多媒体技术及应用 第3章

3.3.2 显示系统
二、显示系统 1.显示系统简述
主机
总线扩展槽
显示卡
显示器
多芯视频信号电缆
2.显示卡 显示卡(显示适配器、显示接口卡) 显示卡是用于将主机中的 数字信号转换成图像信号并由 显示器显示出来。
3.3.2 (显示卡)
显示卡的视频标准与总线接口
视频标准 总线接口
MDA：单色显示卡 CGA：彩色图形显示卡 320*200或640*200/4色 EGA：增强型图形适配卡 640*350/16色 VGA(视频图形阵列) 640*480或800*600/4-24位 XGA(增强型图形阵列)
3.3.2 (显示卡的基本结构)
⑴显示卡的基本结构 显示卡的基本结构是由显示芯片、显示内 存、RAM DAC、VGA BIOS、总线接口等组成。 显示卡的工作过程： ①由CPU向图形处理部件发出命令 ②显示卡将图形处理完成后送显示内存 ③显示内存进行数据读取并送到RAM DAC ④RAM DAC将数字信号转化为模拟信号输 出显示
3.1.1 (颜色模式)
③HSB模式 HSB模式是根据人对颜色的感觉来描述的 ，适合从事艺术绘画的人描述色彩的方法。 HSB是由Hue色调、Saturation饱和度、 Brightness亮度组成。 色调由可见光谱中各分量的波长来确定。 饱和度表示色彩的浓淡程度(掺入白光)。 亮度表示色彩的明亮程度(光的能量)。 色度＝色调＋饱和度
3.3.1 (OCR文字识别)
4.OCR文字识别 OCR(Optical Character Recognition) 光学字符识别 文字识别过程： 文字出版物→扫描仪→文字图像→OCR软 件→识别为文本格式→文字处理软件排版 扫描仪捆绑销售软件： ①驱动程序：Windows 98/2000/XP ②字符识别软件：OCR软件
3.1.2 图形与图像
二、图形与图像 1.图形(矢量图形、几何图形) 矢量图是用一组命令来描述图形，这些命 令给出构成图形的各种属性和参数，如圆可以 是圆心坐标、半径以及粗细和色彩组成的。 优点：图形文件占用空间较少。 缺点：图形复杂时，耗时相对较长。 软件：CorelDRAW FreeHand
3.1.2 (位图图像)
原图 透镜 CCD A/D 计算机
光源 W
反射镜
3.3.1 (扫描仪的分类)
2.扫描仪的分类 ⑴平板式扫描仪 平板式扫描仪是由步进电机带动扫描头对 图片进行自动扫描。 特点：扫描精度较高、成像稳定 使用方便 适用场合： 精度要求较高 图稿幅面不大
3.3.1 (手持式扫描仪)
⑵手持式扫描仪 手持式扫描仪是以手动的方式推动扫描仪 对图片进行扫描。 特点：体积小、携带方便、价格便宜 缺点：图像失真(手推进速度不均匀) 适用场合： 图稿幅面小 精度要求不高
编码
解码
编程语言：Visual Basic Visual C++
3.2.4 JPEG图像压缩工具
四、JPEG图像压缩工具 JPEG是目前在Internet上应用最广泛的图 片格式，其压缩比最高(仅为位图的1/10)。 1.JPEG Optimizer 4.0 功能：压缩和优化图像文件 特点：交互地实时显示改变压缩设置的图 像效果，以便在压缩比例和图像质量上平衡。 2.JPEG Imager 2.0 3.JPEG Wizard 1.12
可见光：780nm～380nm波长
3.1.1 光与色彩
色彩是人类视觉对可见光的感知结果，在 可见光谱内不同波长的光会引起不同颜色感觉 光的波长与颜色对照
颜色 红色 橙色 黄色 绿色 青色 蓝色 紫色 波长 700 620 580 546 480 436 380
三基色原理：将红、绿、蓝 三种颜色按照不同的比例进行组 合，就可以引起人眼对自然界的 全部颜色感觉。
3.3.2 (显示卡的性能指标)
⑵显示卡的性能指标 分辨率(解析度)：指在显示器屏幕上所能 描绘的像素个数(横纵比为4:3)，如640*480、 800*600、1024*768、1600*1200等。 颜色位数：指显示卡能同屏显示的色彩数 量，如8位、16位、24位、32位等。 刷新频率：指在显示器上图像更新速度， 即屏幕每秒重新显示的次数(>75Hz)。 刷新频率越高，屏幕图像闪烁感越小。
