Формат для хранения растровых изображений со сжатием воспроизводящим не более 256 цветов

Добавил пользователь Дмитрий К.
Обновлено: 19.09.2024

Формат графического файла определяет способ хранения графической информации в файле (растровый или векторный), а также форму хранения информации (используемый алгоритм сжатия для уменьшения объёма файла).

Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений.

Растровые файлы, по сути дела, содержат точную попиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.

С форматом BMP работает огромное количество программ, так как его поддержка интегрирована в операционные системы Windows и OS/2.

Формат BMP поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением, способен хранить как индексированный (до 256 цветов), так и RGB-цвет ( 16,7 млн. оттенков).

— стандартный растровый формат представления изображений в WWW.
Формат GIF позволяет хорошо сжимать файлы, в которых много однородных заливок (логотипы, надписи, схемы), записывать изображение "через строчку" (Interlaced mode), благодаря чему, имея только часть файла, можно увидеть изображение целиком, но с меньшим разрешением.
Применяется для хранения рисунков и анимации в Интернете.

TIFF может сохранять векторную графику программы Photoshop, Alpha-каналы для создания масок в видеоклипах Adobe Premiere и др.
Имена файлов TIFF используют расширение *.tiff и *.tif.

Алгоритм JPEG в наибольшей степени пригоден для сжатия фотографий и картин, содержащих реалистичные сцены с плавными переходами яркости и цвета. Наибольшее распространение JPEG получил в цифровой фотографии и для хранения и передачи изображений с использованием сети Интернет.

JPEG не подходит для сжатия изображений при многоступенчатой обработке, так как искажения в изображения будут вноситься каждый раз при сохранении промежуточных результатов обработки.

Формат PSD обеспечивает хранение полноцветных изображений со всеми их особенностями, каналами, масками, различными слоями, векторными фигурами, контурами, эффектами и т.п., известными и понятными только этой программе. Особо рекомендуется использовать при работе с Photoshop.

Векторные изображения состоят из математических формул, описывающих простые графические объекты, из которых и состоит векторный файл. Такой файл содержит информацию о том, где и какой объект находится.

Векторные изображения различных форматов различает способ их создания и принципы кодирования графических объектов.

LZW, RLE и другие*

* Сжатие выполняется факультативно.

Файлы BMP

Формат файла BMP (сокращенно от BitMaP) - это "родной" формат растровой графики для Windows, поскольку он наиболее близко соответствует внутреннему формату Windows, в котором эта система хранит свои растровые массивы. Для имени файла, представленного в BMP-формате, чаще всего используется расширение BMP, хотя некоторые файлы имеют расширение RLE, означающее run length encoding (кодирование длины серий). Расширение RLE имени файла обычно указывает на то, что произведено сжатие растровой информации файла одним из двух способов сжатия RLE, которые допустимы для файлов BMP-формата.

В файлах BMP информация о цвете каждого пиксела кодируется 1, 4, 8, 16 или 24 бит (бит/пиксел). Числом бит/пиксел, называемым также глубиной представления цвета, определяется максимальное число цветов в изображении. Изображение при глубине 1 бит/пиксел может иметь всего два цвета, а при глубине 24 бит/пиксел - более 16 млн. различных цветов.

Структура файла BMP

Заголовок файла растровой графики (14 байт)
Сигнатура файла BMP (2 байт)
Размер файла (4 байт)
Не используется (2 байт)
Не используется (2 байт)
Местонахождение данных растрового массива (4 байт)

Информационный заголовок растрового массива (40 байт)
Длина этого заголовка (4 байт)
Ширина изображения (4 байт)
Высота изображения (4 байт)
Число цветовых плоскостей (2 байт)
Бит/пиксел (2 байт)
Метод сжатия (4 байт)
Длина растрового массива (4 байт)
Горизонтальное разрешение (4 байт)
Вертикальное разрешение (4 байт)
Число цветов изображения (4 байт)
Число основных цветов (4 байт)

Таблица цветов (длина изменяется от 8 до 1024 байт)

Собственно данные растрового массива (длина переменная)

