Стандарты обмена графическими данными можно условно разделить на следующие группы:
- графические метафайлы,
- проблемно-ориентированные протоколы,
- растровые графические файлы.
Графический метафайл представляет собой описание изображения в функциях виртуального графического устройства (в терминах примитивов и атрибутов). Он обеспечивает возможность запоминать графическую информацию единым образом, передавать ее между различными системами и интерпретировать для вывода на различные устройства. Характеристики метафайла определяются его функциональными возможностями и способом кодирования информации. Метафайл обычно разрабатывается как составная часть какой либо графической системы. При этом его функциональные возможности однозначно соответствуют возможностям этой системы. Способ кодирования выбирается в по с одному из
следующих критериев:
- минимальность объема кодированной информации,
- минимальность времени для кодирования и декодирования,
- наглядность (возможность чтения и редактирования).
В зависимости от выбранного способа кодирования метафайл может использоваться в качестве средства хранения и передачи изображений, протокола взаимодействия
отдельных подсистем, языка описания изображений.
GKSM- GKS Metafile
CGM - Computer Graphics Metafile
NAPLES- North American Presentation Level Protocol Syntax
HPG - Hewlett Packard Graphics Language
PostScript- Adobe Systems' Language
WMF - Microsoft Windows Metafile
GEM - GEM Draw File Format
PIC - Lotus Graphics File Format
SLD - AutoCad Slide File Format
GKSM - стандарт de-facto на графический метафайл в рамках системы GKS (приложение "Е" к стандарту GKS). По функциональным возможностям GKSM полностью соответствует системе GKS, поэтому он легко интерпретируется в соответствующих стандарту системах GKS. Кодирование в GKSM текстовое, что позволяет просматривать и редактировать метафайл GKS.
CGM - стандарт ISO на графический метафайл. Функционально CGM соответствует стандарту CGI. В CGM предусмотрены три способа кодирования - символьное, двоичное и текстовое. Символьное кодирование наиболее компактно и предназначено для хранения и транспортировки информации. Двоичное кодирование требует минимальных усилий по кодированию/декодированию и предназначено для внутрисистемного использования. Текстовое кодирование наиболее наглядно и обеспечивает возможность визуального просмотра и редактирования графических файлов.
NAPLPS - стандарт на представление графических данных в сетях VIDEOTEX. Основными требованиями при разработке этого протокола были следующие: возможность передачи графической информации в потоке алфавитно-цифровых данных, минимальность объема передаваемых данных, минимальность усилий для интерпретации и возможность вывода изображений на простейшие устройства. Обеспечение этих требований привело к тому, что был разработан эффективный способ упаковки графической информации в семи- или восьмибитные коды ASCII. Эти же требования привели к ограничению функциональных возможностей протокола, что не позволяет получить высокое качество изображений при использовании, современных графических устройств.
HPG - стандарт компании Hewlett-Packard на протокол взаимодействия с графическими устройствами (в первую очередь графопостроителями), выпускаемыми этой фирмой. Он содержит небольшое количество графических функций, легко читается и интерпретируется. В некоторых графических системах на персональных компьютерах HPGL используется в качестве графического метафайла.
PostScript - является языком описания страниц для электронных печатающих устройств, в первую очередь лазерных принтеров. Он обеспечивает возможность получения высококачественных документов на устройствах разного разрешения. PostScript обладает широкими возможностям для описания сложных изображений. Естественно, что вследствие наглядности PostScript, как и другие языки программирования, не оптимален в смысле минимальности кодирования информации. Поэтому его использование в качестве графического метафайла представляется нецелесообразным. Однако он становится незаменим при передаче тексто-графических документов, предназначенных для воспроизведения на печатающих устройствах с высоким разрешением.
WMF, GEM, PIC, SLD и др. - это локальные стандарты на метафайл в рамках соответствующих программных систем. Прикладные или проблемно-ориентированные графические протоколы обеспечивают наиболее эффективный способ хранения и передачи графических данных в прикладных системах. Кодирование информации в этих протоколах производится без потери семантики и в наиболее сжатой форме, что обеспечивает минимальность объема хранящейся или передаваемой информации и допускает свободу в выборе различных способов графического представления данных. Сегодня в части стандартизации прикладных графических протоколов наиболее проработанной является область машиностроительных и электронных САПР. Здесь
уже имеется ряд отраслевых и международных стандартов:
IGES- Initial Graphics Exchange Specification
SET - Standard d'Exchange et de Transfer!
