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Bitmaptypen

Eine Bitmap ist ein Array von Bits, das die Farbe jedes Pixels in einem rechteckigen Array von Pixeln angibt. Die Anzahl der Bits, die einem einzelnen Pixel gewidmet sind, bestimmt die Anzahl der Farben, die diesem Pixel zugewiesen werden können. Wenn beispielsweise jedes Pixel durch 4 Bit dargestellt wird, kann einem bestimmten Pixel eine von 16 verschiedenen Farben zugewiesen werden (2^4 = 16). Die folgende Tabelle enthält einige Beispiele für die Anzahl der Farben, die einem Pixel zugewiesen werden können, das durch eine bestimmte Anzahl von Bits dargestellt wird.

Bits pro Pixel Anzahl der Farben, die einem Pixel zugewiesen werden können
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

Datenträgerdateien, die Bitmaps speichern, enthalten in der Regel einen oder mehrere Informationsblöcke, die Informationen speichern, z. B. die Anzahl der Bits pro Pixel, die Anzahl der Pixel in jeder Zeile und die Anzahl der Zeilen im Array. Eine solche Datei kann auch eine Farbtabelle enthalten (manchmal auch als Farbpalette bezeichnet). Eine Farbtabelle ordnet Zahlen in der Bitmap bestimmten Farben zu. Die folgende Abbildung zeigt ein vergrößertes Bild zusammen mit seiner Bitmap sowie der zugehörigen Farbtabelle. Jedes Pixel wird durch eine 4-Bit-Zahl dargestellt, sodass in der Farbtabelle 2^4 = 16 Farben vorhanden sind. Jede Farbe in der Tabelle wird durch eine 24-Bit-Zahl dargestellt: 8 Bit für Rot, 8 Bit für Grün und 8 Bit für Blau. Die Zahlen werden in hexadezimaler Form (Basis 16) dargestellt: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

Screenshot: Vergrößertes Bild mit seiner Bitmap und Farbtabelle

Sehen Sie sich das Pixel in Zeile 3, Spalte 5 des Bilds an. Die entsprechende Zahl in der Bitmap ist 1. Die Farbtabelle teilt uns mit, dass 1 die Farbe Rot darstellt, sodass das Pixel rot ist. Alle Einträge in der obersten Zeile der Bitmap sind 3. Die Farbtabelle teilt uns mit, dass 3 Blau darstellt, sodass alle Pixel in der obersten Zeile des Bilds blau sind.

Anmerkung

Einige Bitmaps werden im Bottom-up-Format gespeichert. die Zahlen in der ersten Zeile der Bitmap entsprechen den Pixeln in der unteren Zeile des Bilds.

Eine Bitmap, die Indizes in einer Farbtabelle speichert, wird als palettenindizierte Bitmap bezeichnet. Einige Bitmaps benötigen keine Farbtabelle. Wenn eine Bitmap beispielsweise 24 Bits pro Pixel verwendet, kann diese Bitmap die Farben selbst speichern, anstatt Indizes in einer Farbtabelle. Die folgende Abbildung zeigt eine Bitmap, die Farben direkt (24 Bit pro Pixel) speichert, anstatt eine Farbtabelle zu verwenden. Die Abbildung zeigt auch eine vergrößerte Ansicht des entsprechenden Bilds. In der Bitmap stellt FFFFFF weiß dar, FF0000 steht für Rot, 00FF00 grün und 0000FF blau.

Screenshot: Bitmap, die Farben direkt mit einer vergrößerten Ansicht des entsprechenden Bilds speichert

Grafikdateiformate

Es gibt viele Standardformate zum Speichern von Bitmaps in Datenträgerdateien. GDI+ unterstützt die in den folgenden Absätzen beschriebenen Grafikdateiformate.

BMP

BMP ist ein Standardformat, das von Windows zum Speichern geräteunabhängiger und anwendungsunabhängiger Images verwendet wird. Die Anzahl der Bits pro Pixel (1, 4, 8, 15, 24, 32 oder 64) für eine bestimmte BMP-Datei wird in einem Dateiheader angegeben. BMP-Dateien mit 24 Bit pro Pixel sind üblich. BMP-Dateien werden in der Regel nicht komprimiert und eignen sich daher nicht gut für die Übertragung über das Internet.

Grafik-Austausch-Format (GIF)

GIF ist ein gängiges Format für Bilder, die auf Webseiten angezeigt werden. GIFs funktionieren gut für Linienzeichnungen, Bilder mit Blöcken in Volltonfarben und Bilder mit scharfen Grenzen zwischen Farben. GIFs werden komprimiert, aber im Komprimierungsprozess gehen keine Informationen verloren; Ein dekomprimiertes Bild ist genau identisch mit dem Original. Eine Farbe in einer GIF-Datei kann als transparent festgelegt werden, sodass das Bild die Hintergrundfarbe einer beliebigen Webseite aufweist, auf der sie angezeigt wird. Eine Sequenz von GIF-Bildern kann in einer einzelnen Datei gespeichert werden, um ein animiertes GIF zu bilden. GIFs speichern höchstens 8 Bit pro Pixel, sodass sie auf 256 Farben beschränkt sind.

