Để lưu trữ ảnh vào máy tính, trước hết ảnh ban đầu sẽ được rời rạc hóa thành các điểm ảnh (ảnh gốc liên tục sẽ trở thành một lưới các điểm ảnh - pixel), sau đó sẽ được số hóa. Dữ liệu ảnh lưu trữ được trong máy tính theo nhiều định dạng khác nhau: không nén, nén hoặc theo vector.
Mỗi điểm ảnh sẽ được mã hóa bằng một chuỗi các bit, tùy theo các tiêu chí về độ sâu màu, chất lượng ảnh. Nếu số bit dùng biểu diễn một điểm ảnh càng nhiều thì kích thước của file ảnh càng lớn. Để giảm kích thước ảnh, nhiều thuật toán mã hóa ảnh đã được áp dụng, mỗi một định dạng ảnh thường có một vài thuật toán mã hóa đặc trưng. Cùng một ảnh được lưu trữ dưới nhiều định dạng khác nhau sẽ cho các kích thước lưu trữ khác nhau. Thường ảnh kích thước càng nhỏ thì độ mất mát thông tin càng lớn.
Các thuật toán nén ảnh được chia thành 2 loại là
- lossless compression(nén không mất mát thông tin). Thông tin ảnh, màu sắc được giữ nguyên như ảnh gốc. Thường để chỉnh sửa ảnh thì các chương trình editor phải lưu ảnh dưới định dạng không mất mát thông tin.
- lossy compression(nén có mất mát thông tin): thường các thuật toán này dùng với mục đích giảm kích thước lưu trữ tối đa so với ảnh gốc, do đó màu sắc của ảnh thường không còn được nguyên vẹn như trong ảnh ban đầu.
Có rất nhiều định dạng ảnh, sau đây là một số định dạng chính:
1. Raster format
Đây là các định dạng lưu trữ ảnh dưới dạng lưới, ma trận các điểm ảnh.
JPEG/JFIF
JPEG (Joint Photographic Experts Group) là phương pháp nén ảnh có mất mát thông tin; ảnh được nén thường được lưu trữ dưới dạng JFIF (JPEG File Interchange Format) format. Phần mở rộng của các ảnh nén theo phương pháp này là JPG hoặc JPEG. Gần như tất cả các máy ảnh kỹ thuật số đều lưu trữ ảnh dưới định dạng này.
JPEG/JFIF hỗ trợ lưu trữ ảnh mức xám 8-bit (grayscale images) và ảnh màu 24-bit (8 bits cho mỗi cực màu Red, Green, và Blue). Mặc dù ảnh nén bằng JPEG được giảm kích thước một cách đáng kể, nhưng chất lượng ảnh nhìn qua cũng gần như ảnh gốc nếu không chú ý.
(JPEG/JFIF cũng hỗ trợ cả nén không mất mát thông tin, tuy nhiên nó lại ít được sử dụng.)
JPEG 2000
JPEG 2000 là một chuẩn nén cho phép cả nén mất mát lẫn không mất mát thông tin. Các thuật toán nén ảnh trong JPEG 2000 làm tăng chất lượng ảnh, tỉ lệ nén so với chuẩn JFIF/JPEG, tuy nhiên nó lại cần nhiều thời gian xử lý hơn. JPEG 2000 bổ sung thêm nhiều tính năng còn thiếu trong JPEG. Nó là chuẩn nén ảnh mới, vẫn chưa được dùng rộng rãi.
Exif
Exif (Exchangeable image file format) là đinh dạn tương tự JFIF với tên mở rộng là TIFF; nó cùng với JPEG- là hai định dạng được sử dụng nhiều nhất trong các máy ảnh để lưu trữ ảnh. Mục đích của nó là để ghi và chuẩn hóa ảnh với thông tin ảnh (image metadata) giữa máy ảnh, và các phần mềm chỉnh sửa, hiển thị ảnh. Thông tin ảnh (metadata) gồm các thông tin về thông số thiết lập của máy ảnh, ngày giờ chụp, tốc độ đóng của xập, độ phơi sáng, kích thước ảnh, tên máy ảnh, tên hệ màu,...
Khi ảnh được xem hoặc chỉnh sửa thì các thông tin này sẽ được hiển thị.
Các thông tin ảnh này của định dạng Exif cũng có thể được lưu trữ trong các định dạng ảnh khác nhau như TIFF, JFIF (JPEG) or PNG. IFF-META is another example.
