第三章图像采集与编辑1-4,2001

第三章、图像采集与编辑第三章、图像采集与编辑第一节、数字图像基础第二节、Windows对图像的支持第三节、图像文件格式的调用和转换第四节、数字图像系统的基本构成第五节、Photoshop图像编辑技术返回下一上一第一节、数字图像基础一、数字图像的概念二、数字图像的特点三、数字图像的格式四、数字图像的模式五、通道及Alpha通道返回下一上一一、数字图像的概念数字图像概念：–基于计算机图形学的原理，描述图案在空间位置的取向,以及由色彩的三要素—色调(色相)、亮度(明度)、饱和度（纯粹程度）等属性及运动属性。以呈现可视的物体形态（包括真实物体和虚拟物体）。色彩的三要素–１.色调–２.亮度–３.饱和度返回下一上一色彩的三要素从人的视觉系统看，色彩可用色调、饱和度和亮度来描述。人眼看到的任一彩色光都是这三个特性的综合效果，这三个特性可以说是色彩的三要素，其中色调与光波的波长有直接关系，亮度和饱和度与光波的幅度有关。电磁波与可见光谱波长范围返回下一上一2.亮度含义：–亮度也称为明度，是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，是指色彩明暗深浅的程度，也可称为色阶。特性：亮度有两种特性：返回下一上一不同照射强度下物体亮度对比图1.同一物体因受光不同会产生明度上的变化；强度相同的不同色光，亮度感不同。如图所示。•照射的光越强，反射光也越强，看起来越亮。显然，如果彩色光的强度降到使人看不到了，在亮度标尺上它应与黑色对应。同样，如果其强度变得很大，那么亮度等级应与白色对应。亮度是非彩色属性，彩色图像中的亮度对应于黑白图像中的灰度2.强度相同的不同的色光，照射同一物体将产生不同的亮度感，亮度也可以说是指各种纯正的色彩相互比较所产生的明暗差别。在纯正光谱中，黄色的明度最高，显得最亮；其次是橙、绿；再其次是红、蓝；紫色明度最低，显得最暗。1.色调一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉，称之为色调或色相。与绘画中的色相系列不同的是计算机在图像处理上采用数字化，可以非常精确地表现色彩的变化，色调是连续变化的。用一个圆环来表现色谱的变化，就构成了一个色彩连续变化的色环。太阳光带中的六标准色与六个中间色，即红橙，黄橙，黄绿，蓝绿（青），蓝紫，红紫（品红），合称十二色相或色调。把不同的色调按红橙黄绿蓝紫的顺序衔接起来，就形成了一个色调连续变化过渡的圆环，称作为色环。可见光连续色环图返回下一上一３.饱和度含义：饱和度指色彩纯粹的程度。特点：淡色的饱和度比浓色要低一些；饱和度还和亮度有关，同一色调越亮或越暗越不纯（见A；B）。感觉：对于同一色相的彩色光，饱和度越高，颜色越鲜明或说越纯，相反则越淡（见图）。相同色相、不同饱和度对照图亮度与饱和度关系图A.增加亮度。相当于在某种饱和的样本彩色光中，增加白光的成分，意味着增加了所有色光（白）变得更亮了，样本色的饱和度就自然而然的降低了。B.降低亮度。相当于在某种样本色中，降低了所有色光的量，意味着增加了黑色光的成分变得更暗，每一色光的饱和度也降低了，样本色的饱和度也就降低了返回下一上一二、数字图像的特点1.对信息的描述是基于计算机的算法的程序来完成的。这一点与光学图像和传统的视频有本质上的区别。2.数据的记录是建立在二进制字阶和位的基础上的。3.图像的再现和传输必须依赖于一定算法和程序或者必须用相应的编码和解码技术。4.存储介质是以计算机的相应介质为基础的。5.存储的方式是建产在计算机文件方法的基础上的。6.图像在系统内的传输是以一定的协议方式来完成的。7.图像在编辑、传输时无信息损失（在同一格式、环境下）。返回下一上一三、数字图像的格式１.专用的图像文件格式２.跨平台文件格式３.用于程序交换的文件格式返回下一上一１.