Современные методы цифровой обработки изображений

Уже наверно, треть века, во всем мире пользуются тремя самыми поддерживаемыми форматами JPEG, PNG и GIF. Которые можно посмотреть практически на любом устройстве, только если это, не примитивный матричный LED индикатор, символьный LCD дисплей или строчный жидкокристаллический экран калькулятора. Конечно же форматов изображений гораздо больше, у всех свои функции и особенности. Сохраняя изображение в графическом редакторе, можно увидеть огромный развернувшийся список различных форматов, в которых программа предлагает сохранить изображение или фотографию. Некоторые из них являются самостоятельными, другие их модификациями. К примеру, у формата Jpeg есть такие модификации или расширения .jpg, .jpeg, .jpe, .jfif. Отличаются они разными методами сжатия и набором метафайлов с кодированной информацией для правильного отображения на разных платформах. Jpeg 2000 - .jp2, Jpeg LS, Mjpeg – формат анимированных покадрово склеенных изображений. Все изображения обрабатываются видео кодеками AV1, HEVC, H.264, VP9 и т.д. Каждый формат изображений использует свой кодек, чем и отличается от других.

Главные преимущества - это способы сжатия и хранения изображений, а так же скорость сжатия и запрашиваемые на эти операции, ресурсы вычислительной техники, для кодирования и декодирования исходного или сжатого изображения. Например, один способ обработки, будет использовать оперативную память, а другой ресурсы видеокарты или процессора. Все форматы в виду своих особенностей, зарекомендовали себя в разных сферах жизни деятельности человека: фотография, анимация, картография, астрофотография, аэрофотосъемка, интернет, компьютерная графика, 3D моделирование или инженерная документация.

Многие из форматов созданы относительно давно и приобрели новые современные модификации. Есть несколько форматов, зародившихся недавно, которые имеют большие перспективы в будущем.

********

***

Форматы изображений для просмотра и хранения фотографий или графики, на устройствах.

***

HEIF

Heif или .heic современный формат хранения изображений. Поддерживает многопоточность, способен синхронизировать текст и аудио. Поддерживается Mac os и Android, современными графическими редакторами в том числе Gimp и Inkscape на Linux. Способен хранить больше информации о цвете, чем JPEG, при сравнительно меньшем размере файла. Для отображения стандартными средствами Windows, нужно установить кодек.

***

TIFF

Tiff или .tif формат растровой графики, для хранения изображений без потери качества. Широко применяется в фотографии, способен хранить большую глубину цвета в отличии от других форматов, применяется в картографии, как GeoTiff. Используется в полиграфии и широкоформатной печати может хранить информацию о CMYK и RGB цвете. Поддерживает несколько методов сжатия с потерей качества.

***

DJVU

Djvu или .djv это мультиформат поддерживающий работу с текстом и изображениями. Подходит для сканирования документов. Был разработан как альтернатива Pdf, для сетей интернет. Он имеет большее сжатие и быструю загрузку, поддерживает гипертекст. Для работы с форматом может понадобится дополнительное программное обеспечение.

***

WEB CGM

.Cgm формат векторной и растровой графики, поддерживающий слои. Работает только c RGB цветами. Формат распространен в промышленном дизайне и при работе с технической документацией. Новый протокол WebCGM создан для просмотра документов в интернете, он поддерживает поиск по изображению, стандартные web шрифты, текст, гиперссылки и т.д. Некая альтернатива .svg без поддержки CMYK.

********

***

Форматы изображений для браузеров и приложений, web верстка и анимация.

***

APNG

Apng или .png формат анимации, отличающийся от GIF большей битностью и прозрачностью. При этом обрабатывается простыми средствами PNG библиотеки. Созданный еще в нулевых, но вошел в официальный пакет PNG только в июне 2025 года. Поддерживается всеми последними версиями браузеров, при этом для создания анимации в графических редакторах требуются плагины. Но официальный запуск только прошел, поэтому ожидаем расширения и официальной поддержки на всех платформах в скором будущем.

***

WEBP

.Webp формат, созданный специально для интернета. Сжимает изображения, как с потерей качества, так и без. Этот формат кодирует не цветовую модель RGB, а YUV которая используется для потокового видео или телевидения. Поддерживается большинством браузеров последних версий.

***

AVIF

.Avif новый формат изображений, созданный как расширение формата HEIF. Поддержка большей битности, дополнительные расширенные каналы HDR и SDR + альфа-канал. С каждым годом стремительно увеличивает свое присутствие на разных платформах, в частности в браузерах и на стриминговых платформах. Последние версии Windows поддерживают этот формат из коробки. Работать с .avif можно в Adobe Lightroom, для других редакторов есть плагины.

********

***

Дополненная реальность, VR и 3D моделирование.

***

DXF

.Dxf формат векторной графики для 2D и 3D моделирования, широко поддерживается всеми САПР программами. Является основным межплатформенным форматом для обмена данными. Поддерживается всеми векторными редакторами. В этом формате можно нарисовать стул или другую мебель, или любой другой элемент - дерево, машину, в векторном редакторе и перенести этот объект в проект архитектуры здания или в другой CAD проект.

***

GLTF

Gltf или .glb формат файлов для 3D моделей и трехмерной графики, созданный специально для интернета, заточенный на быструю скорость передачи данных и соответственно малый вес передаваемых пакетов для 3D сцен. Файл хранит в себе информацию о сценах, камерах, геометрии 3D объектов, материалах, текстуре и внешнем виде предметов, анимации. Используется для создания игр. Поддерживается современными браузерами.

***

USDZ

.Usdz формат анимации и 3D сцен для дополненной реальности Apple AR, поддерживающийся браузером Safari и приложениями на устройствах Apple. Используется для создания интерфейсов дополненной реальности, например элементы меню и управления, так же поддерживает текстуры сцены и анимацию.

********

***

*И самое главное нужно понимать, что реального сжатия можно добиться, только от преобразования исходного файла из редактора, где могут быть несколько слоев, прозрачность, использоваться одновременно вектор и растр. Не пытаетесь перевести 8 bit изображение одного формата в другой 8 битный формат, это даст минимальный результат. Так же, не имеет смысла переводить 8 bit в 16 bit, подробнее о битности изображений читайте в предыдущей статье цветовая палитра, цветовые модели и всё о цвете.