第二章图形与图像
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Windows采用的图像文件存储格式，在 Windows环境下运行的所有图像处理软 件都支持这种格式。 BMP是一种与设备无关的图像文件格式.
文件头 调色板数据 (反向排列)
图像数据
● 特点 (1) 扩展名采用“.bmp”
(2) 文件描述单一(静止)图像
(3) 彩色模式: 24 ~ 232 (4) 调色板RGB数据顺序反向排 列(左下—右上)
• gif87a和gif89a需要引入调色版的支持. 能够进行图像内的多画面循环显示,可以 制作小型动画,成为网上流行的图像文件 格式.
• ● 使用要点
•
(1) 用于屏幕显示图像和电脑动画
•
(2) 用于网络传送
•
(3) 不适于保存高质量印刷文件
• (3)TGA格式 • 最高色彩32bit,显示模式依赖显像卡 • 扩展名为.tga • .tga适用于色彩复杂并极富变化的图像
调色板 一个彩色图像假如只包含24位真彩色空 间中的16个离散的点（16色图），则可 以建立一个颜色查找表，表中的每一行 记录一组RGB值，实际像素的值用来指 定该点颜色在查找表中的索引值，这样 就可以大大缩小存储量。这个颜色查找 表就叫做调色板。
(三)图形与图像的基本类型
• 1.位图 • (1)位图：指由像素组成的平面点阵图。 • 位图中每个像素的颜色、亮度和属性是
视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线（各个波长的光的强度相等）
(3)彩色三要素:
冷色
色调:描述颜色的不同类
别的物理量,如红.橙.黄.
色调由该颜色的主要波
长决定.
相邻色 暖色
中性色
ຫໍສະໝຸດ Baidu
色饱和度:描述颜色深浅 程度的物理量 亮度:描述色光的明暗变 化的强度的物理量.表明 色光能量的大小.
■ 色饱和度调整
dpi (display pixels / inch)每英寸显示的 点数
300 dpi
96 dpi
21 dpi
清晰度
绝对清晰度
视觉效果
dpi
(3)扫描分辨率:以每英寸的 点数表示
● 平板扫描仪：1200 dpi
• 2.颜色深度 • 颜色深度:指图像中每个像素的颜色(或亮度)信息所
占的二进制数的位数. • 位/像素 (b/p) 颜色深度(像素深度)决定彩色图像每个像素可能有的颜
K
教学进程
动态图像文件
● 动态图像定义 —— 多帧位图的有序组合
● 动态原理
Δt
—— Δt ≤ 1 / 24s (视觉滞留时间)，产生连续活动视觉效果
● 动态图像文件构成
组合位图 (静态图像) 数据 调色盘数据
速度参数(时间间隔) 压缩算法
教学进程
动态图像的技术参数
● 帧速度 —— 帧的切换速度 [1] NTSC制 30 Frame/s [2] PAL制 25 Frame/s
(3) 不适于网络传送
• 2 动态图形与图像常见文件存储格式
• (1)动画图像文件格式 • Flc文件格式: • 扩展名为.flc(.fli) • 无损压缩,画面清晰—计算机生成动画
• Swf文件格式: • 基于矢量图形的交互式多媒体技术,可以
任意改变画面大小而不失真 • 文件较小,更适合在网上传播 • 可以显示真彩色,比.flc更适合多种画面 • 可以附加声音, • 有人-机交互功能
• 图像每一像素的颜色值变化很大,且重复 性低,所以没有压缩格式.
