常见图片格式了解

前言

作为一个客户端开发，对于图片格式一直没有一个清晰的了解，这里简单的罗列出各种图片格式的区别，文章中有部分是他人的引用，会在底部放上链接，望轻喷。

概念了解

有损压缩 & 无损压缩

有损压缩（lossy compression）：

有损压缩算法是一种数据压缩方法，经过此方法压缩、解压的数据会与原始数据不同但是非常接近。它是与无损数据压缩相对的压缩方法。有损数据压缩又称破坏性资料压缩、有损压缩、有损压缩、不可逆压缩。其原理是借由将次要的信息数据舍弃，牺牲一些质量来减少数据量、提高压缩比。这种方法经常用于压缩多媒体数据（音频、视频、图片）。根据各种格式设计的不同，有损数据压缩都会有代间损失——每次压缩与解压文件都会带来渐进的质量下降。

无损压缩（Lossless Compression）：

指数据经过压缩后，信息不受损失，还能完全恢复到压缩前的原样。无损压缩通常用于严格要求“经过压缩、解压缩的数据必须与原始数据一致”的场合。典型的例子包括文字文件、程序可执行文件、程序源代码。有些图片文件格式，例如PNG和GIF，使用的是无损压缩。

索引色 & 直接色

索引色：

索引颜色是一种以有限的方式管理数字图像颜色的技术，以节省计算机内存和文件存储，同时加速显示刷新和文件传输。即用一个数字来代表（索引）一种颜色，在存储图片的时候，存储一个数字的组合，同时存储数字到图片颜色的映射。这种方式只能存储有限种颜色，通常是256种颜色，对应到计算机系统中，使用一个字节的数字来索引一种颜色。

索引色常见有1位（即黑白），8位（即灰阶/256色），16位（即高彩），24位（即真彩），30/36/48位（即全彩），更多详细参考该百科。

直接色：

使用四个数字来代表一种颜色，这四个数字分别代表这个颜色中红色、绿色、蓝色以及透明度（即rgba）。现在流行的显示设备可以在这四个维度分别支持256种变化，所以直接色可以表示2的32次方种颜色。当然并非所有的直接色都支持这么多种，为压缩空间使用，有可能只有表达红、绿、蓝的三个数字，每个数字也可能不支持256种变化之多。

位图 & 矢量图：

位图：

位图[bitmap]，也叫做点阵图，栅格图像，像素图，简单的说，就是最小单位由像素构成的图，缩放会失真。构成位图的最小单位是像素，位图就是由像素阵列的排列来实现其显示效果的，每个像素有自己的颜色信息，在对位图图像进行编辑操作的时候，可操作的对象是每个像素，我们可以改变图像的色相、饱和度、明度，从而改变图像的显示效果。举个例子来说，位图图像就好比在巨大的沙盘上画好的画，当你从远处看的时候，画面细腻多彩，但是当你靠的非常近的时候，你就能看到组成画面的每粒沙子以及每个沙粒单纯的不可变化颜色。

矢量图：

矢量图[vector]，也叫做向量图，简单的说，就是缩放不失真的图像格式。矢量图是通过多个对象的组合生成的，对其中的每一个对象的纪录方式，都是以数学函数来实现的，也就是说，矢量图实际上并不是象位图那样记录画面上每一点的信息，而是纪录了元素形状及颜色的算法，当你打开一幅矢量图的时候，软件对图形相对应的函数进行运算，将运算结果[图形的形状和颜色]显示给你看。无论显示画面是大还是小，画面上的对象对应的算法是不变的，所以，即使对画面进行倍数相当大的缩放，其显示效果仍然相同[不失真]。举例来说，矢量图就好比画在质量非常好的橡胶膜上的图，不管对橡胶膜怎样的常宽等比成倍拉伸，画面依然清晰，不管你离得多么近去看，也不会看到图形的最小单位。

图片类型

BMP

BMP取自位图BitMaP的缩写，也称为DIB（与设备无关的位图），是一种与显示器无关的位图数字图像文件格式。BMP同时支持索引色和直接色，但是其几乎没有压缩，所以通常图片非常的大，也导致了其几乎没有用武之地，现在除了在Windows操作系统中还比较常见之外，我们几乎看不到它。再加上浏览器的不支持，所以作为web开发，更加少于看到BMP。

这里简单描述一下BMP解析成二进制时的结构：

位置	含义
bmp文件头(bmp file header)	提供文件的格式、大小等信息
位图信息头(bitmap information)	提供图像数据的尺寸、位平面数、压缩方式、颜色索引等信息
调色板(color palette)（如果有的话）	如使用索引来表示图像，调色板就是索引与其对应的颜色的映射表
位图数据(bitmap data)	则图片数据

