北京八維學(xué)院探究位圖文件內部

021yin.com/)探究位圖文件內部　　最常用的幾種圖象文件格式怎樣存儲圖象自從我在十四年前買(mǎi)回第一臺pc以后，我就一直對計算機用1和0組成的數據流來(lái)存儲那些復雜的信息很感興趣矢量文件格式。最初引起我注意的是當時(shí)曾很流行的印在雜志上的basic程序清單，它們帶有很多數據段，你可將它們鍵入并運行，以建立其他的程序。從這里我明白了任何程序無(wú)論它多么復雜，也只不過(guò)是一系列的針對計算機微處理器的指令而已。接著(zhù)，我對ascii碼有了興趣，然后是字處理文件格式，再后來(lái)嗎，您就看到了圖象。

　　直至今天仍讓我著(zhù)迷的一種技術(shù)是位圖文件存儲矢量文件格式。一個(gè)位圖存儲了計算機上能夠再現一幅圖象所需的信息。我們經(jīng)常在顯示器上看到圖象，例如一幅美麗的日落，然而在計算機眼里它只是一堆0和1的組合。歸根結底，也就是位圖文件里的這些位和字節來(lái)告訴計算機這幅圖象中每個(gè)象素該是什么顏色，然后計算機把位圖中的顏色轉化成與它的顯示卡兼容的格式，最后輸出到顯示器上。

　　這個(gè)過(guò)程中有趣的是計算機怎樣解釋位圖中的數據，位圖文件有多種格式，每種格式都有自己的方法對象素數據編碼并給出此種格式所要求的一些其他信息，之所以windows95能夠讀取.bmp文件而不能讀.gif文件，就是因為他的設計人員使paint程序能夠對以.bmp格式存儲的圖象數據進(jìn)行解碼，而不是.gif矢量文件格式。

　　到這里矢量文件格式。您一定很想知道一個(gè)位圖文件里究竟是什么，一種格式同另一種又有什么不同?那么就讓我們來(lái)簡(jiǎn)單地看看在pc機上常用的六種位圖文件格式。當然還有其他的文件格式，例如對于矢量圖形，就是存儲一些再現圖象的指令而不是每個(gè)象素的顏色數據，但是在這里討論的這六種位圖文件格式才是您平時(shí)工作最可能使用的。

　　bmp(bitmap的縮寫(xiě))文件格式是windows本身的位圖文件格式，所謂本身是指windows內部存儲位圖即采用這種格式矢量文件格式。一個(gè).bmp格式的文件通常有.bmp的擴展名，但有一些是以.rle為擴展名的，rle的意思是行程長(cháng)度編碼(runlengthencoding)。這樣的文件意味著(zhù)其使用的數據壓縮方法是.bmp格式文件支持的兩種rle方法中的一種。bmp文件可用每象素1、4、8、16或24位來(lái)編碼顏色信息，這個(gè)位數稱(chēng)作圖象的顏色深度，它決定了圖象所含的最大顏色數。一幅1-bpp(位每象素，bitperpixel)的圖象只能有兩種顏色。而一幅24-bpp的圖象可以有超過(guò)16兆種不同的顏色。

　　下一頁(yè)的圖說(shuō)明了一個(gè)典型.bmp文件的結構矢量文件格式。它是以256色也就是8-bpp為例的，文件被分成四個(gè)主要的部分：一個(gè)位圖文件頭，一個(gè)位圖信息頭，一個(gè)色表和位圖數據本身。位圖文件頭包含關(guān)于這個(gè)文件的信息。如從哪里開(kāi)始是位圖數據的定位信息，位圖信息頭含有關(guān)于這幅圖象的信息，例如以象素為單位的寬度和高度。色表中有圖象顏色的rgb值。對顯示卡來(lái)說(shuō)，如果它不能一次顯示超過(guò)256種顏色，讀取和顯示.bmp文件的程序能夠把這些rgb值轉換到顯示卡的調色板來(lái)產(chǎn)生準確的顏色。

　　bmp文件的位圖數據格式依賴(lài)于編碼每個(gè)象素顏色所用的位數矢量文件格式。對于一個(gè)256色的圖象來(lái)說(shuō)，每個(gè)象素占用文件中位圖數據部分的一個(gè)字節。象素的值不是rgb顏色值，而是文件中色表的一個(gè)索引。所以在色表中如果第一個(gè)r/g/b值是255/0/0，那么象素值為0表示它是鮮紅色，象素值按從左到右的順序存儲，通常從最后一行開(kāi)始。所以在一個(gè)256色的文件中，位圖數據中第一個(gè)字節就是圖象左下角的象素的顏色索引，第二個(gè)就是它右邊的那個(gè)象素的顏色索引。如果位圖數據中每行的字節數是奇數，就要在每行都加一個(gè)附加的字節來(lái)調整位圖數據邊界為16位的整數倍。