На приведенной схеме показана структура типичного BMP-файла, содержащего 256-цветное изображение (с глубиной 8 бит/пиксел). Файл разбит на четыре основные раздела: заголовок файла растровой графики, информационный заголовок растрового массива, таблица цветов и собственно данные растрового массива. Заголовок файла растровой графики содержит информацию о файле, в том числе адрес, с которого начинается область данных растрового массива. В информационном заголовоке растрового массива содержатся сведения об изображении, хранящемся в файле, например, его высоте и ширине в пикселах. В таблице цветов представлены значения основных цветов RGB (красный, зеленый, синий) для используемых в изображении цветов. Программы, считывающие и отображающие BMP-файлы, в случае использования видеоадаптеров, которые не позволяют отображать более 256 цветов, для точной цветопередачи могут программно устанавливать такие значения RGB в цветовых палитрах адаптеров.

Формат собственно данных растрового массива в файле BMP зависит от числа бит, используемых для кодирования данных о цвете каждого пиксела. При 256-цветном изображении каждый пиксел в той части файла, где содержатся собственно данные растрового массива, описывается одним байтом (8 бит). Это описание пиксела не представляет значений цветов RGB, а служит указателем для входа в таблицу цветов файла. Таким образом, если в качестве первого значения цвета RGB в таблице цветов файла BMP хранится R/G/B=255/0/0, то значению пиксела 0 в растровом массиве будет поставлен в соответствие ярко-красный цвет. Значения пикселов хранятся в порядке их расположения слева направо, начиная (как правило) с нижней строки изображения. Таким образом, в 256-цветном BMP-файле первый байт данных растрового массива представляет собой индекс для цвета пиксела, находящегося в нижнем левом углу изображения; второй байт представляет индекс для цвета соседнего справа пиксела и т. д. Если число байт в каждой строке нечетно, то к каждой строке добавляется дополнительный байт, чтобы выровнять данные растрового массива по 16-бит границам.

Не все файлы BMP имеют структуру, подобную показанной на схеме. Например, файлы BMP с глубиной 16 и 24 бит/пиксел не имеют таблиц цветов; в этих файлах значения пикселов растрового массива непосредственно характеризуют значения цветов RGB. Также могут различаться внутренние форматы хранения отдельных разделов файла. Например, информация растрового массива в некоторых 16 и 256-цветных BMP-файлах может сжиматься посредством алгоритма RLE, который заменяет последовательности идентичных пикселов изображения на лексемы, определяющие число пикселов в последовательности и их цвет. В Windows допускается работа с BM P -файлами стиля OS/2, в которых используются различные форматы информационного заголовка растрового массива и таблицы цветов.

Файлы PCX

PCX стал первым стандартным форматом графических файлов для хранения файлов растровой графики в компьютерах IBM PC. На этот формат, применявшийся в программе Paintbrush фирмы ZSoft, в начале 80-х гг. фирмой Microsoft была приобретена лицензия, и затем он распространялся вместе с изделиями Microsoft. В дальнейшем формат был преобразован в Windows Paintbrush и начал распространяться с Windows. Хотя область применения этого популярного формата сокращается, файлы формата PCX, которые легко узнать по расширению PCX, все еще широко распространены сегодня.

Файлы TIFF

Так что же делает TIFF столь сложным? С одной стороны, составление программ, различающих все типы тегов, - это непростое дело. В большинстве программ для чтения файлов TIFF реализуется только подмножество тегов, именно поэтому созданный одной программой файл TIFF иногда не может быть прочитан другой. Кроме того, программы, создающие файлы TIFF, могут определять собственные типы тегов, имеющие смысл только для них. Программы чтения файлов TIFF могут пропускать непонятные для них теги, но всегда существует опасность, что это повлияет на внешний вид изображения.

Еще одна сложность заключается в том, что файл TIFF может содержать несколько изображений, каждому из которых сопутствуют собственный IFD и набор тегов. Данные растрового массива в файле TIFF могут сжиматься с использованием любого из нескольких методов, поэтому в надежной программе для чтения файлов TIFF должны быть средства распаковки RLE, LZW (LempelZivWelch) и несколько других. Ситуацию еще больше ухудшает то обстоятельство, что пользование программами распаковки LZW должно осуществляться в соответствии с лицензионным соглашением с фирмой Unisys Corp. на право пользования алгоритмом LZW и часто за плату. В результате даже самые лучшие программы считывания TIFF нередко "сдаются", когда сталкиваются со сжатым по методу LZW изображением.

