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O formato PBM (Portable Bitmap) é um dos formatos de arquivo gráfico mais simples e antigos usados para armazenar imagens monocromáticas. Ele faz parte do pacote Netpbm, que também inclui PGM (Portable GrayMap) para imagens em escala de cinza e PPM (Portable PixMap) para imagens coloridas. O formato PBM foi projetado para ser extremamente fácil de ler e gravar em um programa e para ser claro e inequívoco. Ele não se destina a ser um formato autônomo, mas sim um denominador comum mais baixo para converter entre diferentes formatos de imagem.

O formato PBM suporta apenas imagens em preto e branco (1 bit). Cada pixel na imagem é representado por um único bit – 0 para branco e 1 para preto. A simplicidade do formato torna-o fácil de manipular usando ferramentas básicas de edição de texto ou linguagens de programação sem a necessidade de bibliotecas especializadas de processamento de imagem. No entanto, essa simplicidade também significa que os arquivos PBM podem ser maiores do que formatos mais sofisticados como JPEG ou PNG, que usam algoritmos de compressão para reduzir o tamanho do arquivo.

Existem duas variações do formato PBM: o formato ASCII (simples), conhecido como P1, e o formato binário (bruto), conhecido como P4. O formato ASCII é legível por humanos e pode ser criado ou editado com um editor de texto simples. O formato binário não é legível por humanos, mas é mais eficiente em termos de espaço e mais rápido para programas lerem e escreverem. Apesar das diferenças no armazenamento, ambos os formatos representam o mesmo tipo de dados de imagem e podem ser convertidos entre si sem perda de informações.

A estrutura de um arquivo PBM no formato ASCII começa com um número mágico de dois bytes que identifica o tipo de arquivo. Para o formato PBM ASCII, é 'P1'. Após o número mágico, há um espaço em branco (espaços, TABs, CRs, LFs) e, em seguida, uma especificação de largura, que é o número de colunas na imagem, seguida por mais espaço em branco e, em seguida, uma especificação de altura, que é o número de linhas na imagem. Após a especificação de altura, há mais espaço em branco e, em seguida, os dados do pixel começam.

Os dados do pixel em um arquivo PBM ASCII consistem em uma série de '0's e '1's, com cada '0' representando um pixel branco e cada '1' representando um pixel preto. Os pixels são organizados em linhas, com cada linha de pixels em uma nova linha. O espaço em branco é permitido em qualquer lugar nos dados do pixel, exceto dentro de uma sequência de dois caracteres (não é permitido entre os dois caracteres da sequência). O final do arquivo é alcançado após a leitura de bits de largura*altura.

Em contraste, o formato PBM binário começa com um número mágico de 'P4' em vez de 'P1'. Após o número mágico, o formato do arquivo é o mesmo que a versão ASCII até que os dados do pixel comecem. Os dados do pixel binário são compactados em bytes, com o bit mais significativo (MSB) de cada byte representando o pixel mais à esquerda e cada linha de pixels preenchida conforme necessário para preencher o último byte. Os bits de preenchimento não são significativos e seus valores são ignorados.

O formato binário é mais eficiente em termos de espaço porque usa um byte completo para representar oito pixels, ao contrário do formato ASCII que usa pelo menos oito bytes (um caractere por pixel mais espaço em branco). No entanto, o formato binário não é legível por humanos e requer um programa que entenda o formato PBM para exibir ou editar a imagem.

Criar um arquivo PBM programaticamente é relativamente simples. Em uma linguagem de programação como C, seria necessário abrir um arquivo no modo de gravação, gerar o número mágico apropriado, gravar a largura e a altura como números ASCII separados por espaço em branco e, em seguida, gerar os dados do pixel. Para um PBM ASCII, os dados do pixel podem ser gravados como uma série de '0's e '1's com quebras de linha apropriadas. Para um PBM binário, os dados do pixel devem ser compactados em bytes e gravados no arquivo no modo binário.

Ler um arquivo PBM também é simples. Um programa leria o número mágico para determinar o formato, pularia o espaço em branco, leria a largura e a altura, pularia mais espaço em branco e, em seguida, leria os dados do pixel. Para um PBM ASCII, o programa pode ler caracteres um de cada vez e interpretá-los como valores de pixel. Para um PBM binário, o programa deve ler bytes e desempacotá-los em bits individuais para obter os valores dos pixels.

O formato PBM não suporta nenhuma forma de compressão ou codificação, o que significa que o tamanho do arquivo é diretamente proporcional ao número de pixels na imagem. Isso pode resultar em arquivos muito grandes para imagens de alta resolução. No entanto, a simplicidade do formato o torna ideal para aprender sobre processamento de imagem, para uso em situações onde a fidelidade da imagem é mais importante do que o tamanho do arquivo ou para uso como um formato intermediário em processos de conversão de imagem.

Uma das vantagens do formato PBM é sua simplicidade e a facilidade com que pode ser manipulado. Por exemplo, para inverter uma imagem PBM (tornar todos os pixels pretos brancos e vice-versa), pode-se simplesmente substituir todos os '0's por '1's e todos os '1's por '0's nos dados do pixel. Isso pode ser feito com um script ou programa simples de processamento de texto. Da mesma forma, outras operações básicas de imagem, como rotação ou espelhamento, podem ser implementadas com algoritmos simples.

Apesar de sua simplicidade, o formato PBM não é amplamente usado para armazenamento ou troca geral de imagens. Isso se deve principalmente à sua falta de compressão, o que o torna ineficiente para armazenar imagens grandes ou para uso na internet, onde a largura de banda pode ser uma preocupação. Formatos mais modernos como JPEG, PNG e GIF oferecem várias formas de compressão e são mais adequados para esses fins. No entanto, o formato PBM ainda é usado em alguns contextos, particularmente para gráficos simples em desenvolvimento de software e como uma ferramenta de ensino para conceitos de processamento de imagem.

O pacote Netpbm, que inclui o formato PBM, fornece uma coleção de ferramentas para manipular arquivos PBM, PGM e PPM. Essas ferramentas permitem a conversão entre os formatos Netpbm e outros formatos de imagem populares, bem como operações básicas de processamento de imagem, como dimensionamento, corte e manipulação de cores. O pacote foi projetado para ser facilmente extensível, com uma interface simples para adicionar novas funcionalidades.

Concluindo, o formato de imagem PBM é um formato de arquivo simples e sem frescuras para armazenar imagens de bitmap monocromáticas. Sua simplicidade o torna fácil de entender e manipular, o que pode ser vantajoso para fins educacionais ou para tarefas simples de processamento de imagem. Embora não seja adequado para todas as aplicações devido à sua falta de compressão e aos grandes tamanhos de arquivo resultantes, ele continua sendo um formato útil nos contextos específicos onde seus pontos fortes são mais benéficos. O formato PBM, junto com o restante do pacote Netpbm, continua a ser uma ferramenta valiosa para aqueles que trabalham com processamento básico de imagem e conversão de formato.