Grafikformate

BMP

Das Format BMP wird von den meisten Graphikprogrammen unterstützt, die unter MS-Windows arbeiten. Auch die meisten Konvertierprogramme unterstützen BMP. Zur Zeit gibt es vier Versionen des BMP-Formats:

• MS-Windows Version 1.x und 2.x
• MS-Windows Version ab 3.x
• OS/2 Version 1.x
• OS/2 Version ab 2.x

Hier wird beispielhaft nur die MS-Windows Version ab 3.x beschrieben. Eine BMP-Datei besteht aus vier Abschnitten:

• Der Bitmap Header enthält die Datei-Signatur "BM", die Dateilänge in Byte und den Abstand (Offset) zwischen Dateianfang und Datenanfang in Byte.

• Im Information Header finden sich Informationen zum Bild selbst, z. B. die Höhe und Breite des Bildes, die horizontale und vertikale Auflösung in Pixel pro Meter, der Typ der Komprimierung und die Anzahl der benutzten Farben.

• Die Farbpalette definiert jede Farbe durch ihren Anteil an Rot, Grün und Blau.

• Die Daten enthalten die zeilenweise Rasterinformation des Bildes. Ausgangspunkt ist die linke untere Ecke des Bildes. Bei Bilder mit 1-, 4- oder 8-Bit Farbinformation enthält der Pixelwert nicht direkt die Farbinformation, sondern einen Index auf die Farbpalette. Bei 24-Bit Bildern entspricht der Pixelwert dem Farbwert, so daß die Farbpalette hier nicht benutzt wird. Die Daten können RLE-komprimiert sein. Dies ist aber nur selten der Fall.

GIF

GIF wurde von den Firmen UNISYS Corp. und CompuServe entwickelt. Ziel war eine minimale Dateigröße zum Austausch von Graphiken über Mailboxen. Da im Mikrocomputerbereich für jede gängige Hardware (Amiga, Atari, IBM-kompatible, Macintosh) Programme existieren, die GIF-Grafiken verarbeiten können, ist es vor allem als Austauschformat über Hardwaregrenzen hinweg von Bedeutung. Eine GIF-Datei kann mehrere Bilder enthalten, was z. B. Interlacing ermöglicht. Im sequentiellen Modus wird das Bild zeilenweise von links oben nach rechts unten codiert und ausgegeben. Unter 'Interlacing' versteht man eine Abwandlung des Bildaufbaus bei der Wiedergabe. Es erscheint zunächst ein recht grobes Bild, das dann schrittweise immer schärfer wird. So kann man sich schon recht schnell einen Eindruck verschaffen. Dazu wird der Bildaufbau in vier Durchgänge aufgeteilt. Im ersten Durchgang wird ausgehend von der Zeile 0 jede achte Zeile ausgegeben, also die Zeilen 0, 8, 16 usw. Im zweiten Durchgang wird ausgehend von Zeile 4 jede achte Zeile ausgegeben, also 4, 12, 20 usw. Im dritten Durchgang folgt ausgehend von Zeile 2 jede vierte Zeile, also 2, 6, 10 usw. Durchgang vier vervollständigt das Bild ausgehend von Zeile 1 mit jeder zweiten Zeile, also 1, 3, 5 usw.

Des weiteren kann man eine Farbe des Bildes als 'Hintergrundfarbe' definieren. Diese Farbe (im linken Bild hellblau) wird bei der Wiedergabe dann durch die Farbe des Hintergrundes ersetzt (rechtes Bild):

  

Zur Zeit gibt es zwei Versionen des GIF-Formats:

• GIF87a
• GIF89a

Eine GIF-Datei hat folgenden Aufbau:

• Die Signatur enthält die Buchstaben 'GIF' und eine Versionsnummer (87a oder 89a).

• Die Bildschirm-Definition definiert die Höhe und Breite des Bildschirms in Pixel, das sogenannte Resolution Flag, Hintergrundfarbe der Grafik sowie das Pixelseitenverhältnis (aspect ratio). Das Resolution Flag enthält Informationen über die Anzahl Bit pro Pixel (mit 4 Bit pro Pixel sind z.B. 16 Farben möglich)und die Anzahl der benutzten Farben in Bit. Außerdem existiert ein Flag, welches das Vorhandensein der optionalen globalen Farbskala anzeigt. Das Pixelseitenverhältnis wird aus dem Quotient von Pixelbreite und Pixelhöhe berechnet.

• Die globale Farbskala ist für eine präzise Farbwiedergabe bei Bildern verantwortlich, die auf einer anderen Hardware dargestellt werden sollen als sie erzeugt wurden. Für jede Farbe wird dabei der jeweilige Anteil der Farben Rot, Grün und Blau durch einen Wert von 0 (kein Anteil) bis 255 (voller Anteil) definiert. Anhand dieser Farbdefinition ist es anschließend möglich, für jedes Pixel die passendste farbliche Entsprechung auf der jeweiligen Hardware zu finden.