专用的图像文件格式该类格式的文件只能运用于一个软件内部或者与之相关的同一类软件之中（比如3Dstudio之中的专用二维、三维图像文件格式可以使用于3Dstudio.max之中）进行数据的交换和资源共享，当然，这并不排除它可能是处于不同的操作系统之间（dos/Windows/windowsNT）。根据多媒体软件开发的需要，我们只介绍以下三类专用图像文件格式：(1)PSD、PDD图像文件格式(2)SHP、LET、3DS、3DS.MAX、PRJ、VP图像文件格式(3)PTL、PPJ、图像文件格式返回下一上一(1)PSD、PDD图像文件格式这两种文件格式是Photoshop的专用文件格式。它是ADOBE公司优化格式后的文件，能够保存图像的每一个细节，包括层、附加的蒙版通道以及其它少数内容。这两种格式所存储的图像文件特别大，但它不会造成任何数据的流失，这样在寻图像文件进行编辑时最好还是选择该格式存盘，直到编辑完成后再选用一种预期的占用空间较小、存储图像品质相对较高的文件格式存储。返回下一上一(2)SHP、LET、3DS、3DS.MAX、PRJ、VP图像文件格式这六种图像文件格式是3Dstudio和3Dstudio.max的专用文件格式。其中，SHP（2D_Shaper）用于保存由其所生成的二维图形文件格式；LET(3DLofter)用于记录由二维图形生成三维物体的放样路径的文件格式；3DS（3DStudio）、3Dstudio.max文件记录的是由各自3Deditor所产生的最终结果文件格式，其中给物体所赋的材质、规定映射坐标、设置背景、架设的灯光的照相机、调整物体在场景中的相对位置等；PRJ(KeyFramerProject)文件格式存储的是三维动画渲染前,场景中所有影响渲染效果的信息,如关键帧信息、轨迹信息各因素的从属关系、虚拟体的信息等；VP（VideoPost）图像格式保存的是动、静态的场景内容串联起来形成富有变化的动画后期制作及特殊处理的信息。返回下一上一(3)PTL、PPJ、图像文件格式这两种文件格式是Premiere软件（ADOBE公司的视频编辑软件）的专用格式。其中PTL（PremiereTitle)用以创建具有透明特征的图像。ＰＰＪ（PremiereProject)文件除保存各种图像及动画的合成及特殊处理的信息外，还可以同步配音、音乐合成及特技制作等。Video域支持几十层的透明图形通道和一层能够提供七十多种特技剪辑的通道，Audio域支持几十层的音乐编辑通道，供同步渲染合成。返回下一上一２.跨平台文件格式由于计算机的种类不同，所用的系统也不尽相同（ＰＣ机、ＭＡＣ机、工作站机；所用的操作系统有Dos、Windows、Macintosh、Unix等系统）或者要在网络（包括公域网和局域网）上进行图像的传输。对图像的处理和应用可能需要交叉进行，比如：在ＰＣ机上编辑的图像要在ＭＡＣ机或工作站上再次处理或使用，那么，就需要一些能够跨平台操作的图像文件格式。下面是常用的跨平台的图像文件格式：(1))BMP;(2)GIF;(3)PCX;(4)Targa(.TGA);(5)JPEG;(6)TIFF(TIF)返回下一上一(1)BMP图像文件格BMP（WindowsBitmap）是微软公司Paint的自身格式,可以被多种Windows和OS/2应用程序所支持,可以使用16兆的色彩渲染BMP图像。因此它有极其丰富的色彩。在存储这种格式时可以使用压缩的方式也使用不压缩的方式：在压缩时可以采用ＲＬＥ压缩方案进行数据压缩，它既能节省磁盘空间又不损失任何图像信息。但是在打开它将使用较长的时间，而且一些兼容性不太好的应用程序可能无法打开这类文件。返回下一上一(2)GIF图像文件格式GIF（GraphicsInterchangeFormat）即图形交换格式。此类格式形成一种压缩的８位（256色）文件。是Compuserve公司所制订的格式，因为Compuserve公司开放使用权限，所以广受应用，且适用於各式主机平台，各软体皆有支援。该格式大多用于网络传输上（如Internet）。在这种格式中可指定透明区，这样可以例图像与背景很好地融为一体，且可以将数张图存成一个档案，能形成动画效果。