Grundlagen   -   BMP, PCX, DXF oder was ?

	Das Pixel - oder Bitmapformat - ein Überblick
	Unterschiedliche Pixelformate - Warum ?
	Pixelformate - und ihre Herkunft (eine kleine Auswahl)
	Das Vektorformat - frei skalierbare Zeichnungen
	Das Metafile-Format - frei skalierbare Objekte
	Arbeitstechnik der Vektorgrafik
	Vektorformate - und ihre Herkunft (eine kleine Auswahl)

Die Grundformate

In der Computergrafik unterscheiden wir grundsätzlich zwei Grundformate: das Pixel- und das Vektorformat

Das Pixelformat (auch Bitmap oder Rastergrafik)

Bei diesem Format werden die Bildpunkte (Pixel) einer Grafik einzeln abgespeichert. Dabei wird jedem Punkt die dazugehörige Farbe und weitere Informationen zugeordnet. Für ein Bitmap-Bild von (z.B.) 400x600 Bildpunkten, muss das Programm somit 240'000 Blockinformationen ablegen. Dass solche Dateien Grössenordnungen im Megabyte-Bereich erreichen, darf deshalb nicht verwundern. Zudem spielt es keine Rolle ob sich auf dem Bild nur ein weisser Hintergrund oder ein farbenprächtiges Familienmotiv befindet. Die Bildgrösse (Speicherbelegung) bleibt dieselbe, da auch bei einem reinweissen Bild 240'000 Blockinformationen gespeichert werden (um beim obigen Beispiel zu bleiben) .
Verkleinern oder vergrössern (skalieren) solcher Bilder zieht immer eine Qualitätseinbusse nach sich, da im ersten Fall Bildpunkte verloren gehen, oder im zweiten Fall solche fehlen. Dadurch entstehen dann die unschönen Treppeneffekte.

Unkomprimierte Pixelgrafiken können unbeschränkt geladen, bearbeitet und wieder gespeichert werden, m.a.W.: Eine wiederholte Speicherung solcher Grafiken hat keinen Qualitätsverlust zur Folge. Es gibt aber Ausnahmen: JPG ist ebenfalls ein Pixelformat. Dieses wird aber beim Speichern jeweils neu komprimiert, so dass beim wiederholten Speichern Qualitätsverluste entstehen. Mehr darüber, erfahren Sie unter "Grafikformate".

Unterschiedliche Bildformate - warum das ?

Heute, wo fast jeder Softwarehersteller eine eigene Bilddatei-Erweiterung auf den Mark bringt, wird die Übersicht für den privaten PC-Anwender immer schwieriger. Bei diesem Formatsalat handelt es aber zumeist um Raster Bildformate, welche - bedingt durch die programmeigenen Werkzeuge - einen etwas abweichenden Zustand vom "üblichen" BMP-Format angenommen haben. Teurere Grafikprogramme bieten dem Anwender unter anderem sog. Layers an, das sind sandwichähnliche transparente Bildebenen, welche einzeln bearbeitet und schliesslich wieder zu einer einzigen Ebene "verschmolzen" werden können. Eine solche Datei hat mit einer "Standard-BMP-Datei" nun wirklich nichts mehr gemeinsam. Damit an einem solchen Bild auch "Morgen" weitergearbeitet werden kann, muss es eben mit einer exotischen Erweiterung gespeichert werden.
Spätestens nach der letzten Bearbeitung, werden solche Bilder wieder in ein populäreres Format exportiert, damit sie auch von anderen Programmen oder Bildbetrachtern gelesen werden können.

Das Windows-Zeitalter hat uns nicht nur eine neue Oberfläche beschert, sondern auch die segensreiche Einrichtung der Zwischenablage. Seither können wir nahezu jedes Bild mittels dieser sinnvollen Einrichtung in unsere Grafikprogramme übernehmen und anschliessend in einem "vernünftigen" Format abspeichern.

Wer die obigen Ausführungen verstanden hat, wird der anschliessenden Aufstellung über einige Dateierweiterungen etwas weniger ratlos gegenüberstehen. Bekanntlich handelt es sich meist um herstellerbedingte Formatbezeichnungen, welche für die Bildbearbeitung mit der entsprechenden Firmensoftware unerlässlich sind. Für den Einsatz in universellen Anwendungen, wird man solche Dateien (wie bereits erwähnt) meistens in ein universelleres Bildformat konvertieren. Wenn ein Grafikprogramm exotische Dateierweiterung erzeugt und keine Möglichkeit zum Export in ein bekanntes Bildformat bietet, sollte man ohnehin die Finger davon lassen.

Universelle Pixelformate sind heute z.B.: BMP, PCX, JPG, GIF, TIF oder auch TGA, wobei die Wahl immer davon abhängt, welchen Zweck das Bild erfüllen soll. Wir kommen in einem späteren Kapitel darauf zurück.

Pixel-Bildformate (eine Auswahl)

Das Vektorformat

In aller Regel, verarbeiten wir unsere digitalisierte Fotosammlung und die digital geschossenen Bilder im Pixelformat. Um aber das Thema "Bildformate" abzurunden, müssen wir uns auch mit der zweiten Hauptgruppe beschäftigen, dem Vektorformat.

