Typy map bitowych

Mapa bitowa to tablica bitów określająca kolor każdego piksela w prostokątnej tablicy pikseli. Liczba bitów przypisanych do poszczególnych pikseli określa liczbę kolorów, które można przypisać do tego piksela. Jeśli na przykład każdy piksel jest reprezentowany przez 4 bity, do danego piksela można przypisać jeden z 16 różnych kolorów (2^4 = 16). W poniższej tabeli przedstawiono kilka przykładów liczby kolorów, które można przypisać do piksela reprezentowanego przez podaną liczbę bitów.

Bity na piksel Liczba kolorów, które można przypisać do piksela
1 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

Pliki dyskowe przechowujące mapy bitowe zwykle zawierają jeden lub więcej bloków informacji, które przechowują informacje, takie jak liczba bitów na piksel, liczba pikseli w każdym wierszu i liczba wierszy w tablicy. Taki plik może również zawierać tabelę kolorów (nazywaną czasem paletą kolorów). Tabela kolorów mapuje liczby na mapie bitowej na określone kolory. Na poniższej ilustracji przedstawiono powiększony obraz wraz z mapą bitową i tabelą kolorów. Każdy piksel jest reprezentowany przez liczbę 4-bitową, więc tabela kolorów zawiera 2^4 = 16 kolorów. Każdy kolor w tabeli jest reprezentowany przez liczbę 24-bitową: 8 bitów dla koloru czerwonego, 8 bitów dla koloru zielonego i 8 bitów dla niebieskiego. Liczby są wyświetlane w postaci szesnastkowej (podstawa 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

Przykład mapy bitowej

Przyjrzyj się pikselowi w wierszu 3, kolumnie 5 obrazu. Odpowiadająca liczba w mapie bitowej to 1. Tabela kolorów informuje nas, że wartość 1 reprezentuje kolor czerwony, więc piksel jest czerwony. Wszystkie wpisy w górnym wierszu mapy bitowej mają 3. Tabela kolorów informuje nas, że wartość 3 reprezentuje kolor niebieski, więc wszystkie piksele w górnym wierszu obrazu są niebieskie.

Uwaga

Niektóre mapy bitowe są przechowywane w formacie od dołu; Liczby w pierwszym wierszu mapy bitowej odpowiadają pikselom w dolnym wierszu obrazu.

Mapa bitowa, która przechowuje indeksy w tabeli kolorów, jest nazywana mapą bitową indeksowana na palecie. Niektóre mapy bitowe nie wymagają tabeli kolorów. Jeśli na przykład mapa bitowa używa 24 bitów na piksel, ta mapa bitowa może przechowywać same kolory, a nie indeksy w tabeli kolorów. Na poniższej ilustracji przedstawiono mapę bitową, która przechowuje kolory bezpośrednio (24 bity na piksel), a nie przy użyciu tabeli kolorów. Ilustracja przedstawia również powiększony widok odpowiedniego obrazu. W mapach bitowych FFFFFF reprezentuje biały, FF0000 reprezentuje czerwony, 00FF00 reprezentuje zielony, a 0000FF reprezentuje niebieski.

Przykład mapy bitowej

Formaty plików graficznych

Istnieje wiele standardowych formatów zapisywania map bitowych w plikach dyskowych. GDI+ obsługuje formaty plików graficznych opisane w poniższych akapitach.

BMP

BMP to standardowy format używany przez Windows do przechowywania obrazów niezależnych od urządzenia i aplikacji. Liczba bitów na piksel (1, 4, 8, 15, 24, 32 lub 64) dla danego pliku BMP jest określona w nagłówku pliku. Pliki BMP o 24 bitach na piksel są typowe. Pliki BMP zwykle nie są kompresowane i dlatego nie są dobrze przystosowane do transferu przez Internet.

Graphics Interchange Format (GIF)

GIF to wspólny format obrazów wyświetlanych na stronach sieci Web. Pliki GIF dobrze się działają w przypadku rysunki liniowe, obrazy z blokami w kolorze stałym i obrazy z gwałtownymi granicami między kolorami. Pliki GIF są kompresowane, ale w procesie kompresji nie są utracone żadne informacje; Zdekompresowany obraz jest dokładnie taki sam jak oryginalny. Jeden kolor w pliku GIF można wyznaczyć jako przezroczysty, tak aby obraz miał kolor tła dowolnej strony internetowej, która go wyświetla. Sekwencja obrazów GIF może być przechowywana w jednym pliku w celu postaci animowanego pliku GIF. Pliki GIF przechowują co najwyżej 8 bitów na piksel, dlatego są ograniczone do 256 kolorów.

