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PCX 影像格式,全稱'Picture Exchange',是一種光柵圖形檔案格式,在20世紀80年代末和90年代主要用於 DOS 和基於 Windows 的電腦。由 ZSoft Corporation 開發,它是 IBM PC 兼容電腦上最早被廣泛接受的彩色影像格式之一。PCX 格式以其簡單性和易於實現而聞名,這有助於它在個人電腦早期得到廣泛採用。它在 Microsoft Paintbrush(後來成為 Microsoft Paint)等軟體中的使用尤其廣泛,也被用於螢幕擷取、掃描器輸出和桌面壁紙。

PCX 檔案格式旨在表示掃描影像和其他類型的圖像數據。它支援多種色深,包括單色、2 色、4 色、16 色、256 色和 24 位真彩色影像。該格式支援各種分辨率和長寬比,使其適用於不同的顯示設備和列印要求。儘管有這種靈活性,但 PCX 格式已被如 JPEG、PNG 和 GIF 等更現代的影像格式所取代,這些格式提供了更好的壓縮和色彩支持。然而,理解 PCX 格式仍然對於處理包含 PCX 檔案的遺留系統或數位檔案館很相關。

PCX 檔案由標頭、影像數據和可選的256色調色盤組成。標頭長128位元組,包含有關影像的重要資訊,如所使用的 PCX 格式版本、影像尺寸、色彩平面數量、每個色彩平面的位數,以及編碼方法。PCX 檔案使用的編碼方法是游程編碼(RLE),這是一種簡單的無損數據壓縮方式,可以減小檔案大小而不犧牲影像品質。RLE 通過將相同位元組的序列壓縮為單個位元組加上一個計數位元組來實現。

PCX 檔案中的影像數據按平面組織,每個平面表示不同的色彩分量。例如,24 位彩色影像會有三個平面,分別代表紅、綠和藍色分量。每個平面中的數據使用 RLE 編碼,並按列存儲,每列代表一行像素。列從上到下排列,每列中的像素從左到右排列。對於每像素少於 24 位的影像,檔案末尾可能會有一個額外的調色盤部分,定義影像中使用的顏色。

可選的 256 色調色盤是 PCX 格式中每像素 8 位或更少的一個關鍵特徵。這個調色盤通常位於檔案末尾,緊跟影像數據之後,由一系列 3 位元組條目組成,每個條目代表單個顏色的紅、綠和藍色分量。調色盤允許在影像中表示廣泛的顏色,儘管每個像素只引用一個顏色索引而不是儲存完整的顏色值。這種索引色方法在檔案大小方面很高效,但相比真彩色影像,它限制了色彩保真度。

PCX 格式的一個優勢是其簡單性,使得開發人員很容易在其軟體中實現。該格式的標頭大小和佈局均固定,這允許對影像數據進行簡單的解析和處理。此外,PCX 檔案使用的 RLE 壓縮相比其他格式使用的更複雜壓縮算法更為簡單。這種簡單性意味著 PCX 檔案可以在當時有限的硬體上輕鬆生成和操縱,無需大量的處理能力或內存。

儘管簡單,但 PCX 格式確實有一些限制。主要缺點之一是缺乏對透明度或 alpha 通道的支持,這些在圖標設計或視頻遊戲圖形等現代圖形工作中至關重要。此外,RLE 壓縮雖然對某些類型的影像很有效,但不如 JPEG 或 PNG 等格式使用的壓縮算法高效。這可能導致 PCX 檔案在處理高分辨率或真彩色影像時的檔案大小更大。

PCX 格式的另一個限制是缺乏對元資料的支持。不同於 TIFF 或 JPEG 等格式,它們可以包含關於影像的各種元資料,如拍攝照片時使用的相機設定或影像創建的日期和時間,PCX 檔案僅包含顯示影像所需的最基本資訊。這使該格式不太適合專業攝影或任何需要保留此類資訊的應用。

儘管有這些限制,但 PCX 格式在過去被廣泛使用,現在仍被許多影像編輯和查看程式所認識。它的遺產在於格式在軟體如 Adobe Photoshop、GIMP 和 CorelDRAW 中持續得到支持。對於在使用舊系統或需要訪問歷史數位內容的用戶來說,處理 PCX 檔案的能力仍然相關。此外,該格式的簡單性使它成為了解影像檔案格式和資料壓縮技術的有用案例研究。

PCX 格式在早期桌面出版和圖形設計中也發揮了作用。它對多種分辨率和色深的支持使其成為在不同軟體和硬體平台之間創建和交換圖形的一種靈活選擇。在專有格式可能造成協作障礙的時代,PCX 格式作為一種共同的分母facilitated 不同系統之間的影像共享。

從技術實現角度來看,創建一個 PCX 檔案涉及編寫具有正確影像屬性值的 128 位元組標頭,然後是每個色彩平面的 RLE 壓縮影像數據。如果影像使用調色盤,調色盤數據將附加在檔案末尾。讀取 PCX 檔案時,過程是相反的:讀取標頭以確定影像屬性,解壓 RLE 數據以重建影像,如果存在,則讀取調色盤將色彩索引映射到相應的 RGB 值。

PCX 標頭包含幾個關鍵字段,對於解釋影像數據至關重要。這些包括製造商(始終設為 10 表示 ZSoft)、版本(指示 PCX 格式版本)、編碼(始終設為 1 表示 RLE 壓縮)、每像素位數(指示色深)、影像尺寸(由 Xmin、Ymin、Xmax 和 Ymax 字段給出)、水平和垂直分辨率、色彩平面數量、每行字節數(指示每個色彩平面的行字節數)以及灰度影像的標誌等。

PCX 格式的 RLE 壓縮旨在針對具有大面積均一色彩的影像高效,這在當時的電腦圖形中很常見。例如,具有大面積藍色天空的影像可以有效壓縮,因為藍色像素可以用一個位元組加上一個計數位元組表示,而不是單獨儲存每個藍色像素。然而,對於具有更複雜圖案或色彩變化的影像,RLE 壓縮效果不佳,導致的檔案大小可能與未壓縮的影像沒有太大差異。

總之,PCX 影像格式是一種歷史性的檔案格式,在個人電腦和數位圖形的早期發揮了重要作用。它的簡單性和易於實現使其成為軟體開發人員和用戶的熱門選擇。雖然它已被更先進的影像格式所取代,但 PCX 格式仍然是數位遺產的重要組成部分,並繼續得到許多現代圖形應用程式的支持。了解 PCX 格式提供了數位成像技術演化以及資料壓縮和檔案格式設計挑戰的寶貴見解。