Какие существуют преобразования над видеофайлами и графическими файлами
Каждый из нас открывал видео на ПК. Обращали ли вы внимание, что видеофайлы имеют разный формат. Почему так произошло? Посмотрим, какие существуют типы видеофайлов, и как их изменить.
Важная информация
Как сжать видео? Используйте кодеки. Это программа (алгоритм) выполняющая сжатие, и преобразование информации в цифровую. Кодеки выполняют функцию раскодирования. Самые популярные это: DivX, XviD, H.263, H.264. ОС имеет набор кодеков. Они преобразуют информацию в специальный файл-контейнер, в котором находится обработанная информация
Что это такое
Видеофайл — это статические изображения, собранные в файле при помощи технологий записи, передачи, обработки и воспроизведения материала. Они меняются с определенной скоростью.
Bigasoft Total Video Converter
Существующие стандарты
- MPEG1. Поддерживает поток до полтора мегабит за одну секунду Устаревший формат, сегодня практически не используется;
- MPEG2. Используется для записи на DVD, вещания цифрового телевидения;
- MPEG4. Специфика заключается в сжатии;
- Windows Media характеризуется высокими техническими параметрами. Для работы с ним потребляется немного ресурсов.
Почему возникает необходимость поменять тип видеофайла
- Для просмотра видео на мобильных устройствах;
- Публиковать в интернет;
- Сжатие для компактного размещения на HDD.
Как изменить тип видеофайла
Представим ситуацию. Вы скачали ролик с сайта, а открыть его на ПК не получается. Как изменить формат? Это делается только с помощью специализированного софта или онлайн-сервисов. Рассмотрим это подробнее.
Типы видеофайлов
- AVI. Разработан Microsoft. Очень распространенный формат;
- FLV. Позволяет передавать видео используя интернет. Востребован в видеохостингах предназначаемых для хранения файлов. Его преимущество — просмотр до полной загрузки;
- MP4. Спецификация MPEG-4;
- 3GP. Создан для восполизведения на мобильных устройствах. Формат уменьшает размер файла;
- FLV — предназначается для передачи видео в интернет. Применяется на видеохостингах. Позволяет смотреть видео до полной загрузки;
- MP4. Видеофайл спецификации MPEG4. Используется для хранения разного видео. Содержит аудио дорожки, субтитры, анимацию, панорамные изображения. Удобно редактировать;
- WMV разработан Майкрософт. Для воспроизведения не требует установки новых кодеков;
- WebM разработан Google.
Типы видеофайлов показывают его структуру. Отражают как хранится файл на сменном носителе информации.
Вывод
После считывания файла, программа записывает его содержимое в новом формате. Однако, изображение в новом файле может сильно отличаться т исходного. При конвертировании файла информация теряется. Обычно, искажение изображения в новом файле происходит из-за утери информации; связанной с цветом пикселей. Чаще всего это происходит, когда исходный файл имеет возможность работать с большим количеством цветов. При конвертировании файла с большим числом цветов в файл с меньшим числом цветов, меняется информация о цвете каждого пикселя. При этом возможно два варианта: в простейшем случае компьютер читает каждый пиксель, вычитывает наиболее близкий к нему цвет из нового ограниченного набора и записывает его в файл назначения с новым цветом. Многие программы решают проблему – количества цветов, матрицированием цвета, т. е. когда пиксели преобразовываются в узоры из доступных цветов, с помощью которых делается попытка эмулировать цвет оригинала. При матрицировании, программа считывает большую часть изображения (обычно квадратную область из нескольких пикселов) и создает узор, имитирующий цвет этого маленького участка. Например, если область закрашена однородным серым цветом, а новый формат поддерживает только черный и белый цвета, то серый цвет имитируется набором черных и белых точек. Узоры матриц в разных программах сильно различаются. Некоторые программы дают возможность выбора узора.
Второй вид – существует два способа преобразования растровых файлов в векторные:
· Растровые изображения конвертируются в растровые объекты векторных файлов.
· Растровые изображения трассируются при помощи программ, которые отслеживают расположения групп пикселей и создают похожий на них векторный объект
Первый вариант наиболее прост, но есть недостатки:
· Как и при конвертировании растровых файлов в растровые, может произойти потеря информации.
· Если векторный формат не может поддерживать разрешенный способ растрового рисунка, то размер изображения изменится, происходит потеря цветов. Эти проблемы практически не разрешимы
При конвертации размер векторного файла, как правило значительно превышает размер исходного растрового файла.
