簡介
今天我要給大家介紹一下計算機(jī)圖像
也就是圖片的相關(guān)知識，以及常見圖片格式之間的區(qū)別
01-BMP
讓我們從最應(yīng)該了解，但也最不應(yīng)該了解的格式 BMP 格式開始吧
BMP 全名 Bitmap 位圖
它是微軟于 1990 年為它的操作系統(tǒng) Windows 3.0 研發(fā)的圖片格式
并且由該操作系統(tǒng)上自帶的圖像編輯器“畫圖”程序率先支持
因此 BMP 這種圖片文件格式
可以認(rèn)為是 Windows 操作系統(tǒng)唯一的親兒子
這也就是說，隨后在 Windows 操作系統(tǒng)上推出的
其他所有的看圖軟件和圖像編輯器，就都必須無條件支持這種文件格式
其實 Bitmap 位圖這個名字起的非常爛，因為它本身是一個圖片文件的唯二類型
本視頻介紹的十幾種圖片格式中，除了最后一種 SVG 之外，其他的圖片格式
均是這種圖像類型“位圖圖像”
這就好比你推出了一款叫做 SUV 的汽車品牌，只會給人類徒增混亂
名字取的爛還不是 BMP 這種格式最大的問題
我們只需要把 BMP（圖片格式）
和 Bitmap 位圖（圖片類型）這兩個名字
當(dāng)作兩個概念區(qū)分開來就可以了
它最致命的缺點(diǎn)是不支持壓縮
把你用手機(jī)拍攝的 JPG 格式照片導(dǎo)入電腦，再用畫圖程序打開
并另存為 BMP 格式，圖片大小會直接增加 20 倍
換句話說如果你的手機(jī)照片存儲的不是 JPG 格式
而是 BMP 格式的話
128G 內(nèi)存的手機(jī)，就相當(dāng)于變成了一個 6G 的手機(jī)
正是因為這一點(diǎn)，讓 BMP 成為了一個不受所有人待見的孩子
甚至連他媽畫圖程序都不再待見他了，這里我可沒有說臟話
我們用畫圖新建一張圖片，隨便畫幾筆之后點(diǎn)擊保存
再看一下默認(rèn)選擇的圖片格式就知道了
02-色深
如果你留意保存對話框中的 “保存類型”這個設(shè)置項了
你會發(fā)現(xiàn)，它默認(rèn)顯示的是“24 位位圖”
如果你點(diǎn)擊了這個下拉框，還會從中發(fā)現(xiàn)其他 3 種同為 BMP 格式的選項
“256 色”、“16 色”、和“單色”
你挨個保存一下，你會發(fā)現(xiàn)256 色會讓你的照片中的過渡效果
全部變成像梯田一樣的一溜一溜的效果
保存成 16 色，會直接讓天空黯然失色，其他物體也會直接失去一半顏色
保存為單色，就變成科學(xué)計算器一樣的效果
甚至還不如 90 年代的黑白電視，黑白電視好歹還有灰色不是
那 24 位、256 色、16 色、單色是什么呢
你從它們的名字應(yīng)該能推測出來，它說的是顏色數(shù)量
也就像你用水彩筆或者蠟筆畫畫時，所使用的畫筆顏色數(shù)量
它的計算機(jī)術(shù)語叫做“色深 Color Depth”，有時也會被稱作“位深”
因為它的單位名 “bit” 的中文名是 “比特” 或者 “位”
這個單位實際上就是 2 的幾次方
24 位色深，也就是 2 的 24 次方種顏色，算出來的結(jié)果大約為 1600 多萬
我們在購買手機(jī)或者顯示器的時候
經(jīng)常會在宣傳頁或者包裝箱上看到這個數(shù)字
256 色、16 色、單色這三個色深
如果用位色的單位表示，分別是 8 位色、4 位色、和 1 位色
所以你在畫圖之外的其他圖像編輯器里，可能見到的會是這種表示方法
24 位或者說 1600 萬，是目前最主流的色深
它有一個專門的名字 “TrueColor 真彩色”
但現(xiàn)在的顯示技術(shù)正在向 10bit 推進(jìn)，這看上去似乎比 24 位少了不少
實際當(dāng)然不是，因為它指的是 RGB 色彩表示中R、G、B 這三個獨(dú)立分量各自的位深