Betrachten wir nochmals das oben beschriebene Pixelformat:
Ein Hauptnachteil von Bitmapgrafiken ist ihr erheblicher Speicherbedarf. Eine 24-Bit-Darstellung mit 640 x 480 Bildpunkten benötigt bereits 912 KByte. Für die Ausgabe dieser Darstellung auf dem Drucker (300 dpi) würden 3.8 MByte benötigt. Ein weiterer Nachteil ist die Abhängigkeit von der Auflösung. Grafische Operationen wie Skalieren lassen sich deshalb nur mit sehr deutlichen Qualitätseinbußen realisieren.

Eine Alternative zu Bitmapgrafiken sind Vektordarstellungen.

Vektor wird vor allem für 2- und 3-dimensionale Strichdarstellungen verwendet. Konstrukteure entwerfen Häuser, Maschinen und anderes Gerät nicht mehr am Zeichentisch, sondern am Computer und bedienen sich des Vektor-Formates. Die erzeugten "Drahtgeflechte" lassen sich auf dem Bildschirm (bei 3-D Darstellung) in alle Richtungen drehen und wenden und können erst noch - mittels Texturen - zu Festkörpern geklont werden. Computeranimationen arbeiten ebenfalls mit diesem Format.

Im Gegensatz zur Bitmaptechnik, die jeden Punkt einer Computergrafik beschreibt, wird in der Vektorgrafik ein Objekt durch Linien, Kreise, Rechtecke und Polygone beschrieben. Eine Vektorgrafik enthält zudem Informationen über Größe, Winkel, Position und Füllmuster. Diese Informationen werden erst bei der Ausgabe (Bildschirm, Drucker)in eine Bitmapdarstellung umgeformt, die mit der Auflösung des Ausgabegerätes übereinstimmt. Vektordarstellungen werden deshalb auch als ausgabe- bzw. auflösungsunabhängig bezeichnet. Der Speicherbedarf von Vektorgrafiken ist bedeutend geringer als derjenige von Bitmapgrafiken. Eine ausgefüllter Kreis, der fast den gesamten Computermonitor überdeckt, wird intern nur durch einige Verarbeitungformeln repräsentiert, wie z.B. zeichne Kreis mit der Farbe grün, dem Radius 200, an Position 300,200. Diese Instruktionen könnten in einigen Byte abgespeichert werden. Eine derartige Darstellung als Bitmap würde einige KByte bis zu einigen MByte benötigen, abhängig von der Auflösung und der Anzahl der Farben.

Da bei diesem Format keine Bildpunktinformationen, sondern ausschliesslich mathematische Anweisungen gespeichert werden, handelt es sich um reine Textdateien, welche mit jedem Texteditor betrachtet werden können.

Zusammenfassung:
Vektorgrafik ist frei skalierbar, d.h. ohne Informationsverlust vergrößerbar und verkleinerbar, nimmt bedeutend weniger Speicherplatz weg als Rastergrafik und ist unabhängig vom darstellenden Gerät.
Allerdings kann Vektorgrafik das Bitmapformat nicht ersetzen, da bekanntlich nur Strichzeichnungen erzeugt werden können.

Das Metafile-Format

Dem Otto-Normaluser wurde dieses Format durch Windows bekannt (WMF). Metafiles enthalten (ähnlich dem oben beschriebenen Vektorformat) Punkt-Strecken-Anweisungen und setzen erst beim Aufruf diese Informationen in ein Bild um. Im Gegensatz zu reinen Vektorgrafiken, können Metas zusätzlich Bitmapanteile (Farben) enthalten.

Auch dieses Format lässt sich beliebig und ohne Verluste skalieren. Meta's eignen sich hervorragend für Illustrationen in Prospekten, jedoch nicht für das Web. Auch bei wiederholtem Aufruf, Bearbeitung und Abspeicherung, tritt bei Metafiles kein Qualitätsverlust ein.

Arbeitstechnik der Vektorgrafik

Für die Erstellung und Bearbeitung von Vektorgrafiken sind spezielle Programme nötig, z.B. CorelDraw, Micrografx-Designer, GSP-Designworks, etc.

Einige Pixel-Grafikprogramme sind wohl in der Lage Meta- und Vektordateien anzuzeigen. Dazu bedienen sie sich eines Tricks, indem sie die Bilder zuerst in das Pixelformat umwandeln und dann anzeigen. Ein zurückspeichern in das Vektorformat ist jedoch nicht möglich.

Gegenüberstellung

• Wenn wir mit unserem gewohnten Grafikprogramm ein Motiv zeichnen, verhält sich die Bildschirmoberfläche ähnlich, als würden wir mit Papier und Farbstiften operieren. Sobald ein einzelnes Objekt gezeichnet und quittiert ist, verschmilzt dieses unauflösbar mit den übrigen Objekten und kann nur noch mit dem Radierwerkzeug entfernt werden.

