| 圖象文件就是描繪了一幅圖象的計(jì)算機(jī)磁盤文件。形成數(shù)字圖象數(shù)據(jù)后，將其存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)里的方法有2種，即位映射和向量處理方式。
我們這里主要討論的是位圖。不同圖象軟件幾乎都用各種的方法處理圖象，圖象格式也多種多樣，它主要包括文件識(shí)別頭和圖象數(shù)據(jù)。文件識(shí)別頭用來讓計(jì)算機(jī)判斷是哪種文件格式，圖象數(shù)據(jù)包含了整個(gè)對(duì)圖象描繪相關(guān)數(shù)據(jù)，包括調(diào)色板、位圖映象等。根據(jù)壓縮算法不同，映象方式也不同，下面簡(jiǎn)要介紹一下壓縮算法。
一、 行程長(zhǎng)度壓縮
原理是將一掃描行中的顏色值相同的相鄰像素用一個(gè)計(jì)數(shù)值和那些像素的顏色值來代替。例如:aaabccccccddeee，則可用3a1b6c2d3e 來代替。對(duì)于擁有大面積，相同顏色區(qū)域的圖像，用RLE壓縮方法非常有效。由RLE原理派生出許多具體行程壓縮方法:
1.PCX行程壓縮方法: 該算法實(shí)際上是位映射格式到壓縮格式的轉(zhuǎn)換算法，該算法對(duì)于連續(xù)出現(xiàn)1次的字節(jié)Ch，若Ch>0xc0則壓縮時(shí)在該字節(jié)前加上0xc1，否則直接輸出Ch，對(duì)于連續(xù)出現(xiàn)N 次的字節(jié)Ch，則壓縮成0xc0＋N，Ch這兩個(gè)字節(jié)，因而N最大只能為ff－c0=3fh(十進(jìn)制為63)，當(dāng)N大于 63時(shí)， 則需分多次壓縮。
2.BI_RLE8壓縮方法:在WINDOWS的位圖文件中采用了這種壓縮方法。該壓縮方法編碼也是以兩個(gè)字節(jié)為基本單位。其中第一個(gè)字節(jié)規(guī)定了用第二個(gè)字節(jié)指定的顏色重復(fù)次數(shù)。 如編碼 0504表示從當(dāng)前位置開始連續(xù)顯示5個(gè)顏色值為04的像素。當(dāng)?shù)诙€(gè)字節(jié)為零時(shí)第二個(gè)字節(jié)有特殊含義:0表示行末;1表示圖末;2轉(zhuǎn)義后面2個(gè)字節(jié)， 這兩個(gè)字節(jié)分別表示下一像素相對(duì)于當(dāng)前位置的水平位移和垂直位移。這種壓縮方法所能壓縮的圖像像素位數(shù)最大為8位(256色)圖像。
3.BI_RLE壓縮方法: 該方法也用于WINDOWS位圖文件中，它與 BI_RLE8編碼類似，唯一不同是:BI_RLE4的一個(gè)字節(jié)包含了兩個(gè)像素的顏色，因此，它只能壓縮的顏色數(shù)不超過16的圖像。因而這種壓縮應(yīng)用范圍有限。
4.緊縮位壓縮方法(Packbits):該方法是用于Apple公司的Macintosh機(jī)上的位圖數(shù)據(jù)壓縮 方法， TIFF 規(guī)范中使用了這種方法， 這種壓縮方法與BI_RLE8壓縮方法相似，如1c1c1c2132325648 壓縮為:83 1c 21 81 32 56 48，顯而易見， 這種壓縮方法最好情況是每連續(xù)128個(gè)字節(jié)相同，這128個(gè)字節(jié)可壓縮為一個(gè)數(shù)值7f。這種方法還是非常有效的。
二、霍夫曼編碼壓縮:
也是一種常用的壓縮方法。是1952年為文本文件建立的，其基本原理是頻繁使用的數(shù)據(jù)用較短的代碼代替，很少使用的數(shù)據(jù)用較長(zhǎng)的代碼代替，每個(gè)數(shù)據(jù)的代碼各不相同。這些代碼都是二進(jìn)制碼，且碼的長(zhǎng)度是可變的。如: 有一個(gè)原始數(shù)據(jù)序列，ABACCDAA則編碼為A(0)，B(10)，C(110), (D111)，壓縮后為010011011011100。產(chǎn)生霍夫曼編碼需要對(duì)原始數(shù)據(jù)掃描兩遍，第一遍掃描要精確地統(tǒng)計(jì)出原始數(shù)據(jù)中的每個(gè)值出現(xiàn)的頻率，第二遍是建立霍夫曼樹并進(jìn)行編碼，由于需要建立二叉樹并遍歷二叉樹生成編碼，因此數(shù)據(jù)壓縮和還原速度都較慢，但簡(jiǎn)單有效，因而得到廣泛的應(yīng)用。
三、LZW壓縮方法