PDDI- Product Data Definition Interface
MAP - Manufacturing Automation Protocol
VDAFS- Verband der Deutschen Automobilindustrie-Flachen-Schnittstelle
PDES- Product Data Exchange Standard
STEP- Standard for Exchange Product Model Data
EDIF- Electronic Design Interchange Format
DXF - Autocad Data eXchange Format
В других отраслях существуют пока только локальные стандарты, используемые в рамках одной или нескольких организаций.
Растровые графические файлы стали активно применяться для хранения и транспортировки графической информации, в системах обработки данных и подготовки научно-технической документации, использующих персональные компьютеры, а также лазерные и струйные печатающие устройства. Основными характеристиками растровых файлов являются метод упаковки (сжатия) информации и тип поддерживаемой цветовой модели.
Первоначально растровые файлы содержали только статические изображения.- В последнее время появились проекты по стандартизации форматов динамических (анимационных) изображений. Сегодня используется уже большое количество разнообразных форматов растровых файлов. Некоторые из них (например GIF, TIFF, PCX) получили широкое распространение и поддержку., другие ждут общественного
признания, третьи поддерживаются только их разработчиками.
GIF - CompuServe Graphics Interchange Format
TIFF- Aldus & Microsoft Tag Image File Format
PCX - ZSoft PC Paintbrush format
RLE - CompuServe & Teletext Run Length Encoded
BMP - Microsoft Windows BitMaP
LBM - Deluxe Paint format
PIC - Pictor/PC Paint forma
MAC - MacPaint format
IMG - Gem Paint format
CUT - Dr. Halo Cut files
TGA - Targa format
JPEG- Joint Photographic Experts Group
MEPG- Moving Pictures Experts Group
FLC - AutodeskAnimator
AVI - Microsoft Animation Video GIF формат разработан в CompuServe Incorporation для хранения и транспортировки растровых изображений. Поддерживаемая цветовая модель - индексированные цветные изображения. Использует метод кодирования LZW (Lempel, Ziv & Welch), дающий высокий коэффициент сжатия. Позволяет содержать в одном файле несколько изображений, не связанных между собой. Поддерживается многими разработчиками графических систем. TIFF разработан фирмами Aldus и Microsoft главным образом для настольных издательских систем. Распространенность этого формата обусловлена его гибкостью в части поддерживаемых способов кодирования и цветовых моделей изображения. TIFF поддерживает двух-уровневые (S-level), монохромные (gray-scale), индексированные цветные (paletted color), и полные цветные (full RGB) изображения. Для кодирования различных изображений или его частей могут применяться различные методы, в частности LZW. Кроме того TIFF содержит метрические характеристики изображения - размер, плотность и пр. Предусмотрена возможность записи в один файл нескольких изображений и/или копий одного изображения с различными метрическими характеристиками. PCX формат распространен на ПК и поддерживается множеством графических редакторов и настольных издательских систем. В PCX используется попутное или потоковое сжатие на основе учета повторяющихся серий. Этот метод, по сравнению с LZW, дает более низкий коэффициент сжатия, однако время, требуемое для чтения/записи упакованного таким способом файла, практически равно времени чтения/записи исходного файла. Это дает преимущества при использовании PCX формата в интерактивных системах с быстрой сменой изображений.
JPEG - стандарт ISO, ориентированный на цифровое описание (сжатие и кодирование) фотоизображений. Он предусматривает возможность частичной потери информации без визуального ухудшения качества изображения.
MPEG - стандарт ISO, предназначенный для кодирования динамических изображений и связанной с ними звуковой информации.
BMP, IBM, PIC, IMG, CUT, FLC и множество других форматов являются локальными стандартами на представление растровых изображений в рамках соответствующих программных систем.
Вопросы для самопроверки
Что лежит в основе графических стандартов?
Сравните графические стандарты класса 2D.
Сравните графические стандарты класса 3D.
Сравните графические стандарты обмена данными.
Опишите стандарты GKS и GKS-3D.
Для чего используются растровые графические файлы.
Опишите изобразительные возможности языка PostScript.
На какие группы можно разделить стандарты обмена данными.
Какие стандарты форматов динамических (анимационных) изображений нашли наибольшее применение?
10. Какой набор примитивов включен в PHIGS+ для предоставления возможностей освещения, полутоновой закраски и эффективного описания сложных поверхностей.
