图形与图像处理技术教学课件作者张枝军编著第1章

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1、第1章 数字图像基本知识,1.1 数字图像的文件类型 1.2 图像的像素和分辨率 1.3 图像的色彩模式 1.4 图形图像的文件格式及其转换,返回,1.1 数字图像的文件类型,1.1.1 位图图像 位图图像也称点阵图像，它是由许多点组成的。这些点称为像素，当许许多多不同颜色的点（像素）组合在一起时，便构成了一幅完整的图像。在日常生活中，点阵图是常见的，如照片是由银粒子组成的，屏幕是由光点组成的，印刷品是由网点组成的。点阵图的优点是弥补了向量图的不足，能够制作出颜色与色调变化丰富的图像，可以逼真地再现大自然的景象，也能够在不同的软件之间交换文件。由于点阵图像要记录每一个像素的位置与色彩数据，文件

2、的大小就要看图像的像素多少了。,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,由于点阵图像要记录每一个像素的位置与色彩数据，文件的大小就要看图像的像素多少了。图像的分辨率越高，文件就越大，处理速度也就越慢，也就可以越逼真地表现自然界的图像，达到照片般的品质。点阵图像的缺点是在缩放和旋转时会产生失真现象，也无法制作真正的 3D 图像，文件较大。 位图图像中的像素点可以进行不同的排列和染色以构成图样。当放大位图时，可以看见赖以构成整个图像的无数单个方块。扩大位图尺寸的效果是增多单个像素，从而使线条和形状显得参差不齐。然而，如果从稍远的位置观看它，位图图像的颜色和形状又显得是连续的。,上一页,下一页,返

3、回,1.1 数字图像的文件类型,由于每一个像素都是单独染色的，可以通过以每次一个像素的频率操作选择区域而产生近似相片的逼真效果，诸如加深阴影和加重颜色。缩小位图尺寸也会使原图变形， 因为此举是通过减少像素来使整个图像变小的。同样，由于位图图像是以排列的像素集合体形式创建的，所以不能单独操作（如移动）局部位图。 制作位图图像的软件也比较多，如 Adobe Photoshop 、Corel PHOTO-PAINT、 Design Painter 、Ulead PhotoImpact 等。 位图图像有时候也叫做栅格图像，Photoshop 以及其他的绘图软件一般都使用位图图像。位图图像由像素组成，每

4、个像素都被分配一个特定位置和颜色值。在处理位图图像时，编辑的是像素而不是对象或形状，也就是说，编辑的是每一个点。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,每一个栅格代表一个像素点，而每一个像素点只能显示一种颜色，位图图像一般具有以下特点： （1）文件所占的存储空间大。对于高分辨率的彩色图像，用位图存储所需的储存空间较大，像素之间独立，所以占用的硬盘空间、内存和显存比矢量图都大。 （2）位图放大到一定倍数后，会产生锯齿，由于位图是由最小的色彩单位像素点组成的，所以位图的清晰度与像素点的多少有关。 （3）位图图像在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更加优越，尤其在表现图像的阴影和色彩的细微

5、变化方面效果更佳。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,（4）位图的格式有 bmp、jpg、gif、psd、tif、png 等。 另外，位图图像与分辨率有关，即在一定面积的图像上包含有固定数量的像素。因此，如果在屏幕上以较大的倍数放大显示图像，或以过低的分辨率打印，位图图像会出现锯齿边缘。在一些放大的图中，可以清楚地看到像素点的形状。 （5）图像由许多点组成，点称为像素（最小单位）。表现层次和色彩比较丰富的图像，放大后会失真（变模糊）。 （6）每个像素的位数有：1（单色）、4（16 色）、8（256 色）、16（64K 色，高彩色）、24（16M 色，真彩色）、32（4096M

6、色，增强型真彩色）。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,1.1.2 矢量图形 矢量图形也称作向量式图形，它是以数学矢量的方式来记录图像内容的。矢量图形使用直线和曲线来描述图形，这些图形的元素是一些点、线、矩形、多边形、圆和弧线等， 它们都是通过数学公式计算获得的。 矢量图形也称为面向对象的图像或绘图图像，繁体版本上称之为向量图，是计算机图形学中用点、直线或者多边形等基于数学方程的几何图元表示的图像。矢量图形最大的优点是无论放大、缩小或旋转都不会失真；最大的缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像 效果。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,矢量图形的每个对象都是一个自