LZW壓縮技術(shù)比其它大多數(shù)壓縮技術(shù)都復(fù)雜， 壓縮效率也較高。其基本原理是把每一個(gè)第一次出現(xiàn)的字符串用一個(gè)數(shù)值來編碼，在還原程序中再將這個(gè)數(shù)值還成原來的字符 串，如用數(shù)值0x100代替字符串"abccddeee"這樣每當(dāng)出現(xiàn)該字符串時(shí)，都用0x100代替，起到了壓縮的作用。 至于 0x100與字符串的對(duì)應(yīng)關(guān)系則是在壓縮過程中動(dòng)態(tài)生成的，而且這種對(duì)應(yīng)關(guān)系是隱含在壓縮數(shù)據(jù)中，隨著解壓縮的進(jìn)行這張編碼表會(huì)從壓縮數(shù)據(jù)中逐步得到恢復(fù)，后面的壓縮數(shù)據(jù)再根據(jù)前面數(shù)據(jù)產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生更多的對(duì)應(yīng)關(guān)系。直到壓縮文件結(jié)束為止。LZW是可逆的， 所有信息全部保留。
四、算術(shù)壓縮方法
算術(shù)壓縮與霍夫曼編碼壓縮方法類似，只不過它比霍夫曼編碼更加有效。算術(shù)壓縮適合于由相同的重復(fù)序列組成的文件，算術(shù)壓縮接近壓縮的理論極限。這種方法，是將不同的序列映像到0到1之間的區(qū)域內(nèi)，該區(qū)域表示成可變精度(位數(shù) 
五、 JPEG( 聯(lián)合攝影專家組 Joint Photographic Exprerts Group)
JPEG標(biāo)準(zhǔn)與其它的標(biāo)準(zhǔn)不同，它定義了不兼容的編碼方法，在它最常用的模式中，它是帶失真的，一個(gè)從JPEG文件恢復(fù)出來的圖像與原始圖像總是不同的，但有損壓縮重建后的圖像常常比原始圖像的效果更好。JPEG的另一個(gè)顯著的特點(diǎn)是它的壓縮比例相當(dāng)高，原圖像大小與壓縮后的圖像大小相比，比例可以從 1％到80～90％不等。 這種方法效 果也好，適合多媒體系統(tǒng)。
介紹完了壓縮算法，我們來簡(jiǎn)要介紹一下三種位圖格式的異同和它們之間的相互轉(zhuǎn)換。
1. bmp圖象
· 位圖文件頭(BITMAPHEADER)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
· 位圖信息(BITMAPINFO)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
· 位圖陣列
1)位圖文件頭數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含BMP圖象文件的類型、顯示內(nèi)容等信息。
Typedef struct{
Int bfType; //must be "BM"
Long bfSize; //位圖大小
Int bfReserved1;//must be "0"
Int bfReserved2;//must be "0"
Long bfOffBits;//位圖陣列的起始位置
}BITMAPEFILEHEADER;
2)位圖信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)由BITMAPINFOHEADER和RGBQUAD兩個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成，
typedef struct{
BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUAD bmiColors[];
}BITMAPINFO
其中BITMAPINFOHEADER數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含了有關(guān)BMP圖象的寬、高、壓縮方法等信息。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)RGBQUAD定義一種顏色。
3）位圖陣列
位圖陣列記錄了圖象的每一個(gè)象素值。從圖象的左下角開始逐行掃描圖象。從左到右，從上到下，將圖象的象素值逐一記錄下來，這些記錄象素值的字節(jié)組成了位圖陣列。
位圖陣列數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式有壓縮和非壓縮兩種格式。
1． 非壓縮格式 位圖中的每一個(gè)點(diǎn)的象素值對(duì)應(yīng)與位圖陣列的若干位，而位圖陣列的若干位由圖象的高度、寬度及圖象的顏色數(shù)決定。
2． 壓縮格式 在bmp格式文件中，Windows支持BI-RLE8和BI-RLE4兩種壓縮類型的存儲(chǔ)格式。
2、GIF圖象文件格式