關(guān)于 RGB 本視頻稍后再會詳細(xì)介紹
所以 10bit 換算為之前的位深單位就是 30 位色，再換算為實際顏色數(shù)量就是“10 億色”
它也有一個專門的名字 “DeepColor 深彩色”
但總感覺“深色”沒有“真色”厲害啊，因為你再比它深，你也不能叫“更真”
那不論如何 10 億種顏色，聽起來是不是有點(diǎn)太離譜了
你可能非常想問，真的有這個必要嗎？
殊不知，曾經(jīng) 1600 萬色剛出來時，也被許多人認(rèn)為是
人眼所能識別出的顏色數(shù)量的極限，所以才會被冠上“真”
這么一個至高無上的頭銜
這時你可能會說，既然 1600 萬不行，那 10 億色總該是終點(diǎn)了吧
我勸你千萬不要這樣想，因為誰也無法阻擋科技進(jìn)步的車輪
10bit 顯示器普及之后，還會有 12bit
也就是 36 位色，或者說 686 億色，終究也會到來
03-像素
色深說了那么多，無外乎就是有幾種顏色而已
那么問題來了，它指的是什么東西的幾種顏色呢
是像用彩筆畫畫時，各個線條的顏色嗎
肯定不是，因為我們一般在圖片上看不到明顯的線條
如果，你用放大鏡對準(zhǔn)你的手機(jī)屏幕或者顯示器屏幕
你應(yīng)該會看到一個個的不同顏色的正方形方塊
這些正方形方塊同時只能顯示一種顏色
不能一半顯示紅色、另一半顯示藍(lán)色
色深指的就是這些可以發(fā)光的小方塊各自所能顯示出的顏色數(shù)量
這些非常小的顯色方塊就叫做“像素 Pixel”
但這個像素我們一般把它稱作像素顆?；蛘呦袼攸c(diǎn)
因為像素還經(jīng)常用作形容詞，比如像素游戲、像素畫、像素藝術(shù)等
用像素顆?；蛘呦袼攸c(diǎn)就能將它們區(qū)分開
它的技術(shù)原理有 LCD、LED、OLED、AMOLED、Mini-LED 等等
但這些不在我們今天這期視頻的討論范圍之內(nèi)
其實準(zhǔn)確來說，顯示器的像素其實不關(guān)圖片什么事
我們打開記事本，在里面輸入幾個字，再保存關(guān)閉，整個流程跟圖片沒有半毛錢關(guān)系
所以我剛剛說的像素其實叫做屏幕像素，或者說物理像素
但它與我今天想說的圖片像素有直接關(guān)系，而且非常類似
我們用畫圖軟件打開一張圖片時，右下角的“縮放級別”默認(rèn)顯示為 100%
這表示圖片上的圖片像素顆粒，，與顯示器的屏幕像素顆粒完美地一一對齊了
也就是說圖片的內(nèi)容，通過顯示器這個媒介毫無保留地呈現(xiàn)給了你
但如果不用放大鏡，你還是很難感知到像素這個概念
這時，我們可以把縮放滑塊拉到最右端，縮放級別會顯示為 800%
這時你應(yīng)該會看到，原來看不到的一些正方形方塊了
這些方塊每一個代表的是一個圖片像素顆粒
而且每個圖片像素顆粒現(xiàn)在由屏幕上的8x8 共 64 個屏幕像素顆粒共同顯示
有了這個軟件“8 倍鏡”，你應(yīng)該終于能感知到圖片像素是什么了
但是如果你打開圖片時沒有乖乖地用畫圖，而是用了雙擊之類的看圖軟件
那么當(dāng)你放大 8 倍之后，有很大的概率依然看不到圖片像素
這是因為大多數(shù)看圖軟件會在你放大圖片時
將 8x8 共 64 個屏幕像素中，除 4 個角之外的其它 60 個像素
按 4 個角的像素顏色，利用“插值算法”計算一個中間顏色出來
產(chǎn)生漸變的過渡效果
至于看圖軟件為什么要這樣做
是因為大部分人“不喜歡”我的世界這個游戲
所以看圖軟件也不想讓你不喜歡它
04-分辨率
了解完像素之后，再說“分辨率 Resolution”
那簡直就是麻繩切豆腐，輕而易舉了
再回到我們的畫圖軟件，在靠近左下方的狀態(tài)欄中
我們會看到一個 “數(shù)字A x 數(shù)字B 像素”的字樣，這就是當(dāng)前打開圖片的分辨率
分辨率也可以叫“圖片尺寸”，它不會隨著縮放級別的變化而改變
