多媒體技術(shù)與應(yīng)用-章-顏色及圖像基礎(chǔ)含情況統(tǒng)

1、1西 南 交 通 大 學(xué)多媒體技術(shù)與應(yīng)用李茜上周情況統(tǒng)計(jì)2.1 圖像和圖形的根本原理32.3 圖像的獲取方式12.2 圖像數(shù)字化技術(shù)242.4 使用Photoshop處理圖像的方法第2章 顏色及圖像根底32.1.1 圖形和圖像2.1.2 圖像的分辨率2.1 圖形圖像的根本原理圖形圖像根本概念數(shù)字圖像的種類52.1.1 圖形和圖像圖形圖像根本概念圖形和圖像圖形：反映物體的局部特性，它是真實(shí)物體的模型化圖像：反映物體的整體特性，是物體的真實(shí)再現(xiàn)兩者在外觀上有時很難區(qū)分，但它們有許多不同的屬性，一般需要使用不同的軟件進(jìn)行處理 圖形處理：在計(jì)算機(jī)上借助數(shù)學(xué)的方法生成、處理和顯示圖形圖像處理：將客觀世界

2、中實(shí)際存在的物體映射成數(shù)字化圖像，然后在計(jì)算機(jī)上用數(shù)學(xué)的方法對數(shù)字化圖像進(jìn)行處理圖 像圖 形6圖形圖像根本概念圖像：直接量化的原始信號形式 圖像的最小單位是像點(diǎn) 用于表現(xiàn)自然影像圖形：運(yùn)算形成的抽象化產(chǎn)物 圖形由具有方向和長度的 矢量表示 用于分析運(yùn)算結(jié)果，簡單 圖形表示7美國康乃爾大學(xué)Suzanne Smits 和Priamos Georgiades建模并繪制的俄羅斯茶壺 例1:俄羅斯茶壺8例2：計(jì)算機(jī)繪制的鋼筆畫和鉛筆畫 木 桶 玻璃瓶引用自：Georges Winkenbach,D.Salesin (Univ.of Washington) pp.469-476, SIGGRAPH969數(shù)

3、字圖像的種類矢量圖矢量圖由矢量定義的直線和曲線組成。矢量圖形是根據(jù)輪廓的幾何特性，用數(shù)學(xué)表達(dá)式指令來進(jìn)行描述，圖形的輪廓畫出后，被放在特定位置并填充顏色。矢量圖形文件體積一般較小 難以表現(xiàn)色彩層次豐富的逼真圖像效果矢量圖一般也被稱為圖形10數(shù)字圖像的種類位圖把一幅圖像按水平和垂直方向劃分成假設(shè)干個小方格，每個小方格稱為一個像素點(diǎn)，由這些像素點(diǎn)排列組成的柵格稱為“光柵，計(jì)算機(jī)通過表示這些像素點(diǎn)的位置、顏色、亮度等信息，從而表示出整幅圖像，這種圖像通常被稱為位圖或像素圖。適合表現(xiàn)比較細(xì)膩，層次和色彩比較豐富，包括大量細(xì)節(jié)的圖像 位圖一般也被稱為圖像1112矢量圖形和位圖圖像的特點(diǎn)如果繪制圖比較簡單

4、，用矢量圖形快，文件的數(shù)據(jù)量比位圖圖像小得多，但不如位圖逼真矢量圖形的顏色數(shù)目與文件的大小無關(guān)，位圖圖像的顏色數(shù)目越多，占據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)越多，文件越大矢量圖形在放大、縮小或旋轉(zhuǎn)等操作后不會失真 ，而位圖會出現(xiàn)失真矢量圖形側(cè)重于繪制、去創(chuàng)造，而位圖偏重于獲取、去復(fù)制1314矢量圖形和位圖圖像的特點(diǎn)2.1.2 圖像的分辨率圖像的分辨率是用來衡量圖像清晰度的一個概念，其表示圖像中單位長度中包含的像素?cái)?shù)，通常用像素/英寸display Pixels/Inch表示。圖像分辨率的單位為dpi，即每英寸顯示的像點(diǎn)數(shù)。15 Resolution (分辨率)單位 dpi的數(shù)值越大，圖像越清晰dpi (displ

