計(jì)算機(jī)信息采集和編輯之圖形圖像初探

摘要:該文通過對計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中廣泛用到的各種圖形圖像技術(shù)進(jìn)行了分析講解，同時(shí)詳細(xì)介紹了圖形圖像技術(shù)的相關(guān)知識和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:圖像;圖形

中圖分類號:TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1009-3044(2009)14-3800-02

Information Collection and Editing of Computer Graphics Images of the Initial Exploration

PENG Lan

(Department of Information Technology， Jingzhou Institute of Technology， JingZhou 434020， China)

Abtract: This article through to the field of computer widely used in a variety of graphic image techniques on the analysis explanation， At the same time， detailed Introduction of graphics image technology and application of knowledge.

Key words: image; graphic

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)的發(fā)展，人們在利用計(jì)算機(jī)處理日常工作時(shí)，涉及圖像和圖形的工作不斷增多，而很多人對于計(jì)算機(jī)表示圖像圖形的方法卻不甚了解，本文將就圖形圖像中涉及到的知識進(jìn)行講解。

圖形圖像信息是視覺媒體，是通過人的眼睛來識別、接收的。如何采集、存儲、輸出，使人們得到逼真的視覺，是圖形圖像處理技術(shù)要解決的基本問題，一般來講，凡是能被人類視覺系統(tǒng)所感知的信息形式或人們心中的有形形像統(tǒng)稱為圖形圖像。

2 圖像信息的類型

事實(shí)上，無論是圖形、文字、影像視頻等，最終都以圖像形式出現(xiàn)，但由于在計(jì)算機(jī)上對它們分別有不同的表示、處理及顯示方式，一般把它們看做不同的媒體形式。圖像一般分為以下幾種:

1)位圖圖像:這是一種對視覺信號直接量化的媒體形式，反映信號的原始形式[1]。

2)矢量圖形:這是對圖像抽象化(矢量化)的結(jié)果，反映圖像中實(shí)體最重要的特征。抽像化過程可由計(jì)算機(jī)自動完成，也可人工進(jìn)行。

3)動態(tài)圖像:這是由若干靜態(tài)圖像或圖形在時(shí)間軸上不斷變化而形成的。若單幀圖像是真實(shí)圖像，則為動態(tài)影像視頻;若單幀圖像是由計(jì)算機(jī)生成的具有真實(shí)感的圖像，則為三維真實(shí)動感畫;若是連續(xù)變化的圖形，則是三維或二維動畫。

4)符號:這是人類對信息抽象的結(jié)果。可表示數(shù)據(jù)、事物或事件，也可表示語言。文本是具有上下文相關(guān)特性的符號流。

5)其他:還有許多種需要轉(zhuǎn)化為視頻形式的媒體，都表示某一種形式的抽象，如音樂轉(zhuǎn)為樂譜等。

3 位圖圖像

位圖圖像是指空間和亮度上已離散化了的圖像?？梢园岩环粓D圖像考慮為一個(gè)矩陣，矩陣的每一元素對應(yīng)于圖像中的一點(diǎn)，元素的值對應(yīng)于該點(diǎn)的灰度等級，這樣把位圖量化。數(shù)字矩陣中的元素稱為像素，存放于數(shù)字緩沖區(qū)中，與顯示器上顯示的點(diǎn)一一對應(yīng)，故稱之為位圖映射圖像，簡稱位圖圖像，若只有兩個(gè)灰度等級稱為二值圖像。

3.1 圖像的重要技術(shù)參數(shù)

1) 分辨率:分辨率影響圖像質(zhì)量，它有三種形式:

屏幕分辨率:在某一顯示方式下，計(jì)算機(jī)屏幕的最大顯示區(qū)域。以水平和垂直像素表示。如640*480，指全屏水平方向有640個(gè)像素，垂直方向有480個(gè)像素。

圖像分辨率:指數(shù)字化圖像的大小，以像素表示，其值>屏幕分辨率則只顯示部分圖像，若小于則只占用部分屏幕。

像素分辨率:指一個(gè)像素的寬和長之比，不同的像素長寬比會導(dǎo)致圖像變形。

2) 圖像顏色數(shù):指一幅位圖圖像最多能使用的顏色數(shù)，在黑白圖像下就是灰度等級。

每個(gè)像素上的顏色被量化后可占許多位，位圖圖像中像素所占的位稱為圖像深度。占一位:只有明、暗之分，稱二值圖;占八位:可有256種不同的顏色;占24位:則顏色數(shù)可達(dá)224=16777216種，可認(rèn)為是真彩色了。

