多媒體技術(shù)第二章

多媒體技術(shù)第二章第一頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

色調(diào)：用來描述顏色的不同類別的物理量，取決于顏色的波長，如紅、黃、藍(lán)等。色飽和度：描述顏色的深淺程度的物理量，按顏色混入白光的比例來表示。注意區(qū)分：在某顏色中混入白光與增強(qiáng)白光對某顏色物體的照射是不同的。亮度：用來描述色光的明暗變化強(qiáng)度的物理量，是色光能量的一種表示，色調(diào)和色飽和度已經(jīng)固定。色度：色調(diào)和色飽和度的統(tǒng)稱。第二頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

⑶三基色原理三基色原理認(rèn)為自然界中景物的絕大多數(shù)的彩色光能分解為互相獨(dú)立的紅（R）、綠(G)、藍(lán)(B)三種基色光；反之用互相獨(dú)立的紅、綠、藍(lán)三種基色光以不同的比例混合，可模擬出自然界中絕大多數(shù)景物的彩色。注意：三基色是相互獨(dú)立的；三基色的選擇不是唯一的。⑷像素（Pixel）像素是計(jì)算機(jī)圖形與圖像中能被單獨(dú)處理的最小基本單元。注意：從視覺屬性看，是最小的可視單位；從量值屬性看，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括顯示地址、色彩、亮度等信息，稱為像素值。第三頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

2．顏色模型⑴RGB模型RGB模型也稱為加色法混色模型。它是以RGB三色光互相疊加來實(shí)現(xiàn)混色的方法，因而適合于顯示器等發(fā)光體的顯示。其混色規(guī)律是：以等量的紅、綠、藍(lán)基色光混合時(shí)，有紅+綠＝黃色紅+藍(lán)＝紫色綠+藍(lán)＝青色紅+綠+藍(lán)＝白色三種基色光全無＝黑色第四頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

加色法的混色規(guī)律可用圖表示.其配色方程描述：F(物體顏色)=R（紅色的百分比）+G（綠色的百分比）+B（藍(lán)色的百分比）第五頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

⑵CMY模型(彩色印刷時(shí)采用)CMY模型（CyanMagentaYellow）是采用青、品紅、黃色3種基本顏色按一定比例合成顏色的方法。CMY模型又稱為減色法混色模型，因?yàn)樯实娘@示不是直接來自于光線的色彩，而是光線被物體吸收掉一部分之后反射回來的剩余光線所產(chǎn)生的，光線都被吸收時(shí)成為黑色，當(dāng)光線都被反射時(shí)成為白色。注意：CMYK模型---四色印刷；RGB與CMY模型是顏色互補(bǔ)的。見表2-1.第六頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

⑶YUV與YIQ模型在彩色電視系統(tǒng)中不采用RGB顏色模型，而采用YUV或顏色YIQ模型表示彩色圖像。YUV適用于PAL和SECAM彩色電視制式，而YIQ適用于美國國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會（NarionalTelevisionSystemCommittee,NTSC）彩色電視制式。Y是亮度信號，U和V則是兩個(gè)色差信號，分別傳送紅基色分量和藍(lán)基色分量與亮度分量的差值信號第七頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑷HSI顏色模型HSI〔Hue-Saturation-Intensity(Lightness),HSI或HSL〕顏色模型用H、S、I三參數(shù)描述顏色特性，其中H定義顏色的波長，稱為色調(diào)；S表示顏色的深淺程度，稱為飽和度；I表示強(qiáng)度或亮度第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．1圖形與圖像的顏色模型

第八頁，共八十九頁，2022年，8月28日由于HSI色彩空間更接近人對色彩的認(rèn)識和解釋，因此采用HSI方式能夠減少彩色圖像處理的復(fù)雜性，提高處理速度。在圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺中大量算法都可在HSI色彩空間中方便地使用，它們可以分開處理而且是相互獨(dú)立的。因此，用HSI色彩空間可以大大簡化圖像分析和處理的工作量。第九頁，共八十九頁，2022年，8月28日第十頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.分辨率分辨率是一個(gè)統(tǒng)稱，分為顯示分辨率、圖像分辨率、打印分辨率和掃描分辨率等。⑴顯示分辨率是指某一種顯示方式下，顯示屏上能夠顯示出的像素?cái)?shù)目，以水平和垂直的像素?cái)?shù)表示。⑵圖像分辨率圖像分辨率指數(shù)字化圖像的大小，以水平和垂直的像素?cái)?shù)表示。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑶掃描分辨率與打印分辨率在用掃描儀掃描圖像時(shí)，通常要指定掃描的分辨率，用每英寸多少點(diǎn)（dotsperinch,DPI）表示。打印分辨率是指圖像打印時(shí)每英寸可識別的點(diǎn)數(shù)，也使用DPI（dotsperinch，每英寸點(diǎn)數(shù)）為衡量單位。

