Структура растровых форматов

В общем виде структура растрового формата включает четыре раздела:

• заголовок;

• карта цвета;

• растровые данные;

• концовка.

Заголовок – обычно располагается в начале файла. Хранит общую информацию о растровых данных, например: версия формата, размер изображения, разрешение, битовая глубина, тип сжатия, система координат.

Карта цвета – палитра цветов, которые используются в файле.

Растровые данные – хранятся в виде 1-, 4-, или 8-битовых индексов карты цветов или в виде буквенных 24-битовых данных системы RGB. Пикселы в растре записываются, начиная с нижнего левого угла изображения, и читаются слева направо и снизу вверх.

Концовка – раздел, где вводятся дополнительные данные, которые обеспечивают совместимость с предыдущими версиями формата.

Сжатие изображений

Как и многая информация, графика может быть сжата. Это выгодно с точки зрения экономии памяти компьютера, так как, например, высококачественные изображения, имеют размеры до нескольких десятков мегабайтов. Основными техническими характеристиками процессов сжатия и результатов их работы являются:

- степень сжатия(compress rating) или отношение (ratio) объемов исходного и результирующего потоков;

- скорость сжатия- время, затрачиваемое на сжатие некоторого объема информации входного потока, до получения из него эквивалентного выходного потока;

- качество сжатия- величина, показывающая, на сколько сильно упакован выходной поток, при помощи применения к нему повторного сжатия по этому же или иному алгоритму.

Для файлов графических изображений разработаны множество схем и алгоритмов сжатия, основными из которых являются:

• групповое сжатие (RLE);(RunLengthEncodind) – кодирование серий последовательностей;

• кодирование методом Хаффмана (Huffman);

• Сжатие по схеме lzw; Алгоритм Лемпеля-Зива-Велча (Lempel-Ziv-Welch - lzw)

• арифметическое сжатие (Witten);

• сжатие с потерями,

• преобразование цветов RGBв цветаYUV.

Y– яркость,UV– цветоразностные сигналы.

YUV– формат для обработки и хранения видеоданных.

В основе большинства схем сжатия лежит использование одного из свойств графических данных: избыточность, предсказуемость и необязательность. В частности, групповое кодирование (RLE) основано на использовании первого свойства. Кодирование по методу Хаффмана и арифметическое кодирование, основанные на статистической модели, используют предсказуемость, предлагая более короткие коды для более часто встречающихся пикселов. Алгоритмы сжатия с потерями основаны на избыточности данных.

Следует учесть, что алгоритм, обеспечивающий большую степень сжатия, обычно более сложный и поэтому требует для распаковки данных больше процессорного времени.

Групповое сжатие

Групповое сжатие представляет собой одну самых простых схем сжатия файлов. Суть его заключается в том, что серия повторяющихся величин заменяется единственной величиной и ее количеством. На примере можно заметить выгоду в длине между «aabbbbbbbcdddeeeeaaa» и <<2a7b1c3d4e3a». Данный алгоритм прост в реализации и хорошо сжимает графические файлы с большими однотонными областями. Групповое кодирование используется во многих форматах растровых файлов, таких какBMP, PCX, TIF, GIF.