Растрове зображення або бітовий образ - це масив бітів, які задають колір для кожної точки (точки) в прямокутному масиві точок. Кількість бітів, які задають колір однієї точки, визначає кількість кольорів, які можуть бути задані для цієї точки. Наприклад, якщо точка представляється чотирма бітами, то для кожного такого пікселя можна задати один з 16 різних кольорів (2 ^ 4 = 16). У наведеній нижче таблиці міститься кілька прикладів того, скільки кольорів можна задавати для пікселя, яку представляють певною кількістю бітів.
Кількість бітів на точку
Файли, які служать для зберігання точкових малюнків, зазвичай включають один або більше інформаційних блоків, що містять такі дані, як кількість бітів на одну точку, кількість точок в рядку і кількість рядків у масиві. Такий файл може також містити таблицю кольорів (іноді звану палітрою кольорів). Таблиця кольорів зіставляє числа з реєстрового способу з певними квітами. На наведеному нижче малюнку зображений збільшений малюнок, його подання у вигляді растрового образа і відповідна таблиця кольорів. Кожна точка описується 4-бітовим числом, тому таблиця кольорів містить 2 ^ 4 = 16 кольорів. Кожен колір в таблиці видається 24-бітовим числом: 8 біт для інтенсивності червоного, 8 біт для інтенсивності зеленого і 8 біт для інтенсивності синього. Числа відображаються в шістнадцятковій системі числення (системі числення з основою 16): A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.
Зверніть увагу на точку малюнка на перетині рядка 3 і шпальти 5. Відповідне їй число в растровому зображенні дорівнює 1. Згідно таблиці кольорів число 1 відповідає червоному кольору, тому колір пікселя червоний. Всі елементи верхнього рядка растрового зображення рівні 3. Згідно таблиці кольорів число 3 відповідає синьому, тому всі пікселі верхнього рядка зображення сині.
Деякі точкові малюнки зберігаються в перевернутому форматі - числам в верхньому рядку реєстрового способу відповідають точки в нижньому рядку зображення.
Точкові малюнки, які містять посилання на таблицю кольорів, іноді називаються растровими зображеннями, індексованими палітрою. Для деяких растрових малюнків таблиця кольорів не потрібна. Наприклад, якщо в точковому малюнку кожній точці відповідає 24 біта, в такий растровий малюнок можна заносити безпосередньо 24-бітові представлення кольорів, а не номери цих квітів в таблиці кольорів. Наведений нижче малюнок - це растрове зображення, в якому не використовується таблиця кольорів і кольору вказуються явно (кожній точці відповідає 24 біта). На наведеному нижче малюнку зображення також збільшено. У бітовому образі число FFFFFF позначає білий колір, число FF0000 позначає червоний, число 00FF00 позначає зелений, а число 0000FF позначає синій колір.
Існує безліч стандартних форматів збереження растрових зображень в файл. Нижче описані формати графічних файлів, підтримувані інтерфейсом GDI +.
BMP - це стандартний формат, який використовується в Windows для зберігання апаратно і програмно-незалежних зображень. Кількість бітів, зіставлених в даному файлі BMP одній точці (1, 4, 8, 15, 24, 32 або 64), вказується в заголовку файлу. Найбільш часто використовуються файли BMP, в яких кожній точці відповідає 24 біта. Зазвичай файли BMP НЕ стискаються, тому цей формат погано підходить для передачі даних через Інтернет.
GIF (Graphics Interchange Format)
Зображення в форматі GIF часто розміщуються на веб-сторінках. Файли GIF добре підходять для зберігання зображень, утворених лініями, малюнків із суцільними блоками одного кольору і малюнків з чіткою межею між різними кольорами. Файли GIF стискаються, але стиснення відбувається без втрат. Відновлене після стиснення зображення повністю збігається з вихідним зображенням. Один колір в зображенні формату GIF можна зробити прозорим, так що через зображення в якості фону буде проглядатися веб-сторінка, на якій розміщено це зображення. Послідовність зображень GIF можна зберігати в одному файлі, що дозволяє створювати анімовані зображення GIF. Зображення формату GIF можуть містити не більше 8 біт на точку, тому в таких зображеннях можна використовувати не більше 256 кольорів.