第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.顏色深度顏色深度是指圖像中每個(gè)像素的顏色（或亮度）信息所占的二進(jìn)制數(shù)位數(shù)，記作位/像素（b/p：bitsperpixel）。4bit------VGA標(biāo)準(zhǔn)支持的顏色深度；2^48bit------索引顏色圖；2^816bit------HI-Color（高彩色）圖像；2^1524bit------真彩色；2^2432bit------真彩色；2^24注意：顏色深度越深，所占用的存儲空間越大。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日3.文件的大小圖形與圖像文件的大?。ㄒ卜Q數(shù)據(jù)量）是指在磁盤上存儲整幅圖像所有點(diǎn)的字節(jié)數(shù)（Bytes），反映了圖像所需數(shù)據(jù)存儲空間的大小，可按下面的公式計(jì)算：文件字節(jié)數(shù)＝圖像分辨率×圖像深度/8第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日4.真彩色、偽彩色與直接色⑴真彩色（Truecolor）真彩色是指在組成一幅彩色圖像的每個(gè)像素值中，有R、G、B三個(gè)基色分量，每個(gè)基色分量直接決定顯示設(shè)備的基色強(qiáng)度，這樣產(chǎn)生的彩色稱為真彩色。⑵偽彩色（PseudoColor）偽彩色圖像是每個(gè)像素的顏色不是由每個(gè)基色分量的數(shù)值直接決定，而是把像素值當(dāng)作彩色查找表（color-look-uptable,CLUT）的表項(xiàng)入口地址，去查找一個(gè)顯示圖像時(shí)使用的R、G、B強(qiáng)度值，用查找出的R、G、B強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為偽彩色。

第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑶直接色（DirectColor）把像素值的R、G、B分量作為單獨(dú)的索引值，通過相應(yīng)的彩色變換表找出R、G、B各自的基色強(qiáng)度，用這個(gè)強(qiáng)度值產(chǎn)生的彩色稱為直接色。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．2圖形與圖像的基本屬性

第十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.位圖與矢量圖二值（黑白）位圖點(diǎn)陣圖像⑴位圖（Bit-mappedGraphics）位圖是由許許多多的像素組合而成的平面點(diǎn)陣圖。其中每個(gè)像素的顏色、亮度和屬性是用一組二進(jìn)制像素值來表示的。右圖給出了經(jīng)過放大的一個(gè)亮度或顏色值僅為兩個(gè)等級的二值（黑白）點(diǎn)陣圖像的示例。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．3圖形與圖像的基本類型

二值（黑白）位圖點(diǎn)陣圖像

第十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念位圖文件：按照一定的結(jié)構(gòu)編排的圖像數(shù)據(jù)集合。決定位圖文件大小的因素：

圖像的分辨率、像素的顏色深度第十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑵矢量圖（VectorGraphic）矢量圖是用一系列計(jì)算機(jī)指令集合的形式來描述或處理一幅圖的，描述的對象包括一幅圖中所包含的各圖元的位置、顏色、大小、形狀、輪廓和其他一些特性，也可以用更為復(fù)雜的形式表示圖像中的曲面、光照、陰影、材質(zhì)等效果，右圖是一個(gè)簡單的矢量圖。

矢量圖由計(jì)算生成，精度高，圖元對象可任意放大、縮小而不變形，不必考慮分辨率的影響。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．3圖形與圖像的基本類型

矢量圖第十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.圖形與圖像的區(qū)別與聯(lián)系

一般來說，圖像所表現(xiàn)的顯示內(nèi)容是自然界的真實(shí)景物，或利用計(jì)算機(jī)技術(shù)逼真地繪制出的帶有光照、陰影等特性的自然界景物，而圖形實(shí)際上是對圖像的抽象，組成圖形的畫面元素主要是點(diǎn)、線、面或簡單立體圖形等，與自然界景物的真實(shí)感相差很大。注意：