5、ay pixels / inch)每英寸顯示的像素300 dpi 96 dpi 21 dpidpi視覺效果清晰度絕對清晰度分辨率分辨率17分辨率根據(jù)應(yīng)用場合的不同，圖像分辨率一般有兩種類型：1、顯示分辨率指屏幕上能夠顯示的像素?cái)?shù)目，即水平和垂直方向的像素個數(shù)。是一系列標(biāo)準(zhǔn)顯示模式的總稱，其單位不用dpi，而采用像素。 圖像大小指該圖像像素的高度和寬度的數(shù)目，即圖像的長寬尺寸。顯示尺寸是由圖像的像素尺寸與顯示器分辨率的設(shè)置共同確定的。18舉例：分辨率與圖像尺寸的關(guān)系520 x376260 x188130 x94在顯示比例相同時，顯示在屏幕上的圖像尺寸與圖像像素尺寸成正比19分辨率201、有一張8

6、00X600像素尺寸的圖像，分別在分辨率均為800X600像素的15寸和17寸顯示器上顯示，哪個顯示效果更好？2、同一副圖像，當(dāng)顯示器的分辨率定義更高時，圖像變小還是變大？分辨率2、打印分辨率是打印機(jī)輸出圖像時采用的分辨率。又稱為輸出分辨率，以像素/英寸來表示，其代表了每英寸可以打印的油墨的點(diǎn)數(shù)。一般說來，打印分辨率越高，即每英寸的油墨越多，打印效果將越好。21常見分辨率 平板掃描儀：1200 dpi 底片掃描儀 4800 dpi 印刷圖片 普通：300dpi 高精度：600 dpi 顯示器：96 dpi 顯示用圖片：96 dpi 動畫、視頻：96 dpi 噴墨打印機(jī)：7202880 dpi

7、激光打印機(jī)：6001200 dpi222.2.1 圖像的色彩模式2.2.2 圖像的顏色深度 2.2.3 圖像壓縮 2.2.4 圖像文件格式 2.2.5 圖像文件的體積2.2 圖像的數(shù)字化技術(shù)顏色的根本概念顏色的形成色彩的三要素三基色24顏色的形成物體受光線照射后，產(chǎn)生光的分解現(xiàn)象，一局部光線被物體吸收，其余的被物體反射或投射出來，成為物體的顏色人對顏色感覺的形成主要有四個要素，即光源、物體、眼睛和大腦色彩是視覺系統(tǒng)對可見光的感知結(jié)果25顏色與波長純顏色通常用光的波長來定義，其定義的顏色稱之為光譜色(Spectral Color)。10-1410-1210-910-610-410-2.射線射線紫

8、外線紅外線.可見光譜380435500520565590625780紫藍(lán)青綠黃橙紅顏色的形成26色彩的三要素色調(diào)指顏色的種類和名稱，是指顏色的根本特征，是一種顏色區(qū)別于其他顏色的因素。色調(diào)和色彩的強(qiáng)弱及明暗沒有關(guān)系，只是純粹表示色彩相貌的差異。如紅、黃、綠、藍(lán)、紫等為不同的根本色相。 色環(huán)： 色環(huán)是色彩按紅、黃、綠、藍(lán)、紅依次過度漸變呈現(xiàn)出來的不同顏色，就可以得到一個色彩環(huán)。色環(huán)通常包括12種不同的顏色。27色彩的三要素亮度指顏色的深淺、明暗程度，沒有色調(diào)和飽和度的區(qū)別。光作用于人眼時引起的明亮程度的感覺。即使強(qiáng)度相同，不同的顏色，反射的光量強(qiáng)弱不一，也會產(chǎn)生不同程度的明暗。非色彩的黒、灰、白

9、較能形象的表達(dá)這一特質(zhì)。顏色與亮度之間的關(guān)系28色彩的三要素飽和度指色彩的鮮艷程度或者純度。對同一色調(diào)的彩色光，飽和度越高，顏色越純。原色最純，顏色的混合越多那么純度逐漸減低。如某一鮮亮的顏色，參加了白色或者黑色，使得它的純度低，顏色趨于柔和、沉穩(wěn)。29三基色三基色原理:以三種顏色作為基色相配來獲得彩色基色是指互為獨(dú)立的單色，任一基色都不能由其他兩種基色混合產(chǎn)生三基色的選擇不唯一30三基色的選擇因?yàn)槿说难劬t、綠、藍(lán)這三種色光最敏感，因此，以這三種顏色作為基色相配來獲得彩色得到了最為廣泛的應(yīng)用也可選擇三基色CMYcyan(青)、magenta(品紅)、 yellow(黃)31互補(bǔ)色但凡兩種色

