風人園

一、 行程長度壓縮
　　原理是將一掃描行中的顏色值相同的相鄰像素用一個計數值和那些像素的顏色值來代替。例如:aaabccccccddeee，則可用3a1b6c2d3e來代替。對于擁有大面積，相同顏色區域的圖像，用RLE壓縮方法非常有效。由RLE原理派生出許多具體行程壓縮方法:
　　1.PCX行程壓縮方法: 該算法實際上是位映射格式到壓縮格式的轉換算法，該算法對于連續出現1次的字節Ch，若Ch>0xc0則壓縮時在該字節前加上0xc1，否則直接輸出Ch，對于連續出現N 次的字節Ch，則壓縮成0xc0＋N，Ch這兩個字節，因而N最大只能為ff－c0=3fh(十進制為63)，當N大于63時， 則需分多次壓縮。
　　2.BI_RLE8壓縮方法:在WINDOWS的位圖文件中采用了這種壓縮方法。該壓縮方法編碼也是以兩個字節為基本單位。其中第一個字節規定了用第二個字節指定的顏色重復次數。 如編碼 0504表示從當前位置開始連續顯示5個顏色值為04的像素。當第二個字節為零時第二個字節有特殊含義:0表示行末;1表示圖末;2轉義后面2個字節， 這兩個字節分別表示下一像素相對于當前位置的水平位移和垂直位移。這種壓縮方法所能壓縮的圖像像素位數最大為8位(256色)圖像。
　　3.BI_RLE壓縮方法: 該方法也用于WINDOWS位圖文件中，它與 BI_RLE8編碼類似，唯一不同是:BI_RLE4的一個字節包含了兩個像素的顏色，因此，它只能壓縮的顏色數不超過16的圖像。因而這種壓縮應用范圍有限。
　　4.緊縮位壓縮方法(Packbits):該方法是用于Apple公司的Macintosh機上的位圖數據壓縮 方法， TIFF 規范中使用了這種方法， 這種壓縮方法與BI_RLE8壓縮方法相似，如1c1c1c2132325648 壓縮為:83 1c 21 81 32 56 48，顯而易見， 這種壓縮方法最好情況是每連續128個字節相同，這128個字節可壓縮為一個數值7f。這種方法還是非常有效的。

二、霍夫曼編碼壓縮:
　　也是一種常用的壓縮方法。是1952年為文本文件建立的，其基本原理是頻繁使用的數據用較短的代碼代替，很少使用的數據用較長的代碼代替，每個數據的代碼各不相同。這些代碼都是二進制碼，且碼的長度是可變的。如: 有一個原始數據序列，ABACCDAA則編碼為A(0)，B(10)，C(110),(D111)，壓縮后為010011011011100。產生霍夫曼編碼需要對原始數據掃描兩遍，第一遍掃描要精確地統計出原始數據中的每個值出現的頻率，第二遍是建立霍夫曼樹并進行編碼，由于需要建立二叉樹并遍歷二叉樹生成編碼，因此數據壓縮和還原速度都較慢，但簡單有效，因而得到廣泛的應用。

三、LZW壓縮方法
　　LZW壓縮技術比其它大多數壓縮技術都復雜， 壓縮效率也較高。其基本原理是把每一個第一次出現的字符串用一個數值來編碼，在還原程序中再將這個數值還成原來的字符 串，如用數值0x100代替字符串"abccddeee"這樣每當出現該字符串時，都用0x100代替，起到了壓縮的作用。 至于0x100與字符串的對應關系則是在壓縮過程中動態生成的，而且這種對應關系是隱含在壓縮數據中，隨著解壓縮的進行這張編碼表會從壓縮數據中逐步得到恢復，后面的壓縮數據再根據前面數據產生的對應關系產生更多的對應關系。直到壓縮文件結束為止。LZW是可逆的， 所有信息全部保留。

四、算術壓縮方法
　　算術壓縮與霍夫曼編碼壓縮方法類似，只不過它比霍夫曼編碼更加有效。算術壓縮適合于由相同的重復序列組成的文件，算術壓縮接近壓縮的理論極限。這種方法，是將不同的序列映像到0到1之間的區域內，該區域表示成可變精度(位數 )的二進制小數，越不常見的數據要的精度越高(更多的位數)，這種方法比較復雜，因而不太常用。

五、 JPEG( 聯合攝影專家組 Joint Photographic Exprerts Group)
　　JPEG標準與其它的標準不同，它定義了不兼容的編碼方法，在它最常用的模式中，它是帶失真的，一個從JPEG文件恢復出來的圖像與原始圖像總是不同的，但有損壓縮重建后的圖像常常比原始圖像的效果更好。JPEG的另一個顯著的特點是它的壓縮比例相當高，原圖像大小與壓縮后的圖像大小相比，比例可以從1％到80～90％不等。 這種方法效 果也好，適合多媒體系統。

　　介紹完了壓縮算法，我們來簡要介紹一下三種位圖格式的異同和它們之間的相互轉換。
　　1. bmp圖象
　　　· 位圖文件頭(BITMAPHEADER)數據結構
　　　· 位圖信息(BITMAPINFO)數據結構
　　　· 位圖陣列

