Pixelgrafika

A pixelgrafikus képek az egyes képpontokat egymás mellett sorokban, és egymás alatt oszlopokban helyezik el (ún. mátrixban). A alábbi ábra szemléltet egy pixelgrafikus képet:

A rácsozatot csak a szemléletesség miatt rajzoltam a képre. Jól látható, hogy a képek kis négyzetekből (képpontokból) épülnek fel. Emiatt 424b18e a kialakítás miatt használja a szaknyelv a bitmap kifejezést erre a formátumra.

Mielőtt azonban elmélyedünk a pixelgrafika rejtelmeiben, nem árt tisztázni néhány elméleti fogalmat, aminek az ismerete nélkülözhetetlen a megértéshez.

Képfelbontás

A képfelbontás a képpontok távolságát mutatja egy képen. Például egy képre azt mondják, a felbontása 300 dpi (dot per inch, képpont/hüvelyk), akkor ez azt jelenti, hogy a kép egy hüvelykjén (2,54 cm) 300 különálló képpont van. A dpi egyébként a pixelgrafikus formátumok szabványos mértékegysége. Ez az érték minél nagyobb, annál részletgazdagabb a kép. De vigyázat! A felbontás növelése négyzetes mértékben növeli a kép méretét! Ugyanis mivel a bitmap képek minden képpontot külön ábrázolnak (lásd a fenti példát), ezért a kép mérete (szélessége és magassága) alapvetően befolyásolja a file méretét. Minél nagyobb egy kép hossza és szélessége, annál nagyobb a tárolandó képpontok száma, ebből kifolyólag annál nagyobb a fileméret. Lássuk ezt egy példán keresztül: ha egy kép felbontása 100 dpi, akkor a tárolandó képpontok száma 100x100=10 000. (Azért 100x100, mert a képszélességet szorozni kell a képmagasággal.) Ha a kép felbontását csökkentjük 50 dpi-re, akkor a tárolandó képpontok száma 2500. Látható, hogy ha a felbontás a felére csökken, akkor a fileméret a negyedére esik vissza. Ugyanez sajnos felfelé is igaz, tehát ha a kép felbontását növeljük 200 dpi-re, akkor a tárolandó képpontok száma 40 000-re emelkedik.

Jellemzésképpen megemlítek néhány értéket, amit a gyakorlatban használnak: fekete-fehér rajz esetén 600-1200 dpi, fekete-fehér fotó esetében 150-200 dpi, színes fotó esetében 200-300 dpi.

Fontos: minden pixelgrafikus képnek van egy fizikai mérete (centiméterben) és egy felbontása (dpi-ben). Tehát egy képet pontosan úgy jellemezhetünk, hogy megadjuk a méretét (pl. 6x9 cm) és a felbontását (pl. 300 dpi).

Színmélység

Ez az érték azt mutatja, hogy a képet alkotó képpontok hány biten vannak ábrázolva. Közérthetőbben: egy képpont megjelenítéséhez hány bitre van szükség. Egy bites ábrázolás esetében az ábrázolható színek száma kettő (fekete vagy fehér).

Nyolc bit esetében egy-egy képpont 256 különböző színt vagy árnyalatot vehet fel (2⁸=256). Jellemzően a szürkeárnyalatos fotók esetében használják ezt a formátumot, ugyanis az emberi szem a szürke árnyalataiból körülbelül 250-et tud megkülönböztetni. Így ezt a formátumot szokták grayscale (szürkeárnyalatos) néven is emlegetni.

Tizenhat bit esetén az ábrázolható színek száma valamivel több, mint 65 ezer. Ez szokott jellemzően lenni egy SVGA monitor színmélysége (lásd a Windows munkaasztal beállításainál, a monitor színmélységnél). Ekkor egy képpontot 16 biten (2 byte-on) ábrázolnak.

Huszonnégy bit esetében az ábrázolható színek száma 16,7 millió. Ennyi színt képes megkülönböztetni az ember szeme. Ehhez 3 byte szükséges. Ezt a formát használja a monitor az ún. true color (igazi színek) üzemmódban.

A nyomdászatban használják az ún. CMYK (C=cyan , M=Magenta , Y=yellow , K=black ) színteret, aminek az ábrázolásához már 4 byte-ra (32 bitre) van szükség. Erre a formára szinte csak a nyomdászoknak van szüksége (de azoknak nagyon).

