image.Decodeの利用に、どうしてjpeg/pngのインポート宣言が必要なのか？

　image.Decode()の実行時に、読み込みたい拡張子のパッケージのインポート宣言が行われていないと、エラーが出ます。

リスト1.4: エラーがでる

img, _, err := image.Decode(file)
fmt.Println(err)
// image: unknown format

　ここでいう"image: unknown format"とは、どういうことなのでしょうか。image.Decode()の説明文を見てみます。³

Decode decodes an image that has been encoded in a registered format.Format registration is typically done by an init function in the codec- specific package.

訳: Decodeでは、登録されたフォーマット形式（registered format）の画像をデコードします。　　formatへの登録は、特定のパッケージのinitによって行われます。

　エラー文の"unknown format"というのは、この「登録されたフォーマット形式」にデコードを試みた、ファイル拡張子のものがないということです。そして、その登録は「パッケージのインポート時のinit関数の実行」で行われます。

リスト1.5: image/jpegのinit()

func init() {
    image.RegisterFormat("jpeg", "\xff\xd8", Decode, DecodeConfig)
}

　これは、image/jpegをインポートした際に実行されるinit関数です。⁴ここでは、image.RegisterFormat関数を使って、jpegをデコードするための関数jpeg.Decode（第三引数）を登録しています。

　さて、今まで出てきた「フォーマット」というのは、一体何者なのでしょうか。一言で説明するならば、「画像バイナリファイルのプレフィックスパターンと、デコード設定・関数を対応付けたもの」です。

　具体例で理解するために、ここでもう一度image.RegisterFormat関数を使って、jpegフォーマットを登録している様子を見返してみましょう。あれは、「画像ファイルのプレフィックスが\xff\xd8（第二引数）で始まるものをjpeg（第一引数）として認識して、それがimage.Decodeやimage.DecodeConfig関数の引数として渡された場合には、jpegパッケージ内のDecode関数とDecodeConfig関数を用いる」という対応付けを登録しているのです。

　各パッケージのinit()を用いて登録されたフォーマットは、imageパッケージで定義されているグローバル変数atomicFormatsに保存されます。そして、image.Decode()実行時に、渡されたファイルのプレフィックスと同じものが、atomicFormatsに登録されているフォーマットに含まれているか、探す処理が行われます。⁵

リスト1.6: image.Decode()の内部処理

func Decode(r io.Reader) (Image, string, error) {
        rr := asReader(r)
        f := sniff(rr)    // どの登録フォーマットと一致するか探す処理
        if f.decode == nil {
                return nil, "", ErrFormat  // 見つからなかったらerr
        }
        m, err := f.decode(rr) // デコード実行
        return m, f.name, err
}

// どの登録フォーマットと一致するか探す処理
func sniff(r reader) format {
    // atomicFormatsの中身を取得
        formats, _ := atomicFormats.Load().([]format)
        for _, f := range formats {
        // デコードしたいファイルのプレフィックスを取得
                b, err := r.Peek(len(f.magic))

        // 登録フォーマットのプレフィックスと比較
                if err == nil && match(f.magic, b) {
                        return f　// 一致していれば、その拡張子と判断
                }
        }
        return format{}
}

　この実装を見ればわかるとおり、実はimageパッケージのDecode関数は「フォーマット登録された関数の中から、どれを使うのが適切なのか？」という判断しか行っていないのです。つまり、実際にファイルをデコードする処理自体は、image/pngやimage/jpegといった個別のパッケージ上で実装されており、大元のimageパッケージではそれを受け取って使う仕組み（image.RegisterFormat関数）を整えているだけなのです。

　このように、実際のデコード処理を別パッケージに移譲する仕組みをとった理由として考えられるのは、先ほど述べたとおり「拡張子不明の状態でもDecodeできるようなコードを書けるようにする」というだけではなく、フォーマットの統一性を保つという側面もあると推測されます。これは、image.Decode()やimage.DecodeConfig()の返り値をそれぞれimage.Imageや　image.Configという型で指定することで、個別パッケージで実装されるDecode関数・DecodeConfig関数も同様のフォーマットで作られることになります。実際に、標準パッケージではない"golang.org/x/image/bmp"⁶では、拡張子BMPの画像をDecodeする関数を提供していますが、このDecode関数も、他同様の返り値を持ちます。こうすることで、「どんな拡張子であっても同じように扱える」という、プログラマーにとって優しい世界が構築されます。Goの標準パッケージというのは、ただ単によく使われる、もしくは基本的な機能を提供するというだけではなく、Goコミュニティの中でのものの扱い方に関する指針を固め、示す役割もあるということが、この例からよくわかりますね。

jpegとpngの違い

表1.1: jpegとpngの比較

　jpegの特徴は、多彩な色空間と圧縮方法です。圧縮の仕方は「数ピクセルをブロックとして扱い、一番近い色ひとつに置き換える」というやり方なので、圧縮後に元に戻すことはできません。また、圧縮処理の特性上、「色の境界部分がぼやける」ような結果になります。そのため、色変化がはっきり・くっきりしている人工物の描画には不向きです。逆に、グラデーションのような色変化は扱いやすく、写真の画像はこのjpeg形式で保存されます。

　pngの特徴は、透過処理と可逆圧縮が可能なことです。そのため、何回も加工するような画像や、イラスト・ロゴの保存に適しています。ただ、多彩な色を表現しようとすると、ファイルサイズが大きくなるという欠点があります。