图像文件格式概述

5.1 概述

5.1.1图像文件

在计算机中，数据是以文件的形式存储在外存上的。将图像数据以文件形式保存在外存储器上就形成了图像文件，图像文件就是以数字形式存储的图像数据。正如其他计算机文件一样，图像文件也有不同的格式。

据统计，目前现有的图像文件格式已经达到数十种之多，它们都是由不同的计算机软件公司或计算机硬件制造商或其他组织和研究机构开发的，因此它们之间存在着差别，也具有一定的共性。研究这些图像文件的共性，主要是分析它们的格式和参数等信息。

说到图像文件格式就不能不说图像编码压缩方法。图像压缩编码的目的无非是尽可能地减少图像存储所占用的磁盘空间，特别是在网络高速发展的今天，海量图像数据在网络上传输，如果不对图像文件进行压缩讲对网络造成严重的负荷。图像文件的压缩主要分两种无损压缩和有损压缩。

5.1.2 图像文件的常见格式

1、SWF格式

swf(shock wave flash)是Macromedia（现已被ADOBE公司收购）公司的动画设计软件Flash的专用格式，是一种支持矢量和点阵图形的动画文件格式，被广泛应用于网页设计，动画制作等领域，swf文件通常也被称为Flash文件。

在图像的传输方面，不必等到文件全部下载才能观看，而是可以边下载边看，因此特别适合网络传输，特别是在传输速率不佳的情况下，也能取得较好的效果。事实也证明了这一点，SWF如今已被大量应用于WEB网页进行多媒体演示与交互性设计。此外，SWF动画是其于矢量技术制作的，因此不管将画面放大多少倍，画面不会因此而有任何损害。综上，SWF格式作品以其高清晰度的画质和小巧的体积，受到了越来越多网页设计者的青睐，也越来越成为网页动画和网页图片设计制作的主流，目前已成为网上动画的事实标准。

2、SVG格式

SVG（Scalable Vector Graphics）可以算是目前最最火热的图像文件格式了，意思为可放缩的矢量图形。它是基于XML（ExtensibleMarkupLanguage），由W3C(World Wide Web ConSor—tium国际互联网标准组织)在2000年8月制定的一种新的二维矢量图形格式，也是规范中的网络矢量图形标准。严格来说应该是一种开放标准的矢量图形语言，可让你设计激动人心的、高分辨率的Web图形页面。用户可以直接用代码来描绘图像，可以用任何文字处理工具打开SVG图像，通过改变部分代码来使图像具有互交功能，并可以随时插入到HTML中通过浏览器来观看。

它提供了目前网络流行格式GIF和JPEG无法具备了优势：可以任意放大图形显示，但绝不会以牺牲图像质量为代价；字在SVG图像中保留可编辑和可搜寻的状态；平均来讲，SVG文件比JPEG和GIF格式的文件要小很多，因而下载也很快。可以相信，SVG的开发将会为Web提供新的图像标准。 3、PCX格式

PCX（PC Paintbrush Exchange）格式是ZSOFT公司在开发图像处理软件Paintbrush时开发的一种图片文件格式，原本是该公司的PC Paintbrush软件的文件格式,却成了最广泛接受的DOS图像标准之一，基于PC的绘图程序的专用格式，一般的桌面排版、图形艺术和视频捕获软件都支持这种格式。在80年代早期授权给微软与其产品捆绑发行，而后转变为Microsoftpaintbrush，并成为windows的一部分。这是一种经过压缩的格式，占用磁盘空间较少。PCX设计者很有眼光地超前引入了彩色图像文件格式，使之成为现在非常流行的图像文件格式。 4、DXF格式

DXF（Autodesk Drawing Exchange Format）是AutoCAD(Drawing Interchange Format或者Drawing Exchange Format) 绘图交换文件。DXF 是Autodesk公司开发的用于AutoCAD与其它软件之间进行CAD数据交换的CAD数据矢量文件格式。

它可以分为两类：ASCII格式和二进制格式；ASCII具有可读性好的特点，但占有空间较大；二进制格式则占有空间小、读取速度快。DXF为AutoCAD系统的图形数据文件，DXF虽然不是标准，但由于AutoCAD系统的普遍应用，DXF也被广泛使用，使得DXF成为事实上的数据交换标准，绝大多数CAD系统都能读入或输出DXF文件。DXF是具有专门格式的ASCII码文本文件，它易于被其它程序处理，主要用于实现高级语言编写的程序与AutoCAD系统的连接，或其它CAD系统与AutoCAD系统交换图形文件。 5、WMF格式