10、光相混合而成白光，這兩種色光互為補(bǔ)色互補(bǔ)色是彼此之間最不一樣的顏色322.2.1 圖像的色彩模式圖像的色彩模式，是指用來提供將圖像中的顏色轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的方法，這種方法使顏色能夠在不同的媒體中得到連續(xù)的描述，能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺的進(jìn)行顯示。不同的色彩模式對顏色的表現(xiàn)能力可能會有很大的差異。常見的色彩模式有RGB、CMYK、HSB、Lab和索引色。色彩模式用三維模型表示，空間中的色彩通常使用代表三個參數(shù)的三維坐標(biāo)來指定。不同的領(lǐng)域，所采用的色彩模型往往不同。33RGB色彩模式是一種加光模式。根據(jù)三基色原理，用基色光單位來表示光的量，那么在RGB色彩模型，任意色光都可以用R、G、B三色不同分量的相加混合而成

11、： R(紅色的百分比)G(綠色的百分比)B(藍(lán)色的百分比)顏色 34RGB模式(用于顯示打印) 特點(diǎn):色彩鮮艷RGB色彩模式顯示彩色圖像的電視機(jī)和計(jì)算機(jī)顯示器色彩顯示原理主要基于RGB模型。如下圖。組合這三種光波以產(chǎn)生特定顏色稱為相加混色，稱為RGB相加模型。相加混色是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中定義顏色的根本方法。 35 紅：RGB(255,0,0) 綠：RGB(0,255,0) 藍(lán)：RGB(0,0,255) 黑：RGB(0,0,0) 白：RGB(255,255,255)CMYK色彩模式是一種減光模式。油墨或顏料的三基色是青色(C)、品紅(M)和黃色(Y)，除了黑色(K)任何一種由顏料表現(xiàn)的色彩都可以用這三

12、種基色按不同比例混合而成CMY色彩模型與RGB色彩模型互補(bǔ)，又稱為相減混色。CMY模型正好與RGB模型互補(bǔ)，即用白色減去RGB模型中的某一色彩值就等于同樣色彩在CMY模型中的值。 36CMYK模式(用于印刷) 特點(diǎn):色彩灰暗分色膠片印版印輥印紙成品CMYK色彩模式37HSB色彩模式從人的視覺系統(tǒng)出發(fā)，直接使用色調(diào)(H)、飽和度(S)和亮度(B)來描述色彩38垂直軸表示光的亮度變化；與垂直軸垂直的水平面圓周上，各點(diǎn)代表光譜上不同的色調(diào)；從圓周到圓心的變化即飽和度的變化；Lab色彩模式國際照明委員會于1976年公布用亮度和色差來描述顏色分量，其中L為亮度，a和b分別為各色差分量Lab色彩模型所定義

13、的顏色最多，且與光線及設(shè)備無關(guān)色彩模型有設(shè)備相關(guān)和設(shè)備無關(guān)之分：如計(jì)算機(jī)顯示器用RGB來顯示顏色，用像素值生成的顏色將隨顯示器的亮度和比照度的改變而改變。39索引顏色模式由于RGB和CMYK占用內(nèi)存空間較多。因此應(yīng)用256色的顏色表為索引色，每個顏色都不能再改變它的亮度。假設(shè)圖像中的顏色亮度與索引色中的顏色亮度不符，那么會自動將圖像文件的色彩以相近的色彩取代，使其只顯示256色。大多用在網(wǎng)絡(luò)或動畫等對顏色信息要求不高的領(lǐng)域。402.2.2 圖像的顏色深度指存儲每個像素所用的位數(shù)顏色深度決定了彩色圖像可以用的最多顏色數(shù)目，決定了灰度圖像可以使用的亮度級別數(shù)目顏色深度越高，顯示的圖像越豐富，畫面越

14、自然逼真，但數(shù)據(jù)量會猛增。常見的顏色深度種類有1位、4位、8位、16位、24位和32位41顏色深度的例子24 bit8 bit4 bit單色422.2.2 圖像的顏色深度最大顏色數(shù)顏色深度為4時，表示最大顏色數(shù)為16色顏色深度為8時，表示最大顏色數(shù)為256色顏色深度為16時，表示最大顏色數(shù)為65536色顏色深度為24時，表示最大顏色數(shù)為16.7M色真彩色43 圖像壓縮是指減少表示數(shù)字圖像時需要的數(shù)據(jù)量，以盡可能少的比特?cái)?shù)代表圖像或圖像中所包含信息的技術(shù)。目的是減少圖像數(shù)據(jù)中的冗余信息，從而用更加高效的格式存儲和傳輸數(shù)據(jù)。1有損數(shù)據(jù)壓縮 不完全保持圖像原信息，即允許與原圖像有某種合理程度的失真，