3) 調(diào)色板:為生成一幅圖像需要對不同顏色采樣，以產(chǎn)生該幅圖像的顏色表，該表稱為調(diào)色板。

調(diào)色板的每種顏色都用紅、綠藍(lán)(R、G、B)定義。調(diào)色板的顏色數(shù)取決于圖像深度，當(dāng)圖像中的顏色在調(diào)色板中不存在時(shí)，一般用相近顏色代替。

4) 位圖圖像的數(shù)據(jù)量:存儲、傳輸、顯示都與圖像數(shù)據(jù)大小有關(guān)，且數(shù)據(jù)大小與分辨率、顏色深度有關(guān)。

設(shè)圖像垂直方向分辨率為H像素，水平為W像素，顏色深度為C位，則圖像所需的數(shù)據(jù)空間大小B為:B=H*W*C/8。

3.2 圖像的采集、存儲與輸出

1) 采集:用特殊的數(shù)字化設(shè)備將光電信號量化為數(shù)值，按一定的格式組織而得到，常用的設(shè)備有掃描儀、攝像機(jī)等。

2) 存儲:分為圖像說明和圖像數(shù)據(jù)兩部分。圖像說明部分:說明圖像的格式、深度、高度、寬度、調(diào)色板和壓縮方式等;圖像數(shù)據(jù)部分是描述圖像每一個(gè)像素顏色的數(shù)據(jù)，各種數(shù)據(jù)存放的位置由文件格式規(guī)范來確定。規(guī)范不同格式也不同。

3) 輸出:有多種方式，最常見的是顯示器、打印機(jī)、錄相帶、光盤等。

3.3 圖像的處理

原始采集的圖像要經(jīng)處理才能就用，圖像處理過程主要包括:壓縮、優(yōu)化、編輯、格式轉(zhuǎn)換等。

1) 圖像數(shù)據(jù)的壓縮:圖像數(shù)據(jù)量大，為提高存儲量和傳輸速度都需進(jìn)行壓縮。主要分為:

有損壓縮:壓縮比大，但可能對質(zhì)量有影響;

無損壓縮:壓縮比小，對質(zhì)量的影響一般很小

一般情況下，靜態(tài)圖像的壓縮和解壓過程比較對稱，基本上是一個(gè)壓縮與還原的過程;而動態(tài)圖像的壓縮與解壓是一個(gè)非對稱過程，壓縮時(shí)一般不考慮時(shí)間因素，回放解壓時(shí)必須考慮其實(shí)時(shí)性。

2) 圖像的優(yōu)化:優(yōu)化是對采集的圖像根據(jù)需要進(jìn)行圖像的增強(qiáng)、濾噪、亮度調(diào)整及色度調(diào)整等，使圖像更符合要求;

3) 圖像的編輯:編輯使圖像最終可供表現(xiàn)，包括裁剪、旋轉(zhuǎn)、縮放、修改、綜合疊加等，還可加入文字、圖形等。

4) 圖像格式轉(zhuǎn)換:格式轉(zhuǎn)換適用于不同格式之間的應(yīng)用。

4 矢量圖形

矢量圖形是由矢量所定義的直線和曲線組成的，主要根據(jù)圖形的幾何特性對其進(jìn)行描述。矢量圖形與分辨率無關(guān)。也就是說，將它縮放到任意大小和以任意分辨率在輸出出設(shè)備上打印出來，都不會遺漏細(xì)節(jié)或影響清晰度。

由于計(jì)算機(jī)的顯示器通過網(wǎng)格上的“點(diǎn)”來呈現(xiàn)圖像，因此矢量圖形和位圖圖像在屏幕上都是以像素顯示的。

5 圖像的顏色模式

對于一幅圖像來說，顏色是一個(gè)重要的內(nèi)容。適當(dāng)?shù)念伾墒箞D像絢麗多彩。圖像處理中常見的顏色模式主要有:HSB、RGB、CMYK、Lab、YUV模式

5.1 RGB模式

最常用的顏色模式。絕大部分的可見光譜可以用紅、綠和藍(lán)(RGB)3色按不同比例和強(qiáng)度的混合來表示。RGB圖像只使用3種顏色，給彩色圖像中每個(gè)像素的RGB分量分配一個(gè)0(黑色)~255(白色)范圍的強(qiáng)度值?？稍谄聊簧现噩F(xiàn)多達(dá)1670萬種顏色。

5.2 HSB模型

一個(gè)顏色至少具備3個(gè)屬性:色調(diào)、飽合度和亮度，HSB模型用于描述顏色的3個(gè)基本屬性。

1) 亮度:指作用于物體表面的光線反射系數(shù)，反射系數(shù)越大，亮度越大，反之一樣;

