Grafické formáty

Poznámka:
Svět grafických formátu je rozsáhlý a spletitý, takže technicky méně orientovaný autor muže snadno podlehnout manipulativní reklamě. Přitom špatná volba používaných formátů muže významne znehodnotit naši práci a zkomplikovat spolupráci s okolím. Proto považuji za nutné přiložit toto „repetitorium".

První významnější pokusy s digitálním zpracováním obrazu jsou více než 45 let staré. To znamená, že již tehdy bylo třeba obrazy v digitálním tvaru ukládat, že vznikaly první grafické datové formáty. Ty však byly poplatné jak tehdejší technologii, tak řešeným úkolům. Postupný vývoj technologie a potřeb vedl k tomu, že vzniklo několik set formátů, do kterých je možné obrazová data uložit. Tato nepřehledná džungle vyvrcholila koncem osmdesátých let, kdy snad každý výrobce grafických zařízení a každý tvůrce programů pro- sazoval své firemní standardy. Komplikace spojené se sdílením nekompatibilních dat vysoce převyšovaly nad výhodami proprietárních formátů. Proto již od poloviny osmdesátých let můžeme sledovat snahu o prosazování univerzálnějších otevřených formátů, které by umožnily snadnou výměnu dat bez závislosti na programech (či přístrojích a počítačích), na kterých byly vytvořeny.

Požadavek na mezinárodně standardizované otevřené formáty je zvlášť důležitý pro fotografy. Vždyť poslání fotografie je mimo jiné i v tom, že přenáší obrazy přes propasti věků, že nám ukazuje, jak vypadal Svět před mnoha lety. Sto let starou kabinetní fotografii si dnes můžeme snadno prohlédnout. Digitalizovanou fotografii, kterou jsme před dvaceti lety uložili v nestandardním formátu, nikoliv, protože původní program nefunguje na současných počítačích. Toho si musíme být vědomi zejména při přechodu na modernější, nebo méně obvyklé formáty. Obvykle teprve po několika letech po zavedení nového formátu je jasné, zda se stane široce užívaným standardem, na který se můžeme dlouhodobě spolehnout, nebo zda jde o jednu z mnoha slepých uliček vývoje.

Základní rozdělení

Grafické formáty můžeme rozdělit do dvou základních skupin, na vektorové a rastrové.

Vektorové formáty

Vektorové formáty vytvářejí výsledný obraz z „vektorů", tedy jednotlivých čar, tak, že popíší jejich polohu a velikost (např. souřadnice počátku a konce) a vlastnosti (barva a síla čáry, typ čáry atd.). Jejich základní výhody jsou: možnost libovolné změny měřítka při zachování kvality a možnost „parametrizace" kresby.

Nevýhodou jsou nároky na výpočetní výkon u složitých obrázků (velké fotorealistické kresby, rozsáhlé detailní mapy...) a komplikace s převodem mezi formáty. Velikost vektorových souborů je závislá na složitosti obrázků a bývá poměrně malá.

Hlavní použití těchto formátů jsou počítačová písma a aplikace je ve vědě, technice, geodézii atd. V běžné výtvarné praxi je používáme pro práci s písmem, návrhy značek, případně jednodušší kresby. Nejznámějšími programy pro práci s vektorovou grafikou (vektorové editory) jsou Adobe Illustrator, Corel Draw, Inkscape...

Zvláštním typem vektorové grafiky je Flash firmy Macromedia (nyní Adobe), který je určen pro webovou interaktivní animovanou grafiku (na webu je dnes považován za nevhodný a je nahrazován postupy HTML5). Za zdůraznění stojí i otevřený formát SVG (Scalable Vector Graphics), který je založen na postupech XML a do kterého jsou v současnosti vkládány velké naděje. Dalším významným reprezentantem je formát PDF (Portable Document Format), která je primárně určen k výměně formátovaných dokumentů (sazba).

Rastrové formáty

Pro fotografy jsou mnohem důležitější rastrové formáty. Ty ukládají obraz jako rovnoměrnou mozaiku bodů uspořádaných do řádků a sloupců. Každý kamínek mozaiky, obrazový bod - pixel (Picture ELement), nese informaci o své tonalitě či barvě. Jsou tedy vhodné pro ukládání dat z obrazových snímačů, které také snímají obraz ve sloupcích a řádcích. Informace o barvě může být uložena v různých barevných modelech s různou přesností (barevná hloubka). Významnou nevýhodou rastrových formátů je ztráta kvality při zvětšování. Pořídíme-li obrázek velikosti 600x300 bodů, můžeme jej kvalitně vytisknout ve velikosti cca 5 x 2,5 cm (konvenční rozlišení ofsetového tisku je 300 DPI /bodů na palec). Pokusíme-li se však tento obrázek vytisknout na celou stránku A3, tak se tisk bude skládat z dobře viditelných čtverečků (tzv. pixelizace) a rozhodně jej nepůjde označit za kvalitní. Proto musíme rastrové obrazy pořizovat v takové velikosti, aby byly dostatečně kvalitní pro nejnáročnější využití, se kterým pro ně počítáme. To znamená, že soubory s rastrovou grafikou mohou být značně velké. Proto vítáme možnost je zmenšit, komprimovat.