Joint Photographic Experts Group (JPEG)

JPEG to schemat kompresji, który dobrze sprawdza się w przypadku naturalnych scen, takich jak zeskanowane zdjęcia. Niektóre informacje są utracone w procesie kompresji, ale często utrata jest niewidoczna dla ludzkiego oka. Pliki JPEG przechowują 24 bity na piksel, dzięki czemu mogą wyświetlać ponad 16 milionów kolorów. Pliki JPEG nie obsługują przezroczystości ani animacji.

Poziom kompresji w obrazach JPEG można skonfigurować, ale wyższe poziomy kompresji (mniejsze pliki) mogą powodować większą utratę informacji. Współczynnik kompresji 20:1 często generuje obraz, który ludzkie oko trudno odróżnić od oryginalnego. Na poniższej ilustracji przedstawiono obraz BMP i dwa obrazy JPEG skompresowane z tego obrazu BMP. Pierwszy plik JPEG ma współczynnik kompresji 4:1, a drugi JPEG ma współczynnik kompresji około 8:1.

Przykłady typów plików

Kompresja JPEG nie działa dobrze w przypadku rysunki liniowe, bloki w kolorze stałym i ostre granice. Na poniższej ilustracji przedstawiono format BMP wraz z dwoma plikami JPEG i GIF. Pliki JPEG i GIF zostały skompresowane z BMP. Współczynnik kompresji wynosi 4:1 dla formatu GIF, 4:1 dla mniejszego formatu JPEG i 8:3 dla większego formatu JPEG. Należy pamiętać, że plik GIF utrzymuje ostre granice wzdłuż linii, ale pliki JPEG zwykle rozmywają granice.

Filetypes

JPEG to schemat kompresji, a nie format pliku. Format wymiany plików JPEG (JFIF) to format pliku często używany do przechowywania i przesyłania obrazów skompresowanych zgodnie ze schematem JPEG. Pliki JFIF wyświetlane przez przeglądarki internetowe używają .jpg rozszerzenia.

Plik obrazu z programem Exchangeable (EXIF)

EXIF to format pliku używany do zdjęć przechwytywanych przez aparaty cyfrowe. Plik EXIF zawiera obraz skompresowany zgodnie ze specyfikacją JPEG. Plik EXIF zawiera również informacje o fotografii (data zdjęcia, szybkość zdjęcia, czas naświetlania itd.) oraz informacje o aparacie (producent, model itd.).

Portable Network Graphics (PNG)

Format PNG zachowuje wiele zalet formatu GIF, ale zapewnia również możliwości wykraczające poza format GIF. Podobnie jak pliki GIF, pliki PNG są kompresowane bez utraty informacji. Pliki PNG mogą przechowywać kolory z 8, 24 lub 48 bitami na piksel i skali szarości z 1, 2, 4, 8 lub 16 bitów na piksel. Z kolei pliki GIF mogą używać tylko 1, 2, 4 lub 8 bitów na piksel. Plik PNG może również przechowywać wartość alfa dla każdego piksela, która określa stopień mieszania koloru tego piksela z kolorem tła.

Format PNG zwiększa możliwości stopniowego wyświetlania obrazu w formacie GIF (czyli wyświetlania lepszych i lepszych przybliżeń obrazu w przypadku, gdy jest on wyświetlany za pośrednictwem połączenia sieciowego). Pliki PNG mogą zawierać informacje dotyczące korekcji gamma i korekcji kolorów, dzięki czemu obrazy mogą być dokładnie renderowane na różnych urządzeniach wyświetlających.

Format pliku obrazu tagu (TIFF)

TIFF to elastyczny i rozszerzalny format obsługiwany przez wiele różnych platform i aplikacji do przetwarzania obrazów. Pliki TIFF mogą przechowywać obrazy z dowolną liczbą bitów na piksel i mogą korzystać z różnych algorytmów kompresji. Kilka obrazów można przechowywać w jednym, wielostronicowym pliku TIFF. Informacje związane z obrazem (marki skanera, komputer hosta, typ kompresji, orientacja, próbki na piksel itp.) mogą być przechowywane w pliku i rozmieszczane przy użyciu tagów. Format TIFF można rozszerzyć zgodnie z potrzebami przez zatwierdzenie i dodanie nowych tagów.

Zobacz też