Tipos de bitmaps

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Um bitmap é uma matriz de bits que especifica a cor de cada pixel em uma matriz retangular de pixels. O número de bits dedicados a um pixel individual determina o número de cores que podem ser atribuídos a esse pixel. Por exemplo, se cada pixel é representado por 4 bits, em seguida, um determinado pixel pode ser atribuído um dos 16 cores diferentes (2^4 = 16). A tabela a seguir mostra alguns exemplos do número de cores que podem ser atribuídos a um pixel representado por um determinado número de bits.

Bits por Pixel Número de cores que podem ser atribuídos a um pixel
1 2^1 = 2
2 2^2 = 4
4 2^4 = 16
8 2^8 = 256
16 2^16 = 65.536
24 2^24 = 16, 777, 216

 

Os arquivos de disco que armazenam bitmaps geralmente contêm um ou mais blocos de informações que armazenam informações como número de bits por pixel, número de pixels em cada linha e número de linhas na matriz. Esse arquivo também pode conter uma tabela de cores (às vezes chamada de uma paleta de cores). Uma tabela de cores mapeia os números no bitmap para cores específicas. A ilustração a seguir mostra uma imagem ampliada juntamente com sua tabela de cores e bitmap. Cada pixel é representado por um número de 4 bits, portanto, existem 2^4 = 16 cores na tabela de cores. Cada cor na tabela é representada por um número de 24 bits: 8 bits para vermelho, 8 bits para verde e 8 bits para azul. Os números são exibidos em formato hexadecimal (base 16): um = 10, B = 11, C = 12, D = 13, E = 14, F = 15.

ilustração mostrando uma matriz de números, uma imagem e uma tabela que correspondem os números de matriz às cores

Examinar o pixel na linha 3, coluna 5 da imagem. O número correspondente no bitmap é 1. A tabela de cores informa que 1 representa a cor vermelha, portanto, o pixel é vermelho. Todas as entradas na linha superior do bitmap são 3. A tabela de cores nos informa que 3 representa azul, portanto, todos os pixels na linha superior da imagem são azuis.

Observação

Alguns bitmaps são armazenados no formato de baixo para cima; os números na primeira linha do bitmap correspondem aos pixels na linha inferior da imagem.

 

Um bitmap que armazena índices em uma tabela de cores é chamado de bitmap indexado por paleta . Alguns bitmaps não tiveram necessidade de uma tabela de cores. Por exemplo, se um bitmap usa 24 bits por pixel, esse bitmap pode armazenar as cores ao invés de indexar em uma tabela de cores. A ilustração a seguir mostra um bitmap que armazena as cores diretamente (24 bits por pixel) em vez de usar uma tabela de cores. A ilustração também mostra uma exibição ampliada da imagem correspondente. No bitmap, FFFFFF representa branco, FF0000 representa vermelho, 00FF00 representa verde e 0000FF representa azul.

ilustração de uma matriz de valores hexadecimais, seguida pela imagem de bitmap que os números representam

 

Formatos de arquivos gráficos

Há muitos formatos padrão para salvar bitmaps em arquivos. O Windows GDI+ dá suporte aos formatos de arquivo gráfico descritos nos parágrafos a seguir.

BMP (Bitmap)

BMP é um formato padrão usado pelo Windows para armazenar imagens independente de dispositivo e aplicativo. O número de bits por pixel (1, 4, 8, 15, 24, 32 ou 64) para um determinado arquivo BMP é especificado no cabeçalho do arquivo. Arquivos BMP com 24 bits por pixel são comuns.

GIF (Graphics Interchange Format)

GIF é um formato comum para imagens que aparecem nas páginas da Web. GIFs funcionam bem para desenhos de linha, figuras com blocos de cor sólida e imagens com limites nítidas entre as cores. GIFs são compactados, mas nenhuma informação é perdida no processo de compactação; uma imagem descompactada é exatamente a mesma que a original. Uma cor em uma imagem GIF pode ser designada como transparente, para que tenha a cor da tela de fundo de qualquer página da Web que exibe a imagem. Uma sequência de imagens GIF pode ser armazenada em um único arquivo para formar um GIF animado. GIFs armazenam no máximo 8 bits por pixel, portanto, estão limitados a 256 cores.

