Share via

Typy rastrových obrázků

  • Článek

Rastrový obrázek je matice bitů, která určuje barvu každého pixelu v obdélníkovém poli pixelů. Počet bitů věnovaných jednotlivým pixelům určuje počet barev, které lze k danému pixelu přiřadit. Pokud je například každý pixel reprezentován 4 bity, lze danému pixelu přiřadit jednu z 16 různých barev (2^4 = 16). Následující tabulka uvádí několik příkladů počtu barev, které lze přiřadit k pixelu reprezentovaným daným počtem bitů.

Bity na pixel Počet barev, které lze přiřadit k pixelu
0 2^1 = 2
2 2^2 = 4
4 2^4 = 16
8 2^8 = 256
16 2^16 = 65 536
24 2^24 = 16 777 216

Diskové soubory, které ukládají rastrové obrázky, obvykle obsahují jeden nebo více informačních bloků, které ukládají informace, například počet bitů na pixel, počet pixelů v každém řádku a počet řádků v poli. Takový soubor může obsahovat také barevnou tabulku (někdy označovanou jako paleta barev). Barevná tabulka mapuje čísla v rastrovém obrázku na konkrétní barvy. Následující obrázek znázorňuje zvětšený obrázek spolu s jeho rastrovou a barevnou tabulkou. Každý pixel je reprezentován 4bitovým číslem, takže v tabulce barev je 2^4 = 16 barev. Každá barva v tabulce je reprezentována 24bitovým číslem: 8 bitů pro červenou, 8 bitů pro zelenou a 8 bitů pro modrou. Čísla se zobrazují v šestnáctkové formě (základ 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

Screenshot of an enlarged image with its bitmap and color table.

Podívejte se na pixel v řádku 3, sloupci 5 obrázku. Odpovídající číslo v rastrovém obrázku je 1. Tabulka barev nám říká, že 1 představuje barvu červenou, takže pixel je červený. Všechny položky v horním řádku rastrového obrázku jsou 3. Tabulka barev nám říká, že 3 představuje modrou barvu, takže všechny pixely v horním řádku obrázku jsou modré.

Poznámka:

Některé rastrové obrázky jsou uloženy ve formátu dolů nahoru; čísla v prvním řádku rastrového obrázku odpovídají pixelům v dolním řádku obrázku.

Rastrový obrázek, který ukládá indexy do barevné tabulky, se nazývá rastrový obrázek s indexovanou paletou. Některé rastrové obrázky nepotřebují barevnou tabulku. Pokud například rastrový obrázek používá 24 bitů na pixel, může tento rastr uložit barvy samotné, nikoli indexy do barevné tabulky. Následující obrázek znázorňuje rastrový obrázek, který ukládá barvy přímo (24 bitů na pixel) místo použití barevné tabulky. Na obrázku je také zvětšené zobrazení odpovídajícího obrázku. V rastrovém obrázku FFFFFF představuje bílou, FF0000 představuje červenou, 00FF00 představuje zelenou a 0000FF představuje modrou.

Screenshot of a bitmap that stores colors directly with an enlarged view of the corresponding image.

Formáty grafických souborů

Existuje mnoho standardních formátů pro ukládání rastrových obrázků v diskových souborech. GDI+ podporuje formáty grafických souborů popsané v následujících odstavcích.

BMP

BMP je standardní formát používaný systémem Windows k ukládání imagí nezávislých na zařízeních a nezávislých na aplikacích. Počet bitů na pixel (1, 4, 8, 15, 24, 32 nebo 64) pro daný soubor BMP je zadaný v hlavičce souboru. Soubory BMP s 24 bity na pixel jsou běžné. Soubory BMP nejsou obvykle komprimovány, a proto nejsou vhodné pro přenos přes internet.

GIF (Graphics Interchange Format)

Formát GIF je běžný formát obrázků, které se zobrazují na webových stránkách. GIFy dobře fungují pro kresby čar, obrázky s bloky plné barvy a obrázky s ostrými hranicemi mezi barvami. GIFy jsou komprimovány, ale v procesu komprese se neztratí žádné informace; Dekomprimovaný obrázek je úplně stejný jako původní. Jedna barva ve formátu GIF může být označena jako průhledná, takže obrázek bude mít barvu pozadí libovolné webové stránky, která ji zobrazí. Posloupnost obrázků VE FORMÁTU GIF se dá uložit do jednoho souboru, aby se vytvořil animovaný obrázek GIF. GIFy ukládají maximálně 8 bitů na pixel, takže jsou omezené na 256 barev.