• Die Vektorgrafik geht hier einen ganz anderen Weg. Jedes gezeichnete Element verhält sich als eigenständiges Objekt, welches jederzeit markiert, geändert, oder gelöscht werden kann. Ein einfaches Beispiel soll das verdeutlichen:

Beispiel
 Angenommen, wir haben mit einem Vektorprogramm ein Weihnachtspaket gezeichnet und möchten dieses noch mit einer brennenden Kerze verzieren. Dazu sind vier eigenständige Objekte nötig: Kerzenzylinder, oberer Kerzenabschluss, Flamme und Wachstropfen. Den Entwurf solcher Einzelobjekte wird man vorerst schwarz/weiss gestalten. Zudem ist die Objektgrösse noch nicht von Belang, da diese erst beim "Zusammenbau" fein skaliert wird. Diese Einzelteile werden anschliessend zu einem Ganzen zusammen gefügt, wobei die Proportionen (in unserem Fall) dem Kerzenkörper angepasst werden.

 Schliesslich kann noch ein wenig mit den Farben gespielt werden, wobei Vektor basierte Grafikprogramme zahlreiche Füllattribute anbieten (linear, radial, logarithmisch, zylindrisch, etc.). Ebenfalls kann der Farbverlauf (von Farbe/ zu Farbe) frei definiert werden. Zum Schluss stellen wir die Kerze noch auf das vorbereitete Paket - Fertig !

Der Vorteil solcher Konstruktionen ist u.a. der, dass die Einzelelemente fest in Gruppen zusammen gefasst werden und als Ganzes verschoben werden können. Zudem können einzelne Elemente wahlweise im Vorder- oder Hintergrund angeordnet werden. Wenn das Endprodukt (z.B. Kerze und Paket) zu einer einzigen Einheit gruppiert wird, kann dieses in der Grösse frei verändert werden, ohne dass sich irgendwelche Qualitätsverluste einstellen.

Möchte man ein einzelnes Teilobjekt ändern oder löschen, können die einzelnen Objektgruppen wieder aufgelöst, bzw. das gesamte Gebilde wieder in seine ursprünglichen Einzelteile zerlegt werden.

Die hier vorgestellten Bilder haben ihren Ursprung wohl im Vektorformat, sie sind aber keine Vektorgrafiken mehr. Damit sie im Web überhaupt darstellbar sind, habe ich sie in das JPG-Format überführt.

Qualitätsvergleich:
Im gezeigten Beispiel sind zwei Kreise ersichtlich, welche um einiges vergrössert wurden. Wird eine Pixelgrafik vergrössert, entfernt sie sich qualitativ immer mehr vom Original, der Treppeneffekt wird immer deutlicher.

 

Im Gegensatz dazu, wird eine Vektorgrafik immer "messerscharf" dargestellt, da die (in der Bilddatei gespeicherten) mathematischen Formeln automatisch dem Vergrösserungsgrad folgen und das Objekt immer wieder neu zeichnen.

Eher für "Profis" !


Was AutoCAD betrifft, so muß man sagen, daß es zwar von Autodesk vertrieben wird, sich aber nahtlos in die Programmpalette von Microsoft einfügt. Sowohl vom Aussehen, als auch von der Bedienung her. Es ist ein Zeichenprogramm, welches (dank seiner Universalität) in keinem Konstruktions- oder Zeichenbüro fehlen sollte.

AutoCAD existiert seit 1983 und war das erste CAD-Programm, das auf PC (damals unter DOS) gelaufen ist. Es speichert Dateien als *.dwg ab. Ein Datei-Export im *.dxf-Format bedeutet einen geringen aber doch spürbaren Informationsverlust einer Zeichnung, zudem kann dxf gewisse Zeichenobjekte nicht darstellen, die dwg kann (z.B. eine in AutoCAD gezeichnete Ellipse wird beim Speichern als dxf in 8 zusammenhängende Bögen zerlegt, oder Schraffuren werden in einzelne Linien zerlegt; gewisse Formatierungen gehen verloren). Es ist in etwa vergleichbar mit dem Versuch, ein Word-Dokument als *.txt-Datei zu speichern: Der Text bleibt, während die Formatierungen verloren gehen.

DXF ist ein Format, das nahezu alle CAD-Programme einlesen und exportieren können. Das CAD-Programm MicroStation (als Beispiel) speichert Dateien mit der Endung *.dgn ab, kann aber auch *.dwg einlesen und natürlich auch *.dxf in- und exportieren.

ICEM (ursprünglich ein UNIX-Programm, kam zu spät als PC-Version heraus, um eine bedeutende Rolle zu spielen) speichert Zeichnungen mit der Endung *.ipr ab (bedeutet: Icem Part. "Part" ist die Bezeichnung einer Datei in Icem, so wie sie "Konstruktion" im Autocad, "Dokument" im Word oder "Mappe" im Excel heißt).

Außer *.dxf gibt es noch ein weiteres gemeinsames Dateiformat zwischen vielen (aber nicht allen) CAD-Programmen: Die IGES-Datei. Diese besitzt üblicherweise die Dateiendung *.igs oder *.iges. Übrigens: dxf bedeutet "Data Exchange Format" während dwg "Drawing" bedeutet.