As imagens digitais - Bitmaps

Primeira imagem bitmap (à esquerda) ao lado de seu criador Russell Kirsch 

O primeiro bitmap que se tem notícia foi um scan feito em 1957 pelo engenheiro americano Russell Kirsch. Era a imagem de seu filho, processada num scanner inventado por ele mesmo, em preto e branco e tinha 176 x 176 px. Após esse acontecimento, as imagens bitmap - ou raster - evoluíram bastante, mais precisamente a partir da década de 1980, com a chegada dos PCs. Desde então, se tornaram parte inerente, e porque não dizer, essencial, de nossa vida pessoal e profissional.

Mas o que é uma imagem bitmap?
Bitmap, como diz sua tradução literal do inglês, é um "mapa de bits", ou seja, uma representação visual formada por um conjunto de unidades de informação chamadas bits (binary digits), ou ainda, uma imagem formada por um aglomerado de pontos de luz, estes conhecidos como pixels. Os pixels num arquivo de imagem bitmap podem ter uma profundidade de bits específica, o que lhes confere uma capacidade maior ou menor em apresentar variações de luz e de matiz. Daí se falar que a imagem tem 1, 8, 24 ou 32 bits. Isto está relacionado ao quanto de informação o arquivo é capaz de armazenar por pixel, o que pode causar diferenciação tanto na qualidade da imagem quanto no tamanho do arquivo fechado.
Imagens bitmap são conhecidas também como imagens matriciais ou raster (rastreio), pois são apresentadas através de uma matriz (linhas e colunas) de pontos coloridos na tela.
Arquivos de computador, de modo geral, se resumem a sequências de bits armazenados e estruturados de uma maneira lógica. O que muita gente não sabe é que, numa imagem, estas sequências de bits podem ter outros tipos de informação além dos dados relativos aos pixels, como as dimensões do arquivo, data de criação, paletas de cor, tipo do arquivo (mime type), etc. E o que difere um bitmap de outro é, além de sua lógica de armazenamento, a profundidade de bits e o algoritmo de compressão.
Abaixo há uma lista dos principais tipos de imagens raster utilizados desde o início dos sistemas operacionais Windows e dos computadores GUI (Graphical User Interface), além de outros tipos menos conhecidos, com suas características e informações relacionadas.


DDB
O primeiro formato de imagem bitmap (criado em 1985) para o Windows 1.0 tinha paleta de cores limitada e não tinha compressão: era o DDB - Device Dependent Bitmap - que foi o precursor do formato BMP e era dependente do dispositivo gráfico, como monitores e impressoras, para que tivesse uma apresentação ou saída correta. Funcionava em Windows, MS-DOS e no OS/2 - sistema operacional da IBM, que foi criado na década de 1980 e depois descontinuado.
Extensões: .ddb | Compressão: nenhuma | MAIS | MAIS


BMP
O BMP (Windows BitMaP), que utiliza um "raciocínio" de tratamento de dados um pouco mais avançado que o DDB surgiu alguns anos depois (1990, com o Windows 3.0) e possui um algoritmo de compressão chamado RLE que se baseia na repetição de bits. Apesar do RLE (para versões de 4 e 8 bits), o BMP é um arquivo pesado pois imagens muito coloridas dificilmente têm sequências iguais de bits/cor o que dificulta a compressão por repetição e torna os arquivos grandes quando armazenados. Arquivos BMP, apesar de serem independentes do dispositivo gráfico (Device Independent Bitmap - DIB), eram grandes demais para intercâmbio entre computadores quando surgiram o que gerou a necessidade de serem trocados por outros tipos de arquivo mais evoluídos e mais eficientes. Para este formato existem várias versões, sendo capaz de suportar até 32 bits.
Extensões: .bmp, .dib, .rle | Compressão: RLE (Run Length Encoding) | MAIS | MAIS | MAIS


GIF
O GIF (Graphics Interchange Format) surgiu em 1987, criado pela Compuserve - empresa americana de acesso à internet - e se tornou popular por seu tamanho reduzido e por suas capacidades de transparência e animação. Sua transparência, porém, não permite meios tons, se resumindo a 1 bit por pixel, sendo assim, ou o pixel se apresenta totalmente transparente ou totalmente opaco.
É um formato não recomendado para saídas gráficas por utilizar um padrão de armazenamento chamado "indexed colors", que nada mais é do que uma referência a uma paleta de variação de cores que fica dentro do próprio arquivo e que é limitada a 8 bits por pixel, o que o restringe, desta forma, a apenas 256 variações de cor. A despeito disso, funciona muito bem na web para arquivos de cor chapada como marcas e ícones. O GIF possui uma compactação automática conhecida como LZW, que funciona através de um algoritmo que calcula o quanto pode reduzir sem provocar perdas na qualidade da imagem.
Extensões: .gif | Compressão: LZW (Lempel-Ziv-Welch) | MAIS