GIF的全稱是Graphics Interchange Format,.譯做圖形交換格式。GIF是一種公用的圖象文件格式標(biāo)準(zhǔn)，但它歸compuServe公司版權(quán)所有。
在一個(gè)GIF文件中首先碰到的是GIF的標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志告訴解碼程序這是個(gè)GIF文件。這個(gè)標(biāo)志是3字節(jié)的串：GIF。一個(gè)GIF文件中可以存放多幅圖象，但絕大多數(shù)的文件都只包含一幅圖象。
然后是屏幕描述字(screen descriptor),說明了用來生成的顯示文件中的圖象的顯示器分辨率，分別表示屏幕的寬和高。
緊跟下來的一個(gè)字節(jié)是全局標(biāo)志，其低三位說明了即將碰到的圖象是多少顏色的。最高位表示是否存在一個(gè)全局色彩表。
背景色表示把背景置成適當(dāng)?shù)念伾?，?shí)際上是一個(gè)指向全局色彩表的數(shù)。
Struct Global_Data{
Unsigned short screen_width;
Unsigned short screen_height;
Unsigned char background;
har tail=‘\0‘;
}
接下來是全局色彩表，按順序存放所有的嚴(yán)肅，每一種嚴(yán)肅由色彩表的一項(xiàng)來描述，每項(xiàng)是3字節(jié)，分別表示紅、綠、藍(lán)三種原色的強(qiáng)度。其長(zhǎng)度有全局標(biāo)志的低三位表示。
以后的數(shù)據(jù)都是局部的了。是些數(shù)據(jù)塊的集合。下面是圖象數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)。
Struct Local_Head{
Char heading=‘,‘;
Unsigned short image_left;//圖象的屏幕上顯示的起始位置
Unsigned short image_top;
Unsigned short image_width;
Unsigned short image-height;
Unsigned char local_flag;//局部標(biāo)志
}
局部標(biāo)志和 全局標(biāo)志的不同之處在于次高位，如果這位被置成1則表示圖像的位圖數(shù)據(jù)是以隔行方式存放的。也就是說，在解開的位圖數(shù)據(jù)中，第一行存放的是屏幕上第一行，第二行對(duì)應(yīng)屏幕上的第9行，第三行對(duì)應(yīng)屏幕上的第17行，以此遞增--這是第一遍掃描；第二遍掃描是從屏幕上的第5行開始，兩行之間也是以 8遞增；第三遍掃描是從屏幕上的第3行開始，兩行之間以4遞增；第四遍掃描，也是最后一遍，從第2行開始，兩行之間以2遞增。
隔行存放的GIF圖像在邊解碼邊顯示的時(shí)候可分成四遍掃描。第一遍掃描雖然只顯示了整個(gè)圖像的八分之一，第二遍的掃描后也只顯示了四分之一，但這已經(jīng)把整個(gè)圖像的概貌顯示出來了。在顯示GIF圖像的時(shí)，隔行存放的圖像會(huì)給你這樣一個(gè)印象：向它的顯示速度似乎要比其他圖像快一些，這是隔行存放的優(yōu)點(diǎn)。
在GIF圖像的編解碼中用到了LZW壓縮算法--把這些字符流轉(zhuǎn)換成另一種形式的代碼流，解碼過程則是把這種代碼流還原成原來的字符流。
3、JPEG圖象文件格式
JPEG是Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合攝影專家小組)的首字母縮寫。JPEG的主要作用是用于數(shù)字化圖象的標(biāo)準(zhǔn)編碼技術(shù)。JPEG圖象文件是一種象素格式文件格式，但它比諸如象GIF、BMP等圖象文件要復(fù)雜的多。所幸,我們?cè)谑褂糜蒍PEG組成的JPEG 庫(kù)時(shí),只要對(duì)該文件格式有個(gè)一般的了解就可以了。而沒有必要對(duì)JPEG文件格式做一個(gè)全面細(xì)致的了解。
JPEG格式是種有損的編碼格式，但如果GIF文件比，他經(jīng)過解碼后的重構(gòu)圖象要比GIF圖象更接近于原始的圖象。 JPEG編碼技術(shù)是由顏色轉(zhuǎn)換、DCT變換、進(jìn)行量化、編碼。其壓縮格式由著名的JPEG集團(tuán)所著的4.0版本的庫(kù)所定。
關(guān)于這3種圖象格式的互相轉(zhuǎn)換，主要是用c語言或c++和匯編語言，因?yàn)檫@些語言可以 直接進(jìn)行底層的操作，把圖象解壓縮后按用另一種格式要求進(jìn)行壓縮即可。 |