JPEG

JPEG é um esquema de compactação que funciona bem para cenas naturais, como fotografias digitalizadas. Algumas informações são perdidas no processo de compactação, mas geralmente a perda é imperceptível ao olho humano. As imagens JPEG coloridas armazenam 24 bits por pixel, portanto, elas são capazes de exibir mais de 16 milhões de cores. Há também um formato JPEG em escala de cinza que armazena 8 bits por pixel. JPEGs não dão suporte a transparências ou animações.

O nível de compactação de imagens JPEG é configurável, mas níveis mais altos de compactação (arquivos menores) resultam em mais perda de informações. Uma taxa de compactação de 20:1 geralmente produz uma imagem que o olho humano tem dificuldade de distinguir do original. A ilustração a seguir mostra uma imagem BMP e duas imagens JPEG compactadas dessa imagem BMP. O primeiro JPEG tem uma taxa de compactação de 4:1 e o segundo JPEG tem uma taxa de compactação de 8:1.

ilustração mostrando uma imagem de bitmap e duas compactações jpeg dessa imagem; a compactação mais alta tem mais variação do original

Compactação de JPEG não funcionam bem para desenhos de linha, blocos de cor sólida e limites nítidos. A ilustração a seguir mostra um BMP junto com dois JPEGs e GIF. Os JPEGs e GIF foram compactados do BMP. A taxa de compactação é 4:1 para o GIF, 4:1 para o JPEG menor e 8:3 para o JPEG maior. Observe que o GIF mantém os limites nítidos ao longo das linhas, mas os JPEGs tendem a desfocar os limites.

ilustração comparando um bitmap de um desenho de linha com dois equivalentes jpeg e um gif; o gif preserva melhor a cor e a nitidez da linha

JPEG é um esquema de compactação, não é um formato de arquivo. JPEG File Interchange Format (JFIF) é um formato de arquivo normalmente usado para armazenar e transferir imagens que foram compactadas de acordo com o esquema JPEG. Arquivos JFIF exibidos por navegadores da Web usam a extensão .jpg.

Arquivo de imagem trocáveis (Exif)

Exif é um formato de arquivo usado para fotografias capturadas por câmeras digitais. Um arquivo Exif contém uma imagem compactada de acordo com a especificação JPEG. Um arquivo Exif também contém informações sobre a fotografia (data tirada, velocidade do obturador, tempo de exposição e assim por diante) e informações sobre a câmera (fabricante, modelo e assim por diante).

PNG (Portable Network Graphics)

O formato PNG mantém muitas das vantagens do formato GIF, mas também fornece recursos além dos do GIF. Como arquivos GIF, PNG são compactados sem perda de informações. Arquivos PNG podem armazenar cores com 8, 24 ou 48 bits por pixel e escalas de cinza com 1, 2, 4, 8 ou 16 bits por pixel. Por outro lado, arquivos GIF podem usar apenas 1, 2, 4 ou 8 bits por pixel. Um arquivo PNG também pode armazenar um valor alfa para cada pixel, que especifica o grau ao qual a cor desse pixel é combinada com a cor da tela de fundo.

O PNG melhora o GIF em sua capacidade de exibir progressivamente uma imagem; ou seja, para exibir aproximações melhores e melhores da imagem à medida que ela chega por meio de uma conexão de rede. Arquivos PNG podem conter informações de correção de cor e de gama para que as imagens podem ser processadas com precisão em uma variedade de dispositivos de vídeo.

Formato Tag Image File (TIFF)

TIFF é um formato flexível e extensível que tem suporte em uma ampla variedade de plataformas e aplicativos de processamento de imagem. Arquivos TIFF podem armazenar imagens com um número arbitrário de bits por pixel e podem empregar uma variedade de algoritmos de compactação. Várias imagens podem ser armazenadas em um único arquivo TIFF de várias páginas. Informações relacionadas à imagem (marca de scanner, computador host, tipo de compactação, orientação, amostras por pixel e assim por diante) podem ser armazenadas no arquivo e organizadas com o uso de marcas. O formato TIFF pode ser estendido conforme necessário para a aprovação e a adição de novas marcas.