图像格式

总的来讲，有两种截然不同的图像格式类型：即有损紧缩和无损紧缩。

1．有损紧缩

有损紧缩能够减少图像在内存和磁盘中占用的空间，在屏幕上观看图像时，可不

能发觉它对图像的外观产生太大的不利阻碍。因为人的眼睛对光线比较灵敏，光

线对景物的作用比颜色的作用更为重要，这确实是有损紧缩技术的大体依据。

有损紧缩的特点是维持颜色的慢慢转变，删除图像中颜色的突然转变。生物学

中的大量实验证明，人类大脑会利用与周围最接近的颜色来填补所丢失的颜色。

例如，对于蓝色天空背景上的一朵白云，有损紧缩的方式确实是删除图像中景

物边缘的某些颜色部份。当在·屏幕上看这幅图时，大脑会利用在景物上看到的

颜色填补所丢失的颜色部份。利用有损紧缩技术，某些数据被成心地删除，而

被取消的数据也再也不恢复。

无可否定，利用有损紧缩技术能够大大地紧缩文件的数据，可是会阻碍图像质

量。若是利用了有损紧缩的图像仅在屏幕上显示，可能对图像质量阻碍不太大，

至少关于人类眼睛的识别程度来讲区别不大。可是，若是要把一幅通过有损紧

缩技术处置的图像用高分辨率打印机打印出来，那么图像质量就会有明显的受损

痕迹。

2．无损紧缩

无损紧缩的大体原理是相同的颜色信息只需保留一次。紧缩图像的软件第一会

确信图像中哪些区域是相同的，哪些是不同的。包括了重复数据的图像(如蓝天)

