• szybkość otwierania i zapisywania obrabianej grafiki;
• możliwość umieszczenia na stronach Web;
• dopasowanie do wymogów stawianych przez program DTP, z którego korzystamy, a także inne systemy operacyjne i innych usługodawców, z którymi mamy zamiar współpracować;
• konieczność lub brak konieczności korzystania z warstw, kanałów alfa itd.

Wewnętrzne i uniwersalne formaty plików

Przed podjęciem decyzji co do wyboru formatu graficznego musimy pamiętać o tym, że najefektywniejsza obróbka grafiki możliwa jest z wykorzystaniem formatów wewnętrznych programów graficznych, jak ma to na przykład miejsce w przypadku najbardziej popularnej aplikacji w tej dziedzinie - Photoshopa. Format ten pozwala na zapis obrazu w trybach dupleksowym, LAB i wielokanałowym, wraz z wieloma kanałami alfa (możliwe także w przypadku formatu TIFF) oraz ze wszystkimi warstwami.

Oczywiście format ten nie jest obsługiwany przez inne programy graficzne i DTP. Znacznie korzystniejsze jest zapisywanie gotowych obrazów w formacie TIFF. Wszystkie kanały dodatkowe, ścieżki i warstwy Photoshop zachowuje automatycznie, poddając obraz kompresji nie powodującej utraty danych. Pliki w tym formacie są przez Photoshopa otwierane i zapisywane niezwykle szybko.

Kompresja - z utratą i bez utraty jakości

W celu zaoszczędzenia miejsca na dysku często stosowana jest kompresja plików. Ogólnie można stwierdzić, że im bardziej plik jest skompresowany, tym wolniejsze są operacje jego odczytu i zapisu. Istnieją dwa rodzaje kompresji plików: stratna i bezstratna. Kompresja bezstratna nie powoduje utraty żadnych pierwotnych danych podczas procesów kompresji i dekompresji. Jest ona polecana do kompresji danych tekstowych i liczbowych, takich jak arkusze kalkulacyjne. Przy kompresji bezstratnej używane są algorytmy RLE, LZW i CCITT, Przy użyciu kompresji stratnej można skompresować plik w jeszcze większym stopniu niż za pomocą kompresji bezstratnej. Stąd metoda ta jest stosowana w sytuacji, gdy ważne jest, by plik zajmował mało miejsca na dysku. Kompresja stratna stosowana jest w przypadku zdjęć i filmów. W zależności od potrzeb można określić możliwą do zaakceptowania ilość traconych informacji. JPEG jest techniką kompresji stratnej i jest stosowana głównie do kompresji obrazów kolorowych i ze skalą szarości o ciągłych obszarach kolorów. Informacje tracone podczas kompresji nie wpływają w dużym stopniu na jakość obrazu.

W niektórych formatach graficznych, jak nie skompresowany TIFF czy BMP, punkty obrazu zapisywane są w stosunku 1:1 - dlatego na dysku pliki takie zajmują dokładnie tyle samo miejsca, ile dany obraz zajmuje w pamięci operacyjnej. Inne z kolei, jak skompresowany TIFF czy Photoshop, wymagają mniej miejsca, nie powodując jednak jakiejkolwiek utraty informacji. W ich przypadku bowiem piksele o takiej samej wartości zostają zebrane w mniejsze grupy, reprezentujące większe obszary. Technika ta pozwala zaoszczędzić znaczną ilość miejsca na dysku, a obecnie również czas transmisji, jeśli na przykład przesyłamy je za pomocą modemu. Ponieważ jednak za wszystko trzeba płacić - w ich wypadku przypłacamy wymienione zalety dłuższym czasem ich otwierania i zapisywania, nie tracąc przy tym na szczęście ani jednego bitu obrazu, W przeciwieństwie do nich jeden z najbardziej rozpowszechnionych formatów, JPEG, pozwala, co prawda, na zapisanie grafiki z bardzo wysokim stopniem kompresji, lecz kosztem utraty informacji.

Bitmapy - obrazy złożone z pikseli

Z reguły mamy do czynienia z rysunkami bazującymi na mapie bitowej. Grafika taka zapisywana jest najczęściej w formacie Publisher's Paintbrusha i Microsoft Windows (rozszerzenie .BMP oraz .DIB) oraz PC Paintbrusha (rozszerzenie .PCX). Pojęcie bitmapy może jednak mieć kilka znaczeń. Jest nią nazywany plik przechowujący obraz, który składa się z punktów, a nie jest zbiorem krzywych, powierzchni, obiektów czy tekstu. W skrócie jest to więc obszar składający się z pikseli. Każdy z nich jest odzwierciedleniem jakiejś wartości barwy. Programy służące do obróbki obrazu, jak na przykład Photoshop, pracują właśnie na bitmapach zapisywanych najczęściej w formacie TIFF, ponieważ przeważnie są to zeskanowane fotografie. Bitmapą jest również plik z rozszerzeniem BMP, a więc format składających się z pikseli obrazów używanych przez systemy Windows i OS/2.

Formaty BMP, RLE i DIB: format BMP (bitmapa) może być używany jedynie w systemach MS-DOS i Windows oraz OS/2, pracujących na komputerach zgodnych ze standardem IBM PC. W ich przypadku możliwa jest redukcja informacji opisujących każdy punkt obrazu do ośmiu lub nawet czterech bitów na piksel bez powodowania utraty danych - inaczej więc niż w formatach 24-bitowych - format skompresowanej bitmapy nosi nazwę BMP-RLE (Run Length Encoding). Obrazki systemowe Windows, a także pliki programów multimedialnych muszą być czasem zapisane w postaci bitmapy. Pliki w formacie DIB (Device-Independent-Bitmaps) nie różnią się niczym od normalnych bitmap - nawet jeśli chodzi o rozszerzenie. Opisywane formaty nie pozwalają na przechowywanie informacji na temat rozmiarów druku obrazu.