矢量圖文件大小取決于圖的復(fù)雜程度，占用的存儲空間較小。

矢量圖需要經(jīng)過計(jì)算，花費(fèi)很長的時(shí)間去執(zhí)行繪圖指令。第2章圖形與圖像

2．1圖形與圖像的基本概念

2．1．3圖形與圖像的基本類型

第二十頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.圖形與圖像的數(shù)字化計(jì)算機(jī)存儲和處理的圖形與圖像信息都是數(shù)字化的，亦即是用二進(jìn)制數(shù)代碼序列來表示或存儲圖像信息的。因此，無論以什么方式獲取圖形與圖像信息，最終都要轉(zhuǎn)換為由一系列二進(jìn)制數(shù)代碼表示的離散數(shù)據(jù)的集合，這個(gè)集合即所謂數(shù)字圖像信息，也就是說圖形與圖像的獲取過程就是圖形與圖像的數(shù)字化過程。下圖所示的就是圖像數(shù)字化的過程。

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.1圖形與圖像的獲取

第二十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日圖像數(shù)字化過程第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.1圖形與圖像的獲取

采樣量化編碼圖像（模擬量）數(shù)字化圖像第二十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.圖形的獲?。?）利用軟件繪制圖形

圖形系統(tǒng)：一個(gè)模型組件、一個(gè)應(yīng)用程序組件、圖形系統(tǒng)組件。

（2）利用數(shù)字化硬件繪制圖形

數(shù)字化儀、光筆、軌跡球、空間球、數(shù)據(jù)手套等。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.1圖形與圖像的獲取

第二十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日3.圖像的獲取位圖圖像可以由特殊的數(shù)字化采集設(shè)備獲得。盡管不同的圖像采集設(shè)備的精度、速度和成本可能大不相同，但其工作原理都是一樣的。

位圖存儲包括兩部分：圖像說明部分、圖像數(shù)據(jù)部分。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.1圖形與圖像的獲取

第二十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.靜態(tài)圖形與圖像常見文件存儲格式⑴BMP格式⑹PCX格式⑵DIB格式⑺JPG格式⑶GIF格式⑻EPS格式⑷TIFF格式⑼PNG格式

⑸TGA格式第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2．2．2圖形與圖像的存儲

第二十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2．BMP圖像文件格式

是微軟公司為其Windows環(huán)境設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)圖像格式。Windows系統(tǒng)軟件中內(nèi)含了一系列支持BMP圖像處理的API函數(shù)。非壓縮格式是BMP圖像文件所采用的一種通用格式。兩種壓縮方式：如果圖像為16色模式，則采用RLE4壓縮方式；若圖像為256色模式，則采用RLE8壓縮方式?？梢源鎯紊?、16色、256色以及真彩色4種圖像數(shù)據(jù)。第二十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日3．GIF圖像文件格式

是最早由CompuServe公司于1987年制定的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于網(wǎng)絡(luò)圖形數(shù)據(jù)的在線傳輸和存儲。GIF提供了足夠的信息并很好地組織了這些信息，使得許多不同的輸入輸出設(shè)備能夠方便的交換圖像。它最多支持8位（256種顏色），圖像的大小最多是64K×64K個(gè)像點(diǎn)。GIF的特點(diǎn)是LZW壓縮、多圖像和交錯(cuò)屏幕繪圖。第二十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日4．JPEG圖像文件格式

JPEG（JointPhotographicExpertsGroup）圖像格式是一種比較復(fù)雜的文件結(jié)構(gòu)和編碼方式的文件格式。它是用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，在獲得極高壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富和生動的圖像，適用于在Internet上作圖像傳輸。JPEG文件格式具有以下特點(diǎn)：適用性廣，大多數(shù)圖像類型都可以進(jìn)行JPEG編碼；對于數(shù)字化照片和表達(dá)自然景物的圖片，JPEG編碼方式具有非常好的處理效果；對于使用計(jì)算機(jī)繪制的具有明顯邊界的圖形，JPEG編碼方式的處理效果不佳。第二十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日5．TIFF圖像文件格式

是一種通用的位映射圖像文件格式。TIFF文件格式具有以下特點(diǎn)：支持從單色到32位真彩色的所有圖像；適用于多種操作平臺和多種機(jī)器，如PC機(jī)和Macintosh機(jī)；具有多種數(shù)據(jù)壓縮存儲方式等。