Многие векторные форматы содержат растровые эскизы изображения.
Сохранение растрового файла внутри векторного имеет недостаток: его нельзя больше редактировать, так как программы ориентированы на векторную графику, не содержат средств редактирования растрового изображения. При трассировке растрового изображения группы пикселей заменяются векторными объектами, которые выглядят почти также. Для этого применяются специальные программы трассировки corel TRAGE. Ищут группы пикселей с одинаковым исходным цветом и затем заменяют их векторными объектами того же цвета. Полученный в результате рисунок можно редактировать в дальнейшем, как обычные векторные изображения.
Недостатки: не для всех изображений трассировка дает хорошие результаты. Она пригодна для изображений, содержащих четко выраженные группы пикселей. Сложные изображения, особенно фотографического качества плохо поддаются трассировке.
Третий вид – преобразование векторного формата в векторный является одной из самых сложных задач. Хотя все векторные файлы состоят из описания объекта, они все описывают эти объекты по разному. Программа – конвертор считывает команды и описания объектов на одном векторном языке, интерпретирует их, затем пытается перевести их смысл в другой векторный язык. Если в новом языке нет точного соответствия описания объектов, то программа либо отбрасывает этот объект, либо пытается заменить его группой похожих объектов. Поэтому при конвертировании одного векторного формата в другой, некоторые или все детали рисунка могут «измениться». Вероятность этого приема пропорциональна сложности рисунка. Единственным решением этой проблемы является последующее редактирование векторного рисунка.
Четвертый вид – этот вид преобразования (растрирование векторного файла) используется наиболее часто. Каждый раз при выводе векторного рисунка на монитор или принтер, он преобразуется в набор отдельных точек. Чтобы конвертировать векторный файл в растровый, программа сначала должна распознать в файле все векторные команды, определить как будет выглядеть векторный рисунок в целом (какие объекты впереди, какие сзади), а затем создать растровое представленное изображение.
Размер выходного растрового файла абсолютно не зависит от сложности векторного рисунка и его размера. Он зависит от разрешенной способности выходного файла.
При конвертировании векторного файла в растровый необходимо указать разрешение обычно разной разрешенной способности
Вопросы для самоконтроля
1) Что такое машинная графика?
2) Что такое пиксел?
3) Что называется коэффициентом прямоугольности растрового изображения?
4) От чего зависит битовая глубина?
5) Преимущества и недостатки растровой графики.
6) Как строится изображение в векторной графике?
7) Преимущества и недостатки векторной графики.
8) Как определить разрешающую цветовую способность при 24 х -битовой глубине.
9) Как получается белый цвет в аддитивной и субтрактивной системах?
10) Где используют систему CMYK?
11) Что такое аддитивный цвет? Каков механизм получения аддитивных цветов?
12) Что такое субтрактивный цвет? Каков механизм получения в субтрактивных цветов?
13) Опишите систему цветов RGB.
14) Опишите систему цветов CMYK.
15) Как вы понимаете термин разрешающая способность растра?
16) Какие факторы влияют на количество памяти, занимаемой растровым изображением?
17) Какие средства работы с векторной графикой вы знаете?
18) Какова разница в механизмах формирования изображений в растровой и векторной графиках?
В компьютерной графике применяют по меньшей мере три десятка форматов файлов для хранения изображений. Но лишь часть из них стала стандартом «де-факто» и применяется в подавляющем большинстве программ. Как правило, несовместимые форматы имеют файлы растровых, векторных, трехмерных изображений, хотя существуют форматы, позволяющие хранить данные разных классов. Многие приложения ориентированы на собственные «специфические» форматы, перенос их файлов в другие программы вынуждает использовать специальные фильтры или экспортировать изображения в «стандартный» формат.
TIFF (Tagged Image File Format).Формат предназначен для хранения растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .TIF). Относится к числу широко распространенных, отличается переносимостью между платформами (IBM PC и Apple Macintosh), обеспечен поддержкой со стороны большинства графических, верстальных и дизайнерских программ. Предусматривает широкий диапазон цветового охвата — от монохромного черно-белого до 32-разрядной модели цветоделения CMYK. Начиная с версии 6.0 в формате TIFF можно хранить сведения о масках (контурах обтравки) изображений. Для уменьшения размера файла применяется встроенный алгоритм сжатия LZW.
PCX, Формат появился как формат хранения растровых данных программы PC PaintBrush фирмы Z-Soft и является одним из наиболее распространенных (расширение имени файла .PCX). Отсутствие возможности хранить цветоделенные изображения, недостаточность цветовых моделей и другие ограничения привели к утрате популярности формата. В настоящее время считается устаревшим.