JPEG (Joint Photographic Experts Group)
JPEG - це схема стиснення, добре працююча для природних образів, таких як відскановані фотографії. Деякі дані губляться в процесі стиснення, але зазвичай втрата залишається непомітною для людського ока. Зображення JPEG містять 24 біта даних для кожної точки, тому на таких малюнках можна передати більше 16 мільйонів квітів. JPEG не підтримує прозорість або анімацію.
Ступінь стиснення зображень за допомогою схеми JPEG можна налаштовувати, але велика ступінь стиснення (що дозволяє отримувати менші файли) призводить до зростання втрат даних. Коефіцієнт стиснення 20: 1 зазвичай дозволяє отримати зображення, яке людське око насилу може відрізнити від оригіналу. На наведеному нижче малюнку представлено зображення у форматі BMP і два зображення JPEG, отримані в результаті стиснення зображення в форматі BMP. Перший малюнок JPEG отриманий з використанням коефіцієнта стиснення 4: 1, а другий отриманий з використанням коефіцієнта стиснення 8: 1.
Використовуваний в схемі JPEG алгоритм стиснення погано підходить для стиснення зображень, утворених лініями, суцільних блоків одного кольору і зображень з чіткими кордонами між квітами. На наведеному нижче малюнку показано зображення в форматі BMP, два зображення JPEG та одне зображення в форматі GIF. Зображення JPEG і GIF були отримані шляхом стиснення зображення в форматі BMP. Для формату GIF і для меншого зображення JPEG був заданий коефіцієнт 4: 1, а для більшого зображення JPEG був заданий коефіцієнт стиснення 8: 3. Зверніть увагу, що зображення в форматі GIF зберігає чіткі межі вздовж ліній, а на зображеннях JPEG ці межі розмиваються.
JPEG є схемою стиснення, а не файловим форматом. JPEG File Interchange Format (JFIF) - це файловий формат, що часто використовується для зберігання і передачі зображень, стиснутих за схемою JPEG. Файли формату JFIF, які відображаються браузерами, зазвичай мають розширення JPG.
EXIF (Exchangeable Image File)
EXIF - це формат файлів, який використовується для зберігання фотографій, отриманих за допомогою цифрової камери. Файл EXIF містить зображення, стислий згідно специфікації JPEG. Файл EXIF також містить дані про фотографію (дата зйомки, швидкість затвора, час експонування і т. П.) І відомості про фотокамеру (виробник, модель і т. П.).
PNG (Portable Network Graphics)
Формат PNG зберігає багато переваг формату GIF, але також надає багато можливостей, недоступні в GIF. Як і в форматі GIF, файли PNG стискаються без втрати даних. Файли PNG можуть містити кольори, що задаються 8, 24 або 48 бітами кожен, і відтінки сірого, що задаються 1, 2, 4, 8 або 16 бітами на точку. У файлах GIF колір однієї точки можна задавати тільки 1, 2, 4 або 8 бітами. У файлах PNG можна також задавати альфа-фактор для кожної точки, який визначає ступінь злиття кольору точки з кольором фону.
У форматі PNG розширена реалізована в форматі GIF можливість прогресивно відображати зображення, що дозволяє виводити на екран все більше і більше докладний наближення зображення під час надходження його частин через мережеве з'єднання. Файли PNG можуть містити дані про гамма-корекції і про колірної корекції, що дозволяє правильно будувати зображення на різних пристроях відображення.
TIFF (Tag Image File Format)
TIFF - це гнучкий і розширюваний формат, підтримуваний великою кількістю платформ і додатків для обробки зображень. У файлах TIFF можна зберігати зображення з будь-якою кількістю бітів на одну точку і використовувати різні алгоритми стиснення. В одному багатосторінковому файлі TIFF можна зберегти кілька зображень. Дані, пов'язані із зображенням (модель сканера, комп'ютер розміщення, тип стиснення, орієнтація, кількість прикладів на точку і т. П.) Також можуть бути збережені в файлі і впорядковані за допомогою тегів. Формат TIFF може бути розширений у відповідності з потрібними вимогами шляхом додавання і затвердження нових тегів.