Несмотря на свою сложность, файловый формат TIFF остается одним из лучших для передачи растровых массивов с одной платформы на другую благодаря своей универсальности, позволяющей кодировать в двоичном виде практически любое изображение без потери его визуальных или каких-либо иных атрибутов.

Файлы GIF

Большинство ведущих специалистов-графиков, имеющих дело с алгоритмом LZW, сталкиваются с аналогичными юридическими проблемами при использовании популярного межплатформенного формата файлов растровой графики GIF (Graphics Interchange Format - формат обмена графическими данными, произносится "джиф"), разработанного компанией CompuServe. Обычно для имени файлов GIF используется расширение GIF, и тысячи таких файлов можно получить в CompuServe.

Структура файла GIF зависит от версии GIF-спецификации, которой соответствует файл. В настоящее время используются две версии, GIF87a и GIF89a. Первая из них проще. Независимо от номера версии, файл GIF начинается с 13-байт заголовка, содержащего сигнатуру, которая идентифицирует этот файл в качестве GIF-файла, номер версии GIF и другую информацию. Если файл хранит всего одно изображение, вслед за заголовком обычно располагается общая таблица цветов, определяющая цвета изображения. Если в файле хранится несколько изображений (формат GIF, аналогично TIFF, позволяет в одном файле кодировать два и больше изображений), то вместо общей таблицы цветов каждое изображение сопровождается локальной таблицей цветов.

В файле GIF87a вслед за заголовком и общей таблицей цветов размещается изображение, которое может быть первым из нескольких располагаемых подряд изображений. Каждое изображение состоит из 10-байт описателя изображения, расположенной вслед за ним локальной таблицы цветов и битов растрового массива. Для повышения эффективности использования памяти данные растрового массива сжимаются с помощью алгоритма LZW.

Файлы GIF89a имеют аналогичную структуру, но они могут содержать факультативные блоки расширения с дополнительной информацией о каждом изображении. В спецификации GIF89a определены четыре типа блоков расширения. Это блоки расширения для управления графикой, которые описывают, как изображение должно выводиться на экран (например, накладывается ли оно на предыдущее изображение подобно диапозитиву или просто заменяет его); блоки расширения с обычным текстом, содержащие текст, отображаемый вместе с графикой; блоки расширения для комментария, содержащие комментарии в коде ASCII; и блоки расширения прикладных программ, в которых хранится информация, принадлежащая только создавшей этот файл программе. Блоки расширения могут находиться практически в любом месте файла после общей таблицы цветов.

Основные достоинства GIF заключаются в широком распространении этого формата и его компактности. Но ему присущи два достаточно серьезных недостатка. Один из них состоит в том, что в изображениях, хранящихся в виде GIF-файла, не может быть использовано более 256 цветов. Второй, возможно, еще более серьезный, заключается в том, что разработчики программ, использующие в них форматы GIF, должны иметь лицензионное соглашение с CompuServe и вносить плату за каждый экземпляр программы; такая ценовая политика была принята CompuServe после того, как Unisys объявила, что начнет добиваться соблюдения своих прав собственности и потребовала от тех, кто пользуется алгоритмом сжатия LZW, вносить лицензионные платежи. Возникшее в результате этого запутанное юридическое положение тормозит внедрение программистами в свои графические программы средств для работы с файлами GIF.

Файлы PNG

Формат PNG (Portable Network Graphic - переносимый сетевой формат, произносится "пинг") был разработан для замены GIF, чтобы обойти юридические препятствия, стоящие на пути использования GIF-файлов. PNG унаследовал многие возможности GIF и, кроме того, он позволяет хранить изображения с истинными цветами. Еще более важно, что он сжимает информацию растрового массива в соответствии с вариантом пользующегося высокой репутацией алгоритма сжатия LZ77 (предшественника LZW), которым любой может пользоваться бесплатно. Из-за недостатка места я не буду обсуждать внутреннюю структуру PNG. Если вы захотите больше узнать об этом формате, обратитесь к рекомендуемой в конце статьи литературе.