Joint Photographic Experts Group (JPEG)

JPEG ist ein Komprimierungsschema, das gut für natürliche Szenen wie gescannte Fotos geeignet ist. Einige Informationen gehen im Komprimierungsprozess verloren, aber oft ist der Verlust für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. JPEGs speichern 24 Bit pro Pixel, sodass sie mehr als 16 Millionen Farben anzeigen können. JPEGs unterstützen keine Transparenz oder Animation.

Die Komprimierungsebene in JPEG-Bildern ist konfigurierbar, aber höhere Komprimierungsstufen (kleinere Dateien) führen zu mehr Informationsverlust. Ein Komprimierungsverhältnis von 20:1 erzeugt oft ein Bild, das für das menschliche Auge kaum vom Original zu unterscheiden ist. Die folgende Abbildung zeigt ein BMP-Bild und zwei JPEG-Bilder, die aus diesem BMP-Bild komprimiert wurden. Das erste JPEG hat ein Komprimierungsverhältnis von 4:1 und das zweite JPEG hat ein Komprimierungsverhältnis von etwa 8:1.

Dateityp-Beispiele

JPEG-Komprimierung funktioniert nicht gut für Linienzeichnungen, Blöcke mit Volltonfarbe und scharfe Begrenzungen. Die folgende Abbildung zeigt einen BMP zusammen mit zwei JPEGs und einem GIF. Die JPEGs und das GIF wurden aus dem BMP komprimiert. Das Komprimierungsverhältnis ist 4:1 für das GIF, 4:1 für das kleinere JPEG und 8:3 für das größere JPEG. Beachten Sie, dass das GIF die scharfen Grenzen entlang der Linien behält, während die JPEGs dazu neigen, die Grenzen verschwimmen zu lassen.

Dateitypen

JPEG ist ein Komprimierungsschema, kein Dateiformat. JPEG File Interchange Format (JFIF) ist ein Dateiformat, das häufig zum Speichern und Übertragen von Bildern verwendet wird, die gemäß dem JPEG-Schema komprimiert wurden. JFIF-Dateien, die von Webbrowsern angezeigt werden, verwenden die .jpg Erweiterung.

Austauschbares Bilddateiformat (EXIF)

EXIF ist ein Dateiformat, das für Fotos verwendet wird, die von Digitalkameras erfasst werden. Eine EXIF-Datei enthält ein Bild, das gemäß der JPEG-Spezifikation komprimiert wird. Eine EXIF-Datei enthält auch Informationen über das Foto (Datum, Verschlusszeit, Belichtungszeit usw.) und Informationen über die Kamera (Hersteller, Modell usw.).

Portable Network Graphics (PNG)

Das PNG-Format behält viele der Vorteile des GIF-Formats bei, bietet aber auch Funktionen, die über die GIF-Dateien hinausgehen. Wie GIF-Dateien werden PNG-Dateien ohne Verlust von Informationen komprimiert. PNG-Dateien können Farben mit 8, 24 oder 48 Bit pro Pixel und Graustufen mit 1, 2, 4, 8 oder 16 Bit pro Pixel speichern. Im Gegensatz dazu können GIF-Dateien nur 1, 2, 4 oder 8 Bit pro Pixel verwenden. Eine PNG-Datei kann auch einen Alphawert für jedes Pixel speichern, wodurch der Grad angegeben wird, in dem die Farbe dieses Pixels mit der Hintergrundfarbe gemischt wird.

PNG verbessert GIF in ihrer Fähigkeit, ein Bild schrittweise anzuzeigen, das heißt, bessere und bessere Annäherungen des Bildes anzuzeigen, sobald es über eine Netzwerkverbindung geladen wird. PNG-Dateien können Gammakorrektur- und Farbkorrekturinformationen enthalten, sodass die Bilder auf einer Vielzahl von Anzeigegeräten korrekt gerendert werden können.

Tag Image File Format (TIFF)

TIFF ist ein flexibles und erweiterbares Format, das von einer Vielzahl von Plattformen und Bildverarbeitungsanwendungen unterstützt wird. TIFF-Dateien können Bilder mit einer beliebigen Anzahl von Bits pro Pixel speichern und eine Vielzahl von Komprimierungsalgorithmen verwenden. Mehrere Bilder können in einer einzigen, mehrseitigen TIFF-Datei gespeichert werden. Informationen im Zusammenhang mit dem Bild (Scanner-Herstellung, Hostcomputer, Komprimierungstyp, Ausrichtung, Beispiele pro Pixel usw.) können in der Datei gespeichert und mithilfe von Tags angeordnet werden. Das TIFF-Format kann nach Bedarf durch die Genehmigung und das Hinzufügen neuer Tags erweitert werden.

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