PhotoCD. Формат разработан фирмой Kodak для хранения цифровых растровых изображений высокого качества (расширение имени файла .PCD). Сам формат хранения данных в файле называется Image Рас. Файл имеет внутреннюю структуру, обеспечивающую хранение изображения с фиксированными величинами разрешений, и потому размеры любых файлов лишь незначительно отличаются друг от друга и находятся в диапазоне 4-5 Мбайт. Каждому разрешению присвоен собственный уровень, отсчитываемый от так называемого базового (Base), составляющего 512x768 точек, Всего в файле пять уровней — от Base/16 (128x192 точек) до BasexlG (2048x3072 точек). При первичном сжатии исходного изображения применяется метод субдискретизации, практически без потери качества. Затем вычисляются разности Base — Basex4 и Basex4 — Basexl6. Итоговый результат записывается в файл. Чтобы воспроизвести информацию с высоким разрешением, производится обратное преобразование. Для хранения информации о цвете использована цветовая модель YCC,
Windows Bitmap. Формат хранения растровых изображений в операционной системе Windows (расширение имени файла .BMP). Соответственно, поддерживается всеми приложениями, работающими в этой среде.
JPEG (Joint Photographic Experts Group).Формат предназначен для хранения растровых изображений (расширение имени файла. JPG). Позволяет регулировать соотношение между степенью сжатия файла и качеством изображения. Применяемые методы сжатия основаны на удалении «избыточной» информации, поэтому формат рекомендуют использовать только для электронных публикаций.
GIF (Graphics Interchange Format). Стандартизирован в 1987 году как средство хранения сжатых изображений с фиксированным (256) количеством цветов (расширение имени файла .GiF). Получил популярность в Интернете благодаря высокой степени сжатия. Последняя версия формата GIF89a позволяет выполнять чересстрочную загрузку изображений и создавать рисунки с прозрачным фоном. Ограниченные возможности по количеству цветов обусловливают его применение исключительно в электронных публикациях.
PNG (Portable Network Graphics). Сравнительно новый (1995 год) формат хранения изображений для их публикации в Интернете (расширение имени файла .PNG). Поддерживаются три типа изображений — цветные с глубиной 8 или 24 бита и черно-белое с традицией 256 оттенков серого. Сжатие информации происходит практически без потерь, предусмотрены 254 уровня альфа-канала, чересстрочная развертка.
WMF (Windows MetaFile).Формат хранения векторных изображений операционной системы Windows (расширение имени файла .WMF). По определению поддерживается всеми приложениями этой системы. Однако отсутствие средств для работы со стандартизированными цветовыми палитрами, принятыми в полиграфии, и другие недостатки ограничивают его применение.
EPS (Encapsulated PostScript). Формат описания как векторных, так и растровых изображений на языке PostScript фирмы Adobe, фактическом стандарте в области допечатных процессов и полиграфии (расширение имени файла. EPS), Так как язык PostScript является универсальным, в файле могут одновременно храниться векторная и растровая графика, шрифты, контуры обтравки (маски), параметры калибровки оборудования, цветовые профили. Для отображения на экране векторного содержимого используется формат WMF, а растрового — TIFF. Но экранная копия лишь в общих чертах отображает реальное изображение, что является существенным недостатком EPS. Действительное изображение можно увидеть лишь на выходе выводного устройства, с помощью специальных программ просмотра или после преобразования файла в формат PDF'B приложениях Acrobat Reader, Acrobat Exchange.
PDF (Portable Document Format). Формат описания документов, разработанный фирмой Adobe (расширение имени файла .PDF). Хотя этот формат в основном предназначен для хранения документа целиком, его впечатляющие возможности позволяют обеспечить эффективное представление изображений. Формат является аппа-ратно-независимым, поэтому вывод изображений допустим на любых устройствах — от экрана монитора до фотоэкспонирующего устройства. Мощный алгоритм сжатия со средствами управления итоговым разрешением изображения обеспечивает компактность файлов при высоком качестве иллюстраций.
Графические файлы (graphics files) — файлы, в которых хранятся любые типы устойчивых графических данных («изображений»), предназначенных для последующей визуализации.
Способы организации этих файлов получили наименование графических форматов.
После записи в файл изображение перестает быть собственно изображением — оно превращается в цифровые данные. Формат этих данных может измениться в результате операций преобразования файла.
