-->
Карта Форума:
ГлавнаяРегистрация

Вход
Фото
Макроклуб
Фотошкола
Photoshop и его друзья
Фототехнологии
ФотоСофт
Библиотека
Конкурсы
Разное
Не Фото единым

Чтобы стать настоящим фотографом, надо учиться смотреть глазами души, ибо настоящие объективы фотокамеры - это сердце и душа.   
[Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS ]
  • Страница 1 из 1
  • 1
Модератор форума: NYS, YLena, Любава, IP  
Фото Клаб Форум » ФотоШкола » Подготовительный Класс » Форматы записи фотографий.
Форматы записи фотографий.
VikcomДата: Среда, 20 Июня 2007, 11:08 | Сообщение # 1
Группа Тех_Эксперт
Сообщений: 1693
Статус: Offline
Одним из главных отличий цифрового фотоаппарата от фотоаппарата снимающего на пленку есть совершенно другой принцип хранения изображения. Благодаря тому, что результаты съемки преобразуются в цифровой код, стали возможны все те функциональные преимущества цифровой технологии над, так называемой, пленочной - высокая надежность хранения снимков, максимально простое копирование и передача, огромные возможности обработки и вывода, просмотр сразу после съемки, удаление и т. д.
В свою очередь, самый популярный вопрос, задаваемый хотя бы раз каждым: "Сколько кадров можно сделать этим фотоаппаратом?" в отношении к цифровой фотокамере становится практически философским. Если с фотоаппаратом, снимающим на пленку, все предельно просто - количество кадров зависит от длины рулона, то в цифровой фотокамере все гораздо запутанней. Но это на первый взгляд.
Благодаря тому, что цифровой снимок это не просто проекция на чувствительную к свету пленку, а набор электронных сигналов, преобразованных в цифровой код, появляется возможность перед сохранением этот код модифицировать, преследуя этим разные цели и расширяя, таким образом, функциональность фотокамеры. Другими словами, информацию об отснятом изображении можно сохранять по-разному, выбирая, тем самым, между качеством и объемом занимаемого места в памяти (что непосредственно влияет на количество одновременно сохраняемых снимков). Отсюда следует одно из преимуществ цифрового фотоаппарата - возможность в любой момент изменить уровень качества/количества получаемых фотографий, что в "пленочном" достигается только путем замены пленки.
Под качеством снимка цифровой камеры следует понимать комбинацию как минимум двух параметров - разрешения, с которым снимок сохранен в памяти и коэффициента сжатия, которому подвергается цифровой код перед записью. С разрешением все достаточно просто - это количество точек, описание которых хранится в памяти, и из которых изображение восстанавливается для вывода на экран или печати. Соответственно, чем больше это количество, тем более детально сохранится изображение, и больший отпечаток удастся распечатать.
Сложнее неподготовленному человеку разобраться в процессе сжатия снимка (точнее файла содержащего информацию о снимке).
Рассмотрим на простом примере работу алгоритма сжатия изображений. Допустим, есть условный рисунок, на котором изображены участок песчаного пляжа, полоса синего моря, голубое небо и солнце.

Необходимо "оцифровать" его с разрешением условной матрицы 48 точек (6х8точек).

В упрощенном виде задача сводится к описыванию оттенка изображения в каждой точке матрицы:
a1 - голубой;
b1 - голубой;
………………
a2 - голубой;
b2 - желтый;
c2 - голубой;
………………
a4 - синий;
………………
a5 - желтый;
………………
h6 - желтый.

Таким образом, используя 48 строк можно описать данный рисунок с разрешением 48 точек и, каждый, знакомый с этим алгоритмом, сможет восстановить рисунок не видя исходного.

Для заполнения пробелов между ячейками матрицы в данном случае можно воспользоваться воображением и логикой - в цифровом фотоаппарате эту задачу выполняет на этапе оптимизации изображения встроенный микрокомпьютер с соответствующим программным обеспечением.
Однако не трудно заметить, что в полученном описании много строк, содержащих идентичную информацию, с разницей лишь в координатах. С учетом этого можно данный код оптимизировать:

a1-a2, c2-h3 - голубой;
b2, a5-h6 - желтый;
a4-h4 - синий.

В итоге, ту же информацию удалось записать всего в трех строках вместо 48. Это наглядный пример так называемого сжатия без потери данных - когда при оптимизации кода не теряется полезная информация о снимке. В данном случае такой экономии удалось достичь благодаря тому, что рисунок очень простой и не изобилует оттенками (их, фактически, всего три). Реальная же фотография состоит из миллионов точек и миллионов оттенков, и существенно сжать такой массив данных без потери информации не удастся. Поэтому под сжатием графических файлов подразумевают именно сжатие с потерями - когда часть информации отбрасывается (например, близкие по цвету оттенки принимаются за одно среднее значение). Логично предположить, что при этом произойдет ухудшение качества и результат не будет соответствовать исходному изображению. Однако подобные алгоритмы весьма сложны и действуют таким образом, что визуально разницу заметить очень непросто (например, зрение человека способно различить не более 2 млн. цветов, тогда как цифровой снимок производится, как правило, с глубиной цвета в 16 млн.). При этом алгоритмы позволяют сжимать данные с разной степенью сжатия, предоставляя выбор между качеством и количеством снимков.