就能够够被紧缩，只有蓝天的起始点和终结点需要被记录下来。可是蓝色可能还

会有不同的深浅，天空有时也可能被树木、山峰或其他的对象掩盖，这些就需要

另外记录。从本质上看，无损紧缩的方式能够删除一些重复数据，大大减少要

在磁盘上保留的图像尺寸。可是，无损紧缩的方式并非能减少图像的内存占用量，

这是因为，当从磁盘上读取图像时，软件又会把丢失的像素用适当的颜色信息

填充进来。若是要减少图像占用内存的容量，就必需利用有损紧缩方式。

无损压缩方式的优势是能够比较好地保留图像的质量，可是相对来讲这种方式

的紧缩率比较低。可是，若是需要把图像用高分辨率的打印机打印出来，最好仍

是利用无损压缩几乎所有的图像文件都采纳各自简化的格式名作为文件扩展

名。从扩展名就可明白这幅图像是按什么格式存储的，应该用什么样的软件去读

／写等等。

一、BMP图像文件格式

BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式，利用超级广。它采纳位映射存储格

式，除图像深度可选之外，不采纳其他任何紧缩，因此，BblP文件所占用的空

间专门大。BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit及24bit。BMP文件存储

数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。

由于BMP文件格式是Windows环境中互换与图有关的数据的一种标准，因此在

Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。

典型的BMP图像文件由三部份组成：位图文件头数据结构，它包括BMP图像文件

的类型、显示内容等信息；位图信息数据结构，它包括有BMP图像的宽、高、紧

缩方式，和概念颜色等信息。

二、PCX图像文件格式

PCX这种图像文件的形成是有一个进展进程的。最先的PCX雏形是出此刻ZSOFT

公司推出的名叫PCPAINBRUSH的用于绘画的商业软件包中。以后，微软公司将

其移植到Windows环境中，成为Windows系统中一个子功能。先在微软的

Windows3．1中普遍应用，随着Windows的流行、升级，加上其壮大的图像处

置能力，使PCX同GIF、TIFF、BMP图像文件格式一路，被愈来愈多的图形图像

软件工具所支持，也愈来愈取得人们的重视。

PCX是最先支持彩色图像的一种文件格式，此刻最高能够支持256种彩色，如图

4-25所示，显示256色的彩色图像。PCX设计者很有目光地超前引入了彩色图像

文件格式，使之成为此刻超级流行的图像文件格式。

PCX图像文件由文件头和实际图像数据组成。文件头由128字节组成，描

述版本信息和图像显示设备的横向、纵向分辨率，和调色板等信息：在实际图像

数据中，表示图像数据类型和彩色类型。PCX图像文件中的数据都是用PCXREL

技术紧缩后的图像数据。

PCX是PC机画笔的图像文件格式。PCX的图像深度可选为l、4、8bit。由于这

种文件格式显现较早，它不支持真彩色。PCX文件采纳RLE行程编码，文件体中

寄存的是紧缩后的图像数据。因此，将搜集到的图像数据写成PCX文件格式时，

要对其进行RLE编码：而读取一个PCX文件时第一要对其进行RLE解码，才能

进一步显示和处置。

三、TIFF图像文件格式

TIFF(TaglmageFileFormat)图像文件是由Aldus和Microsoft公司为桌上出版

系统研制开发的一种较为通用的图像文件格式。TIFF格式灵活易变，它又概念

了四类不同的格式：TIFF-B适用于二值图像：TIFF-G适用于黑白灰度图像；

TIFF-P适用于带调色板的彩色图像：TIFF-R适用于RGB真彩图像。

TIFF支持多种编码方式，其中包括RGB无紧缩、RLE紧缩及JPEG紧缩等。

TIFF是现存图像文件格式中最复杂的一种，它具有扩展性、方便性、可改性，

能够提供给IBMPC等环境中运行、图像编辑程序。

TIFF图像文件由三个数据结构组成，别离为文件头、一个或多个称为IFD的包

括标记指针的目录和数据本身。

TIFF图像文件中的第一个数据结构称为图像文件头或IFH。那个结构是一个

TIFF文件中唯一的、有固定位置的部份；IFD图像文件目录是一个字节长度可变

的信息块，Tag标记是TIFF文件的核心部份，在图像文件目录中概念了要用的

所有图像参数，目录中的每一目录条款就包括图像的一个参数。

四、GIF文件格式

