1.5　图像文件格式

数字图像文件在计算机中存储的格式多种多样，每一种格式的图像文件都包含头文件和数据文件。头文件的内容由制作图像的公司规定，包括文件类型、制作时间、文件大小、制作人及版本号等信息。图像文件制作时还涉及图像的压缩和存储效率等。常用的图像文件格式有以下几种。

1．BMP

BMP（Bitmap，位图）是Windows系统中的一种标准图像文件格式。BMP文件采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何方式的压缩，因此BMP文件所占用的空间很大。BMP文件的图像深度可选1位、4位、8位及24位。在使用BMP格式存储数据时，图像按从左到右、从下向上的顺序扫描。BMP文件不受Web浏览器支持。BMP文件默认的文件扩展名是.BMP或.bmp。

BMP文件的结构可以分为3部分：文件头［由位图文件头（Bitmapfileheader）和位图信息头（Bitmapinfoheader）两部分组成］、调色板（Palette）和位图数据（ImageData）。 BMP文件头的长度固定为54字节，其中，Bitmapfileheader结构占14字节，Bitmapinfoheader结构占40字节。详细的BMP文件的结构说明如表1-1所示。

表1-1　BMP文件的结构说明

2．GIF

GIF（Graphics Interchange Format，图像交互格式），顾名思义，是用来交换图片的。GIF的特点是压缩比高，磁盘空间占用较少，所以它迅速得到了广泛的应用。但GIF有个缺点，即不能存储超过256种色彩的图像，因此不能用于存储和传输真彩色图像文件。

GIF文件采用的是一种基于LZW（Lempel-Ziv-Welch，串表压缩）算法的连续色调的无损压缩模式，其存储效率高，支持多幅图像定序或覆盖、交错多屏幕及文本覆盖。GIF文件的图像深度从1位到8位，即GIF文件最多支持256种色彩的图像。GIF文件采用隔行存放的方式，在边解码边显示的时候可分成4遍扫描。在显示GIF文件时，隔行存放的图像会让人感觉到它的显示速度似乎要比其他图像快一些，这是隔行存放的优点。GIF文件支持透明背景、动画、图形渐进、无损压缩。GIF文件默认的文件扩展名是.GIF或.gif。

3．JPEG

JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）格式是目前所有格式中压缩率最高的图像文件格式，压缩比通常在10∶1到40∶1之间。大多数彩色图像和灰度图像都使用JPEG格式压缩图像，因为该格式压缩比大且支持多种压缩级别，当对图像的精度要求不高而存储空间有限时，JPEG格式是一种理想的压缩方式。

JPEG格式使用有损压缩算法，通过牺牲一部分图像数据来达到较高的压缩率，但是这种损失很小。可以说JPEG文件以其先进的有损压缩方式用非常少的磁盘空间得到较好的图像质量。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩信息的保留效果较好，适合应用于互联网传播，可减少图像的传输时间；JPEG格式支持24位真彩色，普遍应用于需要连续色调的图像应用场景。然而，编辑和重新保存JPEG文件会使原始图片数据的质量下降，而且这种下降是累积性的。JPEG格式不适用于所含颜色较少、具有大面积颜色相近的区域或亮度差异明显的简单图片。

JPEG格式分为标准JPEG、渐进式JPEG及JPEG 2000这3种格式，它们的主要区别体现在Internet图像显示方式上。

（1）标准JPEG格式在网页下载时只能由上而下依序显示图像，直到图像全部下载完毕，才能显示图像全貌。

（2）渐进式JPEG格式在网页下载时，会先呈现出图像的粗略外观，再慢慢呈现出图像的完整内容。

（3）与标准JPEG格式相比，JPEG 2000格式是具备更高压缩率和更多新功能的新一代静态影像压缩技术。作为标准JPEG格式的升级版，JPEG 2000格式的压缩率比标准JPEG格式的高约30%。与标准JPEG格式不同的是，JPEG 2000格式同时支持有损和无损压缩，而标准JPEG格式只能支持有损压缩。JPEG 2000格式的重要特征在于它能实现渐进传输，这一点与GIF的“渐显”相似，即先传输图像的轮廓，然后逐步传输数据，不断提高图像质量，让图像显示从朦胧到清晰。此外，JPEG 2000格式还支持所谓的“感兴趣区域”特性，使用者可以任意指定图像上个人感兴趣区域的压缩质量。JPEG 2000格式和标准JPEG格式相比优势明显，且向下兼容。

JPEG文件默认的文件扩展名是.jpg或.jpeg。

4．TIFF

TIFF（Tag Image File Format，标记图像文件格式）用于在应用程序之间和计算机平台之间交换文件。TIFF是一种灵活的图像格式，被所有绘画、图像编辑和页面排版应用程序支持。几乎所有的桌面扫描仪都可以生成TIFF图像。而且TIFF文件还可加入作者、版权、备注以及自定义信息，也可存放多幅图像。它的特点是图像格式复杂、存储信息多。正因为它存储的图像细微层次的信息非常多，图像的质量得以提高，故而非常有利于原稿的复制。TIFF是最复杂的一种位图文件格式，也是基于标记的文件格式，它广泛地应用于对图像质量要求较高的图像的存储与转换。由于TIFF的结构灵活和包容性强，它已成为图像文件格式的一种标准，绝大多数图像处理系统都支持这种格式。

TIFF文件默认的文件扩展名是.tif或.tiff。

5．PNG

PNG（Portable Network Graphic，可移植的网络图像）格式是一种位图文件格式，与平台无关，可以以任何颜色深度存储单幅光栅图像。PNG 格式支持高级别无损压缩、alpha通道透明度、伽马校正。PNG格式可以被最新的Web浏览器支持，但是可能不被较早版本的浏览器和程序支持。PNG格式作为Internet文件格式，与JPEG格式的有损压缩相比，它提供的压缩量较少，对多图像文件或动画文件不提供任何支持。

PNG格式具有以下优点。

（1）不失真。PNG格式是目前最不失真的格式，它汲取了GIF和JPEG格式的优点，存储形式丰富，兼有GIF和JPEG格式的色彩模式。

（2）利于网络传输。PNG格式能把图像文件压缩到极限以利于网络传输，同时能保留所有与图像品质有关的信息。PNG格式是采用无损压缩方式来减小文件的大小的，与牺牲图像品质以换取高压缩率的JPEG格式有所不同。

（3）显示速度快。PNG格式的显示速度很快，只需下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。

（4）支持透明图像的制作。PNG格式支持透明图像的制作。在制作网页图像的时候经常会用到透明图像。我们可以把图像背景设为透明，用网页本身的颜色信息来代替设为透明的颜色，这样可让图像和网页背景和谐地融合在一起。