第二十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日6．PNG圖像文件格式

是20世紀(jì)90年代中期開發(fā)的圖像文件格式，其目的是企圖替代GIF和TIFF文件格式，同時(shí)增加一些GIF文件格式所不具備的特性。PNG用來存儲彩色圖像時(shí)其顏色深度可達(dá)48位，存儲灰度圖像時(shí)可達(dá)16位，并且還可存儲多達(dá)16位的Alpha通道數(shù)據(jù)。PNG文件格式具有以下特點(diǎn)：流式讀寫性能、加快圖像顯示的逐次逼近顯示方式、使用從LZ77派生的無損壓縮算法以及獨(dú)立于計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境等。

第三十頁，共八十九頁，2022年，8月28日7．PSD圖像文件格式

是Adobe公司的圖像處理軟件Photoshop的專用格式。PSD其實(shí)是Photoshop進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的一張“草稿圖”，它里面包含有各種圖層、通道、蒙板等多種設(shè)計(jì)的樣稿，以便于下次打開文件時(shí)可以修改上一次的設(shè)計(jì)。

第三十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日圖片類型說明BMP鮮艷、細(xì)膩，但尺寸大GIF尺寸小，有小動畫效果JPEG、JPG質(zhì)量高，尺寸小，略失真TIFF、TIF用于掃描儀、OCR系統(tǒng)PNG適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸及打開PSDPhotoshp專用，圖像細(xì)膩PCX壓縮比適中，能快速打開表4-3常見的位圖文件格式第三十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.動態(tài)圖形與圖像常見文件存儲格式⑴主要?jiǎng)赢嬑募袷紽LIC文件格式MMM文件格式SWF文件格式⑵主要數(shù)字視頻文件存儲格式AVI文件格式MPEG文件格式MOV文件格式AVS文件

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2．2．2圖形與圖像的存儲

第三十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日3.文件存儲格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)任何一種圖像文件格式都有各自不同的文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，亦即圖像文件都是由按照一定的結(jié)構(gòu)形式排列的一組圖像數(shù)據(jù)（以二進(jìn)制代碼表示）的集合表示的。⑴文件結(jié)構(gòu)(4）彩色表⑵位圖文件頭⑸位圖數(shù)據(jù)⑶位圖信息頭第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2．2．2圖形與圖像的存儲

第三十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日映射顯示原理下圖是光柵顯示原理示意圖。一個(gè)硬件顯示控制器可以接收并解釋輸入命令序列，刷新緩沖器是一個(gè)RAM存儲器，其中以像素?cái)?shù)據(jù)為單位存儲整幅的顯示圖像，存儲的像素?cái)?shù)據(jù)與顯示屏上的像素點(diǎn)一一對應(yīng)，成為一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)的矩陣。可以通過圖像顯示子系統(tǒng)讀取像素?cái)?shù)據(jù)并輸出到圖像顯示屏，然后在屏幕上產(chǎn)生真實(shí)的圖像，這個(gè)圖像就是刷新緩沖器中像素?cái)?shù)據(jù)矩陣的映射圖像。

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.3圖形與圖像的顯示

第三十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日光柵顯示原理第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.3圖形與圖像的顯示

顯示（視頻）控制器(DC)(顯示命令)(交互數(shù)據(jù))0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011100000000000000000000000000000011111111111111111000000000000000000011111111111111111111111110000000000000001111111111111111111111111000000000000000111111110000000001111111100000000000000011111111111111111111111110000000000000001111111111000001111111111000000000000000111111111100000111111111100000000000000011111111110000011111111110000000000000001111111111111111111111111000000000000000000000000000000000000000000000000(刷新緩沖器)顯示的光柵圖像形成光柵的掃描圖像像素矩陣圖形與圖像處理系統(tǒng)第三十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.硬復(fù)制設(shè)備圖像打印機(jī)是典型的硬復(fù)制設(shè)備，它將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字圖形與圖像準(zhǔn)確地復(fù)制到打印紙上。打印機(jī)輸出的圖片同樣也都是由一系列點(diǎn)組成的，只是分辨率有所不同。