GIF(GraphicsInterchangeFormat)的原义是"图像互换格式"，是CompuServe

公司在1987年开发的图像文件格式。GIF文件的数据，是一种基于LZW算法的

持续色调的无损紧缩格式。其紧缩率一样在50％左右，它不属于任何应用程序。

目前几乎所有相关软件都支持它，公共领域有大量的软件在利用GIF图像文件。

GIF图像文件的数据是通过紧缩的，而且是采纳了可变长度等压缩算法。因此

GIF的图像深度从lbit到8bit，也即GIF最多支持256种色彩的图像。GIF格

式的另一个特点是其在一个GIF文件中能够存多幅彩色图像，若是把存于一个文

件中的多幅图像数据逐幅读出并显示到屏幕上，就可组成一种最简单的动画。

GIF解码较快，因为采纳隔行寄存的GIF图像，在边解码边显示的时候可分成四

遍扫描。第一遍扫描尽管只显示了整个图像的八分之一，第二遍的扫描后也只

显示了1／4，但这已经把整幅图像的概貌显示出来了。在显示GIF图像时，隔

行寄存的图像会给您感觉到它的显示速度似乎要比其他图像快一些，这是隔行

寄存的优势。

五、JPEG文件格式

JPEG是JointPhotographicExpertsGroup(联合图像专家组)的缩写，文件后

辍名为"．jpg"或"．jpeg"，是最经常使用的图像文件格式，由一个软件开发联

合会组织制定，是一种有损压缩格式，能够将图像紧缩在很小的贮存空间，图

像中重复或不重要的资料会被丢失，因此容易造成图像数据的损伤。尤其是利用

太高的紧缩比例，将使最终解紧缩后恢复的图像质量明显降低，若是追求高品

质图像，不宜采纳太高紧缩比例。可是JPEG紧缩技术十分先进，它用有损紧缩

方式去除冗余的图像数据，在取得极高的紧缩率的同时能展现十分丰硕生动的

图像，换句话说，确实是能够用最少的磁盘空间取得较好的图像品质。而且JPEG

是一种很灵活的格式，具有调剂图像质量的功能，许诺用不同的紧缩比例对文件

进行紧缩，支持多种紧缩级别，紧缩比率通常在10：1到40：1之间，紧缩比

越大，品质就越低；相反地，紧缩比越小，品质就越好。比如能够把1．37Mb

的BMP位图文件紧缩至20．3KB。固然也能够在图像质量和文件尺寸之间找到

平稳点。JPEG格式紧缩的主若是高频信息，对色彩的信息保留较好，适合应用

于互联网，可减少图像的传输时刻，能够支持24bit真彩色，也普遍应用于需

要持续色调的图像。

JPEG格式是目前网络上最流行的图像格式，是能够把文件紧缩到最小的格式，

在Photoshop软件中以JPEG格式贮存时，提供11级紧缩级别，以0—10级表

示。其中0级紧缩比最高，图像品质最差。即便采纳细节几乎无损的10级质量

保留时，紧缩比也可达5：1。以BMP格式保留时取得4．28MB图像文件，在采

纳JPG格式保留时，其文件仅为178KB，紧缩比达到24：1。通过量次比较，采

纳第8级压缩为存储空间与图像质量兼得的最正确比例。

JPEG格式的应用超级普遍，专门是在网络和光盘读物上，都能找到它的身影。

目前各类阅读器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下

载速度快。

JPEG2000作为JPEG的升级版，其紧缩率比JPEG高约30％左右，同时支持

有损和无损紧缩。JPEG2000格式有一个极为重要的特点在于它能实现渐进传

输，即先传输图像的轮廓，然后慢慢传输数据，不断提高图像质量，让图像由朦

胧到清楚显示。另外，JPEG2000还支持所谓的"感爱好区域"特性，能够任意指

定影像上感爱好区域的紧缩质量，还能够选择指定的部份先解紧缩。

JPEG2000和JPEG相较优势明显，且向下兼容，因此可取代传统的JPEG格式。

JPEG2000即可应用于传统的JPEG市场，如扫描仪、数码相机等，又可应用于新

兴领域，如网路传输、无线通信等等。

六、TGA格式

TGA格式(TaggedGraphics)是由美国Truevision公司为其显示卡开发的一种图

像文件格式，文件后缀为"．tga"，已被国际上的图形、图像工业所同意。TGA

的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，在多媒体领域有专门大

阻碍，是运算机生成图像向电视转换的一种首选格式。

TGA图像格式最大的特点是能够做出不规那么形状的图形、图像文件，一样图形、

图像文件都为四方形，假设需要有圆形、菱形乃至是缕空的图像文件时，TGA可

就派上用处了!TGA格式支持紧缩，利用不失真的紧缩算法。

