Grafische formaten | Beeldcompressie | Wat is PNG?
Er bestaan langzamerhand een groot aantal grafische formaten, hoewel je een aantal daarvan niet vaak meer zult tegenkomen. Die verscheidenheid wordt voor een deel natuurlijk gedicteerd door de technische achtergrond ervan en het doel, maar er zijn ook formaten die een historische ontwikkeling doormaakten en daardoor uitgebreid werden of vervangen. De volgende opsomming is slechts een beperkte en omvat vooral die welke nog steeds gangbaar zijn...
Een redelijk universeel formaat dat door de firma Aldus werd ontworpen en dat met een kleine aanpassing zowel door Apple als Windows wordt ondersteund. Het is een 'lossless' formaat zodat een bestand in dit formaat herhaaldelijk geopend en weer weggeschreven kan worden zonder compressieverliezen. Het is daarmee een goed formaat om er 'moederbestanden' in te bewaren, maar heeft wel als nadeel dat de files een maximale omvang bezitten.
Om hieraan enigszins tegemoet te komen bestaan er enkele (lossless) compressies voor - waaronder LZW, dat ongeveer 50% kan besparen, maar dat weer niet door elk bewerkingsprogramma herkend wordt. Een ander nadeel is dat er meerdere dialiecten van het formaat in omloop zijn, zowel voor zwart/wit (8 bits) als voor kleur (24 bits). Er bestaan zelfs geïndexeerde tif-files met een beperkt kleurenpalet van 256 of 16 kleuren.
Werd als standaard grafisch formaat voor Windows ontworpen. De opbouw lijkt veel op die van Tif en het kent dus ook verschillende uitvoeringen, ook geïndexeerde, al dan niet van compressie voorzien. Het formaat is onafhankelijk van de hardware en wordt daarom ook wel eens DIB genoemd - Device Independant Bitmap. Dit houdt tevens in dat een apparaat-gebonden kalibratie voor bijvoorbeeld een monitor niet wordt meegenomen.
Is zowel een formaat als een destructieve ('lossy') compressiemethode - hetgeen betekent dat er bij de compressie beeldinformatie verdwijnt en de kwaliteit van de afbeelding dus vermindert. De compressie is in hoge mate instelbaar en is bij een lichte verhouding van zeg 4 maal nauwelijks waarneembaar. Opeenvolgende compressies doen de beeldkwaliteit echter snel ontoelaatbaar verminderen doordat zich nieuwe onregelmatige structuren, 'artifacten', vormen.
Het formaat is vooral op het internet tot grote bloei gekomen. Voor beeldschermtoepassingen kan men vaak wel tot een compressieverhouding van 8-12 maal komen en dit levert vanzelfsprekend een grote besparing in de omvang op. Het is ook mogelijk om progressie in te bouwen waardoor het beeld zich als het ware in lagen opbouwt. Hoewel het formaat ook enkele variaties kent wordt over het algemeen het standaard JPEG toegepast.
Een nieuwe en verbeterde variant op het JPEG-formaat (dat al uit uit 1990 stamt). Het belangrijkste doel hierbij was om zelfs bij een hoge compressiefactor toch een goede kwaliteit te behouden. Dit wist men te bereiken door een complexe techniek die bekend staat als wavelet-compressie - deze is bovendien beter in het behouden van de kleuren en biedt bovendien de mogelijkheid tot een lossless compressie. Helaas is de ondersteuning nog niet algemeen.
Werd oorspronkelijk omstreeks 1987 ontwikkeld voor het toenmalige Compuserve-netwerk. Het werkt met maximaal 256 geïndexeerde kleuren die worden verkregen uit een oorspronkelijk foto door middel van een aan de kleuren aangepaste interpolatie ('dithering'). In 1989 werd de variant GIF89a ontwikkeld die gebruik kon maken van transparante kleuren en ook als container kon fungeren voor een hele reeks gif-afbeeldingen om zo 'animated gif' te realiseren.
De opvolger van GIF maar met veel verdergaande eigenschappen. De compressie is evenals bij GIF verliesvrij en bedraagt tot zo'n 30%. Het werkt asymmetrisch waardoor het meer tijd kost om te coderen dan om te decoderen - precies zoals we het graag zien. Bovendien ondersteunt het variabele transparantie via het 'alfakanaal' en 'truecolor' - ofwel 24 bits RGB (in combinatie dus 32 bits). Ook kan color management informatie worden opgeslagen.
Het interne formaat voor het bekendste beeldbewerkingsprogramma dat tevens min of meer een standaard is geworden binnen de grafische wereld. Ook andere, goedkopere programma's op dit gebied bieden soms de mogelijkheid om psd-files te lezen en op te slaan. Omdat elk programma zijn eigen specifieke kenmerken bezit is het trouwens niet gezegd dat ook alle parameters vertaald kunnen worden...