JPG
JPG surgiu em 1991 com sua última versão em 1998. JFIF (JPEG File Interchange Format), na verdade, é como deveriam ser chamados os arquivos JPEG pois esta sigla diz respeito ao método de compressão e não à extensão, mas popularmente se padronizou chamar desta forma. Criado pelo Joint Photographic Experts Group (que iniciou suas atividades em 1983 e cujo acrônimo dá o nome à extensão do arquivo) possui um método de compressão customizado que compacta as imagens através de quadrantes, o que permite grande redução mas que torna as perdas de qualidade perceptíveis quando essa compactação é muito significativa. Quanto maior esta for, maiores as perdas na apresentação da imagem.
Com a popularização das impressões de grande formato, arquivos JPG se tornaram ideais para este tipo de saída por permitirem grande quantidade de cor aliada a grandes compactações, assim, arquivos destinados a serem impressos em dimensões físicas muito grandes podem ser intercambiados em JPEG pela internet sem maiores problemas.
O JPG pode ser salvo com até 32 bits, mesmo que seu padrão natural seja de 24 bits por ser muito utilizado na web. Ao total são 44 variações de compressão com finalidades distintas como imagens astronômicas, transmissão pela internet e processamento de imagens médicas.
Extensões: .jpg, .jpeg, .jpe, .jfif, .jfi, .jtif, .jp2, .jpx, .jng | Compressão: JPEG | MAIS | MAIS


TIFF
O TIFF (Tagged Image File Format) é um formato um pouco antigo, tendo sido criado em 1986 (e com última versão em 1992) pela Aldus Corporation, que depois foi adquirida pela Adobe. Por ser um arquivo de 32 bits (extensível até 48) e de compressão lossless (sem perda) acabou virando referência no que diz respeito a imagens raster para impressão de alta qualidade em gráficas off-set/desktop publishing. Suporta camadas como o PSD, pode ser intercambiado entre plataformas diferentes e utiliza, como principal algoritmo de compactação, o LZW, que é o mesmo do GIF.
Extensões: .tif, .tiff | Compressão: LZW, Packbits, Huffman, CCITT | MAIS


PNG
O Portable Network Graphics é um formato livre, ou seja, não exige o pagamento de royalties para os desenvolvedores dele, ao contrário do que acontecia com o GIF e ainda acontece com o JPG. Além de possuir ótima capacidade de compactação sem perdas, tem profundidade de cor de até 48 bits por pixel, possui suporte à paleta indexed colors e ao canal alfa, o mesmo dos PSDs do Photoshop. O canal alfa permite que os pixels tenham níveis diferentes de transparência fazendo com que assumam em parte ou totalmente a cor do fundo da página web onde a imagem está incorporada. Existem também duas versões animadas do PNG: o APNG (Animated PNG) e o MNG (Multiple-image Network Graphics), que ainda não são muito conhecidas. O PNG, hoje em dia, já substitui o GIF em larga escala e, em algumas situações, substitui também o JPG, tendo se tornado o formato preferencial dos webdesigners atualmente. Depois de vários releases, iniciou de fato em outubro de 1996.
Extensões: .png, .pgg, .apng, .mng | Compressão: LZ77 | MAIS


EXIF
O EXIF (Exchangeable Image File Format ) é como uma tabela que guarda dados diversos da imagem como a data em que a foto foi tirada, tipo de câmera, tempo de exposição, dimensões, velocidade do obturador, etc, não sendo necessariamente um formato, mas sim, um recurso, por isso não é possível "salvar" ou "exportar" arquivos com a extensão EXIF. Arquivos JPEG e TIFF provenientes de câmeras digitais podem conter dados EXIF. Começou a ser desenvolvido em 1995.
Extensões: .jpg, .tif, .png | MAIS


RAW / RIF
O RIF (Raw Image Format) é considerado um formato bruto em que a foto não passa por nenhum processamento que não seja uma compressão sem perdas (ou com um mínimo de perdas). Normalmente, a imagem é mantida intacta, tal como foi capturada (ao contrário de uma imagem JPEG, por exemplo) e por isso seu tamanho fica muito grande quando armazenada. Imagens RIF não têm padronização nem uma extensão específica de arquivamento (é o fabricante do dispositivo de captura quem determina) e deve ser convertida por algum software específico de conversão ou edição de imagem para um formato conhecido caso se precise trabalhar nela.
Extensões: .raw, .raf, .tif, .dng, .srf, extensões diversas | Compressão: normalmente nenhuma | MAIS | MAIS | MAIS