15、將次要的信息數(shù)據(jù)壓縮掉，犧牲一些質(zhì)量來減少數(shù)據(jù)量，使壓縮比提高。2無損數(shù)據(jù)壓縮 保持圖像原信息，即可從壓縮圖像中沒有誤差地重建原圖像。對于如繪制的技術(shù)圖、圖表或者漫畫優(yōu)先使用無損壓縮，這是因?yàn)橛袚p壓縮方法，尤其是在低的位速條件下將會帶來壓縮失真。如醫(yī)療圖像或者用于存檔的掃描圖像等這些有價值的內(nèi)容的壓縮也盡量選擇無損壓縮方法。2.2.3 圖像壓縮圖像文件格式例1：PSD格式PSD圖像格式是photoshop圖像處理軟件的專用文件格式，是一種非壓縮的原始文件保存格式。由于可以保存所有原始信息，有時容量會很大。對于圖像處理中尚未制作完成的圖像，選用PSD格式保存是最正確的選擇45圖像文件格式例2：B

16、MP格式BMP圖像格式是Windows操作系統(tǒng)下使用的一種標(biāo)準(zhǔn)圖像格式支持單色、16色、256色、真彩色圖像幾乎不進(jìn)行壓縮。導(dǎo)致占用磁盤空間過大。非壓縮的BMP文件是一種通用的圖像文件格式，幾乎所有Windows 應(yīng)用軟件都能支持46圖像文件格式例3： GIF 圖像顏色數(shù)目不超過256色 ，適合用作插圖、剪貼畫等色彩數(shù)要求不高的場合，文件特別小，適合網(wǎng)絡(luò)傳輸GIF圖像格式具有累進(jìn)顯示功能，適合網(wǎng)絡(luò)瀏覽器觀看 GIF圖像格式能支持透明背景JPEG不支持GIF圖像格式能支持動畫透明背景47圖像文件格式例4：JPEG圖像JPEG聯(lián)合圖像專家組是靜止圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼的國際標(biāo)準(zhǔn)，采用JPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像文

17、件擴(kuò)展名是 .jpg，是一種有損壓縮方式。JPEG特別適合各種連續(xù)色調(diào)的彩色或灰度圖像，在計(jì)算機(jī)和數(shù)碼相機(jī)中已得到廣泛應(yīng)用 JPEG的最新標(biāo)準(zhǔn)是JPEG2000圖像文件擴(kuò)展名是 .jp2 ，它采用更先進(jìn)的技術(shù)，可取得更好的效果4849 原圖48.9KB JPEG壓縮1.85KB JPEG2000壓縮1.79KB 圖像文件格式例4：JPEG圖像2.2.4 圖像文件格式文件顏色與分辨率用途.GIF256 / 96dpi用于動畫、多媒體程序界面，網(wǎng)頁界面. BMP256 224 / * dpi用于Windows環(huán)境下的任何場合. TIF256 232 / * dpi用于專業(yè)印刷，格式復(fù)雜、存貯信息多

18、. JPG216 232 / * dpi壓縮靜態(tài)數(shù)字圖像的國際標(biāo)準(zhǔn)，用于數(shù)字圖片保存、傳送. TGA256 224 / 96dpi用于專業(yè)動畫影視制作. PCD216 232 / * dpi用于PHOTO CD50文件格式與數(shù)據(jù)量A4幅面(橫)24 bit彩色300 dpi分辨率. JPG 883 KB損失15%色重復(fù)保存,損失加劇. GIF 4,501 KB256色格式轉(zhuǎn)換容易失真. BMP 25,481 KB真彩色 數(shù)據(jù)量大. TGA 25,481 KB真彩色 數(shù)據(jù)量大. PCD 25,481 KB真彩色 數(shù)據(jù)量大. TIF 25,697 KB真彩色 數(shù)據(jù)量大數(shù)據(jù)比照51 圖像文件的體積是指圖像文件的數(shù)據(jù)量，其計(jì)算單位是字節(jié)Byte。影響圖像文件體積的主要因素有：圖像尺寸、顏色深度和文件格式數(shù)據(jù)壓縮方法。計(jì)算公式：S=(hwc)/8s是圖像的數(shù)據(jù)量