Joint Photographic Experts Group (JPEG)

JPEG je komprimační schéma, které funguje dobře pro přírodní scény, jako jsou naskenované fotografie. Některé informace jsou ztraceny v procesu komprese, ale často ztráta je pro lidské oko nedostupná. JPEG ukládají 24 bitů na pixel, takže jsou schopné zobrazit více než 16 milionů barev. Skupiny JPEG nepodporují průhlednost ani animaci.

Úroveň komprese v obrázcích JPEG je konfigurovatelná, ale vyšší úrovně komprese (menší soubory) vedou ke ztrátě informací. Komprese 20:1 často vytváří obraz, který lidské oko hledá obtížné odlišit od originálu. Následující obrázek znázorňuje obrázek BMP a dva obrázky JPEG komprimované z tohoto obrázku BMP. První JPEG má poměr komprese 4:1 a druhý JPEG má poměr komprese asi 8:1.

Filetype samples

Komprese JPEG nefunguje dobře pro výkresy čar, bloky plné barvy a ostré hranice. Následující obrázek znázorňuje BMP spolu se dvěma skupinami JPEG a GIF. Skupiny JPEG a GIF byly komprimovány z BMP. Poměr komprese je 4:1 pro GIF, 4:1 pro menší JPEG a 8:3 pro větší JPEG. Všimněte si, že GIF udržuje ostré hranice podél čar, ale JPEG mají tendenci rozostřit hranice.

Filetypes

JPEG je komprimační schéma, nikoli formát souboru. JPEG File Interchange Format (JFIF) je formát souboru běžně používaný pro ukládání a přenos obrázků komprimovaných podle schématu JPEG. Soubory JFIF zobrazené webovými prohlížeči používají příponu .jpg.

Soubor s vyměnitelným obrázkem (EXIF)

EXIF je formát souboru používaný pro fotografie zachycené digitálními fotoaparáty. Soubor EXIF obsahuje obrázek komprimovaný podle specifikace JPEG. Soubor EXIF obsahuje také informace o fotografii (datum pořízení, rychlost závěrky, čas expozice atd.) a informace o fotoaparátu (výrobce, model atd.).

PNG (Portable Network Graphics)

Formát PNG zachovává řadu výhod formátu GIF, ale poskytuje také možnosti nad rámec obrázků GIF. Stejně jako soubory GIF se soubory PNG komprimují bez ztráty informací. Soubory PNG můžou ukládat barvy s 8, 24 nebo 48 bity na pixel a stupně šedé s 1, 2, 4, 8 nebo 16 bity na pixel. Naproti tomu soubory GIF můžou používat pouze 1, 2, 4 nebo 8 bitů na pixel. Soubor PNG může také uložit alfa hodnotu pro každý pixel, který určuje stupeň, do kterého se barva tohoto pixelu prolnou s barvou pozadí.

PNG vylepšuje formát GIF ve své schopnosti postupně zobrazovat obrázek (to znamená zobrazit lépe a lépe aproximovat obrázek při příchodu přes síťové připojení). Soubory PNG můžou obsahovat informace o opravách gama a barevných opravách, aby se obrázky mohly přesně vykreslit na různých zařízeních zobrazení.

Formát TIFF (Tag Image File Format)

TIFF je flexibilní a rozšiřitelný formát podporovaný širokou škálou platforem a aplikací pro zpracování obrázků. Soubory TIFF mohou ukládat obrázky s libovolným počtem bitů na pixel a mohou využívat různé algoritmy komprese. Několik obrázků lze uložit do jednoho souboru TIFF s více stránkami. Informace související s obrázkem (značka skeneru, hostitelský počítač, typ komprese, orientace, vzorky na pixel atd.) lze uložit do souboru a uspořádat pomocí značek. Formát TIFF lze podle potřeby rozšířit schválením a přidáním nových značek.

Viz také