數(shù)字 A 表示的是圖片在水平方向上的像素數(shù)量
數(shù)字 B 表示的是圖片在垂直方向上的像素數(shù)量
它們分別叫做圖片的“寬 Width” 和 “高 Height”
下載電影或者看 B 站的這期視頻時
會看到諸如 1080p、720p或者 2k、4k 之類的字樣
它們就是分辨率的簡稱
剛才說的這幾個都是“標(biāo)準(zhǔn)寬屏”，也就是視頻圖像分辨率的“寬高比”為 16:9
而不是老式電視（俗稱方屏）的 4:3，也不是超寬屏（俗稱帶魚屏）的 21:9
因此在新式電視上看老式電影會在左右有黑邊
在老式電視上看新式電影，或者在新式電視上看 IMAX 電影，會在上下有黑邊
如果你啟用了屏幕圖像拉伸，那當(dāng)我沒說
這些分辨率的簡稱中后綴為 p 的簡稱，是指分辨率的高為這個數(shù)字
再根據(jù) 16:9 的寬高比，即可算出它對應(yīng)的寬
后綴為 k 的簡稱，指的是分辨率的寬為這個數(shù)字乘以 1000
比如 2k 指的是 2560，給多了；4k 指的是 3840，給少了
當(dāng)然還有 6k 8k 16k 等等等等
是不是有點(diǎn)亂了，別急還有
常見分辨率有時候還有像 True Color 真色一樣的專門名稱
比如最常見的 1080p，叫做高清 HD 或者 全高清 FHD 或 Full HD
但是在 1080p 沒出生前，高清 HD 指的是 720p
所以在遇見 HD 的話，需要發(fā)揮一下我們的小腦瓜自行判斷一下
因此聰明的視頻網(wǎng)站或相機(jī)廠商，都會避開 HD 這個分辨率名稱
05-JPEG
JPEG 是一個誕生于1992 年的圖片文件格式
英文全稱，我們不管它；中文名稱，我們也不管它
老外的叫法為 J-Peg
因為它常見的文件后綴名有兩個：.jpeg 和 .jpg
所以國內(nèi)主流叫法為 JPG 圖片
如果你把 J 讀作勾，把 X 讀作叉，那它還能有個名稱
JPG 格式占據(jù)了互聯(lián)網(wǎng)上，也就是網(wǎng)頁上圖片 74% 的市場份額
以及數(shù)碼相機(jī)或者手機(jī)拍照領(lǐng)域一大半的市場份額
原因當(dāng)然就歸功于剛才 BMP 小節(jié)中所說的20x 的壓縮率
它主要使用了：色度抽樣 - Chroma Subsampling
DCT 離散余弦變換 - Discrete Cosine Transform
Z 字形編排 - Zigzag Sequence
RLE 游程編碼 - Run Length Encoding
范式霍夫曼編碼 - Canonical Huffman Code，等等一系列技術(shù)
才將圖像數(shù)據(jù)的壓縮率提高到了 20 倍之高
當(dāng)然這些技術(shù)，全部不在本視頻的討論范圍內(nèi)
如果你感興趣，可以自行搜索
如果把你的 128G 內(nèi)存的手機(jī)換成 6G 你都會嗷嗷叫
那如果回到 1992 年，把你 1GB 的電腦硬盤換成 50M ，那你又會干什么呢？
06-有損壓縮
雖然 JPG 很強(qiáng)，并且占據(jù)了絕大多數(shù)的市場份額
但它并不是完美的，如果它是的話，這個世界就會清凈很多
這個視頻也就可以到此為止了
因為它也有兩個致命問題 ：“有損壓縮”和“不支持半透明”
我們從網(wǎng)上下載（另存為）一張扁平風(fēng)格，直線元素較多的 Logo 圖片
它的格式一般是下一節(jié)要講的 PNG，或者是本視頻最后一節(jié)要講的 SVG
如果是 PNG 格式，就還用我們的“小可愛”畫圖軟件打開，另存為 JPG 格式
另存為完成之后，先不用關(guān)閉畫圖程序。
打開我們的“8倍鏡”，定位到 Logo 上某條分界線的邊緣
你應(yīng)該會發(fā)現(xiàn)在邊緣兩側(cè)有一些絮狀暗紋，這些條紋稱作“噪音 Noise”或者“失真 Artifacts”
