图像类型与图片格式

一、图像尺寸

显示器上的图像是由许多点构成的，这些点称为像素，意思就是“构成图像的元素”。但是要明白一点：像素作为图像的一种尺寸，只存在于电脑中，如同RGB色彩模式一样只存在于电脑中。像素是一种虚拟的单位，现实生活中是没有像素这个单位的。

明确了一下图像的两种尺寸和换算关系：

一种是像素尺寸，也称显示大小或显示尺寸。等同于图像的像素值。

一种是打印尺寸，也称打印大小。需要同时参考像素尺寸和打印分辨率才能确定。

在分辨率和打印尺寸的长度单位一致的前提下(如像素/英寸和英寸)，像素尺寸÷分辨率=打印尺寸。

二、图像类型

电脑中的图像类型分为两大类，一类称为点阵图，一类称为矢量图。

1、点阵格式图像

点阵图顾名思义就是由点构成的。把图像分为若干个点(像素)，依靠储存或再现每个点的信息，从而储存或再现整幅图像。

显示器上有着许多的点，每个点由红绿蓝三个涂有荧光粉的单元组成，学名就是像素。 显示器内部有3个称为电子枪的部件是用来激发像素发光的，它发出3道电子束击打屏幕最左上角的点(可称为0点)，3束分别击打红绿蓝单元。 根据信号的强弱使红绿蓝按照比例混合成色。这样便完成了一个像素的激发。 然后在偏转线圈的磁力作用下，电子束往右移动一像素，再对这个像素进行激发。直到顺序激发完这一行所有的像素。就称为完成一个“行扫描”。 然后向下移动一行，回到左端开始激发第二行的第一个像素。如此重复进行。 当激发完最后一行最后一个像素后，就算完成了一个“场扫描”。

因此其实屏幕上的像素并不是同时发光的，但由于人眼有视觉暂留的特性，所以还是可以看到一幅完整的图像。 显示器扫描方式是从0点开始往X轴方向扫描，完成一行后往Y轴方向移动，进行第二行的扫描。 而这里的坐标系以左上角为原点，X轴向右，Y轴向下。这与平面几何坐标系正好上下颠倒。当我们把图像储存为点阵格式的时候，Photoshop就按照上面的顺序，一个接一个地去记录这幅图像中所有的像素的颜色。从而储存了图像。 当在Photoshop中打开一幅点阵图像的时候，也是按照上面的顺序逐个提取像素信息并显示在屏幕上。

由于像素数量的限制，所以点阵图像的大小是固定的。缩小或放大图像都会造成对图像的破坏。当缩小指令发出后，Photoshop等距离地抽取像素并丢弃。而当扩大指令发出后，Photoshop将会根据已有的像素进行插值法计算，去填充图像使图像扩大。

插值法又称“内插法”，是利用函数f (x)在某区间中已知的若干点的函数值，作出适当的特定函数，在区间的其他点上用这特定函数的值作为函数f

(x)的近似值，这种方法称为插值法。

但是当缩小图像时用丢弃后剩余的像素足以秒杀缩小后的图像，所以不会造成图像模糊。但是扩大图像时会使图像失真。而且缩小图像后再放大是无法还原图像的，因为已经丢弃的像素无法找回来，只能通过插值法去“猜测”已丢弃的像素，这就会丢失图像原有的细节。

2、矢量格式图像

点阵图像就属于记述性，以点为记录的对象。而矢量图像属于描述性，以线段和计算公式作为记录的对象。

矢量图，也称为面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系列由线连接的点。矢量文件中的图形元素称为对象。每个对象都是一个自成一体的实体，它具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。

矢量图是根据几何特性来绘制图形，矢量可以是一个点或一条线，矢量图只能靠软件生成，文件占用内在空间较小，因为这种类型的图像文件包含独立的分离图像，可以自由无限制的重新组合。它的特点是放大后图像不会失真，和分辨率无关，适用于图形设计、文字设计和一些标志设计、版式设计等。

比如下图中的直线，如果以点阵方式来记录，就是从左上角第一个点开始，到右下角最后一个点结束，记录所有像素的颜色。 记录这幅图像(200×50像素)就需要1万个信息。即使这条直线本身并没有那么多像素，但点阵方式也是完整的把整幅图的像素记录下来。 因此不管是一条直线还是两条三条，对于点阵图像来说都是一样的。都是去逐个记录图像中的所有像素。



如果用矢量来记录这条直线，只需要三个信息：直线起点坐标、直线终点坐标、直线的颜色。 在还原的时候就利用这三个信息去生成图像就可以了。

那么既然矢量图有如此多的优点，为什么不都用矢量图呢？

这是因为矢量图像是基于线段的。因此它不适合记录色彩较为复杂的图像。如下图， 如果使用点阵方式来记录，只要按照顺序扫描并记录每个像素的颜色就可以了。 但如果使用矢量格式，则要将图像分成若干条线段，图像中的每个景物都要由线段构成， 这将是一个非常庞大的计算量。对目前的个人计算机来说是不可能做到的。即使做到了，保存这幅图像的矢量信息也将非常的庞大。



三、图像格式的选择

进行图像格式选择时可根据以下的几个特性进行图像选择。

矢量图文件小，图像中保存的是线条和图块的信息，所以矢量图形文件与分辨率和图像大小无关，只与图像的复杂程度有关，图像文件所占的存储空间较小。

矢量图图像可以无级缩放，对图形进行缩放，旋转或变形操作时，图形不会产生锯齿效果。可采取高分辨率印刷，矢量图形文件可以在任何输出设备打印机上以打印或印刷的最高分辨率进行打印输出。