• TGA格式的使用要点小结：
•
(1) 用于表现影视广播级动画的帧
•
(2) 不适于保存高质量印刷文件
•
(3) 不适于网络传送
(4)JPEG格式(JPG) Joint Photographic Experts Group格
式是静态图像压缩文件
红+绿=黄
红+蓝=品红
绿+蓝=青色
红+绿+蓝=白色
理论上绝大部分可见光谱都可用红、绿和蓝 (RGB) 三色光按不同比例和强度的混合来表示。
颜色C＝R(红色的百分比)＋G(绿色的百分比)＋
B(蓝色的百分比)
RGB模型称为相加混色模型，用于光照、视频 和显示器。例如，显示器通过红、绿和蓝荧光 粉发射光线产生彩色。
数据流中的所有控制信息块和数据块都必 须在文件头(Header)和文件结束块 (Trailer)之间。
文件头 逻辑屏幕描述
调色板信息
图像数据
结束标志
特点
(1) 扩展名采用“.gif” (2)具有87a、89a两种格式 87a —— 描述单一(静止)图像 89a —— 描述多帧图像 (3) 彩色模式: 8bit (256色)， 分辨率96dpi (4) 采用改进的LZW压缩算法
• (2)主要数字视频文件存储格式 • .avi格式: • 扩展名为.avi • 有伴音的视频图像文件,是Windows环境
中最基本的数字视频格式
• 有多种压缩方式,可以有较高的压缩比
• MPEG文件格式: • 扩展名为.mpg • 是按国际标准进行压缩的全运动视频文
件格式 • 有MPEG-1, MPEG-2, MPEG-7多种压缩
● 数据量 相关因素： [1] 画面几何尺寸 [2] 颜色数量 [3] 采用的压缩算法
Frame 1# Frame 2#
● 图像质量 相关因素—— 位图的颜色与分辨率，过分的数据压缩 将影响图像质量
……
教学进程
动态图像文件描述
● 音频视频交互文件 (.avi) ● 电影(动画)文件 (.f li 或 .f lc)
色数，或者确定灰度图像每个像素可能有的灰度级 数。
• 4bit:VGA支持的颜色深度,共有24 =16种颜色 • 8bit:多媒体应用中的最低颜色深度, 28 =256 • 16bit:3×5bit,剩余的1位表示其他属性. • 24bit:3×8bit 约16M,真彩色 • 32bit:3×8bit,剩余的8位表示其他属性.
有损压缩,文件非常小(压缩比可调)
JPE压缩算法影响图像质量,图像边缘可 以看出不太明显的失真,显示比较慢
色彩最高达24bit,(真彩色).
JPEG格式的使用要点小结：
(1) 用于保存表现自然景观的图像
(2) 用于网络传送
(3) 不适于表现有明显边界的图形
(4) 不适用于高质量印刷文件
● 8位图像 ● 16位图像 ● 24位图像
● “位图”特指图 像
教学进程
(2)位图的优点是：
（1）显示速度快。（2）真实世界的 图像可以通过扫描仪、数码相机、 摄像机等设备方便的转化为点位图。
位图的缺点是： （1）存储和传输时 数据量比较大。（2）缩放、旋转时 算法复杂且容易失真。
• 2.矢量图 • (1)矢量图：是用一系列计算机指令来表
(5)TIFF格式 是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌上
出版系统研制
彩色:21(单色)-232
文件大,细微层次多,有利于色彩复制 .TIFF定义了五种不同的格式,支持不同类
型的图像
TIFF格式的使用要点小结：
(1) 平面设计作品的最佳表现形式
(2) 用于提供印刷文件
• (2)CMY模型:用青色. 品红.黄色合成颜色的 方法
在理论上，绝大多数颜色都可以用 三种基本颜料（青色cyan、品红 magenta、和黄色yellow）按一定比例 混合得到。
CMYK模型称为相减混色模型。
印辊 印纸
CMYK模式 (用于印刷) ● 特点:色彩灰暗
分色胶片 印版
成品
(二)图形与图像的基本属性
• 1.分辨率 • (1)显示分辨率:指某一种显示方式下,显
示屏上能够显示出的像素数目.以水平和 垂直的像素数表示. • 800(列)×600(行) • 同样大小显示屏能够显示的像素越多， 说明显示设备的分辨率越高，显示的图 像质量也就越高。
(2)图像分辨率:指组成一副图像的像素的 密度，一般用单位长度上包含像素的个 数来衡量。
• .gif图形交换文件格式,由CompuServe 公司于87年开发
• 目的是便于在不同的平台上进行图像交 流和传输
• .gif图像最大不能超过64MB.
• 颜色最多为256色(8bit)
• 唯一使用LZW无损压缩方法的图像文件格 式.