7、成一体的实体，都可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其他对象。这意味着它们可以按最高分辨率显示到输出设备上。 矢量图形的内容是以线条和色块为主的，因此，其文件所占用的空间比较少。例如记录一条线条的数据，仅仅记录其两个端点的坐标与线段的粗细和色彩就可以了。矢量图形可以比较容易地进行放大、缩小、旋转等操作，也不容易失真，并且线条平滑，无锯齿状。由于其精确度较高，所以可以制作 3D 图像。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,但其明显的缺点是不容易制作出色调丰富或者色彩变化大的图像来，由于无法像照片般精确地描绘自然界的图像，绘制出来的图像就不

8、够逼真，且不同软件之间难以交换文件。矢量图以几何图形居多，图形可以无限放大，不变色、不模糊。常用于图案、标志、VI、文字等设计。矢量图形的优缺点如下： （1）文件小，图像中保存的是线条和图块的信息，所以矢量图形文件与分辨率和图像大小无关，只与图像的复杂程度有关，图像文件所占的存储空间较小。 （2）图形可以无级缩放，对图形进行缩放、旋转或变形操作时，图形不会产生锯齿效果。,上一页,下一页,返回,1.1 数字图像的文件类型,（3）可采取高分辨率印刷，矢量图形文件可以在任何输出设备打印机上以打印或印刷的最高分辨率进行打印输出。 （4）最大的缺点是难以表现色彩层次丰富的逼真图像效果。 （5）矢量图形与

9、位图的效果有天壤之别，矢量图形无限放大不模糊，大部分位图都是由矢量导出来的，也可以说矢量图形就是位图的源码，源码是可以编辑的。 制作矢量图形的软件比较多，如 FreeHand、Illustrator、CorelDraw、AutoCAD 等等， 工程制图、美工图通常用矢量图形软件来绘制。在 Photoshop 软件中的“路径”绘图方法也属于矢量式的。,上一页,返回,1.2 图像的像素和分辨率,1.2.1 像素 像素的英文“Pixel”是由“Picture”和“Element”这两个单词组成的，是图像最基本的单位。用通俗的话来说，像素就是能单独显示颜色的最小单位或点，称作像素点或像点。 单一像素长

10、与宽的比例不见得是正方形（11），依照不同的系统，有“1.451” 以及“0.971”的比例，每一个像素都有一个对应的色板。 像素与颜色的关系，如表 1-1 所示。,下一页,返回,1.2 图像的像素和分辨率,从表 1-1 可以看出，越高位的像素，其拥有的色板也就越丰富，越能表达颜色的真实感，图像的色彩层次也就越丰富。 1.2.2 分辨率 分辨率是指在单位长度内所含有的像素的多少，也就是点的多少。 处理位图时要着重考虑分辨率问题。处理位图时，输出图像的质量取决于处理过程开始时设置的分辨率高低。分辨率是一个笼统的术语，它指一个图像文件中包含的细节和信息的大小，以及输入、输出或显示设备能够产生的细节

11、程度。操作位图时，分辨率既会影响最后输出的质量也会影响文件的大小。,上一页,下一页,返回,1.2 图像的像素和分辨率,处理位图需要三思而后行，因为给图像选择的分辨率通常在整个过程中都伴随着文件。无论是在一个 300dpi 的打印机还是在一个 2570dpi 的照排设备上印刷位图文件，文件总是以创建图像时所设的分辨率大小印刷，除非打印机的分辨率低于图像的分辨率。如果希望最终输出看起来和屏幕上显示的一样，那么在开始工作前，就需要了解图像的分辨率和不同设备分辨率之间的关系，但矢量图就不必考虑分辨率的问题。同时，不能把分辨率仅仅理解成图像的分辨率，分辨率有很多种，大致可以分为以下五个类型。 （1）图像