這就是 JPEG 高壓縮率的代價，這種會讓圖片與原圖不太一樣
或者說會丟失一小部分信息的壓縮方式被稱為“有損壓縮 Lossy Compression”
與此對應(yīng)，壓縮之后與原信息完全一致的壓縮方法叫做“無損壓縮 Lossless Compression”
壓縮軟件的壓縮全部為無損壓縮，關(guān)于它以后有機(jī)會我會再做視頻，專門給大家講解的
如果看到這里，讓你對 JPG 格式產(chǎn)生了人設(shè)崩塌的感覺
那我就必須再補(bǔ)個刀，MP3 也就是你在網(wǎng)易云和 QQ 音樂上所聽的音樂
還有 MP4 ，也就是你現(xiàn)在正在看的這個視頻，也全部都是有損壓縮
其實呢，你完全沒必要傷心
因為 JPG、MP3、MP4 這三個圖片、音樂、視頻領(lǐng)域的老大
都應(yīng)用了非常高明的技術(shù)，只在你最難察覺到的地方進(jìn)行有損壓縮
也就是說絕大多數(shù)人都很難察覺到，它們的有損壓縮與無損壓縮之間的區(qū)別
如果從圖標(biāo)、Logo 領(lǐng)域切換回 JPG 擅長的領(lǐng)域：照片
就真正沒幾個人能區(qū)分得開了
因此，在照片這個難分辨噪音，不需要半透明的場合，它依然是最靚的仔
而且如果我們用畫圖之外的圖像編輯器，比如 PS 或者我上一期視頻介紹的 http://Paint.NET
來保存 JPG 圖片時，還會額外彈出一個“圖像質(zhì)量”或者“品質(zhì)”的設(shè)置對話框
把這個值設(shè)置在 85-95 之間，即可讓大部分人無法察覺到它與無損壓縮的區(qū)別
所以你可以根據(jù)場合在這個區(qū)間內(nèi)調(diào)整，也可以無腦設(shè)為 90
或者實在不行，你還可以設(shè)置為 100，這幾乎就是無損壓縮了
但我十分不建議你這樣做，因為圖像質(zhì)量這個設(shè)置在超過 90 之后
文件大小也會逐漸追隨 BMP 而去
07-EXIF
常年與 JPG 圖片格式打交道
你一定或多或少地見過 EXIF 這個單詞
它一般讀作 /?eks?f/，與“出口 Exit”近似
它主要用于記錄拍照設(shè)備的相機(jī)型號和相機(jī)設(shè)置
以方便攝影師進(jìn)行后期處理
一般用手機(jī)相冊的查看詳情，或者電腦上的文件屬性就可以查看
于普通用戶而言，這些信息都沒什么用
但要說最有用的，那可能當(dāng)屬里面的 GPS 信息了
對于 GPS 用過手機(jī)地圖導(dǎo)航的朋友都知道
它就是你在地圖上的具體位置，一般可以精確到米
所以，如果你經(jīng)常旅游的話，利用每張照片中存儲的 Exif 信息
手機(jī)相冊可以一下子幫你找到，在某個地點(diǎn)拍攝的所有照片
相當(dāng)于多了一種額外的照片組織方式
但也正是這個 GPS 信息，或許會成為某些朋友的噩夢
如果你在微信聊天或者群聊中，發(fā)送照片時勾選了“發(fā)送原圖”
那么你拍攝這張照片時的，精確到米的位置信息就泄露給了別人
有些朋友可能會說新版微信，現(xiàn)在發(fā)送原圖時也會清除 Exif 信息了
多謝提醒，但某些其他朋友可能并不只用微信，還會用飛信、翼信啊什么的
其他軟件什么情況我們也不知道
所以最穩(wěn)妥的辦法就是，在手機(jī)相機(jī)的設(shè)置中，關(guān)閉位置信息的記錄
08-PNG
PNG 全名 Portable Network Graphics
中文名便攜網(wǎng)絡(luò)圖像，這是官方給出的解釋，但你不要信他的鬼
因為這個名字是他們發(fā)布這個圖片格式的幾年后才向外公布的
而他們的最初想法是：PNG's Not GIF
翻譯過來就是“PNG 不是 GIF”
你可能會很奇怪，為什么解釋里面也有 PNG 這個名字呢