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.3圖形與圖像的顯示

第三十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.圖形與圖像處理的基本內(nèi)容⑴圖形處理的內(nèi)容幾何變換，如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放、透視和投影等；曲線和曲面擬合；建?；蛟煨?；隱線、隱面消除；陰暗處理；紋理產(chǎn)生；配色，等等。另外計(jì)算機(jī)動畫處理還要在此基礎(chǔ)上附加橫搖、豎搖、變焦、扭轉(zhuǎn)、淡入、淡出、溶暗、卷切等動態(tài)處理。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第三十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑵圖像處理的內(nèi)容如放大、縮小、平移、坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)、透視圖制作、位置重合、幾何校正、r校正、灰度線制作、圖像增強(qiáng)和復(fù)原、圖像變換、圖像編碼壓縮、圖像重建、圖像分割、圖像識別、局部圖像選出或去除，輪廓周長計(jì)算、面積計(jì)算以及各種正交變換等。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第三十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日?圖形處理與圖像處理的區(qū)別在于：圖形處理著重研究怎樣將數(shù)據(jù)和幾何模型變成可視的圖形，這種圖形可能是自然界根本不存在的，即是人工創(chuàng)造的畫面。圖像處理側(cè)重于將客觀世界中原來存在的物體映像處理成新的數(shù)字化圖像，關(guān)心的問題是如何壓縮數(shù)據(jù)、如何識別、提取特征、三維重建等內(nèi)容。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第四十頁，共八十九頁，2022年，8月28日?常用處理操作：①圖像變換②圖像增強(qiáng)、復(fù)原和重建③圖像分割和特征提?、軋D像識別⑤圖像編碼壓縮第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第四十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日幾種圖像處理的效果第四十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.圖像處理實(shí)例分析──圖像識別⑴圖像識別的涵義物體的種類、背景、圖像傳感器、感覺觀點(diǎn)（viewpointofthesensor），所有這些決定了識別問題的難易。例如，假定一個(gè)在全黑背景上的白色平面方塊（如下圖所示的數(shù)字圖像），就可以由一個(gè)簡單的拐點(diǎn)特征提取器來識別不同的拐點(diǎn)，如第二幅圖所示。第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第四十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日數(shù)字亮度圖

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

00000000000000000000000000000025525525525525500000000255255255255255000000002552552552552550000000025525525525525500000000255255255255255000000000000000000000000000000第四十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日圖像拐點(diǎn)的數(shù)字亮度圖（N表是非拐點(diǎn)，C表示拐點(diǎn)）

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCNNNCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNCNNNCNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN第四十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑵圖像識別步驟一般地，計(jì)算機(jī)識別和物體檢測是一個(gè)復(fù)雜的過程，它需要連續(xù)地將圖標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為識別信息。識別的步驟如下圖所示。

第2章圖形與圖像

2.2圖形與圖像的處理

2.2.4圖形與圖像的處理

第四十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日圖像識別的步驟

第四十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日第四十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.動態(tài)圖形與圖像的視覺原理人眼具有“視覺暫留”的時(shí)間特性，就是說人眼對光像的主觀亮度感覺與光像對人眼作用的時(shí)間并不同步。一個(gè)光像對人眼的作用消失后，視覺對這個(gè)光像亮度與顏色的主觀感覺在△t（大約1/20-1/10）秒之內(nèi)不會完全消失，主觀感覺亮度是逐漸下降的，如下圖所示。動態(tài)圖形與圖像正是利用人眼的這一視覺暫留特性制作的。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第四十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日視覺暫留的時(shí)間特性

第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第五十頁，共八十九頁，2022年，8月28日6.1動畫的基本概念動畫的視覺原理動畫是通過連續(xù)播放一系列畫面，給視覺造成連續(xù)變化的畫面。它的基本原理與電影、電視一樣，都是利用了一種視覺原理。醫(yī)學(xué)已證明，人類的眼睛具有“視覺暫留”的特性，就是說當(dāng)人的眼睛看到一幅畫或一個(gè)物體后，它的影像就會投射到我們的視網(wǎng)膜上，如果這件物體突然移開，它的影像仍會在我們的眼睛里停留一段極短的時(shí)間，在1/24秒內(nèi)不會消失，這時(shí)如果有另一個(gè)物體在這段極短的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，我們將看不出中間有斷續(xù)的感覺，這便就是“視覺暫留”的原理。

第五十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日●動畫的時(shí)間特性(1)動作的發(fā)展按照時(shí)間發(fā)生的順序進(jìn)行(2)與自然現(xiàn)象一致的運(yùn)動節(jié)奏(3)遵守自然規(guī)律，可有限的夸張●

動畫的節(jié)奏掌握(1)利用各幀之間的位置差控制動畫節(jié)奏(2)自然規(guī)律和有限的夸張是動作節(jié)奏的依據(jù)Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7Frame8第五十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日6.2電腦動畫