　　并不是所有的bmp文件結構都象表中所列的那樣，例如16和24-bpp，文件就沒(méi)有色表，象素值直接表示rgb值，另外文件私有部分的內部存儲格式也是可以變化的矢量文件格式。例如，在16和256色.bmp文件中的位圖數據采用rle算法來(lái)壓縮，這種算法用顏色加象素個(gè)數來(lái)取代一串顏色相同的序列，而且，windows還支持os/2下的.bmp文件，盡管它使用了不同的位圖信息頭和色表格式。

　　.pcx是在pc上成為位圖文件存儲標準的第一種圖象文件格式矢量文件格式。它最早出現在zsoft公司的paintbrush軟件包中，在80年代早期授權給微軟與其產(chǎn)品捆綁發(fā)行，而后轉變?yōu)閙icrosoftpaintbrush，并成為windows的一部分。雖然使用這種格式的人在減少，但這種帶有.pcx擴展名的文件在今天仍是十分常見(jiàn)的。

　　pcx文件分為三部分，依次為：pcx文件頭，位圖數據和一個(gè)可選的色表矢量文件格式。文件頭長(cháng)達128個(gè)字節，分為幾個(gè)域，包括圖象的尺寸和每個(gè)象素顏色的編碼位數。位圖數據用一種簡(jiǎn)單的rle算法壓縮，最后的可選色表有256個(gè)rgb值，pcx格式最初是為cga和ega來(lái)設計的，后來(lái)經(jīng)過(guò)修改也支持vga和真彩色顯示卡，現在pcx圖象可以用1、4、8或24-bpp來(lái)對顏色數據進(jìn)行編碼。

　　pcx格式是所有位圖文件格式中最簡(jiǎn)單的，而tiff(taggedimagefileformat)則是最難的一種矢量文件格式。tiff文件含有.tif的擴展名。它以8字節長(cháng)的圖象文件頭開(kāi)始(ifh)，這個(gè)文件頭中最重要的成員是一個(gè)指向名為圖象文件目錄(ifd)的數據結構的指針。Ifd是一個(gè)名為標記(tag)的用于區分一個(gè)或多個(gè)可變長(cháng)度數據塊的表，標記中含有關(guān)于圖象的信息。Tiff文件格式定義70多種不同類(lèi)型的標記，有的用來(lái)存放以象素為單位的圖象寬度和高度，有的用來(lái)存放色表(如果需要的話(huà))，當然還必須有用來(lái)存放位圖數據的標記，一個(gè)tiff格式文件完全為它的標記所決定，而且這種文件結構極易擴展，因為你要附加一些特征只須增加一些額外的標記。

　　究竟是什么使tiff文件如此復雜?一方面，要寫(xiě)一種能夠識別所用不同標記的軟件非常困難矢量文件格式。大多數tiff的閱讀程序只能識別一部分標記，所以會(huì )出現這種情況：有時(shí)一個(gè)應用程序創(chuàng )建的tiff文件，另一個(gè)應用程序卻不能使用。創(chuàng )建tiff文件的程序還可能會(huì )在文件中加一些只有它自己認識的標記，雖然tiff的閱讀程序可以跳過(guò)那些它們不認得的標記，但這樣做總是有可能影響到圖象的質(zhì)量。

　　另一方面，一個(gè)tiff文件可以包含多個(gè)圖象，每個(gè)圖象都有自己的ifd和一系列標記矢量文件格式。Tiff文件中的位圖數據可能會(huì )用好幾種方法來(lái)壓縮，所以一個(gè)完備的tiff閱讀程序應該有rle解壓縮程序，lzw解壓縮程序和其他一些算法的解壓縮程序。然而更糟的是使用lzw的解碼必須得到unisys公司的同意，且通常是需要付版稅的。所以即使是一些相當不錯的tiff閱讀程序在它們遇到lzw算法壓縮的圖象時(shí)也是無(wú)能為力的。

　　盡管tiff是那么的復雜，但仍是一種最好的跨平臺格式矢量文件格式。因為它非常靈活，無(wú)論在視覺(jué)上還是其他方面，都能把任何圖象編碼成二進(jìn)制形式而不丟失任何屬性。