DNG
Criado pela Adobe em 2004 para ser utilizado como arquivo sem compressão em máquinas digitais, o Digital NeGative é baseado no formato TIFF.
Extensões: .dng | Compressão: normalmente nenhuma/lossy | MAIS


ICO / ANI / CUR
Arquivos de imagem comumente utilizados em softwares e sistemas operacionais. Correspondem a ícones estáticos, ícones animados e cursores. Arquivos de ícone são imagens que guardam outras imagens de tamanhos diferentes entre si, permitindo que, quando o ícone do software seja mostrado ao usuário do sistema operacional, este (o sistema) escolha o melhor tamanho a ser exibido para a situação. Páginas de internet também utilizam arquivos ICO para exibir na barra de topo do browser a marca gráfica do site. Esta marca é reduzida a um tamanho de 16 x 16 px, salva como ícone, geralmente com o nome "favicon.ico" e associada às páginas do site através de código HTML. No sistema operacional representam programas, pastas e arquivos.
Nem todos os softwares gráficos conseguem abrir e trabalhar com arquivos ICO, ficando esta tarefa limitada a programas mais específicos. Isto porque estes softwares, normalmente, são direcionados a designers, fotógrafos e artistas, ao passo que arquivos de ícone são destinados a quem trabalha com criação de software, geralmente.
ICO surgiu com o Windows 1.0, em 1985. ANI é a versão animada de um ícone e CUR é um ícone alternativo para o cursor do mouse e cuja exibição é determinada pelo programador do software ou pela necessidade momentânea do sistema operacional.
Extensões: .ico, .ani, .cur | Compressão: nenhuma | MAIS


ICNS
Formato de imagem para ícones, desenvolvido pela Apple para o MAC OS X. Suporta diversas dimensões padrão, múltiplos estados de imagem dentro de si e duas profundidades de cor por canal alfa.
Extensões: .icns | Compressão: nenhuma | MAIS


PCX / DCX
O PiCture eXchange file format passou a ser utilizado, inicialmente, em DOS e Windows 1.0 na década de 1980, mais precisamente a partir de 1985 no programa Paintbrush (criado pela empresa de software americana ZSoft Corporation) que era incorporado ao Windows. Estável e versátil é entendido por praticamente qualquer programa gráfico e pode possuir compressão (RLE) e taxas diferentes de bits por pixel (até 24 bits).
DCX é a variação do PCX criada para FAX e pode suportar várias páginas dentro de um mesmo arquivo.
Extensões: .pcx, .dcx | Compressão: RLE | MAIS | MAIS | MAIS | MAIS


TGA
Iniciado em 1984 pela empresa de processadores de vídeo americana Truevision Inc (agora pertencente à AVID), o Truevision Graphics Adapter foi criado para ser utilizado nas placas gráficas desenvolvidas pela empresa. Estas placas eram utilizadas em estações gráficas e em PCs feitos pela IBM. Possui suporte a até 32 bits (24 bits por pixel e 8 bits para o canal alfa).
Extensões: .tga, .targa, .tpic | Compressão: RLE | MAIS | MAIS


WEBP
Formato criado pela Google que promete níveis de compressão ainda maiores que o JPEG (aprox. 40%). É um formato novo (lançado em 2010) que, além da grande capacidade de compressão ainda possibilita transparência e animação, mas que só tem suporte em poucos navegadores como Google Chrome e Opera.
Extensões: .webp | Compressão: Intra-frame coding | MAIS | MAIS


WBMP
Formato de imagem monocromático que permitia apenas 1 bit por pixel, utilizado no obsoleto protocolo WAP (cuja linguagem era a WML - Wireless Markup Language). Este protocolo, criado na década de 1990, mas que ainda é utilizado no Japão, viria a ser o que é hoje nossa internet móvel, que, para nossa sorte, acabou permanecendo a mesma dos computadores desktop, baseada no protocolo HTTP e na boa e velha linguagem HTML.
Extensões: .wbmp | MAIS


XBM / XPM
Formato de imagem rudimentar que armazena as informações dentro do arquivo em linguagem C. O X BitMap é monocromático e, pela maneira como armazena os dados, pode ser lido diretamente pelo computador ao invés de ter que passar primeiro pela interface gráfica. De formato aberto é utilizado em sistemas X -Window.
XPM (X PixMap), criado em 1989, é a versão que sucedeu o XBM. Permite mais cores e transparência. Pelo fato de serem arquivos baseados em informação de texto, podem ser editados em editores de texto simples.
Extensões: .xbm, .xpm | Compressão: sem compressão | MAIS | MAIS | MAIS