• Der Bild-Definitionsblock beginnt mit einem Bildtrennzeichen (2C hexadezimal) und enthält Informationen über die Position der linken oberen Ecke des Bildes auf dem Bildschirm in Pixel, über die Breite und Höhe des Bildes in Pixel (nicht größer als der vorher definierte Bildschirm) sowie diverse Flags. Die Flags geben u.a. an, ob eine lokale Farbskala existiert, ob das Bild sequentiell oder interlaced auszugeben ist und wieviele Bit eine Farbe der lokalen Farbskala beschreiben.

• Eine eventuell vorhandene lokale Farbskala für ein einzelnes Bild hat Vorrang vor der globalen Farbskala.

• Die eigentlichen Rasterdaten sind sowohl im sequentiellen Modus als auch im Interlaced-Mode LZW-komprimiert.

• Das GIF-Endzeichen ist stets 3B in hexadezimaler Form.

JPG

Das JPEG File Interchange Format (JFIF) ist eine Entwicklung der Firma C-Cube Microsystems zur Speicherung JPEG-komprimierter Daten. Eine JFIF-Datei hat folgenden Aufbau:

• Der Header enthält den Start of Image (SOI) marker (FF D8 hexadezimal), den Application marker (FF E0 hexadezimal), die Größe der APP0-Daten (s. u.), die Zeichenkette JFIF, die Versionsnummer der JFIF-Spezifikation (aktuell 1.02), die Maßeinheit (dots per inch, dots per centimeter oder keine), die Auflösung des Bildes in der festgelegten Maßeinheit sowie die Auflösung des optionalen Previewbildes in den APP0-Daten.

• Die APP0-Daten enthalten, falls vorhanden, 24-Bit Rot-Grün-Blau-Daten einer verkleinerten Version des Bildes. Dieses dient dazu, sich einen ersten Eindruck des vollständigen Bildes zu verschaffen. Dieses Preview-Bild ist nicht komprimiert.

• Optionale Header (ab Version 1.02) erlauben andere Varianten von Preview-Bildern, z.B. auch solche, die JPEG-komprimiert sind. Version 1.02 empfiehlt, nur noch diese neueren Header zu benutzen, um Informationen über Preview-Bilder zu speichern.

• Die eigentlichen Bilddaten bestehen aus Blöcken von JPEG-komprimierten Daten.

• EOI beendet die Datei.

PCX

Das PCX-Format wurde von der Firma ZSoft Corporation zur Speicherung und Übertragung der mit PC-Paintbrush erstellten Grafiken entwickelt. Dieses Format wurde von Microsoft übernommen und u.a. im Grafikprogramm MS-Paintbrush für Windows benutzt. PCX ist im PC-DOS/Windows-Bereich weit verbreitet, aber auch auf anderen Plattformen anzutreffen.

Nachteile des PCX-Formates sind eine hardwareabhängige Darstellung von Farben und Auflösung sowie ein relativ ineffizienter RLE-Kompressionsalgorithmus. Eine PCX-Datei hat folgenden Aufbau:

• Der Header begint mit der PCX-ID (0A hexadezimal) gefolgt von der PCX-Versionsnummer:
  1. Version 2.5 mit fester EGA-Farbpalette
  2. Version 2.8 mit modifizierbarer EGA-Farbpalette
  3. Version 2.8 ohne Farbpalette
  4. PC Paintbrush for Windows
  5. Version 3.0 von PC Paintbrush (24 Bit)

• Darauf folgen im Header Daten für die Kompressionsmethode (stets eine 1 für RLE, da scheinbar alle vorhandenen PCX-Daten komprimiert sind), die Anzahl Bits pro Farbebene (1,2,4,8 Bit, für 16,7 Mio. Farben sind 3 Farbebenen mit je 8 Bit nötig), die Bildgröße (Koordinaten der linken oberen und der rechten unteren Ecke), die Bildauflösung in horizontaler und vertikaler Richtung in der Einheit dots per inch (dpi) (abhängig vom erzeugenden Gerät), Einträge für eine 16 Farben EGA-Farbpalette, die Anzahl der Farbebenen (1, 3 oder 4), die Größe einer nichtkomprimierten Bildzeile einer einzigen Farbebene, die Art der Farbpalette (1= s/w oder Farbe, 2= Graustufen) sowie die horizontale und vertikale Größe des Bildschirmes auf dem das Bild erzeugt wurde. Abgeschlossen wird der Header mit den Zeichen 00 (hexadezimal).