In feite geen echt beeldformaat, maar een globale omschrijving van de ruwe datastream zoals die door de lichtgevoelige chip in een (duurdere) digitale camera wordt geleverd. Door deze op te slaan kunnen alle bewerkingen die anders in de camera plaatsvinden nu ook door een daartoe geëigend computerprogramma worden verricht. Vanwege de complexiteit wordt dit onderwerp apart behandeld bij 'Het RAW-formaat...'
Een complexe, door Adobe ontwikkelde programmeertaal waarbij een gehele pagina met tekst en illustraties als het ware wordt beschreven in een PS-file. Deze kan daarna heel exact weer worden weergegevendoor een printer welke is voorzien van een vertaalprogramma (een zogeheten 'interpreter'). Laserprinters en filmmakers bij drukkerijen werden hiertoe uitgerust met RIP's (Raster Image Processor), waarvoor Adobe forse licenties in rekening bracht.
Deze hoge licentiekosten voor het PostScript-systeem bracht Apple en Microsoft ertoe om het TrueType lettertype te ontwerpen dat evenals een PS-letter schaalbaar was en dus zonder kwaliteitsverlies vergroot en verkleind kon worden. Apple ging tensloote toch over op een PostScript-afleiding Type 1, welke weer door Adobe werd geleverd, terwijl Microsoft TrueType bleef voeren.
In feite een containerformaat voor PostScript op een enkele afbeelding - het is daarmee ook een werkelijk file-formaat, hoewel de afbeelding alleen maar zichtbaar kan worden gemaakt na een omzetting in pixels of een printraster. Het grote voordeel is dat een dergelijke file kan worden opgenomen in een layout. Om dit aanschouwelijker te maken is er vaak tevens een vereenvoudigde preview-file aanwezig, al werkt dit eigenlijk alleen maar goed op een Macintosh.
Een door Adobe ontwikkeld open grafisch documentformaat dat eveneens gebruik maakt van PostScript, maar dan in een veel handiger vorm. De belangrijkste kenmerken zijn dat dit formaat zowel onafhankelijk is van platform en applicatie als van de resolutie. Met behulp van een gratis 'reader' van Adobe kan men zo documenten in de originele vormgeving zien op beeldschermen en printers met een willekeurige vergroting of verkleining.
Deze Acrobat Reader is voor de meeste platformen beschikbaar en er bestaan ook verschillende open-sorce readers. Natuurlijk kan de kwaliteit van een afbeelding niet werkelijk uitstijgen boven die van het origineel en voor een optimale afdruk dient de ingesloten bitmap dan ook voldoende resolutie te bezitten. PDF is een belangrijk formaat om brochures e.d. naar en drukker te kunnen sturen en om handleidingen en e-books te publiceren.
Zelfs toen computers zich nog uitsluitend met tekst bezig hielden was er al sprake van compressieprogramma's, maar het werd pas echt een hot item toen men de mogelijkheid kreeg om afbeeldingen op het scherm weer te geven en men deze via bulletinboards (de voorlopers van ons huidige internet) wilde versturen. Ook het toen vrijwel enige transportabele medium als een floppy disk had een slechts beperkte capaciteit en om daar toch voldoende plaatjes op te krijgen was een zekere mate van compressie dus absoluut geboden.
Na diverse, elkaar bestrijdende, systemen kwam er tenslotte één methode bovendrijven, bekend geworden als LZW, naar de namen van de heren Lempel, Ziv en Welsch. Het toendertijd populaire pioniersprogramma PKZIP van Phil Katz en ook het huidige WinZIP van Nico Mak maken hiervan gebruik. Wat er o.a. aan ten grondslag ligt is dat wanneer 8 maal een gelijk gekleurde pixel voorkomt (redundancy) je dit kunt schrijven als (bijvoorbeeld) KKKKKKKK, maar ook als 8K. Het is duidelijk dat dit laatste een besparing van 6 tekens oplevert.
Een populair grafisch formaat als het nog steeds bestaande GIF, in de computer-oertijd ontwikkeld door de online-dienst Compuserve, maakt hiervan gebruik en past tegelijk nog een andere truc toe. Het aantal kleuren wordt verminderd tot maximaal 256. Door eerst te analyseren welke kleuren in het origineel het meest voorkomen en daar het zogenaamde kleurpalet op af te stemmen, bleek het resultaat, zelfs voor foto's naar de toen heersende norm niet eens zo slecht. De compressie bedraagt echter vaak niet meer dan 2-3 maal.
Door de wijze van comprimeren is deze ook groter in horizontale dan in verticale richting en tevens neemt de compressie-factor af wanneer er veel verschillende kleurnuances in de afbeelding voorkomen, zoals dat o.a. bij foto’s het geval is. Daarom werd speciaal hiervoor een geheel nieuw compressiesysteem ontwikkeld door een comité, de Joint Photographic Experts Group (JPEG). In tegenstelling tot het LZW-algoritme is dit echter een zogeheten ‘lossy’ compressie, dat wil zeggen dat een deel van de oorspronkelijke data definitief wordt verwijderd.