В зависимости от характера поддерживаемой графики форматы файлов относят к одному из следующих видов: растровый формат, векторный формат, метафайловый формат.
Некоторые форматы графических файлов являются универсальными, так как могут быть обработаны большинством графических редакторов. Некоторые программы обработки изображений используют оригинальные форматы, которые распознаются только самой создающей программой. Преимущество оригинальных форматов файлов состоит в том, что они позволяют сохранять изображения при меньшем размере файла.
ФОРМАТ ГРАФИЧЕСКОГО ФАЙЛА ОПРЕДЕЛЯЕТ:
способ хранения данных (растровый или векторный)
форму хранения данных (используемый алгоритм сжатия)
РАСТРОВЫЕ ФОРМАТЫ хранят:
Количество видеопикселей в рисунке по вертикали и горизонтали;
Битовая глубина (число битов, используемых для хранения цвета одного видеопикселя);
Цвет каждого видеопикселя;
Некоторая дополнительная информация…
содержат описания рисунков в виде набора команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей, дуг и т.д.)
Исходный растровый рисунок
Сжатие графики
Алгоритмы сжатия без потерь качества при восстановлении закодированного изображения
Алгоритмы с некоторой потерей качества восстановления
Метод сжатия RLE
- При сжатии методом RLE (Run — Length Encoding) последовательность повторяющихся величин заменяется парой — повторяющейся величиной и числом её повторений.
Метод сжатия LZW
Метод сжатия LZW ( Lempel, Ziv, Welch ) основан на поиске повторяющихся узоров в изображении . Сильно насыщенные узорами рисунки могут сжиматься до 0,1 их первоначального размера.
Метод сжатия LZW применяется для файлов форматов TIFF и GIF; при этом данные формата GIF сжимаются всегда, а в случае формата TIFF право выбора возможности сжатия предоставляется пользователю
Метод сжатия JPEG
Метод сжатия JPEG обеспечивает высокий коэффициент сжатия для рисунков фотографического качества.
Сжатие по методу JPEG сильно уменьшает размер файла с растровым рисунком (возможен коэффициент сжатия 100: 1). Высокий коэффициент сжатия достигается за счет сжатия с потерями, при котором в результирующем файле теряется часть исходной информации.
Метод JPEG использует тот факт, что человеческий глаз очень чувствителен к изменению яркости, но изменения цвета он замечает хуже.
Конвертирование (преобразование) файлов из одного формата в другой
Причины преобразования графических файлов из одного формата в другой :
• программа, с которой работает пользователь, не воспринимает формат его файла;
• данные, которые надо передать другому пользователю, должны быть представлены в специальном формате.
Преобразование файлов из растрового формата в векторный
Существуют два способа преобразования файлов из растрового формата в векторный:
1) преобразование растрового файла в растровый объект векторного изображения;
2) трассировка растрового изображения для создания векторного объекта.
научиться работать с самораспаковывающимися архивами.
2. Краткие теоретические сведения
Одним из видов преобразования информации является ее сжатие. Основная цель сжатия – уменьшить объем информации и, как следствие, уменьшить место, занимаемое на носителе. Сжатие информации происходит за счет того, что, например, в последовательности битов исключаются повторяющиеся биты. В цепочке, которая представляет из себя сжатый файл, пишется повторяющиеся биты и число их повторений.
Это является одним из алгоритмов сжатия, который называется сжатием способом кодирования серий. Однако существуют и более сложные алгоритмы сжатия:
Сжатие – обратимое преобразование данных без потери содержащейся в них информации с целью уменьшения количества элементов памяти для их хранения или элементарных действий при передаче (Заморин А.П., Марков А.С., Толковый словарь по вычислительной технике и программированию. Основные термины: около 3000 терминов. – М.: Рус. яз., 1988. – 221 с., ил.).
Существует преобразование информации, которое также приводит к уменьшению выходного потока, но в соответствии с этим определением не является сжатием. Это происходит, например, в графических и видеоредакторах. В том случае, когда информация в видеофайле или графическом файле является избыточной, возможно удаление этой информации. При этом органы чувств человека не могут заметить этого различия, однако удаление этой избыточной информации позволяет значительно уменьшить объем файла. Следует отметить, что эта избыточная информация теряется безвозвратно.
Основные характеристики сжатия следующие:
степень сжатия (показывает то, насколько сильно сжата информация);
скорость сжатия (время, затраченное на сжатие информации);
качество сжатия (показывает то, насколько сильно сжимает информацию данный алгоритм).