Файлы JPEG

Формат файла JPEG (Joint Photographic Experts Group - Объединенная экспертная группа по фотографии, произносится "джейпег) был разработан компанией C-Cube Microsystems как эффективный метод хранения изображений с большой глубиной цвета, например, получаемых при сканировании фотографий с многочисленными едва уловимыми (а иногда и неуловимыми) оттенками цвета. Самое большое отличие формата JPEG от других рассмотренных здесь форматов состоит в том, что в JPEG используется алгоритм сжатия с потерями (а не алгоритм без потерь) информации. Алгоритм сжатия без потерь так сохраняет информацию об изображении, что распакованное изображение в точности соответствует оригиналу. При сжатии с потерями приносится в жертву часть информации об изображении, чтобы достичь большего коэффициента сжатия. Распакованное изображение JPEG редко соответствует оригиналу абсолютно точно, но очень часто эти различия столь незначительны, что их едва можно (если вообще можно) обнаружить.

Процесс сжатия изображения JPEG достаточно сложен и часто для достижения приемлемой производительности требует специальной аппаратуры. Вначале изображение разбивается на квадратные блоки со стороной размером 8 пиксел. Затем производится сжатие каждого блока отдельно за три шага. На первом шаге с помощью формулы дискретного косинусоидального преобразования фуры (DCT) производится преобразование блока 8х8 с информацией о пикселах в матрицу 8x8 амплитудных значений, отражающих различные частоты (скорости изменения цвета) в изображении. На втором шаге значения матрицы амплитуд делятся на значения матрицы квантования, которая смещена так, чтобы отфильтровать амплитуды, незначительно влияющие на общий вид изображения. На третьем и последнем шаге квантованная матрица амплитуд сжимается с использованием алгоритма сжатия без потерь.

Поскольку в квантованной матрице отсутствует значительная доля высокочастотной информации, имеющейся в исходной матрице, первая часто сжимается до половины своего первоначального размера или даже еще больше. Реальные фотографические изображения часто совсем невозможно сжать с помощью методов сжатия без потерь, поэтому 50%-ное сжатие следует признать достаточно хорошим. С другой стороны, применяя методы сжатия без потерь, можно сжимать некоторые изображения на 90%. Такие изображения плохо подходят для сжатия методом JPEG.

При сжатии методом JPEG потери информации происходят на втором шаге процесса. Чем больше значения в матрице квантования, тем больше отбрасывается информации из изображения и тем более плотно сжимается изображение. Компромисс состоит в том, что более высокие значения квантования приводят к худшему качеству изображения. При формировании изображения JPEG пользователь устанавливает показатель качества, величине которого "управляет" значениями матрицы квантования. Оптимальные показатели качества, обеспечивающие лучший баланс между коэффициентом сжатия и качеством изображения, различны для разных изображений и обычно могут быть найдены только методом проб и ошибок.

Знание файловых форматов и их возможностей является одним из ключевых факторов в допечатной подготовке изданий, в подготовке изображений для web-страниц и в компьютерной графике вообще. Все форматы имеют какие-то характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в работе. Формат файла определяется по его расширению. Поэтому в большинстве случаев обозначение формата и расширение совпадают.

Существует несколько различных типов графических форматов, каждый из которых сохраняет данные определенным способом. В настоящее время наиболее широко используются растровый, векторный и метафайловый форматы. Существуют, однако, и другие типы форматов — форматы сцены, анимации, мультимедиа, гибридные, гипертекстовые, гипермедиа, объемные, язык моделирования виртуальной реальности (VRML), аудиоформаты, форматы шрифтов, язык описания страницы (PDL).

Растровые форматы

Растровые форматы используются для хранения растровых данных. Файлы этого типа особенно хорошо подходят для хранения реальных изображений, например фотографий и видеоизображений. Растровые файлы, по сути дела, содержат точную попиксельную карту изображения. Программа визуализации реконструирует это изображение на отображающей поверхности устройства вывода.

