1.6 图像格式

一些常用的图像文件格式如表1-2所示。

表1-2 常用的图像文件格式

1.6.1 BMP格式

BMP是Bitmap（位图）的简写。Windows操作系统把BMP作为它的标准图像文件格式，并且内含了一套支持BMP图像处理的API函数。

如 1.5 节所述，图像一般分为灰度图像和彩色图像。彩色图像的像素值用三基色的红（R）、绿（G）、蓝（B）来表示，它们的组合可以得到自然界的各种颜色。但是如果一幅图像都是用RGB分量来表示，那么图像将变得非常庞大。例如，一幅200×200的16色图像，共有40 000个像素，如果每个像素都用RGB三个分量来表示，则一个像素需要3字节，因为每个分量有256级，要用8位，即1字节来表示，所以三个分量需要3字节。这样保存整个图像需要200×200×3字节，即120 000字节。

这时采用一个位图颜色表，表中每一行记录一种颜色的RGB值，这样当表示一个像素的颜色时，只要指出该颜色是在第几行，即该颜色在表中的索引值即可。16种颜色在表中用4位（bit）来表示，所以一个像素只要0.5字节就可以了，整个图像用200×200×0.5字节，即20 000字节，再加上颜色表占用3×16 = 48字节，也不过20 048字节。这样一幅图像占用的字节数只是前面的1/6。这个位图颜色表就是调色板，又称颜色查找表（look up table）。不仅BMP位图文件，其他许多图像文件格式也用到了调色板技术，如下面将介绍的TIFF格式、GIF格式等。但是有一种图像不采用调色板技术，即真彩色图像（24位图像），它的颜色种类达到256×256×256=224=16 777 216种。原因是如果使用调色板技术，则表示一个像素颜色的调色板中的索引要使用24位，丝毫不会节省存储空间。

随着Windows操作系统的流行及其丰富的应用软件被不断开发出来，绝大多数应用软件可以很简单地导入和导出 BMP文件，BMP位图格式理所当然地获得了极其广泛的应用。这种格式的特点是包含的图像信息较丰富，通常无压缩，这同时也导致了它的缺点——占用磁盘空间较大。

1.6.2 TIFF格式

TIFF（Tagged Image File Format）由Aldus和微软公司联合开发，最初是出于跨平台存储扫描图像的需要而设计的格式。它的特点是结构复杂，而存储信息多。正因为它存储的图像细微层次的信息非常多，图像的质量也得以提高，所以非常有利于作为一种原版拷贝图像。

该格式有压缩和非压缩两种形式。其中压缩可采用LZW无损压缩方案存储。但是，由于TIFF格式的结构较为复杂，存储空间大，兼容性较差，因此有些软件不能正确识别TIFF文件（现在绝大多数软件都已解决了这个问题）。目前在Mac和PC上移植TIFF文件已十分快捷，因此TIFF成为使用最为广泛的图像文件格式之一。

1.6.3 JPEG格式

JPEG也是一种常见的图像格式，它由联合图片专家组（Joint Photographic Experts Group）开发并命名为ISO 10918—1。JPEG文件的压缩技术十分先进，它采用有损压缩方式去除冗余的图像数据，在取得极高的压缩比的同时，能展现十分丰富生动的图像。换句话说，就是可以用较少的磁盘空间得到较好的图像质量。同时，JPEG还是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比对其进行压缩，如最高可以把1.37MB的BMP位图文件压缩至20.3KB。当然我们需要在图像质量和文件尺寸之间找到平衡点。

JPEG的优良特性使得它的应用也非常广泛，特别是在网络和光盘读物上。目前各类浏览器均支持JPEG图像格式，由于这种格式提供很好的压缩，尤其对于彩色照片，也就自然成为网络上最受欢迎的图像格式。但这种格式采用的是有损压缩，这意味着在保存图像时将损失一些信息。因此，不适合将JPEG图像作为一种原版复制图像。

1.6.4 GIF格式

GIF是图形交换格式（Graphics Interchange Format）的缩写，即这种格式可用来创建图形交换效果。20世纪80年代，美国一家著名的在线信息服务机构CompuServe针对当时网络传输带宽的限制，开发出了这种图像格式。

GIF 格式的特点是压缩比高，磁盘空间占用较少，所以这种格式迅速得到了广泛应用。最初的 GIF 只是简单地用来存储单幅静态图像（称为 GIF87a），后来随着技术的发展，可同时存储若干静态图像，进而形成连续的动画，使其成为当时支持 2D 动画的为数不多的格式之一（称为GIF89a），而在GIF89a图像中可指定透明区域，使图像具有特殊的显示效果。目前网络上大量采用的彩色动画文件多为这种格式，即GIF89a格式文件。GIF还增加了渐显方式，也就是说，在图像传输过程中，用户先看到图像的大致轮廓，然后逐步地看清图像的细节，从而适应了用户的“从朦胧到清楚”的观赏心理。

但是GIF也有其缺点，就是不能存储超过256色的真彩色图像。尽管如此，但由于它的文件尺寸小，可提供网络上的快速显示、传输和下载，又可用多幅同样大小的图像文件组成动画，所以也成为网络上的常见格式。

1.6.5 PNG格式

PNG（Portable Network Graphics）是一种新兴的网络图像格式。1994年年底，Unisys公司宣布GIF使用了拥有专利的压缩方法，要求开发GIF软件的作者交纳一定费用，由此促使免费的PNG图像格式诞生。PNG一开始就结合了GIF和JPEG两者之长，打算一举取代这两种格式。1996年10月1日由PNG向国际网络联盟提出并得到推荐认可标准，同时大部分绘图软件和浏览器开始支持PNG图像浏览。

PNG是目前能保证最不失真的格式，它汲取了GIF和JPEG两者的优点，存储形式丰富，兼有GIF和JPEG的色彩模式，可以支持48bit（比特）颜色。它的第二个特点是能把图像文件压缩到极限以利于网络传输，但又能保留所有与图像品质有关的信息，因为PNG是采用无损压缩方式来减小文件尺寸的，这一点与以牺牲图像品质为代价换取高压缩比的JPEG不同。它的第三个特点是显示速度快，只要下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。它的第四个特点是PNG同样支持透明图像的制作，把图像背景设为透明，用网页本身的颜色来替代设为透明的色彩，可使图像和网页背景融为一体。PNG的缺点是不支持动画应用效果。Macromedia公司的Fireworks软件的默认格式就是PNG。现在越来越多的软件开始支持这一格式，PNG在网络上越来越流行。