FlashPix
Formato desenvolvido para a web, que, assim como a extensão ICO, guarda dentro de um mesmo arquivo várias resoluções da mesma imagem. Esta característica permite economia de banda porque, após a solicitação do navegador, só uma das imagens, a que esteja mais conforme com a resolução do monitor, é enviada para visualização. Foi criado pela Kodak, Microsoft e HP em 1995.
Extensões: .fpx | Compressão: LZH, JPEG, RLE | MAIS


PBM
O Portable BitMap Format foi desenvolvido pelo programador Jef Poskanzer na década de 1980. O PBM faz parte de uma família de formatos de imagens rudimentares chamada Netpbm e que foi criada para ser empregada na transmissão por e-mail e intercâmbio entre diversas plataformas utilizando como base a linguagem ASCII (texto simples).
Extensões: .pbm, .pgm, .ppm, .pnm, .pfm, .pam | Compressão: sem compressão | MAIS


SCT
Scitex Continuous Tone Format é um tipo de imagem de 32 bits (CMYK), sem compressão, desenvolvido para ser utilizado em saídas (impressão) de alta qualidade em computadores Scitex.
Extensões: .sct | Compressão: sem compressão | MAIS | MAIS


Dicom
O Digital Imaging and Communications in Medicine é um conjunto de normas para tratamento, armazenamento e transmissão de informação médica em formato eletrônico, não sendo, portanto, apenas um formato de arquivo. Seu objetivo é permitir o intercâmbio de imagens e informações através de computadores e equipamentos de diagnóstico, estabelecendo assim, uma compatibilidade com equipamentos diversos.
Extensões: .dcm, .dc3, .dic | MAIS


PSD / PSB
O PhotoShop Document é um formato nativo do Adobe Photoshop, que iniciou em 1990 e é o mais conhecido programa de tratamento de imagens da atualidade. Além de suportar até 32 bits, também suporta canal alfa (semitransparência), objetos e camadas, e possibilita, também, o trabalho com texto e formas de caráter vetorial, dentre outros recursos.
PSB (Photoshop Big) é a extensão destinada ao armazenamento de imagens excessivamente grandes feitas no Photoshop.
Extensões: .psd,. pdd, .psb | Compressão: RLE | MAIS


PSP
Extensão nativa do programa Paint Shop Pro, criado em 1990 pela JASC Software, e que depois se tornou uma versão paga alternativa ao Photoshop. PSP suporta bitmaps e vetores. O Paint Shop Pro foi adquirido pela Corel em 2004.
Extensões: .psp | Compressão: RLE, LZ77 | MAIS


XCF
O eXperimental Computing Facility é o formato nativo do software de tratamento de imagens freeware GIMP (criado em 1995) que suporta também diversos outros formatos de imagem. O XCF suporta o perfil RGB, mas não suporta CMYK. O GIMP é um software de código aberto lançado como alternativa gratuita ao Adobe Photoshop.
Extensões: .xcf | Compressão: RLE | MAIS


CPT
Imagem nativa do Corel PhotopainT, criado em 1992, pela Corel, que suporta layers, objetos, diversos perfis de cor, transparência, etc, assim como o PSD. O Photopaint é o equivalente pago ao Adobe Photoshop, e também possui grandes recursos, porém, nem de longe alcançou a mesma popularidade.
Extensões: .cpt | MAIS


OpenEXR
Formato desenvolvido pela Industral Light and Magic (ILM) de George Lucas, iniciado em 1999 e aberto ao público em 2003. É um formato HDR (High Dinamic Range), o que quer dizer que possibilita um alcance de luzes e sombras mais fiel do que as imagens comuns, além de permitir também a variação de profundidade de cor por pixel.
Extensões: .exr | Compressão: DreamWorks Lossy Compression, B44, PXR24 compression | MAIS


Linha do tempo dos formatos bitmap

1980's - PBM, XBM
1984 - TGA
1985 - DDB, ICO, PCX
1986 - TIF
1987 - GIF
1989 - XPM
1990's - WBMP
1990 - BMP, PSD, PSP
1991 - JPG
1992 - CPT
1995 - FlashPix, XCF, EXIF
1996 - PNG
1999 - OpenEXR
2004 - DNG
2008 - ICNS
2010 - WEBP


Artigos da série:
As imagens digitais - Uma introdução
As imagens digitais - Bitmaps
As imagens digitais - Vetores
As imagens digitais - Animações