但这种文件只能处理256种色彩，不能用于存储真彩图像文件。返回下一上一不透明GiF文件透明GiF文件动画GiF文件(3)PCX图像文件格式ＰＣＸ的由zsoft开发的一种文件格式,其文件结构分为三个部分,文件头占128个字节,中间是被编码的光栅图像数字,文件尾部的扩充调色板信息占769字节,扩充调色板信息在16位以内的图像中是没有的。ＰＣＸ本身并不代表任何意义，它只是一个扩展名而已，然而正是由于这个PCX架起Windows与Dos绘图程序之间的桥梁。在photoshop中，可支持多达１６兆色彩的PCX图像；在Dos下只支持256种颜色。不过在photoshop中调用pcx格式的文件要解决好调色板问题，否则在将其转化成其它格式的文件时可能会搞得很糟。返回下一上一(4)Targa图像文件格式(*.tga)主要由TrueVision开发的Targa(TAG)文件，可将图像和动画转入电视中。PC或MAC机上的视频应用软件都广泛支持TGA格式,支持32位图像，其中包括了８位alpha通道用于实况电视。而且，它使Windows与3Dstudio3Dstudio.MAX相互交换文件成为可能。即可以在3Dstudio或3Dstudio.max中生成生成带alpha通道的、色彩丰富的TGA文件动态序列，与Premiere融合很好，然后在Windows的应用程序中调出这些格式文件。返回下一上一(5)JPEG图像文件格式jpeg是所有压缩格式中最为卓越的，尽管它采用了有损压缩方案，但在压缩前允许设计者从对话框中选择所需的最终质量，这样就有效地控制了在其压缩时的数据损失量，而且眼睛看不出压缩前后图像的差别。一般选择Maximum(最高)项(在JPEG2000中还可以对不同的区域设置不同的压缩比率以提高图像的利用率)，以获得最大限度地保存图像。但此种设置可能比其它设置要求所需的磁盘空间要大一些，然而它于其它格式的文件而言，它却要小的多。一个40兆的PSD文件基本上可以压缩到２兆左右。jpeg格式使Windows与Macintosh建立起联系。可以将Windows应用程序（如photoshop）中所做的RGB等色彩模式的文件存成jpeg格式，再输入到Macintosh机作进一步的处理；或者将Macintosh制作的文件以jpeg格式存储再移植到PC机上使用或处理后使用。JPEG2000是目前世界图像摄取（数字照相机）的工业标准返回下一上一(6)TIFF（TIF）图像文件格式TIFF全称是是一种复杂的图像文件格式,它是由美国AldusDevelop’sDesk和MicrosoftWindowsMarketingGroup公司联合开发的。因为其设计者原打算将它设计为图像文件的标准.它不仅面向目前的用户使用,而且提供了巨大的灵活与可延缩性,为图像文件格式的发展留下了余地。该格式采用了一种无损压缩方案--LZW（Lempel-Ziv-Welch）压缩方案,是Macintosh和PC机上使用最为广泛的一种图像文件格式。它在Photoshop中已经可以支持到24个通道,是除了Photoshop自身以外唯一能够运行超过4个以上通道的文件格式.另外,在3DS和3DSMAX中也可以生成该格式的文件,由于它的诸多优良特性,优其是在压缩时不影响像素这一点上,TIFF文件多被用于存储一些色彩绚丽,构图奇妙的贴图文件,正是由于它才将Photoshop、3ds、3ds.max和Macintosh有机的结合到一起。返回下一上一３.用于程序交换的文件格式所谓用于程序交换的文件格式是指在不同多媒体工具软件之间进行文件共享时所用的图像文件格式。由于，对一般使用者来说最常用的机型仍然是基于Windows平台的ＰＣ机，所以下面就重点介绍基于Windows应用程序可以共同使用的文件格式。(1)EPS(2)FLM(3)FLC、FLI、AVI(4)DFX(5)PCD返回下一上一(1)EPS图像文件格式EPS（EncapsulatedPostScript）格式是专门为存储矢量