EPS (Encapsuled PostScript): EPS to standard opisu grafiki w języku PostScript używanego przez większość drukarek laserowych, a także przez naświetlarki. Ilustracje zapisane w tym formacie zawsze są drukowane z największą rozdzielczością, na jaką pozwala używane urządzenie drukujące. Zajmuje on jednak około trzech, do czterech razy więcej miejsca na dysku niż TIFF po użyciu kompresji. EPS jako jedyny pozwala na zachowanie ustawień rastra oraz paserów, natomiast zapisany w Photoshopie może przechowywać informacje o ścieżce odcinania wybrany kształt z tła obrazu. W efekcie na stronie przygotowywanej publikacji pojawi się wycięty kształt bez tła.

Photo CD: opracowany przez firmę Eastman Kodak Company w którym obrazy na kliszach negatywowych 35 mm oraz na diapozytywach są przekształcane do cyfrowego formatu RGB i składowane na płytach kompaktowych (CD-ROM). Photo CD to nie tylko format, ale cały system zapisu i przechowywania danych graficznych. Zaliczają się do niego pliki specjalnego typu - Kodak Photo CD, zapisywane w formacie Photo CD oraz inne, które nie należą do Kodaka, lecz także zachowywane i rozpowszechniane są na dyskach kompaktowych.

TIFF (Tagged Image File Format): format opracowany z myślą o programach służących do składu publikacji i obsługiwany przez wszystkie aplikacje do edycji grafiki. W plikach TIFF można przechowywać dane w formacie RGB, CMYK i LAB. TIFF stał się standardem, jeśli chodzi o cyfrowe przetwarzanie obrazu. Format ten ma wiele wariantów. Obraz niezależny od platformy sprzętowej czy programowej i może być używany w systemach MS-DOS, Mac, Windows, Unix czy Next. Jego atutem jest ponadto możliwość przełączania do modeli CMYK i Lab, a także przechowywania obrazów zawierających kanały masek czy informacji o kanałach alfa.
Format ten to także standard, jeśli chodzi o skanowanie. Ponadto w niektórych programach, jak na przykład PageMaker, istnieją rozszerzone możliwości zarządzania zaimportowaną grafiką - w przypadku TIFF-a chodzi o kompresję i dekompresję wstawianych do publikacji obrazów z poziomu programu.

JPG (Joint Photographic Experts Group): służy do zapisywania grafiki z kompresją o niemal dowolnym współczynniku równym na przykład 10, 50 czy nawet 150. Naturalnie płaci się za to utratą odpowiedniej ilości danych, choć przy otwieraniu plików zachowanych w formacie JPEG automatycznie generowane są dodatkowe informacje, tak że zarówno na ekranie monitora, jak i na wydruku często trudno nawet dostrzec wyraźną różnicę. Dzięki temu grafika o wielkości 30 MB bez większego trudu i, co najważniejsze, bez zbyt wielkiej utraty informacji może zostać skompresowana do takich rozmiarów, by mogła się zmieścić na jednej dyskietce. Oprócz GIF-a, JPEG jest więc zdecydowanie najbardziej rozpowszechnionym formatem graficznym w WWW. Ze względu na wyższą w porównaniu z GIF-em głębię barw - 24 bity - JPEG nadaje się przede wszystkim do zachowywania grafiki o delikatnych przejściach tonalnych, jak tekstury obrazujące skórę czy marmurkowe kafle.

GIF (Graphics Interchange Format): został opracowany dla wymiany danych pomiędzy różnymi platformami roboczymi. Pliki graficzne w tym formacie mogą być tworzone nawet na komputerach typu Amiga czy Atari. Stąd też możliwe jest importowanie plików graficznych, opracowanych na tych komputerach, na komputery kompatybilne z systemem IBM PC. W formacie GIF możemy zachować co najwyżej pliki z grafiką 8-bitową. Oznacza to, że grafiki zapisane w tym formacie mogą być wyświetlane w maksymalnie 256 z 16,7 milionów kolorów. Poprzez takie ograniczenie liczby możliwych do jednoczesnego wyświetlenia kolorów pliki graficzne zapisane w formacie GIF zajmują odpowiednio mniej miejsca na dysku twardym niż pliki zapisane w formatach TGA oraz TIF. Obok JPEG-a jest to jedyny format graficzny, który czytany jest przez wszystkie standardowe przeglądarki WWW. Dlatego też najczęściej jest on używany przez projektantów stron internetowych.

PCX: początkowo był przeznaczony dla programu PC Paintbrush. PCX to jednak również format bitmapowy używany przez program Corel PhotoPaint i CorelDRAW. Jeśli więc zdarzy się sytuacja, w której nie będziemy mogli zaimportować do CorelDRAW dużej grafiki zapisanej w skompresowanym formacie TIFF - najlepszym wyjściem będzie konwersja takiego obrazu do formatu PCX. Poza tym jednak format ten nie wyróżnia się specjalnie spośród innych.

Pict: to format stosowany na komputerach Apple Macintosh - dlatego najlepiej nadaje się do przenoszenia grafiki pomiędzy różnymi programami pracującymi na tych komputerach. Pict pozwala na zapis grafiki 32-bitowej i niezwykle efektywną kompresję bez utraty danych, a także na zapis w jednym pliku wielu obrazów.

Opracował: mgr. inż. Romuald Małko

artykuły