Сжатая информация хранится в архивном файле.
Архивный файл (архив) – это файл со своей внутренней организацией и служебной информацией, в котором могут находиться один или несколько файлов в несжатом или сжатом виде.
Следует отметить, что разные типы файлов сжимаются по-разному. Наиболее сильно сжимаются файлы изображений, текстовые файлы, менее сильно – файлы программ и вспомогательных модулей и почти не сжимаются сами архивные файлы.
Для работы с архивами предназначены специальные программы – архиваторы. Помещение файла в архив называется архивацией. Извлечение файла из архива называется разархивацией. Существует достаточно большое количество программ-архиваторов. Самые распространенные из них – WinRar, 7Zip, WinZip и т. д. Все они используют разные алгоритмы сжатия.
Следует отметить тот факт, что, если архивный файл очень большой, он может быть поделен на тома (части), которые по размеру могут соответствовать емкости того или иного носителя.
Основные функции программ-архиваторов:
архивация файлов, а также папок;
извлечение всех или конкретных файлов из архива;
просмотр архива, а также файлов в них без их извлечения;
восстановление поврежденных архивов;
создание многотомных архивов.
Еще одной важной функцией программ-архиваторов является создание самораспаковывающихся архивов. Эти архивы могут быть разархивированы без наличия программы-архиватора. Это очень удобно. Для их создания в архив добавляется специальный модуль, который способен произвести разархивацию файлов без программы-архиватора. Такие архивы имеют расширение *.exe.
3. Контрольные вопросы
Что такое сжатие информации?
Какая основная цель сжатия информации?
Какие основные алгоритмы сжатия?
Какие существуют преобразования над видеофайлами и графическими файлами?
Какие основные характеристики сжатия?
Что такое архивный файл?
Насколько сильно сжимаются разные типы файлов?
Для чего предназначены программы-архиваторы?
Что такое архивация? Разархивация?
Какие Вы знаете распространенные программы-архиваторы?
Для чего предназначены многотомные архивы
Какие основные функции программ-архиваторов?
Что такое самораспаковывающийся архив?
4. Рекомендуемая литература
Е.Н. Гузенко, А.С. Сурядный. «Персональный компьютер. Лучший самоучитель», М., «АСТ», 2011, стр. 504 – 510.
5. Правила электробезопасности
Перед работой необходимо проверить исправность сетевых шнуров.
Запрещается любой ремонт приборов и другого оборудования.
Запрещается одновременное прикосновение к корпусам приборов и заземленным предметам.
При выполнении лабораторно-практической работы необходимо строго следовать методическим указаниям.
6. Оборудование рабочего места
Стандартный компьютер класса IBM PC.
7. Порядок выполнения работы
На диске создать папку с именем Работа с архивами. В этой папке создать подпапки Изображение, Текст, Разное.
В подпапке Изображение создать 5 графических файлов (допускается их найти на компьютере и скопировать в эту папку).
В подпапке Текст создать 5 текстовых файлов в любом текстовом редакторе. В каждом файле написать определение одного понятия по теме «Работа с архивами».
В подпапку Разное скопировать 5 любых файлов, найденных на компьютере.
С помощью меню Пуск или значка на рабочем столе открыть программу-архиватор 7-Zip.
Найти подпапку Изображение, выделить ее, нажать кнопку Добавить. Указать имя архива – Изображения. В списке Уровень сжатия выбрать Быстрый. Остальные параметры оставить без изменения. Нажать кнопку ОК.
Для подпапок Текст и Разное провести вышеуказанные действия, задав соответствующие имена архивам.
Открыть папку Работа с архивами. Определить размер подпапок Изображение, Текст и Разное и соответствующих им архивов.
С помощью формулы (1) определить, на сколько процентов сжата информация в каждом случае
%, (1)
где – объем сжатой информации;
– первоначальный объем информации.
Аналогично предыдущим пунктам создать архивы для тех же подпапок, но с уровнем сжатия Максимальный. И по формуле (1) определить процент сжатия.
Аналогично предыдущим пунктам создать архивы с уровнем сжатия Максимальный для тех же подпапок, но в окне Добавить к архиву поставить флажок Создать SFX-архив. По формуле (1) определить процент сжатия.
Онлайн-сервисы
Зачем столько форматов
Форматы создавались для разных целей. Одни позволяют сохранять субтитры, звуковые или видео дорожки. Другие — для передачи или редактирования. Рассмотрим подробнее популярные форматы.
VSDC Free Video Editor
Программа Видео Мастер
Читайте также: