Сжатие графической информации

Форматы растровых файлов

Изображения можно хранить в растровом (как массив пикселов) или векторном виде

(как набор примитивов). Любой графический файл состоит из заголовка

и данных. В заголовке располагаются:

1. Идентификатор формата (первые несколько байт). Например, в формате BMP это - 2 символа 'BM' (BitMap), в формате GIF - GIF87a.

2. Тип данных (RGB или палитра, тип упаковки, кол-во битов на пиксел)

3. Размеры изображения

4. Дополнительные параметры (разрешение, строка описания и т.п.)

Далее располагается палитра (если она требуется) и массив пикселов. В некоторых форматах начало палитры и массива пикселов указывается в заголовке, в других - они следуют непосредственно после него.

Формат BMP

struct BMP_header

{

char ID[2]; // 'BM' для Windows BitMap

long FSize; // размер файла

long Ver; // версия BMP (=0)

long Image; // положение изображения в файле

long Misc; // должно быть 40

long Width; // ширина изображения

long Height; // высота изображения

short Num; // кол-во изображений (должно быть =1)

short Bits; // кол-во бит на пиксел

// 1 - монохромная (2 значения в палитре), 4,8 - палитра, 24 - RGB

long Comp; // Тип компрессии, 0 - несжатый, 1 - RLE8, 2 - RLE4

long ISize; // размер изображения в байтах

long XRes; // кол-во точек на метр вдоль оси X

long YRes; // кол-во точек на метр вдоль оси Y

long PSize; // Кол-во индексов палитры (16 или 256)

long PImportant; //Кол-во важных для отображения индексов палитры (0 - все важные)

}; // 54 bytes

Палитра находится сразу после заголовка.

FILE *ifile=fopen("имя", "rb");

BMP_header bmp_header;

fread (&bmp_header, sizeof(bmp_header), 1, ifile);

if (bmp_header.Bits==24)

{

fseek(ifile,bmp_header.Image, SEEK_SET);

line_size=(bitmap_width*3+3)&0xFFFFFFFC;

unsigned char *line=new unsigned char[line_size];

for(y=bitmap_height-1;y>=0;y--)

{

fread (line, line_size, 1, ifile);

for(x=0;x<bitmap_width;x++)

bitmap[y*bitmap_width+x]=(line[x*3+2]<<16)+(line[x*3+1]<<8)+(line[x*3+0]<<0);

}

delete line;

}

else

if (bmp_header.Bits==8)

{

long Palette[256];

fread(Palette,256*4,1,ifile);

fseek(ifile,bmp_header.Image, SEEK_SET);

line_size=(bitmap_width+3)&0xFFFFFFFC;

unsigned char *line=new unsigned char[line_size];

for(y=bitmap_height-1;y>=0;y--)

{

fread (line, line_size, 1, ifile);

for(x=0;x<bitmap_width;x++)

bitmap[y*bitmap_width+x]=Palette[line[x]];

}

delete line;

}

Память, необходимая для хранения растрового изображения, вычисляется, как произведение его ширины на высоту и на количество бит на пиксел. К примеру, для хранения RGB фотографии 800 на 600 пикселей нужно примерно 1.4 мегабайта. Для ее передачи по internet c скоростью полтора килобайта (14400) в секунду нужно около 15 минут – т.е. довольно большое время. Или, к примеру, на хранение часового фильма, в котором 30 таких кадров в секунду, нужно 150 гигабайт. Таким образом, алгоритмы архивации информации, ориентированные на изображения, весьма актуальны.

Все алгоритмы сжатия изображений делятся на два класса: с потерей качества и без нее. В случае алгоритмов без потери качества, мы требуем полное побитовое соответствие сжатого и исходного изображений. В случае с потерей качества, мы жертвуем некоторой частью информации, в обмен на более сильную степень компрессии. Декомпрессированное изображение уже не будет полностью соответствовать исходному, однако часто человеческий глаз этого даже и не заметит.