Bezztrátová komprese

Každý, kdo alespoň občas pracuje s počítačem, zná komprimační programy (ZIP, ARJ, RAR atd.). Lze s nimi komprimovat jakékoliv soubory (texty, databázová data, programy...). Některá data dokáží zkomprimovat na zlomek jejich původní velikosti. Důležité je, že po dekompresi dostáváme přesně to, co jsme zkomprimovali. Na dopise, který jsme „zazipovali", se po dekompresi nezmění jediné písmenko. Přirozeně můžeme tyto postupy uplatnit i na kompresi obrazových dat (např. komprimovaný TIFF). Bohužel komprese nebude příliš velká (typicky 0 až 30 %). Výhodou však je to, že data zůstanou neporušena.

Ztrátová komprese

Mnohem účinnější jsou ztrátové kompresní algoritmy. Ty dosahují značných kompresních poměrů tím, že z obrazových dat vypouštějí „méně důležité" informace. Míru komprese lze obvykle nastavit, a tak najít kompromis mezi velikostí souboru a degradací obrazu.

Nejběžnější rastrové formáty

Dnešní fotograf má k dispozici několik ověřených formátů, jejichž kombinace pokrývá naprostou většinu jeho potřeb. Zkusme si charakterizovat alespoň základní formáty, které je dobré znát.

RAW

Pojem „data raw" se používá pro označení nezpracovaných, hrubých dat. V digitální fotografii je formát RAW vlastně „přímým otiskem" dat, která vznikla ve snímači kamery. Protože technické detaily každého fotopřístroje jsou poněkud jiné, pojem RAW vlastně označuje skupinu firemních navzájem nekompatibilních formátů (NEF, CRW, CR2...), které musíme před dalším použitím převést na některý ze standardních formátů. Jeho výhodou je kvalita (není ztrátově komprimovaný) a úspornost (každá buňka obsahuje jedinou barvu). Pro praktického fotografa je příjemné, že data RAW ignorují většinu nastavení kamery (vyvážení barev, doostření, kontrast atd.), a můžeme tedy tyto úpravy provést až v klidu u počítače při převodu na některý standardní formát. Formát RAW bychom tedy měli užívat vždy, pokud nám záleží na technické kvalitě snímku. Musíme se ale smířit s nutností jeho následného zpracování.

Archivaci dat v tomto formátu však nelze doporučit, protože jde o proprietární formát, pro jehož využití je nutný specializovaný převodní program, který za 20 let jistě nebude k dispozici nebo nebude funkční. Formát RAW komplikuje sdílení obrazů mezi různými pracovišti (všichni musí mít převodní programy pro všechny typy RAWů, které přicházejí v úvahu...). Tyto problémy řeší převod firemních RAWů do otevřeného formátu DNG (viz dále).

Autoři, kteří chtějí držet technické vlastnosti svých snímků pod kontrolou, se rozpakují využívat RAWy pro archivaci také proto, že v klasickém postupu představuje pouze „obrazovou surovinu", která neobsahuje finální úpravy snímku. Pokročilé programy „druhé cesty" (Lightroom, Apreture...) však elegantně kombinují malou velikost RAWu s prací na náhledech a ukládáním jen postupu úprav tak, že jsou rychlé, efektivní a významně spoří místo na disku.

TIFF

Formát TIFF (Tagged Image File Formát) je asi nejrozšířenějším standardním otevřeným formátem pro ukládání fotografií (rastrové grafiky). Je bezztrátový a umožňuje ukládat obrazy v 8, 16 i 32b barevné hloubce. Jeho nevýhodou je značná velikost (přibližně 3x větší než RAW). Široká podpora a otevřenost tohoto formátu z něj dělají základní formát jak k běžné práci, tak k archivaci.

Některé digitální fotoaparáty měly možnost ukládat snímky přímo ve formátu TIFF. Toto využití nepovažu- jeme za příliš šťastné, protože neúsporně využívá záznamové medium (kartu), interpolace barev v kameře bývá horší, ukládání pomalejší a následné úpravy dat jsou omezenější než v RAWu. Při fotografování nám tedy TIFF nepřináší žádné výhody.