WMF（Windows MetaFile）是一种Windows的图形文件格式，简称图元文件，它是微软公司定义的一种Microsoft Windows平台下的图形文件格式，它是一个向量图格式，但是也允许包含位图。本质上，一个WMF文件保存一系列可以用来重建图片的Windows GDI命令。在某种程度上，它类似于印刷业广泛使用的PostScript格式。可以用Microsoft Office相关软件编辑，或是用Adobe开发的Flash和Illustrator等向量图编辑器，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，其图形往往较粗糙。 6、EMF格式

EMF（Enhanced Metafile）是在印刷工业中应用与Windows 操作系统的文件格式，简称增强元文件。实际上EMF是原始WMF（Windows metafile）格式的32位版本。微软公司为了用来解决WMF格式从复杂的图形程序中打印图形时出现的不足的而开发的一种Windows 32位扩展图元文件格式。EMF是设备独立性的一种格式，也就是说EMF可以始终保持着图形的精度，而无论用打印机打印出何种分辨率（dot/inch）的硬拷贝。EMF虽然可以保持图形的精度，但和BMP格式的图片一样不支持动画效果。 7、LIC（FLI/FLC）格式

FLC/FLI（Flic文件）是Autodesk公司在其出品的2D、3D动画制作软件中采用的动画文件格式，FLIC是FLC和FLI的统称：FLI是最初的基于320×200分辨率的动画文件格式，在Autodesk公司出品的Autodesk Animator和3DSudio等动画制作软件均采用了这种彩色动画文件格式。

Audodesk的FLC是一种古老的编码方案，常见的文件后缀为FLC和FLI。由于FLC仅仅支持256色的调色板，因此它会在编码过程中尽量使用抖动算法（也可以设置不抖动），以模拟真彩的效果。这种格式现在已经很少被采用了，但当年很多这种格式被保留下来，这种格式在保存标准256色调色板或者自定义256色调色板是是无损的，这种格式可以清晰到

像素，非常适合保存线框动画。

其中FLI是最初的基于320X200分辨率的动画文件格式，而FLC则是FLI的扩展，采用了更高效的数据压缩技术，其分辨率也不再局限于320X200。Flic文件采用行程编码（RLE）算法和Delta算法进行无损的数据压缩，首先压缩并保存整个动画系列中的第一幅图像，然后逐帧计算前后两幅图像的差异或改变部分，并对这部分数据进行RLE压缩，由于动画序列中前后相邻图像的差别不大，因此可以得到相当高的数据压缩率 8、EPS格式

EPS（Encapsulated PostScript）是封装的PostScript(Encapsulated PostScript)格式。PostScript语言是Adobe公司设计用于向任何支持PostScript语言的打印机打印文件的页面描述语言。PC机用户较少见的一种格式，而苹果Mac机的用户则用得较多。它是用PostScript语言描述的一种ASCII码文件格式，主要用于排版、打印等输出工作。除了它是被优化用于纸张上打印文字和图像之外，它像Basic语言、c语言或任何其它编程语言一样。当你在 PostScript打印机上工作并告诉文字处理器(或任何其它的应用程序)打印页面时，计算机就会用PostScript语言编写一个程序描述该页面，并将这个程序传送给打印机。打印机实际上其中装有一台功能齐全的计算机和PostScript 语言解释器执行这个程序，将图形画在内存中的虚拟纸张上，然后将其打印到纸上。

EPS文件是目前桌面印刷系统普遍使用的通用交换格式当中的一种综合格式。EPS文件格式又被称为带有预视图象的PS格式，它是由一个PostScript语言的文本文件和一个（可选）低分辨率的由PICT或TIFF格式描述的代表像组成。 EPS文件就是包括文件头信息的PostScript 文件，利用文件头信息可使其他应用程序将此文件嵌入文档。 9、TGA格式

TGA（Tagged Graphics）文件是由美国Truevision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，已被国际上的图形、图像工业所接受。现已成为数字化图像，以及运用光线跟踪算法所产生的高质量图像的常用格式。TGA的结构比较简单，属于一种图形、图像数据的通用格式，在多媒体领域有着很大影响，是计算机生成图像向电视转换的一种首选格式。TGA图像格式最大的特点是可以做出不规则形状的图形、图像文件，一般图形、图像文件都为四方形，若需要有圆形、菱形甚至是缕空的图像文件时，TGA可就派上用场了。