　　1)位圖文件頭數據結構包含BMP圖象文件的類型、顯示內容等信息。
　　Typedef struct{
　　　　　　Int bfType; //must be "BM"
　　　　　　Long bfSize; //位圖大小
　　　　　　Int bfReserved1;//must be "0"
　　　　　　Int bfReserved2;//must be "0"
　　　　　　Long bfOffBits;//位圖陣列的起始位置
　　}BITMAPEFILEHEADER;

　　2)位圖信息數據結構由BITMAPINFOHEADER和RGBQUAD兩個數據結構組成，
　　typedef struct{
　　　　　　BITMAPINFOHEADER bmiHeader;
　　　　　　RGBQUAD bmiColors[];
　　}BITMAPINFO

　　其中BITMAPINFOHEADER數據結構包含了有關BMP圖象的寬、高、壓縮方法等信息。
　　數據結構RGBQUAD定義一種顏色。

　　3）位圖陣列
　　位圖陣列記錄了圖象的每一個象素值。從圖象的左下角開始逐行掃描圖象。從左到右，從上到下，將圖象的象素值逐一記錄下來，這些記錄象素值的字節組成了位圖陣列。
　　位圖陣列數據的存儲格式有壓縮和非壓縮兩種格式。
　　1． 非壓縮格式 位圖中的每一個點的象素值對應與位圖陣列的若干位，而位圖陣列的若干位由圖象的高度、寬度及圖象的顏色數決定。
　　2． 壓縮格式 在bmp格式文件中，Windows支持BI-RLE8和BI-RLE4兩種壓縮類型的存儲格式。

　　2、GIF圖象文件格式
　　GIF的全稱是Graphics Interchange Format,.譯做圖形交換格式。GIF是一種公用的圖象文件格式標準，但它歸compuServe公司版權所有。
GIF文件結構包含一個文件頭， 在一個GIF文件中首先碰到的是GIF的標志，這個標志告訴解碼程序這是個GIF文件。這個標志是3字節的串：GIF。一個GIF文件中可以存放多幅圖象，但絕大多數的文件都只包含一幅圖象。
　　然后是屏幕描述字(screen descriptor),說明了用來生成的顯示文件中的圖象的顯示器分辨率，分別表示屏幕的寬和高。
　　緊跟下來的一個字節是全局標志，其低三位說明了即將碰到的圖象是多少顏色的。最高位表示是否存在一個全局色彩表。
　　背景色表示把背景置成適當的顏色，實際上是一個指向全局色彩表的數。
　　Struct Global_Data{
　　　　Unsigned short screen_width;
　　　　Unsigned short screen_height;
　　　　Unsigned char background;
　　　　har tail='\0';
　　　　}
　　接下來是全局色彩表，按順序存放所有的嚴肅，每一種嚴肅由色彩表的一項來描述，每項是3字節，分別表示紅、綠、藍三種原色的強度。其長度有全局標志的低三位表示。
　　以后的數據都是局部的了。是些數據塊的集合。下面是圖象數據塊的結構。
　　Struct Local_Head{
　　　　　　Char heading=',';
　　　　　　Unsigned short image_left;//圖象的屏幕上顯示的起始位置
　　　　Unsigned short image_top;
　　　　Unsigned short image_width;
　　　　Unsigned short image-height;
　　　　Unsigned char local_flag;//局部標志
　　　　}

　　局部標志和 全局標志的不同之處在于次高位，如果這位被置成1則表示圖像的位圖數據是以隔行方式存放的。也就是說，在解開的位圖數據中，第一行存放的是屏幕上第一行，第二行對應屏幕上的第9行，第三行對應屏幕上的第17行，以此遞增--這是第一遍掃描；第二遍掃描是從屏幕上的第5行開始，兩行之間也是以8遞增；第三遍掃描是從屏幕上的第3行開始，兩行之間以4遞增；第四遍掃描，也是最后一遍，從第2行開始，兩行之間以2遞增。 隔行存放的GIF圖像在邊解碼邊顯示的時候可分成四遍掃描。第一遍掃描雖然只顯示了整個圖像的八分之一，第二遍的掃描后也只顯示了四分之一，但這已經把整個圖像的概貌顯示出來了。在顯示GIF圖像的時，隔行存放的圖像會給你這樣一個印象：向它的顯示速度似乎要比其他圖像快一些，這是隔行存放的優點。
　　在GIF圖像的編解碼中用到了LZW壓縮算法--把這些字符流轉換成另一種形式的代碼流，解碼過程則是把這種代碼流還原成原來的字符流。

　　3、JPEG圖象文件格式
　　JPEG是Joint Photographic Experts Group(聯合攝影專家小組)的首字母縮寫。JPEG的主要作用是用于數字化圖象的標準編碼技術。JPEG圖象文件是一種象素格式文件格式，但它比諸如象GIF、BMP等圖象文件要復雜的多。所幸,我們在使用由JPEG組成的JPEG庫時,只要對該文件格式有個一般的了解就可以了。而沒有必要對JPEG文件格式做一個全面細致的了解。
　　JPEG格式是種有損的編碼格式，但如果GIF文件比，他經過解碼后的重構圖象要比GIF圖象更接近于原始的圖象。 JPEG編碼技術是由顏色轉換、DCT變換、進行量化、編碼。其壓縮格式由著名的JPEG集團所著的4.0版本的庫所定。

　　關于這3種圖象格式的互相轉換，主要是用c語言或c++和匯編語言，因為這些語言可以 直接進行底層的操作，把圖象解壓縮后按用另一種格式要求進行壓縮即可。
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