這是老外賊喜歡玩的一種技倆，叫做遞歸縮寫 Recursive Acronym
我一直很鄙視這種方法，因為你如果不以 P 開頭的話，用哪個字母不都可以嗎
而且這還不是少數(shù)的個例
比如世界上最好的編程語言：PHP
全名 PHP: HyperText Preprocessor
中文名 PHP 是一個超文本預(yù)處理器，但我們也不能信他們的鬼
因為這個名字也是他們推出 PHP 的幾年后才向外公布的
而他們最初的想法是：Personal Home Page
翻譯過來就是：個人主頁
從這我們就可以看出，老外們不僅喜歡用遞歸縮寫這種爛招
還喜歡在起名字的時候拍腦袋，管他什么含義，過幾年我們再慢慢想
那我們回到 PNG 這種圖片格式，之前看 JPG 的有損壓縮噪音的時候
轉(zhuǎn)為 JPG 的源文件，我們就用了 PNG 格式
那我們就已經(jīng)大概知道了，PNG 是無損壓縮的
而且，他的無損壓縮不是可選的
也就是你在保存為 PNG 格式的時候，不能選擇為有損壓縮
很多人把這一點(diǎn)當(dāng)作 PNG 的最大缺點(diǎn)，但我卻恰恰認(rèn)為這是它最大的優(yōu)點(diǎn)
就是說如果你看到一張圖片的格式為 PNG
那說明不管他之前被編輯過了多少次，只要沒有轉(zhuǎn)換過格式
那它的內(nèi)容，從創(chuàng)建的那一刻起，就沒有失過真
而 JPG 則就恰恰相反，你看到它格式的第一眼就已經(jīng)知道
它從來就沒有保過真，而且編輯的次數(shù)越多，失真的就越多
總結(jié)成一句話就是，在需要經(jīng)常編輯的場合
PNG 就是可靠的象征
你可以完全信任 PNG
09-RGB
之前講色深的時候提到 10bit 色深，實際上是 RGB 紅綠藍(lán)三個分量各自的數(shù)量
我們拿物理放大鏡對準(zhǔn)顯示器或者手機(jī)，這里不能用“八倍鏡”
仔細(xì)觀察，會看到每個像素點(diǎn)，其實不是方方正正的單色正方形
而是會看到明亮不同的紅色、綠色、藍(lán)色，三種顏色的發(fā)光體
它們最常見的排列方式為：三個長條矩形并列排成一個正方形，稱為“標(biāo)準(zhǔn) RGB 排列”
其他排列方式有 RGBW 排列、RGB Delta 排列、Pentile 排列、鉆石排列、周冬雨排列等等等等
為什么要發(fā)明這么多排列方式
顯示巨頭LG 、三星和京東方自然有他們的道理，我們在此就不展開了
但不論在排列上玩再多花出來，我們還是都能把它們等價于標(biāo)準(zhǔn) RGB 排列
如果一個顯示器是 LED 或其變種，也就是說不是 LCD 顯示器的話
那說明你看到的紅綠藍(lán)長條矩形發(fā)光體是一種被稱為發(fā)光二極管LED 的電子元器件
各種路由器、家電上的紅色、綠色指示燈都是 LED
這些 LED 各自可以發(fā)出不同亮度的燈光，以現(xiàn)在主流顯示器 24 位色深舉例
每個 LED 可以顯示 0-255共 256 個不同亮度的燈光
0 為黑色、不亮，255 為最亮
R、G、B 三個 LED 同時只開一個，分別開到最亮，就會分別顯示紅色、綠色、藍(lán)色三種顏色
如果同時把紅色和綠色開到最亮，則會顯示紅色和綠色的混合色：黃色
如果同時把三盞燈都開到最亮，則會顯示為白色
這就是光的三原色紅綠藍(lán)，及其組合原理
你可以到畫圖的編輯顏色窗口中好好把玩一番
這時你可能會有個疑問，為什么非要這么麻煩用三種顏色的燈光來混合呢
難道不能直接造一種可以直接產(chǎn)生各種顏色光的 LED 嗎
是的，弱小的人類還遠(yuǎn)不能
因為單單造出一個藍(lán)色 LED，就可以獲得 2014 年的諾貝爾物理學(xué)獎
如果你能造出來，我猜他們應(yīng)該會發(fā)給你，10 個諾貝爾物理學(xué)獎
（未完待續(xù)）