TIFF
TIFF (Tagged Image File Format) là một định dạng ảnh mềm dẻo, có thể dùng 8 bits hoặc 16 bits để lưu trữ một màu (red, green, blue) (tổng cộng 24-bit và 48-bit/1 pixel). Các ảnh nén dùng định dạng này thường có phần tên mở rộng là TIFF hoặc TIF.
TIFF có thể nén mất mát hoặc không mất mát thông tin. Một vài máy ảnh kỹ thuật số dùng định dạng TIFF với dùng thuật toán nén LZW để lưu trữ ảnh không mất mát thông tin. Các ảnh TIFF không được hỗ trợ rộng rãi bởi các trình duyệt, phần lớn định dạng này được dùng trong công nghiệp in ấn ảnh.
RAW
RAW là ảnh chưa được xử lý, được sử dụng trong một số máy ảnh. Định dạng này thường áp dụng một số thuật toán nén không mất mát hoặc gần như không mất mát thông tin, nó cho kích thước file ảnh nhỏ hơn định dạng TIFF.
Mặc dù có định dạng chuẩn của RAW, tuy nhiên phần lớn các hãng sản xuất máy ảnh lại tự phát triển một định dạng RAW của riêng mình, và để chỉnh sửa ảnh thì cần có phần mềm đi kèm của đúng nhà sản xuất đó.
GIF
GIF (Graphics Interchange Format) là định dạng ảnh giới hạn trong bảng màu 8-bit palette (256 màu). Nó phù hợp để lưu trữ các ảnh có ít màu như các đồ thị, hình khối, logo và một số ảnh theo trường phái hoạt hình.
Định dạng GIF hỗ trợ ảnh động và hiện nay đang được sủ dụng rộng rãi để lưu trữ các ảnh hiệu ứng động trên mạng.
BMP
BMP (Windows bitmap) là định dạng để lưu trữ ảnh trên các hệ điều hành của Microsoft. Thông thường các ảnh, BMP là không được nén, do đó kích thước của nó rất lớn.
PNG
PNG (Portable Network Graphics) là định dạng ảnh miễn phí, được tạo ra sau GIF. PNG hỗ trợ các ảnh dùng bảng màu 8 bit và 24 bit truecolor (16 triệu màu) hoặc 48 bit truecolor - trong khi GIF chỉ hỗ trợ 256 màu. So với JPEG, PNG thường có kích thước lớn hơn.
Các định dạng không mất mát thông tin của PNG thường phù hợp để lưu trữ các ảnh khi chỉnh sửa - còn các định dạng nén mất mát thông tin của PNG, dùng để lưu trữ ảnh.
PNG được thiết kế để làm việc tốt với các ứng dụng xem ảnh trực tuyến như các trình duyệt web, và nó có thể stream (vừa xem ảnh trong khi đang tải ảnh). PNG cũng cấp khả năng kiểm tra và phát hiện lỗi thông thường khi truyền trên mạng.
Định dạng ảnh động của PNG là MNG và APNG.
PPM, PGM, PBM, PNM and PFM
PAM
Một định dạng sau của họ PNM là PAM(Portable Arbitrary Format).
WEBP
WebP là một định dạng ảnh mở hỗ trợ cả nén mất mát và không mất mát thông tin. Nó được thiết kế bởi Google để giảm kích thước ảnh và tăng tốc đọ load cả trang web: Mục đích cơ bản của nó là thay thế JPEG để thành định dạng ảnh chính trên mạng web. WebP cũng hỗ trợ cả ảnh động.
WebP được dựa trên VP8's intra-frame coding và sử dụng lưu trữ dựa trên RIFF.
HDR Raster formats
Dùng để lưu trữ HDR data (mỗi thành phần màu của điểm ảnh được biểu diễn bởi giá trị số thực dấu phảy động 32 bit).
RGBE (Radiance HDR)
Là định dạng hỗ trợ ảnh HDR được hỗ trợ bởi Adobe Photoshop.
IFF-RGFX
IFF-RGFX là định dạng nguyên bản của SView5, cho phép biểu diễn thẳng hiệu ứng IFF trên bất kỳ dữ liệu ảnh từ 1-128 bit (LDR và HDR), bao gồm các meta data thông dụng như ICC profiles, XMP, IPTC hoặc EXIF.