七、EXIF格式

EXIF的格式是1994年富士公司提倡的数码相机图像文件格式，其实与JPEG格

式相同，区别是除保留图像数据外，还能够存储摄影日期、利用光圈、快门、闪

光灯数据等曝光资料和附带信息和小尺寸图像。

八、FPX图像文件格式

FPX图像文件格式(扩展名为fpx)是由柯达、微软、HP及LivePictureInc联合

研制，并于1996年6月正式发表，FPX是一个拥有多重分辩率的影像格式，即

影像被贮存成一系列高低不同的分辩率，这种格式的益处是当影像被放大时仍

可维持影像的质素，另外，当修饰FPX影像时，只会处置被修饰的部份，可不能

把整幅影像一并处置，从而减小处置器及经历体的负担，使影像处置时刻减少。

九、SVG格式

SVG是可缩放的矢量图形格式。它是一种开放标准的矢量图形语言，可任意放大

图形显示，边缘异样清楚，文字在SVG图像中保留可编辑和可搜寻的状态，没有

字体的限制，生成的文件很小，下载专门快，十分适合用于设计高分辨率的Web

图形页面。

十、PSD文件格式

这是Photoshop图像处置软件的专用文件格式，文件扩展名是．psd，能够支持

图层、通道、蒙板和不同色彩模式的各类图像特点，是一种非紧缩的原始文件

保留格式。扫描仪不能直接生成该种格式的文件。PSD文件有时容量会专门大，

但由于能够保留所有原始信息，在图像处置中关于尚未制作完成的图像，选用

PSD格式保留是最正确的选择。

十一、CDR文件格式

CDR格式是闻名画图软件CorelDRAW的专用图形文件格式。由于CorelDRAW是矢

量图形绘制软件，因此CDR能够记录文件的属性、位置和分页等。但它在兼容度

上比较差，所有CorelDraw应用程序中均能够利用，但其他图像编辑软件打不开

此类文件。

十二、PCD文件格式

PCD是KodakPhotoCD的缩写，文件扩展名是．pod，是Kodak开发的一种Photo

CD文件格式，其他软件系统只能对其进行读取。该格式利用YCC色彩模式概念

图像中的色彩。YCC和CIE色彩空间包括比显示器和打印设备的RGB色和CMYK

色多得多的色彩。PhotoCD图像大多具有超级高的质量。

十三、DXF文件格式

DXF是DrawingExchangeFormat的缩写，扩展名是．dxf，是AutoCAD中的图

形文件格式，它以ASCII方式贮存图形，在表现图形的大小方面十分精准，可被

CorelDraw和3DS等大型软件挪用编辑。

十四、UFO文件格式

它是闻名图像编辑软件UleadPhotolmapct的专用图像格式，能够完整地记录所

有Photolmapct处置过的图像属性。值得一提的是，UFO文件以对象来代替图层

记录图像信息。

十五、EPS文件格式

EPS是EncapsulatedPostScript的缩写，是跨平台的标准格式，扩展名在PC

平台上是．eps，在Macintosh平台上是．epsf，要紧用于矢量图像和光栅图像

的存储。EPS格式采纳PostScript语言进行描述，而且能够保留其他一些类型

信息，例如多色调曲线、Alpha通道、分色、剪辑途径、挂网信息和色调曲线等，

因此EPS格式经常使用于印刷或打印输出。Photoshop中的多个EPS格式选项能

够实现印刷打印的综合操纵，在某些情形下乃至优于TIFF格式。

十六、PNG图像文件格式

PNG(PortableNetworfGraphics)的原名称为"可移植性网络图像"，是网上同意

的最新图像文件格式。PNG能够提供长度比GIF小30％的无损紧缩图像文件。它

同时提供24位和48位真彩色图像支持和其他诸多技术性支持。

BMP、GIF和JPEG文件格式简介及彼此转换

图象文件确实是刻画了一幅图象的运算机磁盘文件。形成数字图象数据后，将其

存储在运算机里的方式有2种，即位映射和向量处置方式。

咱们那个地址要紧讨论的是位图。不同图象软件几乎都用各类的方式处置

图象，图象格式也多种多样，它要紧包括文件识别头和图象数据。文件识别头用

来让运算机判断是哪一种文件格式，图象数据包括了整个对图象刻画相关数据，

包括调色板、位图映象等。依照紧缩算法不同，映象方式也不同，下面简要介绍

一下紧缩算法。

一、行程长度紧缩

原理是将一扫描行中的颜色值相同的相邻像素用一个计数值和那些像素的

颜色值来代替。例如:aaabccccccddeee，那么可用3a1b6c2d3e来代替。关于拥

有大面积，相同颜色区域的图像，用RLE紧缩方式超级有效。由RLE原理派生出

许多具体行程紧缩方式:

