| 圖象文件就是描繪了一幅圖象的計算機磁盤(pán)文件。形成數字圖象數據后，將其存儲在計算機里的方法有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，它主要包括文件識別頭和圖象數據。文件識別頭用來(lái)讓計算機判斷是哪種文件格式，圖象數據包含了整個(gè)對圖象描繪相關(guān)數據，包括調色板、位圖映象等。根據壓縮算法不同，映象方式也不同，下面簡(jiǎn)要介紹一下壓縮算法。
一、 行程長(cháng)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)計數值和那些像素的顏色值來(lái)代替。例如:aaabccccccddeee，則可用3a1b6c2d3e 來(lái)代替。對于擁有大面積，相同顏色區域的圖像，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換算法，該算法對于連續出現1次的字節Ch，若Ch>0xc0則壓縮時(shí)在該字節前加上0xc1，否則直接輸出Ch，對于連續出現N 次的字節Ch，則壓縮成0xc0＋N，Ch這兩個(gè)字節，因而N最大只能為ff－c0=3fh(十進(jìn)制為63)，當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?xún)蓚€(gè)字節為基本單位。其中第一個(gè)字節規定了用第二個(gè)字節指定的顏色重復次數。 如編碼 0504表示從當前位置開(kāi)始連續顯示5個(gè)顏色值為04的像素。當第二個(gè)字節為零時(shí)第二個(gè)字節有特殊含義:0表示行末;1表示圖末;2轉義后面2個(gè)字節， 這兩個(gè)字節分別表示下一像素相對于當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(lèi)似，唯一不同是:BI_RLE4的一個(gè)字節包含了兩個(gè)像素的顏色，因此，它只能壓縮的顏色數不超過(guò)16的圖像。因而這種壓縮應用范圍有限。
4.緊縮位壓縮方法(Packbits):該方法是用于A(yíng)pple公司的Macintosh機上的位圖數據壓縮 方法， TIFF 規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(jiàn)， 這種壓縮方法最好情況是每連續128個(gè)字節相同，這128個(gè)字節可壓縮為一個(gè)數值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據用較短的代碼代替，很少使用的數據用較長(cháng)的代碼代替，每個(gè)數據的代碼各不相同。這些代碼都是二進(jìn)制碼，且碼的長(cháng)度是可變的。如: 有一個(gè)原始數據序列，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原始數據掃描兩遍，第一遍掃描要精確地統計出原始數據中的每個(gè)值出現的頻率，第二遍是建立霍夫曼樹(shù)并進(jìn)行編碼，由于需要建立二叉樹(shù)并遍歷二叉樹(shù)生成編碼，因此數據壓縮和還原速度都較慢，但簡(jiǎn)單有效，因而得到廣泛的應用。
三、LZW壓縮方法
LZW壓縮技術(shù)比其它大多數壓縮技術(shù)都復雜， 壓縮效率也較高。其基本原理是把每一個(gè)第一次出現的字符串用一個(gè)數值來(lái)編碼，在還原程序中再將這個(gè)數值還成原來(lái)的字符 串，如用數值0x100代替字符串"abccddeee"這樣每當出現該字符串時(shí)，都用0x100代替，起到了壓縮的作用。 至于 0x100與字符串的對應關(guān)系則是在壓縮過(guò)程中動(dòng)態(tài)生成的，而且這種對應關(guān)系是隱含在壓縮數據中，隨著(zhù)解壓縮的進(jìn)行這張編碼表會(huì )從壓縮數據中逐步得到恢復，后面的壓縮數據再根據前面數據產(chǎn)生的對應關(guān)系產(chǎn)生更多的對應關(guān)系。直到壓縮文件結束為止。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(lèi)似，只不過(guò)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之間的區域內，該區域表示成可變精度(位數 
五、 JPEG( 聯(lián)合攝影專(zhuān)家組 Joint Photographic Exprerts Group)
JPEG標準與其它的標準不同，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文件恢復出來(lái)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(zhù)的特點(diǎn)是它的壓縮比例相當高，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。
介紹完了壓縮算法，我們來(lái)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換。
1. bmp圖象
· 位圖文件頭(BITMAPHEADER)數據結構
· 位圖信息(BITMAPINFO)數據結構
· 位圖陣列
1)位圖文件頭數據結構包含BMP圖象文件的類(lèi)型、顯示內容等信息。
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)位圖信息數據結構由BITMAPINFOHEADER和RGBQUAD兩個(gè)數據結構組成，
typedef struct{
BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
RGBQUAD bmiColors[];
}BITMAPINFO
其中BITMAPINFOHEADER數據結構包含了有關(guān)BMP圖象的寬、高、壓縮方法等信息。
數據結構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(kāi)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(lái)，這些記錄象素值的字節組成了位圖陣列。
位圖陣列數據的存儲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)的象素值對應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(lèi)型的存儲格式。
2、GIF圖象文件格式
GIF的全稱(chēng)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準，但它歸compuServe公司版權所有。
在一個(gè)GIF文件中首先碰到的是GIF的標志，這個(gè)標志告訴解碼程序這是個(gè)GIF文件。這個(gè)標志是3字節的串：GIF。一個(gè)GIF文件中可以存放多幅圖象，但絕大多數的文件都只包含一幅圖象。
然后是屏幕描述字(screen descriptor),說(shuō)明了用來(lái)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(lái)的一個(gè)字節是全局標志，其低三位說(shuō)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的顏色，實(shí)際上是一個(gè)指向全局色彩表的數。
Struct Global_Data{
Unsigned short screen_width;
Unsigned short screen_height;
Unsigned char background;
har tail=‘\0‘;
}
接下來(lái)是全局色彩表，按順序存放所有的嚴肅，每一種嚴肅由色彩表的一項來(lái)描述，每項是3字節，分別表示紅、綠、藍三種原色的強度。其長(cháng)度有全局標志的低三位表示。
以后的數據都是局部的了。是些數據塊的集合。下面是圖象數據塊的結構。
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;//局部標志
}
局部標志和 全局標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據是以隔行方式存放的。也就是說(shuō)，在解開(kāi)的位圖數據中，第一行存放的是屏幕上第一行，第二行對應屏幕上的第9行，第三行對應屏幕上的第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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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--把這些字符流轉換成另一種形式的代碼流，解碼過(guò)程則是把這種代碼流還原成原來(lái)的字符流。
3、JPEG圖象文件格式
JPEG是Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合攝影專(zhuān)家小組)的首字母縮寫(xiě)。JPEG的主要作用是用于數字化圖象的標準編碼技術(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等圖象文件要復雜的多。所幸,我們在使用由JPEG組成的JPEG 庫時(shí),只要對該文件格式有個(gè)一般的了解就可以了。而沒(méi)有必要對JPEG文件格式做一個(gè)全面細致的了解。
JPEG格式是種有損的編碼格式，但如果GIF文件比，他經(jīng)過(guò)解碼后的重構圖象要比GIF圖象更接近于原始的圖象。 JPEG編碼技術(shù)是由顏色轉換、DCT變換、進(jìn)行量化、編碼。其壓縮格式由著(zhù)名的JPEG集團所著(zhù)的4.0版本的庫所定。
關(guān)于這3種圖象格式的互相轉換，主要是用c語(yǔ)言或c++和匯編語(yǔ)言，因為這些語(yǔ)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。 |