JPEG

Podobně rozšířený a otevřený formát jako TIFF je formát JPEG (Joint Photography Experts Group). Hlavní rozdíl je v tom, že JPEG je formát se ztrátovou kompresí. Z toho vyplývá jeho hlavní výhoda – malá velikost výsledného souboru. Ta bývá podle nastavené míry komprese 5× až 100× menší než u dat uložených v šestnáctibitovém TIFFu. Zhoršení kvality u malých kompresních poměrů bývá nepatrné, u větších kompresí však dochází ke vzniku nehezkých struktur v hladkých plochách, degradaci barev atd.

Při rozumné kompresi je tedy formát JPEG výhodný pro prezentaci a sdílení fotografií. Musíme se však vyvarovat opakovaného komprimování. Pokud JPEG soubor budeme opakovaně upravovat a mezi úpravami ukládat ve formátu JPEG, tak již po několika krocích zdegradujeme obraz k nepoznání.

Pro fotografa je nejvýznamnějším omezením JPEGu to, že podporuje pouze osmibitovou hloubku barev. Proto musíme fotografování do tohoto formátu považovat jen jako východisko z nouze pro nejlevnější kompaktní přístroje. Ve všech ostatních případech bychom měli snímat do formátu RAW (16 až 256x vyšší dynamika, kvalitnější postprocessing...).

Dále je třeba zmínit, že komprimační algoritmus jpg není vhodný pro písmo a grafiku, které viditelně degraduje i při poměrně malých kompresních poměrech.

GIF

Potíže se zobrazením písma a grafiky odstraňuje formát GIF (Graphics Interchange Format). Jde o formát s bezztrátovou kompresí a tzv. indexovanými barvami. Indexováním barev rozumíme postup, kdy z pů- vodního obrazu vybereme jen ty „nejdůležitější" a z nich vytvoříme barevnou tabulku (indexy se 2 až 255 barvami). Takto zredukovaná barevnost není vhodná pro běžné fotografie, ale obvykle stačí pro kresby, grafiku, mapy atd. Zvláštností tohoto formátu je to, že disponuje i s „průhlednou barvou". Tuto vlastnost oceňují zejména webdesigneři. GIF a JPEG jsou nejdůležitější formáty používané na webových stránkách. Patentová ochrana formátu GIF před několika lety skončila, takže jej můžeme považovat za volný.

JPEG 2000

Je modernizací formátu JPEG. Používá moderní algoritmy vlnkové komprese, což přináší lepší kompresní poměr. Mimo to má řadu dalších výhodných vlastností, které odstraňují slabiny původního JPEG (zobrazení písma, průhlednost) a zlepšují jeho využitelnost na webu (postupné načítání) i obecné vlastnosti (velká barevná hloubka, možnost bezztrátové komprese). Ani po mnoha letech od svého vzniku však není příliš podporován a některé jeho vlastnosti jsou patentově omezeny. Doufejme, že se v budoucnu rozšíří tak, jak to odpovídá jeho dobrým vlastnostem, a že patentová omezení padnou, abychom jej mohli využívat i pro dlouhodobou archivaci.

PNG

Formát PNG (Portable Network Graphics) je moderní otevřenou variantou formátu GIF. Barevný prostor je jak indexovaný (2 až 255 barev), tak standardních 8 a 16 bitů na každý kanál, má zdokonalené využití průhlednosti (alfa kanál) a data jsou komprimována bezztrátově s poněkud vyšší účinností než GIF. Nepodporuje animace. Primárně byl určen pro využití na webu. Je zajímavou alternativou i k formátu TIFF.

PSD

Je nativním formátem programu Adobe Photoshop (PhotoShop Data). Umožňuje uložit obraz zpracovaný ve Photoshopu se všemi editačními finesami (vrstvy, masky, výběry...). To může zjednodušit následné změny (například změna textů vložených do obrazu ve Photoshopu). Nehodí se pro archivaci originálních dat (uzavřený firemní formát).

DGN

V roce 2005 přišla firma Adobe s myšlenkou otevřeného „digitálního negativu". Ten zachovává výhody firemních formátů RAW, ale standardizuje je do jediného univerzálního formátu. V současnosti jeho využití předpokládá převod z firemního RAWu do DGN. Spekuluje se však o tom, že by v budoucnu mohl nahradit ukládání do proprietárních formátů RAW již v kamerách. Potom by zjednodušil život mnoha fotografům. Je vhodným formátem pro dlouhodobou archivaci s podporou „druhé cesty" (programy Lightroom, Apreture...).