行程紧缩方式:该算法事实上是位映射格式到紧缩格式的转换算法，该算

法关于持续显现1次的字节Ch，假设Ch>0xc0那么紧缩时在该字节前加上0xc1，

不然直接输出Ch，关于持续显现N次的字节Ch，那么紧缩成0xc0＋N，Ch这

两个字节，因此N最大只能为ff－c0=3fh(十进制为63)，当N大于63时，那

么需分多次紧缩。

紧缩方式:在WINDOWS的位图文件中采纳了这种紧缩方式。该紧缩方式编码

也是以两个字节为大体单位。其中第一个字节规定了用第二个字节指定的颜色

重复次数。如编码0504表示从当前位置开始持续显示5个颜色值为04的像素。

当第二个字节为零时第二个字节有特殊含义:0表示行末;1表示图末;2转义后面

2个字节，这两个字节别离表示下一像素相关于当前位置的水平位移和垂直位

移。这种紧缩方式所能紧缩的图像像素位数最大为8位(256色)图像。

紧缩方式:该方式也用于WINDOWS位图文件中，它与BI_RLE8编码类似，

唯一不同是:BI_RLE4的一个字节包括了两个像素的颜色，因此，它只能紧缩的

颜色数不超过16的图像。因此这种紧缩应用范围有限。

4.紧缩位紧缩方式(Packbits):该方式是用于Apple公司的Macintosh机上

的位图数据紧缩方式，TIFF标准中利用了这种方式，这种紧缩方式与

BI_RLE8紧缩方式相似，如1c1c1c48紧缩为:831c2181325648，显而易见，

这种紧缩方式最好情形是每持续128个字节相同，这128个字节可紧缩为一个数

值7f。这种方式仍是超级有效的。

二、霍夫曼编码紧缩:

也是一种经常使用的紧缩方式。是1952年为文本文件成立的，其大体原理

是频繁利用的数据用较短的代码代替，很少利用的数据用较长的代码代替，每一

个数据的代码各不相同。这些代码都是二进制码，且码的长度是可变的。如:有

一个原始数据序列，ABACCDAA那么编码为A(0)，B(10)，C(110),(D111)，紧缩

后为00。产生霍夫曼编码需要对原始数据扫描两遍，第一遍扫描要精准地统计

出原始数据中的每一个值显现的频率，第二遍是成立霍夫曼树并进行编码，由

于需要成立二叉树并遍历二叉树生成编码，因此数据紧缩和还原速度都较慢，但

简单有效，因此取得普遍的应用。

三、LZW紧缩方式

LZW紧缩技术比其它大多数紧缩技术都复杂，紧缩效率也较高。其大体原

理是把每一个第一次显现的字符串用一个数值来编码，在还原程序中再将那个数

值还成原先的字符串，如用数值0x100代替字符串"abccddeee"如此每当显现该

字符串时，都用0x100代替，起到了紧缩的作用。至于0x100与字符串的对应

关系那么是在紧缩进程中动态生成的，而且这种对应关系是隐含在紧缩数据中，

随着解紧缩的进行这张编码表会从紧缩数据中慢慢取得恢复，后面的紧缩数据

再依照前面数据产生的对应关系产生更多的对应关系。直到紧缩文件终止为止。

LZW是可逆的，所有信息全数保留。

四、算术紧缩方式

算术紧缩与霍夫曼编码紧缩方式类似，只只是它比霍夫曼编码加倍有效。

算术紧缩适合于由相同的重复序列组成的文件，算术紧缩接近紧缩的理论极限。

这种方法，是将不同的序列映像到0到1之间的区域内，该区域表示成可变精

度(位数2)=2"vspace=2border=0>的二进制小数，越不常见的数据要的精度越

高(更多的位数)，这种方式比较复杂，因此不太经常使用。

五、JPEG(联合摄影专家组JointPhotographicExprertsGroup)