1.電腦動畫的種類●

幀動畫——模擬以幀為基本單位的傳統(tǒng)動畫，占動畫產(chǎn)品的98%●

矢量動畫——經(jīng)過電腦運(yùn)算而確定的運(yùn)行軌跡和形狀的動畫按照表現(xiàn)形式可分為●

平面動畫——以傳統(tǒng)平面繪畫為基礎(chǔ)的動畫●空間動畫——形成三維造型并進(jìn)行空間運(yùn)動的動畫●

變形動畫——主體變形效果的動畫，是幀動畫的一種第五十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日6.2.3常見的動畫文件格式

1．GIF格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）即“圖形交換格式”,Internet上大量采用的彩色動畫文件多為這種格式的文件，也稱為GIF89a格式文件,畫面尺寸隨顯示模式而定。2．FLIC（FLI/FLC）格式FLIC是Autodesk公司在其出品的AnimatorPro/3DStudio等2D/3D動畫制作軟件中采用的彩色動畫文件格式，F(xiàn)LIC是FLC和FLI的統(tǒng)稱，其中，F(xiàn)LI是最初的基于320×200像素的動畫文件格式，而FLC則是FLI的擴(kuò)展格式，采用了更高效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，其分辨率也不再局限于320×200像素。第五十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日3．SWF格式

SWF是Macromedia公司的產(chǎn)品Flash的矢量動畫格式，它采用曲線方程描述其內(nèi)容，不是由點(diǎn)陣組成內(nèi)容，因此這種格式的動畫在縮放時(shí)不會失真，非常適合描述由幾何圖形組成的動畫，如教學(xué)演示等。

4．AVI格式

是Microsoft公司開發(fā)的一種符合RIFF文件規(guī)范的數(shù)字音頻與視頻文件格式，該方式的壓縮率較高，可將音頻和視頻混合到一起。第五十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日2．動畫與視頻動態(tài)圖形與圖像序列根據(jù)每一幀畫面的產(chǎn)生形式，又分為兩種不同的類別。動畫：當(dāng)每一幀畫面是人工或計(jì)算機(jī)生成的畫面時(shí)，稱為動畫；視頻：當(dāng)每一幀畫面為實(shí)時(shí)獲取的自然景物圖時(shí)，稱為動態(tài)影象視頻，簡稱視頻。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第五十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日3.計(jì)算機(jī)動畫原理計(jì)算機(jī)動畫（computeranimation）是動態(tài)圖形與圖像時(shí)基媒體的一種形式，它是利用計(jì)算機(jī)二維和三維圖形處理技術(shù)，并借助于動畫編程軟件直接生成或?qū)σ幌盗腥斯D形進(jìn)行一種動態(tài)處理后生成的一系列可供實(shí)時(shí)演播的連續(xù)畫面。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第五十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日?運(yùn)動是動畫的要素計(jì)算機(jī)動畫是采用連續(xù)播放靜止圖像的方法產(chǎn)生物體運(yùn)動的效果的，如下圖中所示的動畫片段從第一幀到第六幀是馬跑的一個(gè)連貫動作，幀與幀之間存在著馬跑動作上的連貫性。

第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第五十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日馬跑的多幀畫面第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第五十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日Frame1Frame2Frame3Frame4Frame5Frame6Frame7第六十頁，共八十九頁，2022年，8月28日?計(jì)算機(jī)動畫具有以下特點(diǎn)：⑴動畫的前后幀之間在內(nèi)容上有很強(qiáng)的相關(guān)性，因而其內(nèi)容具有時(shí)間延續(xù)性，這更適合于表現(xiàn)事件的“過程”，這也使得該類媒體具有了更加豐富的信息內(nèi)涵。⑵動畫具時(shí)基媒體的實(shí)時(shí)性，亦即畫面內(nèi)容是時(shí)間的函數(shù)。改變播放頻率（每秒畫面刷新率）就可以改變動畫中事物的動態(tài)頻率。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第六十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑶無論是實(shí)時(shí)變換生成并演播的動畫、還是三維真實(shí)感動畫，由于計(jì)算數(shù)據(jù)量太大，必須采用合適的壓縮方法才能按正常時(shí)間播放。⑷對計(jì)算機(jī)性能有更高的要求，要求信息處理速度、顯示速度、數(shù)據(jù)讀取速度都要達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.1計(jì)算機(jī)動畫的原理