Parallel hieraan was nog een comite druk aan de gang, de Moving Pictures Experts Group, die eenheid wilde brengen in de noodzakelijke compressie van digitale video en audio. De resulterende MPEG-standaard kent diverse versies en is eveneens een lossy-formaat met typische kenmerken die hebben te maken met het opeenvolgen van beeldjes met slechts kleine verschillen. Zonder deze compressie zou digitale video niet eens kunnen bestaan en in het kielzog ervan is bovendien het succesvolle mp3-audioformaat ontstaan (voluit MPEG -1, layer 3).
Kijk voor een overzichtelijke uitleg omtrent compressie in het algemeen op de fastastische site 'How Stuff Works'
Eerst was er het grafische GIF-formaat, nog stammend uit de tijd van vóór het wereldwijde web. Populair gemaakt door het toenmalige CompuServe (tegenwoordig opgegaan in Warner AOL) en uitstekend functionerend in een tijd dat we nog geen miljoenen kleuren op onze beeldschermen konden toveren. Er konden dan ook slechts 256 kleuren worden weergegeven, die gelukkig echter wel als optimale paletkleuren uit het gehele scala konden worden gekozen. Toen wisten we niet beter, maar tegenwoordig oogt het nogal bleekjes tegenover de veel sterker gecomprimeerde JPEG-files.
Het voordeel van het formaat was dat het 'lossless' was, dat wil zeggen dat er geen data werd weggegooid. De compressie was vaak echter niet veel meer dan zo'n twee maal en dus ook niet bepaald om over naar huis te schrijven. Wel werd, door de aard van het toegepaste algoritme, deze compressie een stuk groter wanneer een kleur zich in horzontale richting herhaalde. Bij foto's zul je dit over het algemeen nooit aantreffen, maar wel bij tekstafbeeldingen en logo's. En verder bezat het formaat vanaf 1989 (GIF89) de mogelijkheid om een achtergrondtint als transparant aan te merken.
Ook kan een speciale GIF-container een hele serie van deze afbeeldingen bevatten, die, wanneer ze snel achter elkaar worden vertoond de toeschouwer de indruk van een animatie verschaffen. Door deze speelse elementen werd de levensduur van het formaat tot ver na de verloopdatum uitgerekt, maar door juridische kwesties omtrent het toegepaste compressie-systeem (ook wel bekend als Variable Length Code of LZW naar de makers Lempel, Ziv en Welch) raakte het toch in diskrediet. Reden voor de grafische gemeenschap om een geheel nieuw, up-to-date formaat te ontwikkelen.
Dit nieuwe grafische bestandsformaat heet PNG (Portable Network Graphics) en heeft zoveel voordelen boven GIF dat het echt te gek voor woorden is dat het zelfs na 7 jaar nog steeds niet door alle browsers volledig wordt ondersteund. Gelukkig wel door de nieuwere versies zoals Mozilla, Internet Explorer 6, Netscape 6 en Opera 6. De grote afwezige is IE5.x waarmee Microsoft weer eens wat eigen 'standaarden' wilde doordrukken en dat weliswaarwel een PNG-file als zodanig weergeeft, maar één de mooiste kenmerken van PNG, de alfa-transparantie, de nek omdraait.
Waar bij GIF-files slechts een van de samenstellende kleuren volledig transparant kan worden gemaakt ga je vanzelfsprekend de mist in wanneer de achtergrond meerdere kleuren of verlopen kent. PNG daarentegen bezit een alfa- of transparantiekanaal dat je elke waarde kunt geven die je maar wilt (van 0-100%) en is volledig achtergrond-onafhankelijk. Bovendien is een file in PNG vrijwel altijd kleiner, wordt 8- tot 48-bits kleurinformatie ondersteund alsmede gamma-correctie, waarmee het verschil in helderheid tussen PC's en Mac's kan worden opgevangen.
Bovendien kan PNG niet alleen het GIF-formaat vervangen (behalve animated GIF's, want daar wordt bewust niet in voorzien), maar ook oudgediende TIFF. Hiervan bestaan namelijk diverse varianten die vaak niet onderling uitwisselbaar zijn omdat lang niet elk programma alle variaties (waaronder verschillende compressiemethoden) kan verwerken. De kwaliteit van PNG is daarbij onovertroffen en als opslagformaat heb je het voordeel van een veel kleinere omvang. Voor webgebruik zijn de voordelen evident en is bijvoorbeeld een schaduw op elke ondergrond even fraai zichtbaar.
Het is dus zaak dat we dit mooie, onafhankelijke formaat nu eindelijk eens serieus gaan nemen, want er zijn, juist binnen de beperkingen van het internet, geweldige grafische effecten mee te realiseren. Een uitgebreide uitleg, zowel op basis- als zeer technisch niveau, is, samen met de historie en de stand van zake voor wat betreft de browsers, te vinden op de officiële PNG Homesite. Een methode om de handige alfa-transparantie, ondanks onwillige browsers, toch toe te passen wordt voor de wat meer avontuurlijke webmasters beschreven op de site 'A List Apart'.