12、分辨率。图像分辨率就是每单位图像含有的像素或者点数，其单位是点 / 英寸，英文缩写成“dpi”。,上一页,下一页,返回,1.2 图像的像素和分辨率,也可以用厘米（cm）作为单位计算分辨率。不同的单位所计算出来的分辨率是不相同的，用厘米计算的数值显然比前者小得多。如果没有特殊标明， 通常人们用英寸为单位来表示图像分辨率的大小。 显然，图像分辨率的大小直接影响着图像的品质。图像的清晰度随着分辨率的提高而加大，同时，图像文件的容量也就增加。在实际工作中，应当根据实际需要选择经济的、合适的图像分辨率，因为图像分辨率的大小不同，计算机处理图像所需要的时间或者打印图像所需要的耗材就相差很大，特别是准备上传

13、到互联网的图像，要充分考虑浏览者打开网页所需要的时间和耐心。,上一页,下一页,返回,1.2 图像的像素和分辨率,（2）屏幕分辨率。屏幕分辨率也叫屏幕频率，主要是由屏幕本身和它所使用的软件来决定的。 （3）设备分辨率。设备分辨率是指每单位输出长度所代表的像素或者点数。设备分辨率是不能像图像分辨率那样进行修改的。数码相机、扫描仪、计算机显示器等设备都有各自固定的分辨率。 （4）输出分辨率。输出分辨率是指打印机等输出设备输出的图像每单位所产生的点数。输出分辨率越高，图像品质越好。 （5）位分辨率。位分辨率是用来表示图像的每个像素中存放多少颜色，衡量每个像素存储的信息位元数。,上一页,返回,1.3 图

14、像的色彩模式,1.3.1 RGB 色彩模式 常用的颜色模式是一种加光模式，是基于与自然界中光线原理相同的基本特性，万紫千红的颜色都是由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种波长的基色光叠加产生。在自然界里，所有颜色都是通过这三种颜色合成的，通过合成，可以模拟出多种颜色。计算机显示器上的颜色系统便是此种模式。这三种基色中每一种都有 0255 的值，通过对不同值的红、绿、蓝三种基色进行组合来改变像素的颜色。RGB 模式的色彩表现力很强， 三种基色混合起来可以产生 1 670 万种颜色，也就是常说的真彩。由此所产生的很多颜色只能用于屏幕显示，而无法印刷出来。,下一页,返回,1.3 图像的

15、色彩模式,RGB 色彩模式是 Photoshop 中最常见的一种色彩模式，不管是扫描仪输入的图像，还是绘制的图像，几乎都是以 RGB 色彩模式储存的。在 RGB 色彩模式下处理图像比较方便，存储空间较小。在 RGB 色彩模式下，能使用 Photoshop 中所有的命令和滤镜。 RGB 色彩模式的图像支持多个图层，具有 R、G、B 三个单色通道和一个由它们混合颜色的彩色通道。 在 RGB 色彩模式的图像中，某种颜色的含量越多，那么这种颜色的亮度也越高，由其产生的结果中这种颜色也就越亮。RGB 色彩模式的颜色混合原理如图 1-1 所示。,上一页,下一页,返回,1.3 图像的色彩模式,RGB 色彩模

16、式是目前运用最广泛的色彩模式之一，它能适应多种输出的需要，并能较完整地还原图像的颜色信息。如现在大多数的显示屏、RGB 打印、多种写真输出设备都需要用 RGB 色彩模式的图像来输出。 1.3.2 CMYK 色彩模式 CMYK 色彩模式是一种印刷的颜色模式。它由分色印刷的四种颜色组成，C、M、Y、K 分别代表青色、洋红色、黄色和黑色。其本质与 RGB 色彩模式没有什么区别，但它产生色彩的方式不同。,上一页,下一页,返回,1.3 图像的色彩模式,RGB 模式产生色彩的方式是加色法，而 CMYK 色彩模式的方式是减色法，因此该模式又称为减色模式。青色与红色、洋红色与绿色、黄色与蓝色为互补色。如果将 R、G、B 的值都设置为 255，然后将 R 设置为 0，通过从基色光中减去红色的值就得到青色。同样，从基色光中减去绿色的值就得到洋红色；从基色光中减去蓝色的值就得到黄色。在 CMYK 色彩模式下，每一种颜色都是以青色、洋红色、黄色和黑色四种颜色的百分比来表示，原色的混合将产生更暗的颜色。在处理图像时，通常不采用 CMYK 模式，因为这种模式文件大，占用空间与内存较大。在这种模式下，有很