  Gültige Kombinationen von Farbebenen und Anzahl der Pixel pro Farbebene sind:

  Farbebenen	Bits/Pixel	Anzahl Farben	Video-Modus
  1	1	2	s/w
  1	2	4	CGA
  3	1	8	EGA
  4	1	16	EGA und VGA
  1	8	256	Extended VGA
  3	8	16,7 Mio.	Extended VGA + XGA

• Die eigentliche Pixel-Information ist zeilenweise, nach Farbebenen getrennt komprimiert und abgelegt. Dabei sind jeweils ebensoviele Zeilen wie Farbebenen pro Bildzeile vorhanden. Gespeichert werden dabei Informationen zum Rot-, Grün- und Blaugehalt sowie zur Farbintensität. Es folgen also die Pixelinformationen für eine Bildzeile in der Reihenfolge Rot, Grün, Blau, Intensität .

• Der Inhalt der Farbpalette hängt, falls diese überhaupt existiert, von der Version der PCX-Datei ab. Hier wird nur die 256-Farben VGA-Palette kurz besprochen. Die Palette beginnt 769 Bytes vor dem Ende der Datei. Auch ein VGA-Bild benötigt die Palette nur, wenn das Bild mehr als 16 Farben enthält. Bei weniger als 16 Farben wird die EGA-Palette im Header benutzt. Die Farbpalette beginnt mit den Zeichen C0 (hexadezimal). Es folgen die 768 Bytes mit den Rot-, Grün- und Blauanteilen der maximal 256 VGA-Farben.

TIFF

TIFF ist eine Entwicklung der Firma Aldus Corporation. Dieses Format hat sich in den letzten Jahren zu einem der wichtigsten Formate für Rasterdateien entwickelt. Es wurde von Anfang an so umfangreich konzipiert, daß es eine Vielzahl von Speichermöglichkeiten bietet und neben den eigentlichen Grafikdaten auch Angaben wie der Name der benutzten Grafiksoftware oder der Scannertyp aufgenommen werden können. TIFF ist in der Lage, Schwarz/Weiß-, Grauwert- und Farbbilder zu speichern. Diese Möglichkeiten machen das Format komplizierter, andererseits aber auch universeller einsetzbar. Neben den meisten Scannern benutzen viele Grafikprogramme das TIFF-Format. Die letzte Revision ist TIFF 6.0 vom Juni 1992.

Das Einlesen von TIFF-Bildern bereitet manchen Programmen große Probleme. Aufgrund der möglichen Komplexität einer TIFF-Datei und der damit verbundenen Varianten (z.B. viele verschiedene Kompressionsmethoden) lesen viele Programme nur einen kleinen Anteil aller TIFF-Varianten. Die Fehlerursache ist dabei aber meist bei diesen Programmen zu suchen, da das TIFF-Format sehr präzise definiert ist. Wenn Sie Probleme beim Importieren einer TIFF-Datei haben, versuchen Sie, diese, falls noch möglich, unkomprimiert abzuspeichern und dann zu importieren.

Eine TIFF-Datei hat folgenden Aufbau:

• Der Header enthält Informationen für die Speicherart der Datei-Bytes (II für Intel little-endian, MM für Motorola big-endian) sowie die Versionsnummer (immer 42, unabhängig von der tatsächlichen Revisionsnummer) und die Adresse des ersten Image File Directories (IFD).

• Ein Image File Directory (IFD) besteht aus den drei folgenden Bereichen:
  

• Jedes Tag (Schlüssel) enthält Informationen über das zugehörige Bild. Dies können z.B. Bildbreite, Bildhöhe, Komprimierungsart sowie X- und Y-Offset sein. Die Anzahl der Tags ist variabel. Es gibt über 90 verschiedene Tags, die auftreten können. Daher ist die Länge des IFD nicht fest. Außerdem kann ein IFD überall (nach dem Header) in einer TIFF-Datei vorkommen. Enthält die Datei mehrere Bilder, so sind mehrere Anordnungen von IFD und Bilddaten möglich:

  Header IFD_1 IFD_2 ... IFD_n Bilddaten_1 Bilddaten_2 ... Bilddaten_n

  Header IFD_1 Bilddaten_1 IFD_2 Bilddaten_2 ... ... IFD_n Bilddaten_n

  Header Bilddaten_1 Bilddaten_2 ... Bilddaten_n IFD_1 IFD_2 ... IFD_n

• Folgt keine weiteres Bild, so ist die Adresse des nächsten IFD 00 (hexadezimal).

• Zur Speicherung werden die Bilder in Streifen einer festen Länge eingeteilt. Voreingestellt sind (2 hoch 32)-1 komprimierte Bildzeilen pro Streifen. Daher besteht ein Bild meist nur aus einem Streifen. Verschiedene Streifen eines einzigen Bildes können an beliebiger Stelle der TIFF-Datei auftreten. Die Bilddaten selbst können ebenfalls in beliebiger Reihenfolge gespeichert werden. Gebräuchlich sind die Varianten
  • Pro Bildebenen:
    Rot Rot Rot ... Grün Grün Grün ... Blau Blau Blau ...
  • Pro Farbkomponente:
    Rot Grün Blau Rot Grün Blau Rot Grün Blau Rot Grün Blau

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