• GIF文件支持图像数据的交叉存储方式， 这样一个大的图像可以逐步显示，让用 户首先看到图像概貌，然后逐步清晰
●“单二色值图”像图格像式： 只有T黑GA、、白J两PG色、TIF、PCX等
“灰度”图像 具有256级灰度
教学进程
彩色图像
● RGB —— 红、绿、蓝 R
R
G
G
B
R数组 — 8bit表示(256阶梯) G数组 — 8bit表示(256阶梯) B数组 — 8bit表示(256阶梯)
最大表示：28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M)
矢量图的缺点是：（1）图像显示时 花费时间比较长。（2）真实世界的 彩色图像难以转化为矢量图。
图像的分类
矢量图
点位图
二、图形与图像的处理
(一)图形与图像的获取
1.图形的获取 2.图像的获取
(二)图形与图像的存储
1.静态图形与图像常见文件存储格式
(1)BMP格式 位图文件(Bitmap-File，BMP)格式是
第二章 图形与图像
一、图形与图像的基本概念
(一)图形与图像的颜色模型
1.颜色的基本概念 (1)物体的颜色由反射光的光波决定. (2)三基色 三基色原理:自然界中景物的绝大多数的
彩色光,都能分解成为互相独立的红、绿、 蓝三种基色光.用互相独立的三基色光以 不同的比例混合,可以模拟出自然界中绝 大多数景物的彩色.
用一组二进制数值来表示的。
●图像：原始信号形式
● 图像的最小单 位是像点 ●用于表现自然 影像
教学进程
图像像点
● 图像由基本显示单元“像点”构 成 ● 像点由若干个二进制位进行描述
● 二进制位代表图像颜色的数量
● 二进制位与图像之间 存在严格的“位映射”关
系 ● 具有位映射关系的图叫作“位图”
8bit ( 28 = 256色 ) 16bit ( 216 = 65536色 ) 24bit ( 224 = 16M色 )
• 3.文件的大小
• 图形与图像文件的大小(数据量)是指在 磁盘上存储整幅图像所有点的字节数.
• 文件字节数=图像分辨率×图像深度/8
• 图像分辨率=高×宽(像素数)
• 4.真彩色
• 指组成一幅彩色图像的每一个像素值中, 有R,G,B这3个基色的分量,每个基色分量 直接决定显示设备的基色强度,这样产生 的彩色为真彩色.
B
教学进程
CMYK彩色图像
C
● CMYK 青、品红、黄、黑
C
K
M
Y
M
Y
C数组 — 8bit表示(256阶梯) M数组 — 8bit表示(256阶梯) Y数组 — 8bit表示(256阶梯) K数组 — 8bit表示(256阶梯)
最大表示：28×28×28×28 = 232 = 4294967296 (4294M)
(5) 以图像左下角为起点排列 数据
(6) 一般采用非压缩数据格式
● 使用要点
(1) 用于表现打印、显示用图像
(2) 不适于网络传送
(3) 不适于提供印刷文件
(2)GIF格式
GIF（Graphics Interchange Format）
GIF图像文件以块(block)为单位存储信息。 一个GIF文件由表示图形/图像的数据块、 数据子块以及显示图形/图像的控制信息 块组成，称为GIF数据流(Data Stream)。
标准
• 播放时需要解压缩软件的支持.
• MOV格式: • 扩展名为.MOV • 有同步声音 • 有损压缩.
单色图像
● 单色图像 —— 色族单一的图像，但并非只有一种颜色的图像
单色图像
简单形式
复杂形式
● 单色图像用途：
简单形式 —— 文本显示、木刻、版画效果的图像
复杂形式 —— 书籍用图片、报纸用图片
示一幅图，如画点、画线、画曲线、画 圆、画矩形等。
• 这种方法实际上是用数学方法来描述一 幅图。
●
● 图形由具有方向和长度的 矢量表示
● 用于分析运算结果，简单 图形表示
图形：运算形成的抽 象化产物
图形由具有方向和长 度的矢量表示
优点：一般不会失真
教学进程
(2)矢量图的优点是：（1）缩放、旋 转、移动时图像不会失真。（2）存 储和传输时数据量较小。
(4)像素
像素是计算机图形与图像中能被单独处 理的最小基本单元.