第六十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日計(jì)算機(jī)動畫的類型可以從多方面進(jìn)行判別。1.實(shí)時(shí)生成動畫與幀動畫從動畫的生成機(jī)制看可以分為兩種動畫，一種叫作實(shí)時(shí)生成動畫，另一種叫作幀動畫。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日?實(shí)時(shí)生成動畫是一種矢量型的動畫，它由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)生成并演播。在制作過程中，它對畫面中的每一個(gè)活動的對像（也稱為角色(Actor)）（包括場景）分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，賦予每個(gè)對像一些特征（如形狀、大小、顏色等），然后分別對這些對象進(jìn)行時(shí)序狀態(tài)設(shè)計(jì)，即這些對象的位置、形態(tài)與時(shí)間的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計(jì)，最后在演播時(shí)這些對象在設(shè)計(jì)要求下可以實(shí)時(shí)變換，并實(shí)時(shí)組成完整的畫面，從而實(shí)時(shí)生成視覺動畫。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日例如：如下圖所示，就是一個(gè)實(shí)時(shí)生成的電腦動畫，其中人物的腿、胳膊和軀干以及街景都設(shè)計(jì)為獨(dú)立的角色對象，然后分別對這些對象的位置、角度、形態(tài)進(jìn)行時(shí)序狀態(tài)設(shè)計(jì)，最后在播放時(shí)實(shí)時(shí)生成了一個(gè)人在大街上走路的動作。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日實(shí)時(shí)生成動畫第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日?幀動畫是一幅幅連續(xù)的畫面組成的圖像或圖形序列，接近于視頻的播放機(jī)制，這是產(chǎn)生各種動畫的基本方法。一些動畫特別是三維真實(shí)感動畫由于計(jì)算量太大，只能先生成連續(xù)的幀圖形畫面序列。這類動畫有明顯的生成和播放的不同過程，播放時(shí)僅調(diào)用該圖像序列演播即可。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

幀動畫分類：(1)全動畫——為追求畫面完美和動作流暢，按照24幀／s制作動畫(2)半動畫——又名“有限動畫”。為追求經(jīng)濟(jì)效益，6幀／s的動畫第六十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.二維動畫與三維動畫從畫面對象的透視效果看，可以分為二維動畫和三維動畫。?二維動畫畫面構(gòu)圖比較簡單，它通常是由線條、圓弧及樣條曲線等基本圖元構(gòu)成，色彩使用大面積著色。二維動畫中所有物體及場景都是二維的，不具有深度感，只能由創(chuàng)作人員根據(jù)畫面的內(nèi)容來描繪三維效果，不能自動生成三維透視圖。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日?三維動畫雖也是由線條及圓弧等基本圖元組成，但是與二維動畫相比，三維模型還增加了對于深度（遠(yuǎn)近）的自動生成與表現(xiàn)手段，還具有真實(shí)的光照效果和材質(zhì)感，因而更接近人眼對實(shí)際物體的透視感覺，成為三維真實(shí)感動畫。目前這種動畫已成為廣泛應(yīng)用的媒體類型。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第六十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日例如：如下圖所示游標(biāo)卡尺分別是由二維和三維動畫制作軟件制作的，其中，三維動畫使用的軟件比較復(fù)雜，它可以根據(jù)制作者的要求自動生成三維透視效果并且賦予材質(zhì)與光效（下圖），而二維動畫要現(xiàn)實(shí)三維物體效果就必須由作者手工繪制（上圖），其三維視點(diǎn)并不是軟件自動生成，且無法附加材質(zhì)與光效。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十頁，共八十九頁，2022年，8月28日二維與三維立體畫面的區(qū)別第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日3.路徑動畫、作用動畫和變形動畫從畫面形成的規(guī)則和形式看，計(jì)算機(jī)動畫可以分為路徑動畫、作用動畫和變形動畫。

⑴路徑動畫路徑動畫是指讓每個(gè)對象根據(jù)指定路徑進(jìn)行運(yùn)動的動畫，這類動畫最適合于描述一個(gè)實(shí)體組合過程或分解過程，如演示或模擬某個(gè)復(fù)雜儀器是怎樣由各個(gè)部件對象組合而成的，或描述一個(gè)沿一定軌跡運(yùn)動的物體等等。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十二頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑵作用動畫在運(yùn)動動畫中，物體的真實(shí)運(yùn)動一般是由其物理力學(xué)規(guī)律來支配的。它能夠真實(shí)地按照力對物體的實(shí)際作用情況來描述物體運(yùn)動的速度、加速度和運(yùn)動軌跡，以及在各種場景下可以根據(jù)物理力學(xué)公式進(jìn)行描述和處理的其它作用現(xiàn)象。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十三頁，共八十九頁，2022年，8月28日例如：如右圖所示，動畫描述的是在重力作用下，兩個(gè)作自由落體和平拋運(yùn)動的小球的運(yùn)動過程。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