Pixelgrafikus képformátumok

BMP - "Bitmap-file". Ez a file-formátum főként a Microsoft Windows-ban használatos bitmap-képek tárolására. Ez a file-formátum különböző színmélységeket és felbontási fokozatokat támogat, és független a használt grafikus kártyától és annak grafikai kezelőprogramjától. A formátum 24 bites színmélységig tud képeket tárolni és a Windows-os grafikai alkalmazások túlnyomó része be tudja olvasni.

PCX - Eredetileg a "PC Paintbrush" (a mai Windows-os rajzprogram, a "Paintbrush" elődje) rajzprogram saját file-formátuma volt, manapság egyike a Bitmap-képek legelterjedtebb standard formátumainak. A PCX-file-ok különböző színmélységeket (illetve szürkeségi fokozatokat) támogatnak, ám legfeljebb 256 színre képesek. A lehetséges változatokat azonban gyakorlatilag minden olyan program értelmezni tudja, amelyik alapvetően képes a PCX formátumot olvasni.

TIF - Az úgynevezett TIFF-formátumot (Tagged Image File Format) főként a kiadványszerkesztéshez (DTP) dolgozták ki. Ez egy fontos adatátviteli formátum képfeldolgozással, szkennelt képek utómunkálataival stb. kapcsolatban. Sajnos a TIFF megnevezés különböző, gyártóspecifikus változatokat takar, melyek egymással nem száz százalékosan kompatibilisek, s ezért használatuk során problémák adódhatnak. A TIFF tetszés szerinti képméretet és színmélységet támogat 24 bitig. A TIFF-formátumban eredetileg sűrítés nélkül tárolták a képfile-okat, s ennek eredményeképpen nagyméretű file-okat kellett kezelni. Ezért az LZW-eljárás (Lempel-Ziv-Welch) szerint kidolgoztak egy adatsűrítési módszert a TIFF-formátumhoz. Ráadásul a Macintosh- és a PC-szabvány eltérően rendezi a képadatokat. Ha az adatokat más gépekre is át kell vinni, érdemes ezekkel a jellemzőkkel kapcsolatban kísérleteket végezni, így meghatározható, hogy az adott gépen lévő programrendszer milyen változatokat képes olvasni.

RIF - "Resource Interchange File Format" Olyan adatformátum, melyet kifejezetten két inkompatibilis program közötti képátvitelre fejlesztettek ki. Tetszés szerinti képméretet és színmélységet támogat. Ezt a formátumot azonban főként csak nagyobb grafikai programok csomagjában találhatjuk meg.

GIF - Ezt file-formátumot eredetileg a CompuServe (egy on-line szolgáltatásokat kínáló cég) fejlesztette ki annak érdekében, hogy képadatokat (időjárási térképeket, fényképeket, Public-Domain képeket stb.) lehessen kereskedelemi szolgáltatásokon belül különböző számítógéprendszerekre átvinni. A GIF-formátumot (Grafics Interchange Format) ezért a legtöbb hardverplatform támogatja, ám legfeljebb 256 színű képek tárolására használható. Jogdíjköteles volt! Tömörített képformátum.

DIB - A DIB-formátum ("Device Independent Bitmap") olyan bitmap-formátum, amelynek felépítése nagyon hasonlít a BMP-hez. A Windows 3.0 multimédiás bővítéseihez vezették be, mára már nagyrészt a Windows 3.1 standard része. A BMP-formátumhoz hasonlóan 24 bites színmélységig lehet benne képeket tárolni, és a formátum független a használt grafikus kártyától. A BMP-formátumhoz való nagymértékű hasonlóság következtében számos Windows-os grafikai program közvetlenül képes olvasni ezt a formátumot. Ha mégsem, a "Paintbrush"-hoz hasonló programok segítségével problémamentesen konvertálható.