GIF

全称Graphics Interchange Format，采用LZW压缩算法进行编码。是无损的、采用索引色的、点阵图。GIF是无损的，采用GIF格式保存图片不会降低图片质量。但得益于数据的压缩，GIF格式的图片，其文件大小要远小于BMP格式的图片。文件小，是GIF格式的优点，同时，GIF格式还具有支持动画以及透明的优点。但，GIF格式仅支持8bit的索引色，即在整个图片中，只能存在256种不同的颜色。

简单介绍下GIF使用的LZW压缩算法，详细可参考该文章：

LZW编码 (Encoding) 的核心思想其实比较简单，就是把出现过的字符串映射到记号上，这样就可能用较短的编码来表示长的字符串，实现压缩。比如：我们可以将ABCDEFG 转成 1 来代表，这样数据就会减少很多。再加上，LZW编码是自解释 (self-explaining) 的，即映射字典不会写到压缩数据里，他是在解码的过程中还原出编码时用的字典。

JPEG

JPEG是有损的、采用直接色的、点阵图。JPEG也是一种针对照片影像而广泛使用的有损压缩标准方法。JPEG图片格式的设计目标，是在不影响人类可分辨的图片质量的前提下，尽可能的压缩文件大小。这意味着JPEG去掉了一部分图片的原始信息，也即是进行了有损压缩。JPEG的图片的优点，是采用了直接色，得益于更丰富的色彩，JPEG非常适合用来存储照片，用来表达更生动的图像效果，比如颜色渐变。

JPEG的算法比较复杂，如果有兴趣可以参考该文章

其大概分为三步：

把数据分为“重要部分”和“不重要部分”
滤掉不重要的部分
保存

PNG

便携式网络图形（英语：Portable Network Graphics，缩写：PNG）是一种无损压缩的位图图形格式，支持索引、灰度、RGB三种颜色方案以及Alpha通道等特性。PNG的开发目标是改善并取代GIF作为适合网络传输的格式而不需专利许可，所以被广泛应用于互联网及其他方面上。

PNG-8

PNG-8是无损的、使用索引色的、点阵图。PNG是一种比较新的图片格式，PNG-8是非常好的GIF格式替代者，在可能的情况下，应该尽可能的使用PNG-8而不是GIF，因为在相同的图片效果下，PNG-8具有更小的文件体积。除此之外，PNG-8还支持透明度的调节，而GIF并不支持。现在，除非需要动画的支持，否则我们没有理由使用GIF而不是PNG-8。当然了，PNG-8本身也是支持动画的，只是浏览器支持得不好，不像GIF那样受到广泛的支持。

PNG-24

PNG-24是PNG的直接色版本。PNG-24是无损的、使用直接色的、点阵图。无损的、使用直接色的点阵图，听起来非常像BMP，是的，从显示效果上来看，PNG-24跟BMP没有不同。PNG-24的优点在于，它压缩了图片的数据，使得同样效果的图片，PNG-24格式的文件大小要比BMP小得多。当然，PNG24的图片还是要比JPEG、GIF、PNG-8大得多。虽然PNG-24的一个很大的目标，是替换JPEG的使用。但一般而言，PNG-24的文件大小是JPEG的五倍之多，而显示效果则通常只能获得一点点提升。所以，只有在你不在乎图片的文件体积，而想要最好的显示效果时，才应该使用PNG-24格式。另外，PNG-24跟PNG-8一样，是支持图片透明度的。

PNG-32

PNG32也是PNG的直接色版本。其表现与PNG-24差不多。

三者的区别在于：

PNG-32每个像素的深度为32bits，其中RGBA四个通道各占8bits。所谓的RGBA四个通道，就是红，绿，蓝，透明这四种色值各自的大小，都用8bits来表示（0～255）。
PNG-24的像素深度为24bits，其中RGB三个通道各占8bits。
PNG-8则是使用8位的索引色。

SVG

SVG是很多种矢量图中的一种，它的特点是使用XML来描述图片。借助于前几年XML技术的流行，SVG也流行了很多。使用XML的优点是，任何时候你都可以把它当做一个文本文件来对待，也就是说，你可以非常方便的修改SVG图片，你所需要的只需要一个文本编辑器。如果你是一个前端开发，那你应该对其了解比较多。

图片比较与场景应用

类型	优点	缺点	应用场景
BMP	无损压缩，图质最好，支持索引色和直接色	文件过大	目前仅存于WINDOWS系统
GIF	无损压缩，支持动画及透明	仅支持256种颜色，画质差	需要动画的需求
JPEG	文件小	有损压缩，画质损失	不考虑过好画质且需响应速度较快，如大背景图
PNG-8	无损压缩，支持透明	画质中等	应用于大多数中小图且要求画质比较好的需求
SVG	支持放大缩小而不影响画质	编写麻烦，性能差	多应用于ICON之类