JPEG标准与其它的标准不同，它概念了不兼容的编码方式，在它最经常使

用的模式中，它是带失真的，一个从JPEG文件恢复出来的图像与原始图像老是

不同的，但有损紧缩重建后的图像常常比原始图像的成效更好。JPEG的另一个

显著的特点是它的紧缩比例相当高，原图像大小与紧缩后的图像大小相较，比例

能够从1％到80～90％不等。这种方式效果也好，适合多媒体系统。

介绍完了紧缩算法，咱们来简要介绍一下三种位图格式的异同和它们之间的

彼此转换。

图象

·位图文件头(BITMAPHEADER)数据结构

·位图信息(BITMAPINFO)数据结构

·位图阵列

1)位图文件头数据结构包括BMP图象文件的类型、显示内容等信息。

Typedefstruct{

IntbfType;做图形互换格式。GIF是一种公用的图象文件格式标

准，但它归compuServe公司版权所有。

在一个GIF文件中第一碰着的是GIF的标志，那个标志告知解码程序这是个

GIF文件。那个标志是3字节的串：GIF。一个GIF文件中能够寄存多幅图象，

但绝大多数的文件都只包括一幅图象。

然后是屏幕描述字(screendescriptor),说明了用来生成的显示文件中的

图象的显示器分辨率，别离表示屏幕的宽和高。

紧跟下来的一个字节是全局标志，其低三位说明了即将碰着的图象是多少颜

色的。最高位表示是不是存在一个全局色彩表。

背景色表示把背景置成适当的颜色，事实上是一个指向全局色彩表的数。

StructGlobal_Data{

Unsignedshortscreen_width;

Unsignedshortscreen_height;

Unsignedcharbackground;

hartail='0';

}

接下来是全局色彩表，按顺序寄存所有的严肃，每一种严肃由色彩表的一项

来描述，每项是3字节，别离表示红、绿、蓝三种原色的强度。其长度有全局标

志的低三位表示。

以后的数据都是局部的了。是些数据块的集合。下面是图象数据块的结构。

StructLocal_Head{

Charheading=',';

Unsignedshortimage_left;//图象的屏幕上显示的起始位置

Unsignedshortimage_top;

Unsignedshortimage_width;

Unsignedshortimage-height;

Unsignedcharlocal_flag;//局部标志

}

局部标志和全局标志的不同的地方在于次高位，若是这位被置成1那么表

示图像的位图数据是以隔行方式寄存的。也确实是说，在解开的位图数据中，第

一行寄存的是屏幕上第一行，第二行对应屏幕上的第9行，第三行对应屏幕上

的第17行，以此递增--这是第一遍扫描；第二遍扫描是从屏幕上的第5行开始，

两行之间也是以8递增；第三遍扫描是从屏幕上的第3行开始，两行之间以4

递增；第四遍扫描，也是最后一遍，从第2行开始，两行之间以2递增。

隔行寄存的GIF图像在边解码边显示的时候可分成四遍扫描。第一遍扫描

尽管只显示了整个图像的八分之一，第二遍的扫描后也只显示了四分之一，但这

已经把整个图像的概貌显示出来了。在显示GIF图像的时，隔行寄存的图像会

给你如此一个印象：向它的显示速度似乎要比其他图像快一些，这是隔行寄存的

优势。

在GIF图像的编解码顶用到了LZW紧缩算法--把这些字符流转换成另一种形

式的代码流，解码进程那么是把这种代码流还原成原先的字符流。

3、JPEG图象文件格式

JPEG是JointPhotographicExpertsGroup(联合摄影专家小组)的首字母

缩写。JPEG的要紧作用是用于数字化图象的标准编码技术。JPEG图象文件是一

种象素格式文件格式，但它比诸如象GIF、BMP等图象文件要复杂的多。所幸,

咱们在利用由JPEG组成的JPEG库时,只要对该文件格式有个一样的了解就能够

够了。而没有必要对JPEG文件格式做一个全面细致的了解。

JPEG格式是种有损的编码格式，但如果是GIF文件比，他通过解码后的重

构图象要比GIF图象更接近于原始的图象。JPEG编码技术是由颜色转换、DCT

变换、进行量化、编码。其紧缩格式由闻名的JPEG集团所著的版本的库所定。

关于这3种图象格式的相互转换，主若是用c语言或c++和汇编语言，因为

这些语言能够直接进行底层的操作，把图象解紧缩后按用另一种格式要求进行

紧缩即可