Encyklopedie publikačních formátů: GIF a PNG - Grafika.cz - vše o počítačové grafice

formaty

formaty

4. října 2004, 00.00 | Jaké vlastnosti udělaly z formátu GIF nejdůležitější prostředek pro reprezentaci
počítačové grafiky na Internetu? A jak je to se současnou pozicí předpokládaného
následníka GIFu, formátem PNG? Odpovědi na uvedené otázky naleznete v tomto díle naší
encyklopedie.

Internetové publikování počítačové grafiky je dnes prakticky nemyslitelné bez formátu GIF. S pomocí uvedeného formátu jsou přitom kódovány nejen statické obrázky, ale též jednodušší animace. Široká rozšířenost GIFu ovšem neznamená, že by se jednalo o formát, jehož vlastnosti jsou zcela ideální. Existují proto snahy nahradit jej formátem PNG, jež nabízí řadu skutečně lákavých možností. Pro jaké vlastnosti se stal GIF tak populárním? Co naopak vedlo vývojářskou komunitu k tomu, aby začala pracovat na vývoji PNG? A konečně, jaké jsou výhledy obou zmíněných formátů? Na tyto i další otázky bychom rádi odpověděli v tomto díle naší encyklopedie.

GIF

Formát GIF (Graphics Interchange Format) byl poprvé uveden v roce 1987 (verze 87a). Tvůrce, společnost CompuServe (provozovatel jedné z nejvýznamnějších on-line služeb na počátku 90. let) jej navrhla s jednoznačným akcentem na potřeby on-line přenosu obrazových informací. Pro své vlastnosti (na které se blíže podíváme dále) se stal GIF záhy velmi populárním prostředkem pro internetové publikování statické, počítačem vytvořené grafiky a také jednodušších animací. Oblibě formátu přitom hodně napomohla rozšířená podoba specifikace, vytvořená v roce 1989 (89a - podpora více obrázků v jednom souboru či průhlednosti). Ke zpracování GIFu vzniklo nepřeberné množství nástrojů, majících podobu příslušných funkcí různých aplikací i specializovaných programů, plnou podporu zobrazení grafiky v uvedeném formátu nabízí bez výjimky každý současný internetový prohlížeč.

Zásadní komplikací, jež významně ohrozila dominanci GIFu na poli internetové grafiky, se stala patentová kauza, vyvolaná společností Unisys. Ta totiž vlastní patent na LZW kompresi, použitou v rámci GIFu. V roce 1994 začal Unisys nutit výrobce komerčních programů, pracujících s GIFem, k platbě licenčních poplatků, v roce 1999 pak dokonce obdobným způsobem začal usilovat o platby z nekomerčního software či od uživatelů. Uvedená skutečnost vedla k tomu, že mnozí výrobci raději přestali LZW kompresi v GIFu používat, a hlavně se začalo pracovat na vývoji odpovídající volné alternativy - formátu PNG (podnětem byla také některá omezení GIFu), kampaně jako Burn All GIFs pak vyzývaly k náhradě GIFu jinými formáty. I přes uvedené trable si ovšem GIF udržel své výsadní postavení, krize kolem patentu navíc v podstatě končí, neboť práva Unisysu vypršela v letech 2003 (USA) a 2004 (Japonsko, Evropa, Kanada).

K tvorbě GIF animací lze využít nástroje jako je Zoner GIF Animator

Zásadní vlastností, která napomohla GIFu k jeho popularitě, je malý objem obrázků, uložených v uvedeném formátu. Toho je dosaženo jednak zmíněnou LZW kompresí a dále tím, že obrázky v GIFu mohou obsahovat pouze několik málo barev, maximálně 256 (v módu RGB), přičemž použité barvy jsou k obrázku připojeny v podobě tzv. palety. (Existují i metody, jak s pomocí více palet připojených k obrázku vyjádřit v rámci GIFu TrueColor barvy, uvedená metoda ovšem není příliš optimální a ani příliš podporovaná.) Vzhledem k poslání formátu (zobrazení na obrazovce, nikoli kvalitní tisk) bývají obrázky v uvedeném formátu ukládány v nízkém rozlišení (typicky rozlišení obrazovky, tedy 72 či 96 dpi). Všechny tyto zmíněné vlastnosti činí GIF prakticky nepoužitelným v pre-pressu, i když odpovídající aplikace (sazba, editace bitmap apod.) dokáží soubory v uvedeném formátu (například screenshoty apod.) zpracovat uspokojivým způsobem.

GIF nabízí i jiné vlastnosti, zohledňující specifika on-line zobrazení. Konkrétně se to týká tzv. progresivního zobrazení, využívajícího proklad (interlacing), dovolujícího vykreslení hrubého náhledu obrázku již po načtení části souboru. GIF také v omezené míře podporuje průhlednost (transparency), umožňující v obrázku vypustit zobrazení určité barvy (vede k různým zajímavým vizuálním efektům). Možnost uložení více obrázků do téhož souboru je pak využívána k tvorbě animací v uvedeném formátu (zejména reklamní bannery).

