Вова сидел у меня на кухне и уплетал печенье "Юбилейное", запивая его чаем. Я расположился напротив с ноутбуком в руках. Мальчик с любопытством наблюдал за моими действиями. Его очень расстраивало, что ему не видно экрана, Я подсел к Вове поближе.

Вова понимающе кивнул головой.

— А теперь давай составим таблицу, в которой будем фиксировать наиболее важные сведения о форматах;

— Мы с тобой знаем, что каждая точка рисунка может кодироваться 24 битами.

— Да. А если черно-белое изображение, то...

— Один бит, — подхватил прилежный ученик.

— Поэтому в графу таблички "Число бит на пиксель" пишем 24 бита. Ты уже подсчитал, сколько цветов может быть в изображении — 2²⁴. А теперь заполним поле "Размер изображения". Так как изображение состоит из пикселей, то и размер измеряется в пикселях (точках). Максимальный размер рисунка в BMP-файле - (2¹⁶-l)x(2¹⁶-l).

Задача 2.1. Почему размер по горизонтали равен 2¹⁶-1, а не 2¹⁶?

Раньше существовали 16-цветные EGA-адаптеры. Память таких адаптеров делилась на непрерывные куски— плоскости, планы. Составляющие цвета пикселя (как правило, 1 бит) находились в соответствующих местах плоскостей. Для того чтобы поставить точку определенного цвета, требовалось исправить в 4 плоскостях по 1 биту. Получалось, что цветная картинка как бы состояла из 4 наложенных монохромных (не путать с черно-белыми) . Для поддержания совместимости современные видеоадаптеры умеют работать и в таких EGA-режимах.

Представь на минутку, что графический файл — это грузовики, везущие бочки-байты на склад (видеокарту). При поступлении на склад содержимое бочек должно быть разнесено по соответствующим полкам, Это требует определенного времени: открыть бочку, достать какую-то часть, переложить на полку и т.д. А если заранее распределить по бочкам так, чтобы все из бочки выкладывать на одну полку, то это сильно сэкономит время. Это и есть аппаратная зависимость.

— А на сколько полок нужно раскладывать содержимое бочки? — поинтересовался Вова.

— Он равен 1 375 127 байтам, — сообщил Вова.

— К какому выводу можно прийти?

— PCX-формат компактнее, — догадался Вова.

— Десять, — подумав, ответил Вова.

— Правильно, именно с этой десятки и начинается PCX-файл. Код 0А означает, что это PCX-формат. Далее через байт следуют номер версии (05), количество бит на пиксель (в данном файле — 8) и т.д. Но если обнаружишь в начале файла признак ОА, то все равно не надо сразу считать, что это PCX-файл. Надо очень внимательно проанализировать 128-байтный заголовок.

—  А теперь составь таблицу, какую мы составляли для BMP-файла, я тебе помогу.

— Давай немного ее проанализируем. Появились новые понятия — левая, правая, верхняя, нижняя граница изображения. Дело в том, что PCX-формат допускает хранение в растровом массиве большего изображения, чем картинка, видимая на экране. Левая и верхняя граница задают отступ от верхнего угла изображения, а разница между границами задает размер видимой части.

— Кроме того, ты помнишь, что строки BMP-файла иногда содержали "лишние" байты в конце строки растра?

— Да, если число байт в строке нечетно, там добавляется "выравнивающий" байт, — вспомнил Володя.

— Правильно! Заметь, что пиксели, в которых измеряются границы изображения, нумеруются с О, поэтому правая граница — 03 IF. Сколько это будет в десятичной системе счисления?

— Это будет 3 умножить на 256 плюс 16 плюс 15, то есть 799!

— А нижняя граница, соответственно, будет 599. То есть размер изображения — 800 на 600 точек. Есть еще интересный байт в файле, определяющий метод сжатия. Он, как правило, установлен равным 1, что указывает на дополнительную упаковку изображения. Но об этом поговорим в другой раз. Теперь вспомни пример с "бочками". В таблице написано, что в файле DOLLS.PCX используется 8 бит на пиксель. То есть...

— 256 цветов, — подхватил Вова.

— Да, но смотри, что сообщает про этот файл программа PhotoImpact Viewer (программа для просмотра графических файлов различных форматов).

— 24 бита, — сообщил ученик.

— Правильно. А теперь посмотри на строку "Количество планов" в таблице, которую мы составили. Там стоит число 3. Это означает, что информация о точке хранится в трех различных растровых массивах, по 8 бит в каждом, то есть 3 умножить на 8, получишь те же 24 бита на пиксель. При этом в файле DOLLS.PCX растровые данные хранятся по планам в трех растровых массивах, следующих один после другого. А если бы количество планов было равно единице, то...

— В одном массиве, как было в BMP-файле, — подытожил Володя.

— Да, только при true color в PCX-файле всегда 3 плана. А один план бывает при 256-цветном изображении. Именно тогда в конце файла находится палитра. Кроме того, в таблице есть два поля, описывающих разрешение. Для более правильной привязки изображения к экрану: 144 точки на дюйм. А программа PhotoImpact Viewer сообщает, что 57 точек. Как ты думаешь, почему?

Володя задумался на несколько секунд и ответил.

— Дядя Саша, а будем заполнять последний столбец? — спросил Вова.

— Будем, только пойдем прогуляемся с собаками, уже время подошло, и я продолжу.

Мы взяли на поводки моих собак— таксу и добермана — и пошли гулять.

— Итак, следующий формат...

— GIF, — напомнил Вова.