根據(jù)力學(xué)公式處理的作用動畫第七十四頁，共八十九頁，2022年，8月28日⑶變形動畫變形動畫是將兩個(gè)對象聯(lián)系起來進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化的一種動畫形式，通過連續(xù)地在兩個(gè)對象之間彩色插值和路徑變換，可以將一個(gè)對象或場景漸變?yōu)榱硪粋€(gè)對象或場景。例如：如下圖所示，是將一個(gè)園形轉(zhuǎn)化為一個(gè)方形的動畫過程。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十五頁，共八十九頁，2022年，8月28日變形指景物形體變化，它是使一幅圖像在1～2秒內(nèi)逐步變化到另一幅完全不同圖像的處理方法。這是一種較復(fù)雜的二維圖像處理，需要對各像素點(diǎn)的顏色、位置作變換。變形的起始圖像和結(jié)束圖像分別為兩幅關(guān)鍵幀，從起始形狀變化到結(jié)束形狀的關(guān)鍵在于自動地生成中間形狀，也即自動生成中間幀?；驹恚焊鶕?jù)首、尾畫面給定的位置、顏色參數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換。第七十六頁，共八十九頁，2022年，8月28日園形變形為一個(gè)方形的動畫過程從人與動畫播放的關(guān)系角度看，計(jì)算機(jī)動畫可以分為自動連續(xù)播放動畫與人機(jī)交互動畫。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.2計(jì)算機(jī)動畫的類型

第七十七頁，共八十九頁，2022年，8月28日frame1frame2frame3frame4變形效果：第七十八頁，共八十九頁，2022年，8月28日1.二維動畫的制作過程·關(guān)鍵幀（原畫）的產(chǎn)生關(guān)鍵幀以及背景畫面，可以用攝象機(jī)、掃描儀、數(shù)字化儀實(shí)現(xiàn)數(shù)字化輸入，再用電腦生產(chǎn)流水線后期制作。也可以用相應(yīng)軟件直接繪制。

·中間畫面的生成利用電腦對兩幅關(guān)鍵幀進(jìn)行插值計(jì)算，自動生成中間畫面。

·分層制作合成對層的各種控制，如移動、旋轉(zhuǎn)等。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.3計(jì)算機(jī)動畫的制作

第七十九頁，共八十九頁，2022年，8月28日?著色動畫軟件一般都會提供許多繪畫顏料效果，如噴筆、調(diào)色板等，這也是很接近傳統(tǒng)的繪畫技術(shù)。

?預(yù)演在生成和制作特技效果之前，可以直接在電腦屏幕上演示一下草圖或原畫，檢查動畫過程中的動畫和時(shí)限以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行問題并進(jìn)行修改。

?生成由計(jì)算機(jī)自動渲染生成出最后的可供播放或控制度動畫成品。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.3計(jì)算機(jī)動畫的制作

第八十頁，共八十九頁，2022年，8月28日2.三維動畫的制作過程?物體造型物體造型又稱幾何造型或建模，這是計(jì)算機(jī)動畫的基礎(chǔ)。動畫軟件提供了豐富的基本物體和豐富的造型手段。

?材質(zhì)、紋理和的設(shè)置材質(zhì)、紋理的設(shè)置是模擬真實(shí)世界和生成特殊視覺效果的重要階段。第2章圖形與圖像

2.3計(jì)算機(jī)動畫

2.3.3計(jì)算機(jī)動畫的制作

第八十一頁，共八十九頁，2022年，8月28日?動畫設(shè)置動畫設(shè)置是指動畫創(chuàng)作人員改變畫面的參數(shù)、指定一定的變化規(guī)律，使其按照創(chuàng)意的要求進(jìn)行變化。一般包括：關(guān)鍵幀動畫、變形動畫、過程動畫、關(guān)節(jié)動化和基于物理規(guī)律的動畫等。

?場景繪制進(jìn)行場景環(huán)境的真實(shí)感創(chuàng)作，涉及到光照模型、霧效模型和背景處理等。第2章圖形與圖像