Ukázka GIF animace

Někdo by se při pohledu na uvedený výčet vlastností mohl dotázat, proč vlastně GIF obstojí v konkurenci formátu JFIF (tedy souborového formátu, využívajícího kompresi JPEG, nazývaného uživateli nepřesně rovněž jako JPEG, jež také na Internetu zdomácněl). Hlavním důvodem zde je především rozdílná schopnost uvedených formátů reprodukovat určité typy grafických motivů: JPEG je vhodný spíše pro "přírodní"obrázky, typicky digitální fotografie, zatímco GIF si dokáže lépe poradit s obrázky, obsahujícími pravidelné tvary (typicky elektronická grafika - tlačítka, čáry, loga, kliparty, screenshoty apod.).

PNG

Jak jsme již naznačili více, byl vznik formátu PNG (Portable Network Graphics, zkratka se má vyslovovat jako "ping" a má též značit "PNG's Not GIF") podnícen patentovými nároky Unisysu a také některými omezeními samotného formátu GIF (pouze 256 barev aj.). První verze formátu byla zveřejněna v roce 1996, od té doby až do dnešních dnů pak specifikace PNG prošla několika dílčími úpravami. Se zatím poslední podobou, mající formu mezinárodního (ISO/IEC) standardu a tzv. W3C Recommendation (listopad 2003) se lze seznámit na odpovídajících stránkách konsorcia W3C, jež dnes vývoj formátu zaštiťuje. (Na počátku vyvíjela PNG pouze skupina dobrovolníků, sdružená přes Internet, takže se jedná o skutečný open-source projekt.)

Nastavení vlastností PNG obrázku v Adobe ImageReady

Bezztrátová kompresní metoda, použitá v rámci PNG, garantuje lepší kompresní poměr než v případě GIF (typicky 5-25 %, někdy dokonce 40-50 %: záleží na typu obrázku a také odpovídající implementaci), dekomprese pak probíhá rychleji než komprese, což je vlastnost na Webu značně užitečná. Tím ovšem výčet výhod PNG oproti GIFu zdaleka nekončí. Formát nabízí podstatně robustnější mechanizmus odolnosti proti chybám v datovém toku a také výkonnější interlacing. Barevné obrázky v PNG mohou mít až 48bitovou hloubku (TrueColor), obrázky s odstíny šedi pak hloubku až 16bitovou. Tzv. alfa průhlednost dovoluje u pixelů obrázku využít částečnou průhlednost, a nikoli pouze prosté zobrazení/skrytí barvy jako v případě GIFu. Do obrázku je rovněž možno vkládat nastavení gamma-koeficientu, což dovoluje odpovídajícímu software vyladit korektně jas a kontrast obrázku na libovolném zařízení. PNG dále dovoluje nést různá textová metadata (název, autor, popis aj.), použitelná zejména ve vyhledávacích službách. Technologie tzv. chunks umožňuje přidávat do formátu vlastnosti, které nejsou problémem při zobrazení obrázku v aplikacích, jež nová vylepšení nepodporují (daný chunk je ignorován, zobrazí se pouze podporovaná data).

PNG nechybí ani příslušné nástroje, přičemž podpora je srovnatelná s tím, co se nabízí pro GIF. Některé rozšířené internetové prohlížeče (konkrétně Internet Explorer) ovšem nedovolují naplno využít pokročilých vlastností formátu (například alfa průhlednost). Každopádně se s PNG na Internetu setkáme relativně často, a to především na serverech těch, kteří si vzali k srdci doporučení kampaní, odmítajících patentovaný GIF.

Ukázka PNG grafiky s alfa průhledností

To, co ovšem dnes PNG citelně postrádá, je odpovídající podpora animací, která, jak jsme naznačili výše, učinila GIF tolik atraktivním. Namísto odpovídajícího rozšíření PNG je sice vyvíjen celý samostatný formát MNG (Multiple-image Network Graphics, čte se "ming"), umožňující využít vlastnosti PNG (a rovněž JPEG) při animacích. I přes atraktivní možnosti, kterým GIF animace nemohou rozhodně konkurovat, je dnes MNG jen slabě podporován odpovídajícími aplikacemi a na Internetu se s jeho nasazením prakticky nesetkáme. Konkurenceschopným v oblasti animací by tak PNG mohlo učinit spíše jeho rozšíření APNG (využívající výše popsaného mechanizmu chunks), na kterém se ale začalo pracovat až v letošním roce.

Závěrem

Souboj GIF-PNG mimo jiné ukazuje, že ani formát zdarma, který nabízí lepší vlastnosti, nedokáže překonat uživatelskou setrvačnost. S pádem licenčních omezení se pak začíná znovu výrazněji objevovat otázka, nakolik se PNG podaří GIF vytlačit - do hry se mimochodem dostávají i další nové standardy, zejména JPEG2000 a SVG. Na jasnou odpověď si zde tedy budeme muset rozhodně počkat.