Наиболее распространенные растровые форматы — это Microsoft BMP, PCX, TIFF и TGA.

.TIF. При сохранении иллюстрации в этом формате не используется ни один из видов компрессии (сжатия). В этом формате получают максимально возможную степень качества и соответствия, сохраненной в файле копии изображения. Это единственный формат, используемый в профессиональном дизайне для хранения изображений высокого качества. Качественные TIF-изображения могут занимать несколько сотен мегабайт. TIF-формат является лучшим выбором при передаче изображений и растровой графики в векторные программы и издательские системы.

.JPG. Этот формат используется для сжатия изображения в десятки раз. Формат позволяет использовать различные степени сжатия, делая тем самым выбор либо в сторону увеличения качества, либо в сторону уменьшения файла. В профессиональной полиграфии этот формат не используется из-за существенных потерь качества изображения. Для просмотра изображения на экране монитора или для распечатки на принтере качества JPG-формата достаточно. В формате JPG используется метод сжатия jpeg. Этим методом лучше сжимаются растровые изображения фотографического качества и плохо сжимаются логотипы или схемы. В этом формате хорошо и с меньшими потерями сжимаются большие изображения с высоким разрешением 200-300 ppi и плохо сжимаются с низким разрешением 72-150 ppi. Нежелательно сохранять изображения в JPG-формате, где важны все тонкости цветопередачи, так как во время сжатия происходит отбрасывание некоторой цветовой информации. В этом формате следует сохранять только конечный вариант работы, потому что любое пересохранение приводит к новым потерям данных и превращениям изображения в кашу.

.GIF. Это формат растровой графики, созданный специально для КС. Этот формат имеет метод сжатия, который обозначается LZW. Этот формат имеет ограниченную палитру цветов. Основное ограничение GIF состоит в том, что цветное изображение может иметь не больше 256 цветов, поэтому цвета в этом формате становятся грубыми, а само изображение зернистым. Не используется в полиграфии и не рекомендуется для изображений, предназначенных для монитора или принтера. В GIF-формате пиксели изображения записываются через строку. По этой технологии, получив только часть файла уже можно увидеть изображение целиком, но с низким качеством. В случае с контрастностью изображения с четкими границами между цветами или в случае с однотонным изображением при использовании этого формата большая степень сжатия, чем JPG, причем качество не изменяется. В GIF можно оставить один-два цвета прозрачными, и они станут невидимыми в программах-браузерах просматриваемых web-страниц. Прозрачность обеспечивается за счет дополнительного альфа-канала в изображении, которое сохраняется вместе с файлом. Кроме того этот файловый формат может содержать не одну, а несколько растровых картинок, которые Интернет-браузеры могут подгружать одну за другой с указанной в файле частотой. С помощью нескольких картинок создается иллюзия движения, называемая GIF-анимацией. GIF-формат используется для создания web-страниц: баннеров (рекламных заставок), элементов фона.

PNG. Это формат, разработанный относительно недавно, предназначенный для того, чтобы заменить GIF-формат. В нем используется метод сжатия без потерь качества, который обозначается deflate. Сжатые индексированные файлы (с небольшим количеством цветов) имеют меньший размер по сравнению с аналогичными GIF-файлами. Глубина цвета в файлах может быть любой до 48 бит. В отличие от GIF-формата PNG поддерживает не только прозрачность, но и полупрозрачность. В файловом формате PNG записана информация о гаммах коррекции. Гамма представляет собой некоторое число, характеризующее зависимость яркости свечения экрана монитора от напряжения на электродах ? (ЭЛТ). Это число считывается из файла, позволяющего ввести поправку яркости при отображении. Требуется оно для того, чтобы картинки, созданные в ОС Macintosh выглядели одинаково в других ОС. Эта особенность позволяет добиться одинакового отображения информации независимо от аппаратуры пользователя.