• 2.颜色模型:定量颜色的方法 显示器(发光物体)—RGB模型 打印机(吸光物体)—CMY模型 彩色电视信号显示与传输—YUV模型 艺术绘画—HIS模型
• (1)RGB模型—加色 法混色模型
以等量的红.绿.蓝基色 混合时:
文件头 调色板数据 (反向排列)
图像数据
● 特点 (1) 扩展名采用“.bmp”
(2) 文件描述单一(静止)图像
(3) 彩色模式: 24 ~ 232 (4) 调色板RGB数据顺序反向排 列(左下—右上)
• gif87a和gif89a需要引入调色版的支持. 能够进行图像内的多画面循环显示,可以 制作小型动画,成为网上流行的图像文件 格式.
• ● 使用要点
•
(1) 用于屏幕显示图像和电脑动画
•
(2) 用于网络传送
•
(3) 不适于保存高质量印刷文件
• (3)TGA格式 • 最高色彩32bit,显示模式依赖显像卡 • 扩展名为.tga • .tga适用于色彩复杂并极富变化的图像
调色板 一个彩色图像假如只包含24位真彩色空 间中的16个离散的点（16色图），则可 以建立一个颜色查找表，表中的每一行 记录一组RGB值，实际像素的值用来指 定该点颜色在查找表中的索引值，这样 就可以大大缩小存储量。这个颜色查找 表就叫做调色板。
(三)图形与图像的基本类型
• 1.位图 • (1)位图：指由像素组成的平面点阵图。 • 位图中每个像素的颜色、亮度和属性是
视觉系统对颜色和亮度的响应特性曲线（各个波长的光的强度相等）
(3)彩色三要素:
冷色
色调:描述颜色的不同类
别的物理量,如红.橙.黄.
色调由该颜色的主要波
长决定.
相邻色 暖色
中性色
ຫໍສະໝຸດ Baidu
色饱和度:描述颜色深浅 程度的物理量 亮度:描述色光的明暗变 化的强度的物理量.表明 色光能量的大小.
■ 色饱和度调整
dpi (display pixels / inch)每英寸显示的 点数
300 dpi
96 dpi
21 dpi
清晰度
绝对清晰度
视觉效果
dpi
(3)扫描分辨率:以每英寸的 点数表示
● 平板扫描仪：1200 dpi
• 2.颜色深度 • 颜色深度:指图像中每个像素的颜色(或亮度)信息所
占的二进制数的位数. • 位/像素 (b/p) 颜色深度(像素深度)决定彩色图像每个像素可能有的颜
K
教学进程
动态图像文件
● 动态图像定义 —— 多帧位图的有序组合
● 动态原理
Δt
—— Δt ≤ 1 / 24s (视觉滞留时间)，产生连续活动视觉效果
● 动态图像文件构成
组合位图 (静态图像) 数据 调色盘数据
速度参数(时间间隔) 压缩算法
教学进程
动态图像的技术参数
● 帧速度 —— 帧的切换速度 [1] NTSC制 30 Frame/s [2] PAL制 25 Frame/s
(3) 不适于网络传送
• 2 动态图形与图像常见文件存储格式
• (1)动画图像文件格式 • Flc文件格式: • 扩展名为.flc(.fli) • 无损压缩,画面清晰—计算机生成动画
• Swf文件格式: • 基于矢量图形的交互式多媒体技术,可以
任意改变画面大小而不失真 • 文件较小,更适合在网上传播 • 可以显示真彩色,比.flc更适合多种画面 • 可以附加声音, • 有人-机交互功能
• 图像每一像素的颜色值变化很大,且重复 性低,所以没有压缩格式.