TGA（Targa）格式是计算机上应用最广泛的图象格式。在兼顾了BMP的图象质量的同时又兼顾了JPEG的体积优势。并且还有自身的特点：通道效果、方向性。在CG领域常作为影视动画的序列输出格式，因为兼具体积小和效果清晰的特点。在工业设计领域，使用三维软件制作出来的图像可以利用TGA格式的优势，在图像内部生成一个Alpha（通道），这个功能方便了在平面软件中的工作。

10、PSD格式

PSD（Photoshop Document）是Adobe公司的图形设计软件Photoshop的专用格式。这种格式可以存储Photoshop中所有的图层，通道、参考线、注解和颜色模式等信息。在保存图像时，若图像中包含有层，则一般都用Photoshop（PSD）格式保存。PSD文件可以存储成RGB或CMYK模式，是目前惟一能够支持全部图像色彩模式的格式。但PSD格式所包含图像数据信息较多（如图层、通道、剪辑路径、参考线等），因此比其他格式的图像文件还是要大得多。由于PSD文件保留所有原图像数据信息，因而修改起来较为方便，大多数排版软件不支持PSD格式的文件。

PSD其实是Photoshop进行平面设计的一张\"草稿图\"，它里面包含有各种图层、通道、遮罩等多种设计的样稿，以便于下次打开文件时可以修改上一次的设计。在Photoshop所支持的各种图像格式中，PSD的存取速度比其它格式快很多，功能也很强大。由于Photoshop越来越被广泛地应用，所以我们有理由相信，这种格式也会逐步流行起来。

5.1.3图像文件的一般结构

图像文件一般由文件头、调色板数据和图像数据3部分组成，其中文件头用于存放图像问各种参数，这些参数表征了图像本身的许多特性；调色板是图像的索引表，图像数据是图像数据是图像信息的实体所在，它存储了图像矩阵中各个点的像素信息。

文件头中存放的特征参数是十分重要的，它们包括图像的类型、宽度、高度、每个像素所占的位数、压缩类型、像素数据的首地址和有无调色板等。图像的调色板使图像显示具有真正的意义，它这道这些图像正确地呈现色彩。真色彩图像中没有调色板。图像文件占据了一幅图像文件的大部分空间，其存放可以使压缩的，也可以使非压缩的。压缩可以节省磁盘空间但需要解压时间，不压缩则相反，压不压缩要看实际要求。

文件体主要包括图像数据以及颜色变换查找表或调色板数据。这部分是文件的主体，

对文件容量的大小起决定作用。如果是真彩色图像，则无颜色变换查找表或调色板数据，对于256色的调色板，每种颜色值用24 bit表示，则调色板的数据长度为256×3（Byte）。

文件尾可包含一些用户信息。文件尾是可选项，有的文件格式不包括这部分内容。由于文件体数据量较之文件头与文件尾要大得多，而文件体中颜色变换表或调色板所占用的空间一般也比图像数据小得多，因此图像文件的容量一般能够表示图像数据的容量（压缩或无压缩）。

5.1.4图像文件的常用参数

图像参数在图像文件中的作用不容忽视，它不仅表现了图像的某种属性，更重要的是它控制了图像的显示状态。这些参数包括图像的宽度、高度、像素位数、位平面数、图像类型、像素数组的位置和长度、压缩类型等，它们的具体意义如下： 1、图像的类型

通常在图像文件的最开始几位总是一串固定的字符，它们的作用就是标明了图像的文件类型，例如BMP文件中的最开始字符永远是“BMP”。此外，即使是同一格式的图像也可能存在许多不同的类型，这些信息都可以通过对特征参数的分析得到。 2、图像宽度

通常以像素为单位计量图像横向向上的水平宽度。图像的宽度是计算每行字节数的主要参数。 3、图像的高度

通常以像素为单位计量的图像纵向向上的垂直高度。图像的宽度是计算每列字节数的主要参数 4、像素位数

存储每个像素所用的位数(bit)，它也是用来度量图像的分辨率。像素位深度决定了彩色

图像的每个像素可能有的颜色数，或者确定灰度图像的每个像素可能有的灰度级数。 5、位平面数

位平面数决定了图像的存储结构，例如16色彩色和真彩色图像均可分为单一位平面结构和多平面结构。单一位平面结构的图像数据像素的集中式存放，这种存放方式形式与显示存储器雷同。多位平面结构的图像则以颜色分量为单位进行集中存放。