3.1.1 (颜色模式)
②CMYK相减混合模式 CMYK模式主要用于彩色打印机和彩色图 片印刷这类吸光物体上。 CMYK是由Cyan青色、Magenta品红色、 Yellow黄色、Black黑色组成，每种颜色用百 分数0-100%来表示。 C=M=Y=K=0% 白色 C=M=Y=K=100% 黑色
2D/3D图形加速卡
PC/XT总线(8位,7.9MB/s) ISA总线(16位,15.9MB/s) 工业标准结构 EISA总线(32位,31.8MB/s) 扩展的工业标准结构 VESA局部总线(32位) 视频电子标准协会 PCI总线(32-64位,127.2MB/s) 外围部件互连(508.6MB/s) AGP1-4接口(32位,254.3MB/s) 加速图形端口(1017.3MB/s)
原始 图像 重构 图像 正向离散 小波变换 逆向离散 小波变换 量化 熵编码 压缩 图像
逆量化
熵解码
3.2.2 (JPEG与JPEG 2000的比较)
JPEG与JPEG 2000的性能比较
标准 JPEG 连续色调静态图像的数 字压缩编码 1986.3-1992.10 2-30:1 JPEG 2000 新一代静态图像编码标 准 1996.2-2000.12 2-50:1 离散小波变换DWT EBCOT核心算法 ROI编码 空间可扩展编码 Internet 数字照相 打印、扫描、移动通信
2.图像(位图图像、点阵图像) 位图是指在空间和色彩上已经离散化的图 片，它通过描述画面中每一像素的颜色或亮度 来表示该图像，非常适合表现包含大量细节的 图片(如明暗、浓淡、层次和色彩变化等)。 优点：色彩和色调变化丰富，景物逼真。 缺点：缩放等处理后易失真，数据量大。 软件：Photoshop PhotoImpact
3.1.3 (图像数据量的计算)
3.图像数据量的计算 存储一幅图像的空间大小是： 图像数据＝图像分辨率×颜色深度/8(B) [例3-1]一幅640×480的真彩色图像，未压缩 的图像数据量是多少？ 640×480×24/8＝921600B ＝900KB
3.1.4 图像的文件格式
四、图像的文件格式 图像数据在存储媒体中存放的格式称为文 件格式，常用的文件格式有：
标题
日期 压缩比
离散余弦变换DCT Zigzag扫描 主要技术 哈夫曼编码 算术编码 Internet 应用场合 数字照相 图像视频编辑
3.2.3 JPEG软件Biblioteka Baidu现
三、JPEG软件实现
JPEG软件压缩
色彩空间变换
JPEG软件解压缩
色彩空间逆变换
采样
离散余弦变换DCT 量化
恢复
逆向离散余弦变换IDCT 逆量化
3.3 扫描仪与显示系统
一、扫描仪 1984年第一台扫描仪问世。 扫描仪是一种光、机、电一体化的数字化 输入设备，它可以将图像或文字转换成计算机 能够识别和处理的数字图像文件。 常用输入设备：键盘、鼠标器、扫描仪。 品牌扫描仪：HP、Microtek、Uniscan。
3.3.1 扫描仪
1.扫描仪的工作原理 扫描仪是由电荷耦合器件(CCD)阵列、光 源及聚焦透镜等组成。 将光线照射在图片上，产生反射光或透射 光,通过CCD将光线亮度以及色彩信号转换成模 拟电信号，再经A/D转换成数字图像。
3.1.1 (颜色模式)
颜色模式：指表示色彩的数字方法。 ①RGB相加混合模式 RGB模式适用于显示器这类发光物体。 RGB是由三种基本颜色Red红、Green绿、 Blue蓝组成，每种颜色的亮度大小用数字0255表示，共有1670万种颜色。 R=G=B=0 黑色 R=G=B=255 白色 0<R=G=B<255 灰色
3.2 静态图像压缩标准
一、JPEG压缩标准 JPEG(Joint Photographic Experts Group,联合图片专家组)是ISO和ITU的联合技 术小组，其任务是为连续色调(包括灰度或彩 色)静态图像压缩制定通用的国际标准。 JPEG标准(ISO 10918)包括图像编码和解 码过程以及压缩图像数据的编码表示。