Các chuẩn định dạng ảnh theo kiểu raster khác
- JPEG XR (New JPEG standard based on Microsoft HD Photo)
- TGA (TARGA)
- ILBM (IFF-style format for up to 32 bit in planar representation, plus optional 64 bit extensions
- DEEP (IFF-style format used by TVPaint
- IMG (Graphical Environment Manager image file; planar, run-length encoded)
- PCX (Personal Computer eXchange)
- ECW (Enhanced Compression Wavelet)
- IMG (ERDAS IMAGINE Image)
- SID (multiresolution seamless image database, MrSID)
- CD5 (Chasys Draw Image)
- FITS (Flexible Image Transport System)
- PGF (Progressive Graphics File)
- XCF (eXperimental Computing Facility format, native GIMP format)
- PSD (Adobe PhotoShop Document)
- PSP (Corel Paint Shop Pro)
- VICAR file format (NASA/JPL image transport format)
2. Vector format
Khác với định dạng raster ở trên (dữ liệu ảnh được mô tả bởi tập hợp các điểm ảnh), ảnh vector chứa các thông tin mô tả về hình học của các đối tượng trong ảnh. Nó có thể hiển thị ảnh mượt mà ở bất kỳ kích thước nào (ảnh kiểu raster khi phóng to ta sẽ nhìn rõ các điểm ảnh)
CGM
CGM (Computer Graphics Metafile) là định dạng ảnh vector 2D cho các đồ thị vector, raster, và văn bản, được định nghĩa bởi chuẩn ISO/IEC 8632.
Gerber File Format (RS-274X)
Định dạng Gerber (còn được gọi là Extended Gerber, RS-274X) được phát triển bởi Gerber Systems Corp., (bây giờ là Ucamco). Đây là định dạng ảnh đươc dùng để lưu trữ các bảng mạch in và trong các phần mềm vẽ bảng mạch PCB.
SVG
SVG (Scalable Vector Graphics) là một định dạng ảnh mở được phát triển bởi World Wide Web Consortium.
Các định dạng ảnh vector 2D khác
- AI (Adobe Illustrator)
- CDR (CorelDRAW)
- DrawingML
- GEM metafiles (interpreted and written by the Graphical Environment Manager VDI subsystem)
- Graphics Layout Engine
- HPGL, introduced on Hewlett-Packard plotters, but generalized into a printer language
- HVIF (Haiku Vector Icon Format)
- MathML
- MetaPost
- Myv vector format
- NAPLPS (North American Presentation Layer Protocol Syntax)
- ODG (OpenDocument Graphics)
- !DRAW, a native vector graphic format (in several backward compatible versions) for the RISC-OS computer system begun by Acorn in the mid-1980s and still present on that platform today
- POV-Ray markup language
- PPT (Microsoft PowerPoint)
- Precision Graphics Markup Language, a W3C submission that was not adopted as a recommendation.
- PSTricks and PGF/TikZ are languages for creating graphics in TeX documents.
- ReGIS, used by DEC computer terminals
- Remote imaging protocol
- VML (Vector Markup Language)
- WMF / EMF (Windows Metafile / Enhanced Metafile)
- Xar format used in vector applications from Xara
- XPS (XML Paper Specification)
Các định dạng ảnh vector 3D
- AMF - Additive Manufacturing File Format
- Asymptote - A language that lifts TeX to 3D.
- .blend - Blender
- COLLADA
- .dwf
- .dwg
- .dxf
- eDrawings
- HSF
- IGES
- IMML - Immersive Media Markup Language
- IPA
- JT
- OpenGEX - Open Game Engine Exchange
- PRC
- STEP
- SKP
- STL - A stereolithography format
- U3D - Universal 3D file format
- VRML - Virtual Reality Modeling Language
- XAML
- XGL
- XVL
- xVRML
- X3D
- .3D
- 3DF
- .3DM
- .3ds - Autodesk 3D Studio
- 3DXML
- X3D - Vector format used in 3D applications from Xara
3. Stereo formats
Ảnh ba chiều
MPO
Multi Picture Object (.mpo) bao gồm nhiều ảnh JPEG (Camera & Imaging Products Association) (CIPA).
PNS
PNG Stereo (.pns) bao gồm các ảnh PNG theo kiểu side-by-side (Portable Network Graphics).
JPS
The JPEG Stereo (.jps) bao gồm các ảnh JPEG theo kiểu side-by-side.