— GIF — это Graphics Interchange format (дословно — Формат для Обмена Графикой). Этот формат, разработанный фирмой CompuServe, стал одним из самых распространенных форматов для хранения и обмена изображениями, хотя первоначально предназначался для сети CompuServe. Подчас придуманное кем-то для внутренних нужд вполне подходит и для всех. формат GIF устроен не так, как известные тебе PCX и BMP. Говорят, что в GIF графическая информация хранится в виде потока данных. Информация состоит из блоков, которые следуют один за другим. Нельзя сказать, где начинается 17-й блок, пока не прочитан 16-й. Поэтому при чтении файла информация "льется как вода", непрерывным потоком. Понятно?

— Понятно, — подтвердил Вова.

— К недостаткам GIF-файла можно отнести скромное количество цветов в картинке — всего 256 цветов, правда, из палитры. • — A true color? — удивился мальчик.

— Никакого true color, максимум 256 цветов и все. Но есть и достоинства. Один файл может содержать произвольное число изображений. Правда, большинство файлов, которые ты встретишь, содержат всего одну картинку. Различают две версии формата GIF: GIF87a и GIF89a... Но нам пора домой. Пойдем, я дома расскажу дальше.

И мы возвратились с прогулки домой. Собаки шли спокойно — хорошо погуляли. Мы снова сели пить чай.

— Сначала про GIF87a. Версия выпущена в мае 1987 года, как ты, наверное, догадался из названия:

GIF87— 87-й год. Каждый файл состоит из заголовка, необязательной палитры и собственно информации про картинки. Вот все та же картинка DOLLS, уже в GIF-формате.

— А цветов сколько? — спросил Володя.

— Только 256. Теперь смотри внутрь. Начинается с признака GIF-файла и номера версии “'87a”.

— Давай снова составим таблицу.

— После заголовка идет палитра, которая используется для всех изображений в файле GIF, если у изображения нет собственной палитры. Если глобальная цветовая палитра отсутствует, то каждое изображение, хранящееся в файле GIF, должно иметь собственную палитру.

— А палитры устроены как в BMP-файлах?

— Да, точно так. Причем и палитры картинок, и глобальная палитра устроены совершенно одинаково: тройки байт, задающие красную, зеленую и синюю составляющие цвета точки. А теперь про данные картинки. Как и у PCX-файла, GIF использует специальный алгоритм сжатия данных, для того чтобы объем дисковой памяти при хранении был поменьше. Я тебе говорил, что мы с тобой поговорим чуть попозже о том, как работают алгоритмы сжатия... Сжатые данные картинки хранятся в виде потока блоков размером не более 255 байт. Каждый блок состоит из байта-длины блока и собственно данных. Когда картинка заканчивается, следует блок нулевой длины.

— А я видел, что GIF-файлы при загрузке из сети Интернет как-то интересно появляются, как будто нечетко сначала, а потом все четче и четче. Почему это? — спросил Володя.

— Хороший вопрос, умница. GIF был задуман для передачи изображений именно по сети. Если ты подключен через модем, то ты наблюдаешь загрузку GIF-файла "вживую". Этот формат "умеет" передавать строки картинки чередующимися: сначала 0, 8, 16, то есть каждая 8-я строка, затем 4, 12, 20 — и снова через 8 строк. Далее со 2-й строки и через 4: 2, б, 10... И последний проход начинается с 1-й строки и через 2: 1, 3, 5... каждая нечетная. Такое изображение, даже "приехав" на 50%, позволяет увидеть всю картинку, хотя, может, и без деталей. Глаз и мозг дополняют картинку сами, хотя получена всего половина изображения.

— А тогда при нечередующихся строках "приедет" только верхняя половина картинки, и мы еще не знаем, что будет внизу картинки, да?

— Молодец! При этом чередующиеся строки на самом деле лежат в этом порядке в файле GIF. Однако это может создать определенные трудности при перекодировании чередующегося GIF-файла в другой формат. Теперь про GIF89a. Эта версия выпущена в июле 1989 года. формат GIF89 очень похож на GIF87. Общая структура файла такая же: заголовок, необязательная палитра и информация про картинки. Однако в новой версии формата появились новые информационные блоки, которые названы управляющим расширением. Такое вот странное название.

— Я запомню,— улыбнулся Вова.

— Их четыре типа: управление графикой, текстом, комментарии и приложения. Эти блоки созданы для управления выводом графики из GIF-файла и для некоторого другого. А теперь подробнее. Управление графикой используется, когда одна картинка GIF-oaeea перекрывает другую (может даже прозрачную), когда предыдущую картинку надо удалить (или восстановить) или подождать, пока человек нажмет на кнопку мыши. Блок текста позволяет накладывать предложения обычного текста поверх изображения. Это особенно удобно, когда нужно поменять текст в GIF-oaeea,

оставив неизменным фоновое изображение. Комментарии просто пропускаются при выводе изображения, но могут быть полезны авторам рисунка, например, содержать информацию об авторе рисунка, дате создания и еще что-нибудь полезное. Приложения хранят специальные данные, которые воспринимаются специальными же программами. Другие программы, показывающие GIF-файл, просто пропускают этот блок.

— А как устроены управляющие расширения?— спросил Володя.

— Давай рассмотрим, как устроен блок текста, снова составим таблицу.

— Я понял,— сказал Вова, внимательно разглядев таблицу,— этот блок задает текст...

— Теперь мы можем наконец заполнить все графы таблицы:

— УФФ! — радостно завершил мальчик, — я знаю про три формата: BMP, PCX и GIF! А поиграть на компьютере можно?

— Садись, Вова, к настольному компьютеру. Выбирай игру, отдохни. А я еще поработаю.

Через пару часов мы распрощались с моим маленьким соседом. Вова был счастлив: и узнал много, и поиграл. Мы договорились скоро встретиться снова.