2) 色調(diào):是當(dāng)人眼看到一種或多種波長的光時(shí)所產(chǎn)生的彩色感覺，它反映顏色的種類，是決定顏色的基本特性，如紅色、棕色就是指色調(diào);

3) 飽和度:指的是顏色的純度，即表示播放的光的彩色深淺度或鮮艷度，其取決于彩色中的白色光含量，白光含量越高，即彩色光含量就越低，飽和度即越低，反之亦然。

通常我們把色調(diào)和飽和度通稱為色度，通常說，亮度是用來表示某彩色光的明亮程度，而色度則是用來表示顏色的類別與深淺程度。

5.3 CMYK模式

是彩色印刷使用的一種顏色，由青，洋紅，黃色，黑色組成，打印紙只能吸收和反射光線，因此其創(chuàng)建的基礎(chǔ)為減去光線[2]。CMYK為每個(gè)像素的每種印刷油墨指定一個(gè)百分比值。為最亮(高光)顏色指定的印刷油墨顏色百分比較低，而為較暗(暗調(diào))顏色指定的百分比較高。例如，亮紅色可能包含2%青色、93%洋紅、90%黃色和0%黑色。在CMYK圖像中，當(dāng)四種分量的值均為0%時(shí)，就會產(chǎn)生純白色。

5.4 Lab模式

由RGB轉(zhuǎn)換而來，它所用的參數(shù)是光強(qiáng)和色度。L為光強(qiáng)度，A保存從綠色到紅色所對應(yīng)的色彩信息;而B保存從藍(lán)色到黃色所對應(yīng)的色彩信息。單個(gè)A或B無意義，只有A，B結(jié)合才有意義。

5.5 YUV模式

YUV模式是電視系統(tǒng)中常用的顏色模式，即電視中所謂的分量(Component)信號，該模式由一個(gè)亮度信號Y和兩個(gè)色差信號U、V組成[1]。與YUV顏色模式類似的一種稱為YcrCb模式，主要用于計(jì)算機(jī)的顯示器。

6 圖像的存儲格式

當(dāng)對一個(gè)圖像文件進(jìn)行編輯處理后需要保存該文件時(shí)，選擇一個(gè)合適的圖像格式就成為最基本也最重要的問題，文件格式?jīng)Q定了文件中的數(shù)據(jù)如何壓縮、圖像信息如何表示，以及該文件適用于哪些特定的場合。

下面通過圖形文件的特征后綴名來逐一認(rèn)識當(dāng)前常見的圖形文件格式:BMP、DIF、GIF、JPEG、TIF、PSD、CDR。

1)BMP:PC機(jī)上最常用的位圖格式，有壓縮和不壓縮兩種形式，該格式可表現(xiàn)從2位到24位的色彩，分辨率也可從480x320至1024x768。該格式在Windows環(huán)境下相當(dāng)穩(wěn)定，在文件大小沒有限制的場合中運(yùn)用極為廣泛。

2)DIF:AutoCAD中的圖形文件，它以ASCII方式存儲圖形，表現(xiàn)圖形在尺寸大小方面十分精確，可以被CorelDraw，3DS等大型軟件調(diào)用編輯。

3)GIF:在各種平臺的各種圖形處理軟件上均可處理的經(jīng)過壓縮的圖形格式，其可以制作動畫效果，這種格式的圖像文件所用存儲空間較小，適用于資料交換和網(wǎng)頁文件中。缺點(diǎn)是存儲色彩最高只能達(dá)到256種。

4)JPEG: 可以大幅度地壓縮圖形文件的一種圖形格式。對于同一幅畫面，JPG格式存儲的文件是其他類型圖形文件的1/10到1/20，而且色彩數(shù)最高可達(dá)到24位，所以它被廣泛應(yīng)用于Internet上的homepage或internet上的圖片庫。

5)TIF:常用于在應(yīng)用程序和計(jì)算機(jī)平臺之間交換文件，它是一種靈活的位圖圖像格式，絕大部分繪畫、圖像編輯和頁面版面應(yīng)用程序都支持這種。

6)PSD:Photoshop中的標(biāo)準(zhǔn)文件格式，專門為Photoshop而優(yōu)化的格式。

7)CDR:CorelDraw的文件格式。此外，CDX是所有CorelDraw應(yīng)用程序均能使用的圖形(圖像)文件，是發(fā)展成熟的CDR文件。

7 結(jié)論

在計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)中最基本的問題就是對圖形圖像的處理，因此了解圖形圖像的基本知識和常用的視頻顏色模式，對于生成符合我們視覺感官需要的圖像是大有益處的。

參考文獻(xiàn):

[1] 魯宏偉，汪厚祥.多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

[2] 段新昱，王建，汪虹，等.多媒體與AUTHORWARE[M].北京:高等教育出版社，2000.