Filformat är i huvudsak avtal om hur data ska organiseras och lagras i en datorfil. Tänk på dem som recept för att lagra information. Varje format har sin egen specifika struktur och regler som dikterar hur data kodas, tolkas och visas av programvara.
Här är en uppdelning av hur de fungerar:
1. Kodningsdata:
* Datarepresentation: Olika typer av data (text, bilder, ljud, video) representeras annorlunda i digital form. Till exempel:
* Text: Kodade som sekvenser av siffror som representerar tecken (t.ex. ASCII, UTF-8).
* Bilder: Representerad som pixlar, varvid varje pixel har färginformation (t.ex. RGB -värden).
* Audio: Representerad som en sekvens av prover, var och en representerar ljudvågens amplitud vid en specifik tidpunkt.
* Video: En sekvens av bilder (ramar) visas snabbt, ofta med tillhörande ljud.
* komprimering (valfritt): Många filformat använder kompressionstekniker för att minska filstorleken.
* Förlustfri komprimering: Minskar filstorleken utan att förlora data (t.ex. zip, png, gif, flac). Originaldata kan rekonstrueras perfekt.
* Lossy Compression: Minskar filstorleken genom att kassera vissa data, vanligtvis anses data som anses vara mindre viktiga för den totala kvaliteten. (t.ex. JPEG, MP3, MP4). Resulterar i mindre filer men viss förlust av trohet.
2. Filstruktur ("receptet"):
* rubrik: Början av filen, som innehåller metadata eller identifiera information om filformatet. Detta är avgörande för programvara för att känna igen filtypen och förstå hur man tolkar de efterföljande uppgifterna. Vanliga element i en rubrik inkluderar:
* Magic Number: En unik sekvens av byte som identifierar filformatet (t.ex. `89 50 4e 47` för PNG). Detta är ofta det mest pålitliga sättet för ett program att bestämma filtypen, även om filtillägget är felaktigt.
* Versionsinformation: Anger den version av filformat som används.
* Filstorlek: Den totala storleken på filen.
* Bilddimensioner (för bilder): Bildens bredd och höjd.
* Ljudprovtagningshastighet (för ljud): Antalet prover per sekund.
* Kompressionstyp: Anger den kompressionsalgoritmen som används (om någon).
* Dataavsnitt: Filens huvuddel, som innehåller de faktiska kodade data (text, bildpixlar, ljudprover etc.). Strukturen för detta avsnitt definieras av det specifika filformatet. Det är här det faktiska innehållet lagras enligt formatets regler.
* metadataavsnitt (valfritt): Ytterligare information om filen, till exempel:
* Författare: Skaparen av filen.
* Datum skapat: Datumet filen skapades.
* Copyright Information: Upphovsrättsdetaljer.
* geografisk plats (för bilder): GPS -koordinater.
* sidfot (valfritt): Vissa format inkluderar en sidfot i slutet av filen för kontrollsummor, feldetektering eller annan dataintegritetsändamål.
3. Hur programvara tolkar filer:
* Filförlängning: Suffixet i slutet av ett filnamn (t.ex. `.txt`,` .jpg`, `.mp3`) är ett ledtråd till operativsystemet och programvaran om filens typ. Även om det är till hjälp är det * inte * definitivt. Innehållet i filen (specifikt rubriken) är den verkliga identifieraren.
* Programvaruigenkänning: När du öppnar en fil undersöker programvaran (t.ex. en textredigerare, bildvisare, musikspelare) filens rubrik.
* analyserar uppgifterna: Baserat på rubriken känner programvaran filformatet och kan analysera datasektionen i enlighet därmed. Det följer reglerna för formatet för att avkoda de kodade data och presentera den för användaren (t.ex. visa en bild, spela ljud, showtext).
* rendering/uppspelning: Efter avkodning gör programvaran uppgifterna till en användbar form. Detta kan innebära att du visar en bild på skärmen, spelar ljud genom högtalare eller visar text i ett läsbart format.
Exempel:
* vanlig text (.txt): Enkel sekvens av tecken, vanligtvis kodade i ASCII eller UTF-8. Ingen formateringsinformation lagras.
* jpeg (.jpg, .jpeg): Bildformat med hjälp av förlustkomprimering. Rubriken innehåller information om bilddimensioner, färgutrymme och kompressionsparametrar.
* png (.png): Bildformat med förlustfri komprimering. Rubriken innehåller liknande information till JPEG men använder en annan kompressionsalgoritm.
* mp3 (.mp3): Ljudformat med hjälp av förlustkomprimering. Huvudet innehåller information om provtagningshastigheten, bithastigheten och andra ljudparametrar.
* pdf (.pdf): Bärbart dokumentformat. Kan innehålla text, bilder, teckensnitt och andra element. Designad för att visas konsekvent över olika plattformar och enheter.
Nyckelkoncept:
* Specifikation: Ett formellt dokument som definierar regler och struktur för ett filformat. Detta är den ultimata myndigheten för hur en fil ska skapas och tolkas.
* binär kontra text:
* binära format: Förvara data som råa byte, som ofta kräver att specifik programvara tolkar. (t.ex. JPEG, MP3)
* Textformat: Förvara data som mänsklig läsbar texttecken (t.ex. TXT, CSV). Lättare att inspektera och redigera med grundläggande textredaktörer.
Sammanfattningsvis:
Filformat är viktiga för att organisera och lagra digital information. De tillhandahåller ett standardiserat sätt för mjukvaruapplikationer att förstå och bearbeta olika typer av data. Rubriken fungerar som en färdplan för programvaran, vilket gör att den kan tolka datasektionen korrekt och presentera informationen på ett meningsfullt sätt. Att förstå hur filformat fungerar kan vara till hjälp för felsökning av filproblem, optimera filstorlekar och till och med omvänd teknik eller skapa dina egna filformat (även om det är ett mer avancerat ämne).