RLE - A BMP, illetve a DIB-formátum változata, ahol a kép-file méretét az RLE (Runlength-Encoding) adatsűrítő eljárás segítségével csökkentik. Ezt az adatformátumot főként azok a grafikai programok támogatják, amelyeket a Windows 3.1 óta fejlesztettek ki, illetve módosítottak. Az RLE-formátumra egyéb tekintetben ugyanazok a paraméterek vonatkoznak, mint a BMP-re és a DIB-re.  MSP - "Microsoft Paint", saját file-formátum, melyet a Microsoft a Windows alatt futó Paintbrush-hoz és más grafikai programjaihoz fejlesztett ki. Az MSP-file-okra ugyanazok az előfeltételek és korlátozások vonatkoznak, mint a PCX-formátumra. Fontos korlátozás tehát, hogy ez a formátum csak 256 színt képes támogatni. Az MSP file-okat a Windows Paintbrush programjával lehet PCX- vagy BMP adatállományokká átalakítani.

CLP - "Clipboard File". Ezt a file-formátumot a Windows vágólapjával kapcsolatosan használják, amikor annak tartalmát file-ba kell elmenteni. A file tartalma azonban a beállított grafikai kezelőprogramtól és az aktív grafikai kártya üzemmódjától függ. Éppen ezért a CLP adatállományokat más számítógépeken csak akkor lehet beolvasni, ha azok teljesen azonos grafikus kártyával rendelkeznek, és ráadásul ugyanabban a grafikus üzemmódban futnak. A CLP adatállományokat ezért óvatosan érdemes használni, legfeljebb csak átmeneti adatcserére a saját számítógépünkön belül. A formátum felbontása és színmélysége az ismertetett elvek következtében a Windows grafikai meghajtóprogramjának aktuális beállításaitól függ. Ami a Windows képernyőjén megjelenhet, az CLP-file-ban is tárolható.

IMG - "Image Files", további, főként Windows alatt elterjedt bitmap-formátum. Másképp épül fel, mint a különféle BMP-változatok, ám nagyjából ugyanazt tudja, tehát a képeket tetszőleges méretben és felbontásban 24 bites színmélységig képes tárolni.

TGA - Speciális grafikai formátum, melynek felépítése a TIGA-grafikuskártyák működéséhez igazodik. Ebben a formátumban nagyfelbontású, 24 bit színmélységű képeket, illetve más színmélységeket, mint például a "True Color" (32768, illetve 65536 szín) lehet tárolni. Ezt a formátumot számos komoly grafikai program képes olyan file-formátumokba átalakítani, melyek ugyancsak támogatják az ilyen színmélységeket. Mivel a TIGA-grafikuskártyákat csak professzionális területen használják (ott is főként CAD és hasonló alkalmazások esetében), ez a file-formátum - eltérően például az USA-tól - nálunk csak kismértékben terjedt el. 

PCD - Photo-CD-specifikus file-formátum, ennek segítségével tárolják a képeket a Photo-CD-n. Egy PCD-file az adott képet akár 6 különböző felbontási fokozatban is tartalmazhatja. A PCD-file-on belül speciális, a Kodak által kifejlesztett, és szerzői joggal védett színkódolási és adatsűrítési eljárásokat használnak. A PCD-file-okat ezért csak megfelelő beolvasó és képfeldolgozó programok képesek megnyitni. Bár lehetőség van arra, hogy az egyes PCD-file-okat a Photo-CD-ről más tárolóeszközre, például merevlemezre vagy írható lemezre másoljuk át, a legtöbb Photo-CD-kompatibilis program ezeket a file-okat csak akkor fogadja el, ha azok tényleg egy Photo-CD-ről lettek beolvasva. Ez a megszorítás a Kodak licensz-feltételeinek részét képezi - a gyártó így szeretné Photo-CD-jét és file-formátumát védeni. Az olyan programok tehát, amelyek a PCD-file-okat más tárolóeszközökről is képesek beolvasni, valószínűleg nem rendelkeznek a Kodak hivatalos engedélyével és nyilvános alkalmazásokban nem használhatók. 

JPG - Olyan képek, melyeket a JPEG eljárással sűrítettek. Ezeket a file-okat különböző felbontási fokozatban és 24 bites színmélységig lehet tárolni. A beállított sűrítési aránytól függően az adatsűrítés látható veszteségeket okozhat, ám a file-ok ennek eredményeképpen rendkívül kisméretűek. A képek beolvasásához és megjelenítéséhez azonban egy JPEG-dekomprimáló (kicsomagoló) programrészre, illetve megfelelő rutinra van szükség egy adott grafikai programon belül. A JPEG-adatok kicsomagolása a számítógép teljesítményétől függően bizonyos időt igényelhet.