• TGA格式的使用要点小结：
•
(1) 用于表现影视广播级动画的帧
•
(2) 不适于保存高质量印刷文件
•
(3) 不适于网络传送
(4)JPEG格式(JPG) Joint Photographic Experts Group格
式是静态图像压缩文件
红+绿=黄
红+蓝=品红
绿+蓝=青色
红+绿+蓝=白色
理论上绝大部分可见光谱都可用红、绿和蓝 (RGB) 三色光按不同比例和强度的混合来表示。
颜色C＝R(红色的百分比)＋G(绿色的百分比)＋
B(蓝色的百分比)
RGB模型称为相加混色模型，用于光照、视频 和显示器。例如，显示器通过红、绿和蓝荧光 粉发射光线产生彩色。
数据流中的所有控制信息块和数据块都必 须在文件头(Header)和文件结束块 (Trailer)之间。
文件头 逻辑屏幕描述
调色板信息
图像数据
结束标志
特点
(1) 扩展名采用“.gif” (2)具有87a、89a两种格式 87a —— 描述单一(静止)图像 89a —— 描述多帧图像 (3) 彩色模式: 8bit (256色)， 分辨率96dpi (4) 采用改进的LZW压缩算法
• (2)主要数字视频文件存储格式 • .avi格式: • 扩展名为.avi • 有伴音的视频图像文件,是Windows环境
中最基本的数字视频格式
• 有多种压缩方式,可以有较高的压缩比
• MPEG文件格式: • 扩展名为.mpg • 是按国际标准进行压缩的全运动视频文
件格式 • 有MPEG-1, MPEG-2, MPEG-7多种压缩
● 数据量 相关因素： [1] 画面几何尺寸 [2] 颜色数量 [3] 采用的压缩算法
Frame 1# Frame 2#
● 图像质量 相关因素—— 位图的颜色与分辨率，过分的数据压缩 将影响图像质量
……
教学进程
动态图像文件描述
● 音频视频交互文件 (.avi) ● 电影(动画)文件 (.f li 或 .f lc)
色数，或者确定灰度图像每个像素可能有的灰度级 数。
• 4bit:VGA支持的颜色深度,共有24 =16种颜色 • 8bit:多媒体应用中的最低颜色深度, 28 =256 • 16bit:3×5bit,剩余的1位表示其他属性. • 24bit:3×8bit 约16M,真彩色 • 32bit:3×8bit,剩余的8位表示其他属性.
有损压缩,文件非常小(压缩比可调)
JPE压缩算法影响图像质量,图像边缘可 以看出不太明显的失真,显示比较慢
色彩最高达24bit,(真彩色).
JPEG格式的使用要点小结：
(1) 用于保存表现自然景观的图像
(2) 用于网络传送
(3) 不适于表现有明显边界的图形
(4) 不适用于高质量印刷文件
● 8位图像 ● 16位图像 ● 24位图像
● “位图”特指图 像
教学进程
(2)位图的优点是：
（1）显示速度快。（2）真实世界的 图像可以通过扫描仪、数码相机、 摄像机等设备方便的转化为点位图。
位图的缺点是： （1）存储和传输时 数据量比较大。（2）缩放、旋转时 算法复杂且容易失真。
• 2.矢量图 • (1)矢量图：是用一系列计算机指令来表
(5)TIFF格式 是Alaus和Microsoft公司为扫描仪和桌上
出版系统研制
彩色:21(单色)-232
文件大,细微层次多,有利于色彩复制 .TIFF定义了五种不同的格式,支持不同类
型的图像
TIFF格式的使用要点小结：
(1) 平面设计作品的最佳表现形式
(2) 用于提供印刷文件
• (2)CMY模型:用青色. 品红.黄色合成颜色的 方法
在理论上，绝大多数颜色都可以用 三种基本颜料（青色cyan、品红 magenta、和黄色yellow）按一定比例 混合得到。
CMYK模型称为相减混色模型。
印辊 印纸
CMYK模式 (用于印刷) ● 特点:色彩灰暗
分色胶片 印版
成品
(二)图形与图像的基本属性
• 1.分辨率 • (1)显示分辨率:指某一种显示方式下,显
示屏上能够显示出的像素数目.以水平和 垂直的像素数表示. • 800(列)×600(行) • 同样大小显示屏能够显示的像素越多， 说明显示设备的分辨率越高，显示的图 像质量也就越高。
(2)图像分辨率:指组成一副图像的像素的 密度，一般用单位长度上包含像素的个 数来衡量。
• .gif图形交换文件格式,由CompuServe 公司于87年开发
• 目的是便于在不同的平台上进行图像交 流和传输
• .gif图像最大不能超过64MB.
• 颜色最多为256色(8bit)
• 唯一使用LZW无损压缩方法的图像文件格 式.