3.1.3 (颜色深度)
2.颜色深度 指记录每个像素所使用的二进制位数。 彩色图像：图像可使用的最多颜色数目 灰度图像：图像可使用的亮度级别数目
颜色 颜色数 位数 说明
4位 8位 16位 24位 32位
16种 256种 32768种 16M种 16M种
Windows 3.x中画笔支持16种颜色 多媒体应用中的最低颜色深度 RGB5:5:5,剩余1位表示其它属性(透明度) 真彩色，超出人眼所能识别的颜色范围 RGB8:8:8,剩余8位表示其它属性(透明度)
原始 图像 重构 图像 正向离散 余弦变换 逆向离散 余弦变换 量化 量化表 逆量化 编码 编码表 解码 压缩 图像
3.2.2 JPEG 2000压缩标准
二、JPEG 2000压缩标准 JPEG 2000(ISO 15444)是JPEG的更新换代 标准，针对Internet应用和无线通信等领域。 关键技术：以离散小波变换DWT为主的多 解析压缩方式 核心算法：EBCOT 高压缩比：比JPEG压缩性能提高30%
3.3.1 (滚筒式扫描仪)
⑶滚筒式扫描仪 滚筒式扫描仪是采用扫描头固定、滚动式 走纸机构移动图纸而自动完成扫描。 适用场合：大型工程图 A0、A1大幅面图稿
扫描透明胶片扫描仪
3.3.1 (扫描仪的性能指标)
3.扫描仪的性能指标 ⑴分辨率 光学分辨率：CCD元件数(一列) 600dpi×1200dpi(步进电机的步长) CCD解析度 插值分辨率：通过算法在两像素间插入所 要像素，使其超过光学分辨率的图像。 如标注最大分辨率是19200dpi。 dpi表示每英寸长度所含像素点的个数。
BMP JPG GIF PNG EPS PSD
一种位映射存储形式，不压缩，Windows推荐格式
JPEG压缩的文件格式，可调整压缩比，失真率较小 Graphics Interchange Format压缩图象交换格式, 可存放多幅图像，在Web浏览器中播放GIF动画 用于网络传输而设计的图像格式，可取代GIF和TIF 矢量绘图软件和排版软件所使用的格式 Photoshop专用文件格式，支持所有颜色模式以及 图层、参考线和Alpha通道等信息
3.3.1 (色彩位数)
⑵色彩位数 它是用来表示扫描仪所能分辨颜色的数量 ，比如24位、30位、36位、42位、48位等。 色彩位数越高，图像色彩表现力越丰富。 ⑶扫描速度 它是指扫描仪在扫描图稿时所需的时间。 影响它的主要因素：步进电机的速度 接口类型 分辨率的设定
3.3.1 (接口标准)
⑷接口标准 USB接口：通用串行总线，支持热插拔 USB→12Mbps USB 2.0→480Mbps SCSI接口：SCSI卡，20Mbps 并行接口：安装方便，速度最慢 ⑸扫描幅面 平板式扫描仪：A4、A3 滚筒式扫描仪：A0、A1
第三章 图形与图像处理
3.1 图形与图像概述
一、光与色彩 图形与图像都是视觉媒体元素。 光的本质是电磁波，其电磁光谱如下：
可见光 无线电波 微波 红外线 紫外线 γ射线
104 106 108 1010 1012 1014 1016 104 102 100 10-2 10-4 10-6 10-8
频率(Hz) 波长(m)
3.1.1 (色彩模型)
④YUV/YIQ模式 YUV模式用于PAL彩色电视制式，其中： Y表示亮度信号，可构成灰色图像 U、V表示色度信号，是构成色彩的两分量 ⑤黑白模式与灰度模式 黑白模式采用1bit表示一个像素，只能显 示黑色和白色，适合制作黑白的线条图。 灰度模式采用8bit表示一个像素，形成256 个等级，适合用来模拟黑白照片的图像效果。
3.1.3 图像的主要属性
三、图像的主要属性 1.分辨率 分辨率直接影响了图像的质量。 显示分辨率：指显示器屏幕上能够显示的 像素数目，如：800*600。 图像分辨率：指组成一幅图像所拥有的像 素数目，它反映图像在屏幕中显示的大小。 像素分辨率：指像素的宽高比(1:1)，在 像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。