Алгоритм JPEG
Стандартом де-факто в современном мире цифровых изображений является алгоритм сжатия JPEG (от Joint Photographic Expert Group - Объединенная группа экспертов в области фотографии, подразделение ISO - Международной организации по стандартизации). Разработан алгоритм в 1990 году и на сегодня, практически невозможно найти цифровой фотоаппарат, не поддерживающий этот стандарт.
Процесс сжатия по схеме JPEG состоит из нескольких шагов. На первом шаге производится преобразование изображения из цветового пространства RGB в пространство YUV, основанное на характеристиках яркости и цветности. Вся дальнейшая работа производится именно с этим цветовым пространством, которое благодаря некоторым своим характеристикам позволяет получать столь большие степени сжатия.
Что же такого необычного в YUV представлении цвета по сравнению с RGB? А то, что оно наиболее близко к "естественному", тому, которое неосознанно выполняет человек. Y-компонента, или яркость, тесно связана с качеством картинки. Точнее сказать Y - это и есть картинка, только черно-белая. Компоненты U и V содержат информацию о цвете и позволяют раскрашивать Y-картинку.
На следующем после преобразования шаге изображение разделяется на квадратные участки размером 8х8 пикселей. После этого над каждым участком производится т.н. дискретное косинус-преобразование (ДКП). При этом выполняется анализ каждого блока, разложение его на составляющие цвета и подсчет частоты появления каждого цвета.
Человеческий глаз устроен таким образом, что наиболее чувствителен именно к яркостной составляющей изображения (Y-компонента) и наименее к цветовым. Причина этого феномена лежит в физиологии. Стоит вспомнить, что зрачок, представляет собой оптическую линзу, которая фокусирует изображение на глазное дно, покрытое палочками и колбочками. Ну так вот, палочки - это сенсоры, воспринимающие именно яркостную составляющую, а колбочки - цветовую. Причем палочек на порядок больше, чем колбочек, и они гораздо более чувствительны к свету. Существует поговорка "Ночью все кошки серы". Почему так? Почему вечером все теряет цвет? Именно из-за того, что количества падающего на зрачок света не хватает для того, чтобы вызвать реакцию колбочки. Но и чувствительность человеческого глаза к разным цветам тоже величина не постоянная - зрачок более чувствителен к нижней части цветового спектра, нежели к верхней. Формат JPEG как раз и учитывает эти особенности.
Анализируя частотную информацию о появлении цветов, удается избавиться от части информации уже в процессе квантования. При этом цвета в верхней части спектра исключаются, что практически не сказывается на зрительном восприятии образа. Также исключается часть яркостной информации. Грубо говоря, JPEG просто отбрасывает от яркостной составляющей половину полезного сигнала, а от цветовой 3/4. Это, конечно, примерно, т.к. существуют градации и более сложные схемы сжатия.
Количество информации, исключаемой при сжатии, зависит от требуемого качества изображения. Чем выше коэффициент сжатия, тем большее количество яркостных и цветовых характеристик исключается, тем меньше получаемый файл и тем больше шансов обнаружить при просмотре визуальные искажения (артефакты) JPEG. Эти искажения проявляются в виде размытия контрастных границ, проявления блочной структуры кадра и других нежелательных явлений.

При максимально-высоких уровнях сжатия детали полностью стираются, и блок становится серым. При средних и низких уровнях сжатия в файле сохраняется примерная информация о цвете данного участка. Величина этой "примерности" напрямую зависит от степени сжатия. Нужно понять, что в отличие от обычных форматов, сохраняющих изображение "поточечно", JPEG сохраняет примерные цвета. Если говорить научным языком, то JPEG использует для сохранения ряды Фурье и при больших степенях сжатия просто отбрасывает члены ряда высшего порядка. И каждый раз при воспроизведении изображения на экране компьютер производит синтез. Причем, достаточно ресурсоемкий и заметный на медленных компьютерах. Из этого следует одно замечание - если какой-нибудь рисунок сохранен в формате JPEG, то восстановить его обратно до последнего пикселя невозможно! Именно из-за этого формат называется "форматом с потерями", и именно поэтому не рекомендуется пересжимать JPEG-изображения, т.к. они обязательно станут хуже. А если это сделать 10 раз? Информация о яркости и цвете затем кодируется так, что сохраняются только отличия между соседними блоками. В результате блоки представляются строками чисел, которые можно сжимать дальше. Поскольку в результате обработки блоки содержат много нулей, последняя стадия кодирования (выполняемая по алгоритму Хаффмана - подобного тому, что применяется в архиваторах) дает хорошие результаты. Отсюда еще небольшое замечание - сжимать JPEG-файл архиватором не имеет никакого смысла, ведь он уже сжат. Полученный архив наверняка будет больше по размеру, чем исходная фотография.
Таким образом, первоначальные 24 бита на элемент изображения или 1536 бит (192 байта) на блок превращаются в горстку бит, которые описывают зрительные характеристики всего участка изображения.