• GIF文件支持图像数据的交叉存储方式， 这样一个大的图像可以逐步显示，让用 户首先看到图像概貌，然后逐步清晰
●“单二色值图”像图格像式： 只有T黑GA、、白J两PG色、TIF、PCX等
“灰度”图像 具有256级灰度
教学进程
彩色图像
● RGB —— 红、绿、蓝 R
R
G
G
B
R数组 — 8bit表示(256阶梯) G数组 — 8bit表示(256阶梯) B数组 — 8bit表示(256阶梯)
最大表示：28 × 28 × 28 = 224 = 16777216 (16.7M)
矢量图的缺点是：（1）图像显示时 花费时间比较长。（2）真实世界的 彩色图像难以转化为矢量图。
图像的分类
矢量图
点位图
二、图形与图像的处理
(一)图形与图像的获取
1.图形的获取 2.图像的获取
(二)图形与图像的存储
1.静态图形与图像常见文件存储格式
(1)BMP格式 位图文件(Bitmap-File，BMP)格式是
第二章 图形与图像
一、图形与图像的基本概念
(一)图形与图像的颜色模型
1.颜色的基本概念 (1)物体的颜色由反射光的光波决定. (2)三基色 三基色原理:自然界中景物的绝大多数的
彩色光,都能分解成为互相独立的红、绿、 蓝三种基色光.用互相独立的三基色光以 不同的比例混合,可以模拟出自然界中绝 大多数景物的彩色.
用一组二进制数值来表示的。
●图像：原始信号形式
● 图像的最小单 位是像点 ●用于表现自然 影像
教学进程
图像像点
● 图像由基本显示单元“像点”构 成 ● 像点由若干个二进制位进行描述
● 二进制位代表图像颜色的数量
● 二进制位与图像之间 存在严格的“位映射”关
系 ● 具有位映射关系的图叫作“位图”
8bit ( 28 = 256色 ) 16bit ( 216 = 65536色 ) 24bit ( 224 = 16M色 )
• 3.文件的大小
• 图形与图像文件的大小(数据量)是指在 磁盘上存储整幅图像所有点的字节数.
• 文件字节数=图像分辨率×图像深度/8
• 图像分辨率=高×宽(像素数)
• 4.真彩色
• 指组成一幅彩色图像的每一个像素值中, 有R,G,B这3个基色的分量,每个基色分量 直接决定显示设备的基色强度,这样产生 的彩色为真彩色.
B
教学进程
CMYK彩色图像
C
● CMYK 青、品红、黄、黑
C
K
M
Y
M
Y
C数组 — 8bit表示(256阶梯) M数组 — 8bit表示(256阶梯) Y数组 — 8bit表示(256阶梯) K数组 — 8bit表示(256阶梯)
最大表示：28×28×28×28 = 232 = 4294967296 (4294M)
(5) 以图像左下角为起点排列 数据
(6) 一般采用非压缩数据格式
● 使用要点
(1) 用于表现打印、显示用图像
(2) 不适于网络传送
(3) 不适于提供印刷文件
(2)GIF格式
GIF（Graphics Interchange Format）
GIF图像文件以块(block)为单位存储信息。 一个GIF文件由表示图形/图像的数据块、 数据子块以及显示图形/图像的控制信息 块组成，称为GIF数据流(Data Stream)。
标准
• 播放时需要解压缩软件的支持.
• MOV格式: • 扩展名为.MOV • 有同步声音 • 有损压缩.
单色图像
● 单色图像 —— 色族单一的图像，但并非只有一种颜色的图像
单色图像
简单形式
复杂形式
● 单色图像用途：
简单形式 —— 文本显示、木刻、版画效果的图像
复杂形式 —— 书籍用图片、报纸用图片
示一幅图，如画点、画线、画曲线、画 圆、画矩形等。
• 这种方法实际上是用数学方法来描述一 幅图。
●
● 图形由具有方向和长度的 矢量表示
● 用于分析运算结果，简单 图形表示
图形：运算形成的抽 象化产物
图形由具有方向和长 度的矢量表示
优点：一般不会失真
教学进程
(2)矢量图的优点是：（1）缩放、旋 转、移动时图像不会失真。（2）存 储和传输时数据量较小。
(4)像素
像素是计算机图形与图像中能被单独处 理的最小基本单元.
• 2.颜色模型:定量颜色的方法 显示器(发光物体)—RGB模型 打印机(吸光物体)—CMY模型 彩色电视信号显示与传输—YUV模型 艺术绘画—HIS模型
• (1)RGB模型—加色 法混色模型
以等量的红.绿.蓝基色 混合时: