用40年前的電腦打開女神圖片，太刺激！

來源丨大數據文摘

搞過圖像處理的同學應該都認識這位吧

這位名叫 Lena Forsen 的模特，自從在上世紀 70 年代被南加州大學信號與圖像處理研究所的助理教授 Alexander Sawchuk 用作測試圖片后，就一發(fā)不可收拾，成為圖像行業(yè)標準，被學者們復制和重新分析了數十億次。

可以說，她是整個計算機圖像處理領域的“女神”。

Medium 上一位博主突然產生了一個想法，在那些幾十年前古老的計算機上，能夠顯示“女神”Lena Forsen 的這張經典照片嗎？

最古老的可以顯示照片的計算機，又是哪一款呢？

好像還有點意思，我們一起來看看。

遠在圖像產生之前

我們現(xiàn)在熟悉的圖像格式其實離我們并不遠。JPEG 圖像格式于 1993 年推出，GIF 于 1987 年發(fā)布。

那遠在這些圖像格式誕生之前，有沒有可能顯示圖像呢？

70 年代的大型機和超級計算機確實能夠處理照片圖像，但那離普通人太遠了。

第一臺個人電腦 Altair 8800 于 1975 年發(fā)布，用戶可以通過開關進入程序，并通過 Led 燈觀看結果:

顯然這玩意是不能顯示圖像的。

在 70 年代末，搭載 CP/M OS 的計算機出現(xiàn)了，這是一個完全成熟的操作系統(tǒng)，有文件系統(tǒng)、磁盤驅動器、編譯器、程序和游戲。但是有一個問題 —— CP/M UI 只是文本。

從理論上講，我們可以用 ASCII 圖形來顯示下面的內容：

但是這顯然是一種作弊的手法，不能算數。

再往后來呢？

一些 CP/M OS 機器，比如 Visual 1050 計算機，是有圖形功能的，但是沒有通用的標準。

最早可用于 CP/M 的格式之一是 RLE，它對黑白圖像進行編碼，分辨率為 256×192。

我們終于能看到“女神”了！

雖然實際上圖片可能看起來像這樣：

正如我們所看到的，它遠非完美，但仍然比純 ASCII 好得多。這種格式的單色圖像大小約為 6 KB，因此在 CP/M 90 KB 軟盤上，最多可以保存 14 張這種質量的照片。

后來計算機硬件變得更加強大。

1981 年，CGA（彩色圖形適配器）被引入，MS-DOS 計算機能夠顯示 4 種顏色的高達 320x240 分辨率的圖形。

這種品質的圖片可能看起來像這樣:

這種格式的圖像大小約為 40 KB，因此在一張 360 KB 的軟盤上可以放置大約 8 張圖像。幾年后，1987 年推出的 VGA 適配器能夠顯示 256 張彩色圖像，這些圖像就更真實了。

這張圖片的大小是 77kb，所以 5-6 張圖片可以保存在一張 720kb 的 1.44 英寸的磁盤上。

后來，80 年代末推出的 SVGA (高級視頻圖形陣列) 適配器能夠使用 16M 顏色顯示高達 1280x1024 分辨率的逼真圖像，這實際上與我們今天所用的顏色非常接近了。

其他的計算機模型在 80 年代和 90 年代也可以使用（蘋果，Commodore，ZX Spectrum 等等），它們都可以顯示不同類型的圖形。

先有圖像還是先有圖像格式？

先有雞還是先有蛋？先有圖像還是圖像格式？

肯定是圖像。

在最簡單的情況下，“格式”是不需要的，單色圖像只是一個位序列：

因此，如果我們知道圖像的寬度和高度，并且計算機具有圖形功能，那么每個開發(fā)人員都可以制作一個程序，從二進制文件中顯示圖像“原樣”。

順便說一下，在談論“自定義”圖像格式時，提到 1985 年發(fā)布的游戲“脫衣?lián)淇恕?Strip Poker) 也很有意思:

我們可以看到，在第一個屏幕，玩家可以選擇兩個人物之一，“蘇姿”或“梅麗莎”，第二個屏幕是游戲本身。如果我們打開游戲文件夾，很容易看到這兩個人物的數據文件只是保存“原樣”，根本沒有壓縮，所有文件大小相同：

1:03 AM             71 Melissa.txt12:18 AM           5768 Melissa1.pic12:18 AM           5768 Melissa2.pic12:19 AM           5768 Melissa3.pic12:20 AM           5768 Melissa4.pic12:21 AM           5768 Melissa5.pic5:40 AM             35 Opn.txt12:04 AM           5768 Opps.pic12:59 PM          50304 Poker.exe1:06 AM           1288 Screen.pic12:03 AM           5768 Stitle.pic5:09 AM             69 Suzi.txt12:02 AM           5768 Suzi1.pic1:33 AM           5768 Suzi2.pic12:00 AM           5768 Suzi3.pic12:01 AM           5768 Suzi4.pic12:00 AM           5768 Suzi5.pic

游戲開發(fā)者盡最大努力縮小尺寸：每個文件的大小只有 5768 字節(jié)！

這樣我們只能得到 320x18 的灰度圖像。事實上，我們可以使用 Python 打開 pic-file，看到許多細節(jié)缺失:

也許游戲使用了單獨的背景圖片或者通過編程方式繪制了一些細節(jié) (比如垂直線) ，開發(fā)人員肯定使用了一些技巧來有效地在 320x240 的屏幕上顯示 320x18 的圖片。

他們?yōu)槭裁匆ㄟ@么多精力呢？

答案很簡單ーー當時許多計算機根本沒有硬盤驅動器，因此在軟盤上寫入游戲的能力至關重要。

正如我們已經知道的那樣，第一張軟盤的大小只有 360 KB—— 這不僅對于游戲而言已經足夠了，對于 MS-DOS 引導文件也是如此。開發(fā)者實際上做到了，游戲的大小只有 140 KB。

當然，“按原樣”保存圖像可能會占用空間，開發(fā)人員試圖找到更好的方法來保存數據。

最早的圖像編碼方法之一是 RLE (游程編碼)。在這種格式下，每個數據塊都存儲在‘count，value’對中，這樣可以更有效地保存圖像。

作為一個簡化的例子，黑白點序列“ bwwbwwwwww”可以保存為“1B3W1B4W”。正如我們所看到的，它更加緊湊，可以用于圖形或表格，但是對于真實感圖像，“壓縮”的圖像甚至可以比原始圖像更大。

最早被廣泛使用的格式之一是 PCX (PiCture eXchange) ，它于 1985 年推出。這種格式也使用 RLE 編碼，正如我們看到的，頭部字段存儲了大量附加信息:

// Standard PCX header (C/C++)struct PCXHeader {char   ID;           // ID, always 0x0Achar   Version;      // The version numberchar   Encoding;     // Use of encoding (0, 1)char   BitPerPixel;  // 1, 2, 4 or 8short  X1;   // The minimum x-coordinate of the image positionshort  Y1;   // The minimum y coordinate of the image positionshort  X2;   // The maximum x coordinate of the image positionshort  Y2;   // The maximum y coordinate of the image positionshort  HRes; // The horizontal image resolution in DPIshort  VRes; // The vertical image resolution in DPIchar   ClrMap[16*3]; // The EGA palette for 16-color imageschar   Reserved1;char   NumPlanes;    // Number of color planes: 1, 3, or 4short  BPL;          // The number of bytes of one color planeshort  Pal_t;char   Filler[58];} Header;

PCX 格式實際上不太適合保存照片圖像，例如，同一幅 320x240 分辨率的“ Lenna”圖像的 16 色格式大小為 35 KB，256 色格式大小為 100 KB。

GIF GIF 于 1987 年發(fā)布，與 PCX 相比，它要先進得多。

GIF 使用的是 Lempel-Ziv-Welch (LZW) 算法，這種算法效率更高ーー同樣的 320x240 圖像以 GIF 格式保存，只有 37 KB 大小，而 PCX 是 100 KB 大小。

1989 年，GIF 的擴展版本發(fā)布了，它也可以顯示動畫。令人驚訝的是，即使在今天，動畫 GIF 仍然在使用，甚至在本文中也可以看到這個例子ーー它仍然是最簡單的、跨平臺的方法，可以將動畫內容嵌入到頁面中。

最后，于 1992 年推出了聯(lián)合攝影專家組制作的 JPEG 格式。它使用的是有損數據壓縮圖片，是專門為保存照片而設計的。

該算法使用 DCT (離散余弦變換) 來保存數據，這個方法本身是在 1972 年提出的，但是正如我們所看到的，僅僅 20 年之后，公眾對這項技術的真正需求出現(xiàn)了。

順便說一下，在 90 年代，色情圖片的銷售變成了一種生意。從技術角度來看，這些廣告來自 1994 年的《電腦雜志》 ，很有趣:

總結

讓我們回到最初的問題，在將近 40 年前的 80 年代初，有沒有可能在 XT 機器上看《花花公子》？

從技術上講，答案是肯定的。這些機器能夠顯示圖像，并且有軟盤驅動器，這使得文件共享變得容易。下面是 1983 年制造的一臺真正的康柏便攜式計算機的運行過程:

 正如我們所看到的，它并沒有那么快，圖像加載時間大約是 40 秒，但它仍然可以工作。

但實際上，這臺電腦是在 1983 年發(fā)布的，而 PCX、 GIF 或 JPEG 圖像格式甚至還沒有推出。

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