EPS. Это самый удобный и универсальный способ хранения графических данных. Предназначен для передачи векторных и растровых изображений в издательские системы. Создается всеми программами, работающими с графикой. Этот формат используется только тогда, когда печать осуществляется на устройстве, поддерживающем язык PostScript. В формате EPS сохраняются данные в буфере обмена у всех графических программ фирмы Adobe. Вместе с EPS-файлами можно сохранять эскизы изображений. Эскиз – это копия с низким разрешением, которая сохраняется вместе с файлом EPS и позволяет увидеть, что находится внутри изображения. Открыть EPS-файл для редактирования могут только программы фирмы Adobe – Photoshop, Illustrator. Остальные графические программы могут открывать только в режиме просмотра.

PDF. Это независящий от графических программ формат для создания электронной документации, презентаций, а также для передачи графики через сети. PDF-файла создаются путем конвертирования из PostScript-файла или функцией экспорта. Программы Photoshop, Illustrator могут создавать только одностраничный файл PDF. Все данные в формате PDF могут сжиматься. Причем к разного типа информации применяются разные типы сжатия. Файл PDF может быть оптимизирован – из него удаляются повторяющиеся элементы, устанавливается постраничный порядок загрузки страниц с приоритетом сначала для текста, потом для графики. Формат PDF используется для передачи по сетям в компактном виде графики и текста. Особенностью многостраничных файлов является то, что они могут сдержать элементы, обеспечивающих поиск и просмотр электронных документов, а также могут содержать гипертекстовые ссылки и электронное оглавление. Наиболее удобным средством для работы с PDF-файлами является программа Acrobat. Причем есть 2 варианта этой программы: Acrobat Professional (для создания многостраничных файлов) и Acrobat Reader (для просмотра PDF-файлов).

PSD. Это внутренний формат программы Photoshop. Стал поддерживаться все большим количеством графических программ. Этот формат позволяет записывать изображение с многими слоями и дополнительными альфа-каналами, а также с каналами простых цветов и контурами и другой специфической информацией.

BMP . Растровый формат, который является родным графическим форматом Windows. Поддерживается всеми редакторами. В этом формате хранятся небольшие растровые изображения, предназначенные для использования в системе Windows. Это формат невысокого качества и с низкой степенью сжатия. Его не рекомендуется использовать не для web-дизайна, не для передачи.

PCX . Этот формат является самым известным. Практически любая программа, работающая с графикой, поддерживает этот формат. Формат PCX поддерживает метод сжатия, который обозначается RLE. Этот формат используется для штрихованных изображений и для изображений с небольшой глубиной цвета.

Векторные форматы

Файлы векторного формата особенно полезны для хранения линейных элементов (линий и многоугольников), а также элементов, которые можно разложить на простые геометрические объекты (например, текст). Векторные файлы содержат не пиксельные значения, а математические описания элементов изображений. По математическим описаниям графических форм (линий, кривых, сплайнов) программа визуализации строит изображение.

Векторные файлы структурно более просты, чем большинство растровых файлов, и обычно организованы в виде потоков данных.

Примеры наиболее распространенных векторных форматов — AutoCAD DXF и Microsoft SYLK.

WMF. Это векторный формат, который используется графическими программами ОС Windows. Этот формат служит для передачи векторных изображений через буфер обмена в среде Windows. Этот формат принимается практически всеми программами, работающими с векторной графикой. Использовать этот формат для растровых изображений нельзя. Недостатки: искажение цвета и несохранение ряда параметров, которые устанавливаются для изображений в графических программах.

AI. Внутренний формат программы Illustrator. Может открываться программой Photoshop и кроме того этот формат поддерживают все программы, связанные с векторной графикой. Этот формат является лучшим средством при передаче векторных изображений из одной программы в другую. Растровые графические элементы при передаче через AI-формат в большинстве случаев теряются.

CDR. Это внутренний формат программы Corel Draw. Этот формат имеет большую популярность, как и сам пакет программ. Многие программы могут импортировать векторные файлы в форматы Corel Draw. В формате CDR содержаться и растровые графические объекты. В этом формате применяется компрессия, причем для векторных и растровых файлов применяется разная компрессия.

Метафайловые форматы

Метафайлы могут хранить и растровые, и векторные данные. Простейшие метафайлы напоминают файлы векторного формата; они содержат язык или синтаксис для определения элементов векторных данных, но могут включать и растровое представление изображения. Метафайлы часто используются для транспортировки растровых и векторных данных между аппаратными платформами, а также для перемещения изображений между программными платформами.