但是矢量图的色彩层次丰富的逼真图像效果却难以到达点阵图的效果。

矢量图与点阵图的效果是天壤之别，矢量图无限放大不模糊，大部分位图都是由矢量导出来的，也可以说矢量图就是位图的源码，源码是可以编辑的。

目前的绝大部分的图像都是点阵的。而且由于显示器是点阵的，包括传统的CTR显示器、液晶显示器、等离子显示器等。 这就造成一个事实，无论你在制作时候采用点阵还是矢量，在显示器上显示出来的话，最终还是以点阵方式展现的。而两者的区别，只体现在对图像的处理过程中了。但即使输出的是点阵，但矢量图像仍有重要意义，因为在制作过程中矢量图像具有优越的可编辑性。

四、图片格式

如果将图像原始格式直接存储到文件中将会非常大，比如一个5000*5000 24位图，所占文件大小为5000*5000*3字节=71.5MB, 其大小非常可观。如果用zip或rar之类的通用算法来压缩像素数据，得到的压缩比例通常不会太高，因为这些压缩算法没有针对图像数据结构进行特殊处理。所以就有了一些图片格式。



BMP格式

bmp格式没有压缩像素格式，存储在文件中时先有文件头、再图像头、后面就都是像素数据了，上下颠倒存储。

用windows自带的mspaint工具保存bmp格式时，可以发现有四种bmp可供选择：

单色: 一个像素只占一位，要么是0，要么是1，所以只能存储黑白信息

16色位图: 一个像素4位，有16种颜色可选

256色位图: 一个像素8位，有256种颜色可选

24位位图: 就是图(1)所示的位图，颜色可有2^24种可选，对于人眼来说完全足够了。

JPEG格式

jpeg是有损压缩格式, 将像素信息用jpeg保存成文件再读取出来，其中某些像素值会有少许变化。在保存时有个质量参数可在[0,100]之间选择，参数越大图片就越保真，但图片的体积也就越大。一般情况下选择70或80就足够了。

jpeg没有透明信息。

jpeg比较适合用来存储相机拍出来的照片，这类图像用jpeg压缩后的体积比较小。其使用的具体算法核心是离散余弦变换、Huffman编码、算术编码等技术。

jpeg格式支持不完全读取整张图片，即可以选择读取原图、1/2、1/4、1/8大小的图片。比如5000*5000的一张大图，可以只读取将其缩小成1/8后即625*625大小的图片。这样比先完全读取5000*5000的图像，再用算法缩小成625*625大小不知快多少倍。

如果应用需求只需要一张小图时，这种读取方式就可以大显身手了。

PNG格式

png是一种无损压缩格式， 压缩大概是用行程编码算法。

png可以有透明效果。

png比较适合适量图,几何图。 比如本文中出现的这些图都是用png保存，比用jpeg保存体积要小。

GIF格式

上面提到的bmp,jpeg,png图片都只有一帧，而gif可以保存多帧图像。

webp格式

google开发的一种有损、透明图片格式，相当于jpeg和png的合体，google声称其可以把图片大小减少40%。

位图（点阵图）常见图片格式

位图最常见格式是jpg，其他常见的格式有：GIF、PNG、BMP等。 JPG格式可以把文件压缩到最小，图像中重复或不重要的资料会被丢失。

GIF格式支持透明度、压缩、交错和多图像图片（动画GIF）。不支持半透明效果。 PNG格式支持半透明效果。

BMP格式不采用其他任何压缩，所以BMP文件所占用的空间很大，但图像中的资料不会被丢失。

矢量图常见图片格式

矢量图主流格式是cdr和ai，还有其他格式如SWF格式、 SVG格式、 WMF文件格式、 EMF文件格式、EPS文件格式

、DXF文件格式等。 cdr是CorelDraw软件使用中的一种图形文件保存格式。

CDR文件属于CorelDraw专用文件存储格式，必须使用匹配软件才能打开浏览，你需要安装CoreDraw相关软件后才能打开该图形文件。

AI格式文件是一种矢量图形文件,适用于Adobe公司的Illustrator软件的输出格式,与PSD格式文件相同,AI文件也是一种分层文件,用户可以对图形内所存在的层进行操作。

SWF（Shockwave Format）文件格式是二维动画软件Flash中的矢量动画格式，主要用于Web页面上的动画发布。

SVG(Scalable Vector Graphics) 。是基于XML（Extensible Markup

Language），由World Wide Web Consortium（W3C）联盟进行开发的一种开放标准的矢量图形语言。

WMF文件格式：是常见的一种图元文件格式，是它具有文件短小、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，但其图形往往较粗糙。

EMF文件格式：是微软公司开发的一种Windows 32位扩展图元文件格式。其总体目标是要弥补使用WMF的不足，使得图元文件更加易于接受。

EPS文件格式：是用PostScript语言描述的一种ASCII码文件格式，即可以存储矢量图，也可以存储位图，最高能表示32位颜色深度，AI是打开eps格式的首选软件，当然其他软件也可以通过导入打开此类格式的文件。

DXF文件格式：是AutoCAD中的矢量文件格式。 还有一个是plt文件，是用于雕刻方面的，也是矢量格式。