Алгоритм TIFF
Если же потери информации неприемлемы, и необходимо сохранить снимок в максимальном качестве - подойдет формат TIFF (Tagget Image File Format - разработан фирмой Aldus Corporation для хранения графических изображений высокого разрешения, полученных с помощью сканера в 1986 году). Хотя, на самом деле, этот формат позволяет, как сжимать графические файлы различными алгоритмами (в том числе и JPEG), так и сохранять несжатые изображения, в цифровой фотографии файлы в формате TIFF принято называть несжатыми (однако, наиболее точным будет определение сжатые без потери информации).

Алгоритм RAW
Также следует отметить еще один формат, используемый в цифровой фотографии - RAW (от англ. сырой). Данный формат - прерогатива профессиональных и полупрофессиональных фотоаппаратов, так как он не очень удобен пользователю-любителю вследствие того, что прежде, чем получить результат, необходимо произвести ряд манипуляций с файлом снимка на компьютере со специальным программным обеспечением. Как известно, в цифровом фотоаппарате после снимка данные с матрицы обрабатываются, оптимизируются "по усмотрению" программного обеспечения фотокамеры, формируются в графический файл и записываются в память. Это удобно с точки зрения простоты и скорости получения результата, но не всегда оптимально с точки зрения качества снимка. Безусловно, высокий уровень современных систем обработки изображения в цифровых фотоаппаратах позволяет получать прекрасные результаты, полностью полагаясь на логику камеры, что вполне подходит для большинства задач. Но при профессиональном использовании цифрового фотоаппарата возникает необходимость вмешиваться в процесс создания изображения. В RAW-файле записываются лишь уровни яркости каждого пикселя матрицы (фактически, "черно-белое" изображение) и информация о том, под фильтром какого цвета расположен каждый пиксель. Таким образом, удается сохранить полную информацию о яркости и цвете в каждом пикселе, чего достаточно для дальнейшего формирования изображения специальным программным обеспечением на компьютере. Как правило, файл в формате RAW заметно меньше файла в формате TIFF, хотя и намного больше файла JPEG даже в минимальном сжатии. Например, снимок с разрешением 5 млн. пикселей в форматах TIFF/RAW/JPEG (минимальное сжатие) соответственно будет "весить" 15,1/9,46/3,30 Мбайт (данные приведены для фотоаппарата Olympus CAMEDIA E-20 - для других фотоаппаратов значения могут отличаться). Дабы несколько повысить удобство при съемке в формате RAW, в современных камерах встречаются расширенные возможности - конвертирование в JPEG и TIFF непосредственно в фотоаппарате (Olympus CAMEDIA C-5050 Zoom) или съемка в формате RAW+JPEG (Olympus E-1), когда создается два файла в разных форматах.
Как итог, следует отметить, что в отличие от фотоаппарата снимающего на пленку, цифровой позволяет динамически изменять уровень качества и, соответственно, количества снимков. Как правило, в каждой фотокамере есть возможность выбрать разрешение, с которым будут сохраняться фотографии и уровень сжатия. В аппаратах начального класса эти критерии могут быть совмещены в общий уровень качества:

Olympus CAMEDIA C-150
SHQ (Super High Quality) - разрешение 1600х1200, минимальное сжатие;
HQ (High Quality) - разрешение 1600х1200, стандартное сжатие;
SQ1 (Standard Quality1) - разрешение 1024х768, максимальное сжатие;
SQ2 (Standard Quality2) - разрешение 640х480, максимальное сжатие.

В камерах более высокого класса можно задавать различные степени сжатия для любого уровня разрешения.


"Лучше день потерять. потом за пять минут долететь..."
 
Фото Клаб Форум » ФотоШкола » Подготовительный Класс » Форматы записи фотографий.
  • Страница 1 из 1
  • 1
Поиск:

PhotoClub & Barmaleis © 2007 Сайт управляется системой uCoz

Наша Кнопка:


Photoclub Форум Друзей

Rambler's Top100 Яндекс.Метрика
ТОП Фотосайтов Фотобизнес и фотоискусство в России, СНГ, в мире - www.fotoinfo.ru Каталог сайтов OpenLinks.RU Каталог сайтов :: Развлекательный портал iTotal.RU Каталог сайтов iLinks.RU Каталог сайтов Всего.RU

Друзья Форума:


Клуб любителей Макро Фотографии

-->