Наиболее распространенные метафайловые форматы — WPG, Macintosh PICT и CGM.

BMP (полное имя Bitmap) - это стандартный формат файла изображения в операционной системе Windows, который можно разделить на две категории: зависящее от устройства растровое изображение (DDB) и независимое от устройства растровое изображение (DIB), которое очень широко используется. Он использует формат хранения растровых изображений, в дополнение к дополнительной глубине изображения, не использует никакого другого сжатия, поэтому пространство, занимаемое файлом BMP, очень велико. Глубина изображения файлов BMP может быть выбрана из lbit, 4bit, 8bit и 24bit. При хранении данных в файле BMP изображение сканируется в порядке слева направо и снизу вверх. Поскольку формат файла BMP является стандартом для обмена данными, связанными с графиками, в среде Windows, все графические и графические программы, работающие в среде Windows, поддерживают формат изображений BMP.

Вот краткое введение в формат BMP на конкретном примере.

1. Общая информация

Файлы в формате BMP выглядят следующим образом от начала до конца:

заголовок файла bmp (заголовок файла bmp): всего 14 байт;
Заголовок растровой информации (растровая информация): всего 40 байт;
Цветовая палитра: необязательно;
Растровые данные

Наиболее распространенной является 24-битная карта. Так называемая 24-битная карта означает, что информация о цвете пикселя представлена 24 битами, то есть для трех основных цветов BRG каждый цвет представлен байтовыми (8) битами. В дополнение к 24-битным изображениям, есть 1 бит (монохромный), 2 бита (4 цвета, CGA), 4 бита (16 цветов, VGA), 8 бит (256 цветов), 16 бит (расширенные цвета), 24 бита (правда) Цвет) и 32-битный.

Ниже приводится подробное введение через следующие рисунки:

Часть информации об изображении выглядит следующим образом:

2. заголовок файла bmp

Заголовок файла bmp содержит следующую информацию:

bfType: 2 байта, тип файла;
bfSize: 4 байта, размер файла;
bfReserved1: 2 байта, зарезервированы, должны быть установлены в 0;
bfReserved2: 2 байта, зарезервированы, должны быть установлены в 0;
bfOffBits: 4 байта, смещение от начала до растровых данных;

2-5: bfSize, указывающий размер файла, здесь 0x0004B436, десятичное число 308278, что составляет 301 КБ, проверьте информацию о файле, убедитесь, что он правильный;

a-d: bfOffBits, 4-байтовое смещение, которое представляет смещение от заголовка файла к данным точечного рисунка, здесь 0x00000436, десятичное значение 1078, и проверка будет выполнена позже;

biSize: 4 байта, размер информационного заголовка, который составляет 40;
biWidth: 4 байта, указывающих ширину изображения в пикселях;
biHeight: 4 байта, указывающих высоту изображения в пикселях. В то же время, если оно положительное, это означает, что битовая карта инвертирована (то есть данные указывают от нижнего левого угла до верхнего правого угла изображения).
biPlanes: 2 байта, указывающие количество цветовых плоскостей для целевого устройства, всегда равное 1;
biBitCount: 2 байта, указывающих количество бит / пикселей, значения 1, 2, 4, 8, 16, 24, 32;
biCompression: 4 байта, указывающие тип сжатия изображения, наиболее часто используемый 0 (BI_RGB), что означает отсутствие сжатия;
biSizeImages: 4 байта, указывающих размер растровых данных; при использовании формата BI_RGB его можно установить равным 0;
biXPelsPerMeter: указывает горизонтальное разрешение, единица измерения - пиксель / метр, целое число со знаком;
biYPelsPerMeter: указывает вертикальное разрешение, единица измерения - пиксель / метр, целое число со знаком;
biClrUsed: указывает число цветовых индексов в палитре, используемых растровым изображением, 0 означает использовать все;
biClrImportant: указывает число цветовых индексов, которые имеют важное влияние на отображение изображения, а 0 указывает, что это важно;

