Bitmaptypen
Eine Bitmap ist ein Array von Bits, das die Farbe jedes Pixels in einem rechteckigen Pixelarray angibt. Die Anzahl von 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). In der folgenden Tabelle finden Sie einige Beispiele für die Anzahl der Farben, die einem Pixel zugewiesen werden können, dargestellt durch eine bestimmte Anzahl von Bit.
| Bit 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 mindestens einen Informationsblock, in dem Informationen wie die Anzahl der Bits pro Pixel, die Anzahl der Pixel in jeder Zeile und die Anzahl der Zeilen im Array gespeichert werden. Eine solche Datei kann auch eine Farbtabelle enthalten (manchmal als Farbpalette bezeichnet). Eine Farbtabelle ordnet Zahlen in der Bitmap bestimmten Farben zu. Die folgende Abbildung zeigt ein vergrößertes Bild zusammen mit seiner Bitmap und Farbtabelle. Jedes Pixel wird durch eine 4-Bit-Zahl dargestellt, daher gibt es 2^4 = 16 Farben in der Farbtabelle. 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 im Hexadezimalformat (Basis 16) dargestellt: A = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.
Sehen Sie sich das Pixel in Zeile 3, Spalte 5, des Bilds an. Die entsprechende Zahl in der Bitmap ist 1. Die Farbtabelle gibt an, dass 1 die Farbe Rot darstellt, sodass das Pixel rot ist. Alle Einträge in der obersten Zeile der Bitmap sind 3. Aus der Farbtabelle entnehmen wir, dass 3 Blau darstellt, sodass alle Pixel in der obersten Zeile des Bilds blau sind.
Hinweis
Einige Bitmaps werden im Bottom-Up-Format (von unten nach oben) gespeichert. Dabei entsprechen die Zahlen in der ersten Zeile der Bitmap den Pixeln in der untersten 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 Bit 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 außerdem eine vergrößerte Ansicht des entsprechenden Bilds. In der Bitmap stellt FFFFFF Weiß dar, FF0000 stellt Rot dar, 00FF00 stellt Grün dar, und 0000FF stellt Blau dar.
Grafikdateiformate
Es gibt viele Standardformate zum Speichern von Bitmaps in Dateien. Windows GDI+ unterstützt die in den folgenden Absätzen beschriebenen Grafikdateiformate.
Bitmap (BMP)
BMP ist ein Standardformat, das von Windows verwendet wird, um geräteunabhängige und anwendungsunabhängige Bilder zu speichern. Die Anzahl der Bit pro Pixel (1, 4, 8, 15, 24, 32 oder 64) für eine bestimmte BMP-Datei wird in einer Dateikopfzeile angegeben. BMP-Dateien mit 24 Bit pro Pixel sind gängig.
GIF (Graphics Interchange Format)
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 sind komprimiert, aber beim Komprimierungsprozess gehen keine Informationen verloren. Ein dekomprimiertes Bild entspricht genau dem Original. Eine Farbe in einem GIF kann als transparent festgelegt werden, sodass das Bild die Hintergrundfarbe einer beliebigen Webseite annimmt, auf der es angezeigt wird. Eine Abfolge von GIF-Bildern kann in einer einzelnen Datei gespeichert werden, um ein animiertes GIF zu bilden. GIFs speichern maximal 8 Bit pro Pixel, sodass sie auf 256 Farben beschränkt sind.
JPEG (Joint Photographic Experts Group)
JPEG ist ein Komprimierungsschema, das sich gut für natürliche Szenen eignet, z. B. gescannte Fotos. Einige Informationen gehen beim Komprimierungsprozess verloren, aber der Verlust ist häufig für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. Farb-JPEG-Bilder speichern 24 Bits pro Pixel, sodass sie mehr als 16 Millionen Farben anzeigen können. Es gibt auch ein JPEG-Format in Graustufen, in dem 8 Bits pro Pixel gespeichert werden. JPEGs unterstützen weder Transparenz noch Animation.
Die Komprimierungsstufe in JPEG-Bildern ist konfigurierbar, aber höhere Komprimierungsstufen (kleinere Dateien) führen zu höherem Informationsverlust. Ein 20:1-Komprimierungsverhältnis erzeugt häufig ein Bild, das das menschliche Auge schwer vom Original unterscheiden kann. 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.
DIE JPEG-Komprimierung funktioniert nicht gut mit Linienzeichnungen, Blöcken in Volltonfarben und scharfen Grenzen. Die folgende Abbildung zeigt eine BMP zusammen mit zwei JPEGs und einem GIF. Die JPEGs und das GIF wurden aus der 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 beibehält, die JPEGs jedoch dazu neigen, die Grenzen zu verwischen.
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 Erweiterung „.jpg“.
Austauschbare Imagedatei (Exif)
Exif ist ein Dateiformat, das für Von Digitalkameras aufgenommene Fotos verwendet wird. Eine Exif-Datei enthält ein Bild, das gemäß der JPEG-Spezifikation komprimiert wird. Eine Exif-Datei enthält auch Informationen über das Foto (Aufnahmedatum, Verschlusszeit, Belichtungszeit usw.) und Informationen zur Kamera (Hersteller, Modell usw.).
PNG (Portable Network Graphics)
Das PNG-Format weist viele der Vorteile des GIF-Formats auf, bietet aber auch Funktionen, die über die des GIF-Formats hinausgehen. Wie GIF-Dateien werden PNG-Dateien ohne Verlust von Informationen komprimiert. PNG-Dateien können Farben mit 8, 24 oder 48 Bits 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, der den Grad angibt, zu dem die Farbe dieses Pixels mit der Hintergrundfarbe gemischt wird.
PNG verbessert GIF in seiner Fähigkeit, ein Bild schrittweise anzuzeigen. das heißt, bessere und bessere Näherungen des Bilds anzuzeigen, wenn es über eine Netzwerkverbindung eingeht. PNG-Dateien können Gammakorrektur- und Farbkorrekturinformationen enthalten, sodass die Bilder auf einer Vielzahl unterschiedlicher Anzeigegeräte genau gerendert werden können.
Tag Image File Format (TIFF)
TIFF ist ein flexibles und erweiterbares Format, das von einer Vielzahl unterschiedlicher Plattformen und Bildverarbeitungsanwendungen unterstützt wird. TIFF-Dateien können Bilder mit einer beliebigen Anzahl von Bit pro Pixel speichern und eine Vielzahl von Komprimierungsalgorithmen verwenden. Mehrere Bilder können in einer einzelnen, mehrseitigen TIFF-Datei gespeichert werden. Informationen im Zusammenhang mit dem Bild (Scannerfabrikat, Hostcomputer, Komprimierungsart, Ausrichtung, Samples pro Pixel usw.) können in der Datei gespeichert und durch die Verwendung von Tags angeordnet werden. Das TIFF-Format kann nach Bedarf durch die Genehmigung und Ergänzung neuer Tags erweitert werden.