12-15: 4-байтовый biWidth, здесь 0x00000280, что составляет 640 десятичных знаков, а ширина изображения выражается в пикселях. Проверьте информацию о файле, чтобы убедиться, что оно правильное;

16-19: 4-байтовый biHeight, здесь 0x000001E0, что составляет 480 десятичных знаков, используя пиксели для представления высоты изображения, проверьте правильность информации о файле, в то же время это положительное число, указывающее, что изображение инвертировано, то есть данные изображения Расположен от нижнего левого угла до верхнего правого угла;

1c-1d: 2-байтовый biBitCount, значение 0x0008, то есть 8 означает, что каждый пиксель представлен 8 битами, и всего имеется 256 цветов;

22-25: 4-байтовый biSizeImage, размер изображения, значение 0x0004B000, десятичное значение 307200, из вышеприведенных bfSize (размер файла) и bfOffBits (заголовок файла к смещению данных) 308278 и можно получить 1078, biSizeImage = bfSize-bfOffBits, то есть размер изображения = смещение размера файла;

26-29: 4-байтовый biXPelsPerMeter, горизонтальное разрешение, значение 0x00000EC4, десятичное значение 3780;

2a-2d: 4-байтовый biYPelsPerMeter, разрешение по вертикали, значение 0x00000EC4, десятичное значение 3780;

2e-31: 4 байта biClrUsed, используемый номер индекса цвета, значение 0x00000100, десятичное 256, в соответствии с выводом, полученным 1c-1d;

32-35: 4-байтовый biClrImportant, важный индекс цвета, значение 0x00000100, 256 знаков после запятой;

Согласно приведенному выше обсуждению, мы можем знать, что biBitCount равен 24 (0x18), bfOffBits равен 54 (0x36), то есть палитры нет, а заголовок битовой информации находится рядом с данными изображения.

Данные в палитре представляют собой группу из 4 байтов каждая, представляющую значения синего, зеленого, красного и альфа-канала. Возьмите первое изображение в качестве примера:

индекс	синий	зеленый	красный	Alpha
0	01	10	37	00
1	00	10	49	00
2	00	18	44	00
3	01	1D	58	00

Обратите внимание, что biHeight здесь является положительным числом, указывающим, что изображение инвертировано, начиная с нижнего левого угла до верхнего правого угла и упорядочено в основной последовательности.

Если это 24-битная цветовая карта, она размещается в порядке BGR, а 32-битная цветовая карта располагается в соответствии с BGRAlpha.

Минимальная единица сканирования по умолчанию в Windows составляет 4 байта. Если выравнивание данных удовлетворяет этому значению, скорость сбора данных значительно возрастает. Следовательно, изображение BMP соответствует этому требованию, требуя, чтобы длина каждой строки данных была кратна 4, если этого недостаточно, требуется заполнение битами (заполнение 0), чтобы обеспечить быстрый доступ по линии. В этом случае размер данных растрового изображения не обязательно равен ширине х высоте х байтов на пиксель, поскольку каждая строка также может иметь заполнение 0.

Среди них BPP - это количество бит на пиксель (Bits Per Pixel), то есть biBitCount, Width - ширина, а единица - пиксель или bfWidth.

В нашем примере BPP равен 8, а ширина - 480, что кратно 4, что означает отсутствие заполнения. Давайте посчитаем:

Затем возьмите в качестве примера 24-битное цветное изображение второго изображения выше, согласно данным, которые вы можете получить:

biBitCount=0x0018=24;
bfWidth=0x000001c6=454;
bfHeight=0x00000053=83;
biSizeImage=0x0001BA3c=113212;

Согласно расчету без заполнения: 454 * 83 * 3 = 113046 байт, что на 166 байт отличается от реального значения.

Согласно формуле заполнения, каждая строка имеет 4 * (24 * 454/32) = 1364 байта, реальные данные имеют 454 * 3 = 1362 байта, что означает, что каждая строка заполнена 2 байтами 0, всего 83 строки, Всего было заполнено 83 * 2 = 166 байт, что подтвердило наше обсуждение.

Тогда размер растровых данных:

В этом случае после сканирования строки данных последние несколько байтов могут быть заполнены 0, и их необходимо пропустить:

Читайте также: