第二章 矢量图基本概念

第二章基本概念第2章教学时数:2教学目的与要求:掌握矢量图与点阵图的特点以及两者之间的差别，能熟知在什么情况下选择何种文件，掌握分辨率及其对图像质量的影响，了解图像的尺寸、分辨率与文件大小之间的关系，了解常用的色彩模式和图像的文件格式。教学重点:分辨率以及其对文件的影响。教学难点:分辨率是如何影响文件的。本章主要阅读文献资料:多媒体应用基础刘甘娜，朱文，付先平高等教育出版社2001多媒体信息与多媒体信息处理郭军聊城大学学报2005年1期假设我们写了一首新的乐曲，要把它交给唱片公司，可以通过两种方式：把这首乐曲弹奏出来并录制在磁带上。把这首乐曲的乐谱写下来。这两种方式的最大区别在于记录的形式。前者是记述性的。包含乐曲的音频信息。其中的所有信息都是固定的，如演奏速度、乐器音色等。如果你想把笛子换成排箫，那就要重新录制一遍。后者是描述性的，不包含音频信息，只包含对乐曲音律的描述。如果要改变演奏速度或乐器音色，只要在乐谱中修改一下就好。点阵图像就属于记述性，以点为记录的对象。而矢量图像属于描述性，以线段和计算公式作为记录的对象。第一节矢量图和点阵图1、矢量图（VectorGraphic）它实际上是由一组描述点、线、面，以及它们的色彩、位置的算术技术方法而得到的图形。制作矢量图的软件像AdobeIllustrator、MacromediaFlash等软件。如果用矢量来记录这条直线，只需要三个信息：直线起点坐标、直线终点坐标、直线的颜色。在还原的时候就利用这三个信息去生成图像，就如同乐队把乐谱演奏出来一样。3、矢量图具有以下几个特点：（1）矢量图是由计算点组成的几何图形。（2）矢量图所占的硬盘空间比较小。（3）对矢量图进行放大或缩小对图形本身的质量没有影响。（4）矢量图不能表现色彩很丰富的画面。无论放大多少都不会失真！2、点阵图：又称为光栅图或位图，是由许多像小方块一样的“像素”（Pixels）组成的图像，位图中的像素由其位置值和颜色值表示，也就是说，将不同位置上的像素设置成不同颜色就可以组成一幅图像。数码相机拍摄的照片、扫描仪扫描的稿件以及绝大多数的图片都属于点阵图。制作点阵图的软件像AdobePhotoshop、Panter和Windows的画笔等软件。显示器也是点阵式的，包括液晶屏和等离子屏也是如此。传统的显像管显示器又称为CRT(学名阴极射线管)，是显示设备中最早也最普及的种类。显示器的点阵数是可变的，如下图所示，目前为1024x768像素，也就是说现在显示器横方向能够显示1024个像素点，竖方向768个像素点。300x300像素的方块如同马路上的一个井盖，站在5层楼看得很清楚，站在30层楼就小了许多，站在70层楼就更小了。井盖的实际大小没有变化，是视野放大导致井盖看起来缩小。4、点阵图具有以下特点：（1）点阵图是由许许多多的被称为像素的点组成。（2）点阵图图像所占的文件空间比较大。（3）对点阵图进行放大和缩小会影响图像的质量，如多图像放大到一定程度，就会出现马赛克。（4）点阵图图像的色彩自然、逼真、富有变化。图像失真了！为什么？插值算法弥补等距离抽取并丢弃拼合缩小图像格式的选择矢量图像是基于线段的。因此它不适合记录色彩较为复杂的图像。矢量的图像缩放自如，它就具有可修改性。而点阵的图像在缩放操作上就没有可修改性或者说可修改性很差。图像格式的选择第二节分辨率、图像尺寸和文件大小1、分辨率的基本知识对于由像素点组成的点阵图来说，在由计算机向实际应用转换的时候，我们往往是以长度单位来衡量的（如长12厘米，宽8厘米）。像素和实际长度单位的关系是通过分辨率来描述的。像素是什么？像素就是组成点阵图像中的那些点，是点阵图最小的单位。如同拼成图案的那许多马赛克一样。在图像中，每单位长度上的像素数称为图像的分辨率。即：分辨率=像素数/该像素数所占的长度通常用“像素数/英寸”（Pixelsperinch简称为ppi）来定义。如72ppi、28ppi等。像素数=10*10*72*72=518400假设现在有一幅图像，其分辨率为72ppi，其尺寸为10*10英寸，则它的像素数为：注意事项：分辨率是对点阵图而言的，对矢量图因为不是由像素点组成，所以无意义。2、图像尺寸图像尺寸指的是文件的长、宽的大小，其单位通常是厘米、英寸等打印分辨率如果树木总数就相当于像素总量，街道长度就相当于打印尺寸。那么树木间距就相当于打印分辨率了。72像素/英寸取值为72，后面的单位是像素/英寸，表示“像素每英寸”。英寸是传统长度，那么这个“像素每英寸”换句话就是“每英寸多少像素”。指在1英寸的长度中打印多少个像素。现在取值是72，那么在纸张上1英寸的距离就分布72个像素，2英寸就是144像素，由此类推。为什么不是“像素每厘米”呢？这主要是英制单位使用范围较为广泛，我们平时所说的电视机或者显示器的寸数也就是英寸。在出版印刷行业也是如此，所以为了方便计算和转换，通常使用“像素每英寸”作为打印分辨率的标准。简称为dpi，Dot(点)Per(每)Inch(英寸)。3、文件大小图像文件的大小是用计算机的基本存储单位字节（Byte）来表示的。不同色彩模式的图像中每个像素所占的字节数是不同的（如灰度图像中，一个像素占一个字节，而RGB模式中一个像素占3个字节，而在CMYK模式中，一个像素占4个字节）。因此一个文件的大小可以用下列公式计算出来：文件大小=像素数*每一个像素所占的字节数文件大小=分辨率*文件的尺寸*每一个像素所占的字节数如一个RGB色彩模式具有像素数为800*600的图像所占的文件大小为：文件大小=800*600*3=1440000B=1406KB=1.37M分辨率=像素数/该像素数所占的长度尺寸大小→分辨率↑↓像素数↑↓文件大小↑↓↓图像质量↑↓↓像素数→图像尺寸↓↑分辨率↑↓文件大小→图像质量↑↓分辨率→图像尺寸↑↓像素数↑↓文件大小↑↓图像质量→从上大家可以看出，分辨率是影响图象质量的唯一因素。分辨率越大，图像质量就越高；分辨率越小，图像质量就越差。现在我们来明确一下图像的两种尺寸和换算关系：一种是像素尺寸，也称显示大小或显示尺寸。等同于图像的像素值。一种是打印尺寸，也称打印大小。需要同时参考像素尺寸和打印分辨率才能确定。在分辨率和打印尺寸的长度单位一致的前提下(如像素/英寸和英寸)，像素尺寸÷分辨率=打印尺寸。第三节图像的色彩模式意义理解图像的色彩模式是进行图像处理的基础。定义图像的色彩模式是指用简单方法描述所有颜色的一套规则和定义。其目的是使图像在显示、打印或扫描时用来定义颜色的不同方式。常用的色彩模式类型RGB色彩模式CMYK色彩模式HSB色彩模式Lab色彩模式索引色彩模式灰度模式位图模式RGB是色光的色彩模式，这种模式是由红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）三种基本颜色组成。1、RGB色彩模式每一种颜色又可以有0~255共256(28)层颜色变化，可以反映出大约(28)3=224≈16700000种颜色，也即能表示真彩色。1、RGB色彩模式这种模式下图像中的每个像素占3个字节。RGB色彩模式是一种加色模式，即通过这三种基本颜色相加而得到其它颜色（如在相同亮度下的R、G、B三色相加就可以得到白色；相同亮度的R、G相加就得到品黄。）1、RGB色彩模式用放大镜就近观电脑显示器或电视机的屏幕，会看到数量极多的分为红色绿色蓝色三种颜色的小点。如下左图，下右图是左图的局部放大。屏幕上的所有颜色，也就是我们看到的所有图像内容，都是由它们调和而成的。RGB颜色=R（i），G（j），B（k）（i，j，k=0～255）R135，G210，B112R135G210B112RGB色彩模式的表示注意（1）这种颜色模式是屏幕显示的最佳模式，像显示器、电视机、投影仪等都采用这种色彩模式。（2）但这种色彩模式超出了打印机打印色彩的范围。所以打印的时候最好不要用这种模式。1、RGB色彩模式CMYK色彩模式是由品蓝（Cyan）、品红（Magenta）、品黄（Yellow）、黑（Black）四种基本颜色组成，2、CMYK色彩模式图像中任何一个像素的颜色值以C、M、Y、K四个值来表示，取值范围为0％～100％。2、CMYK色彩模式这种模式下图像中的每个像素占4个字节。所谓互补色是指用白色减去这种颜色得到的另一种颜色。如用白色减去红色就得到红色的互补色品蓝。2、CMYK色彩模式其中的C、M、Y分别和R、G、B是互补色如图所示。CMYK模式是减色模式，互补色求黄色（255，255，0）的互补色R（255－255），G（255－255），Ｂ（255－０）=R（0），G（0），Ｂ（255）蓝色在实际应用中C、M、Y三色的相减很难产生很纯的黑色，所以在CMYK这种模式中引入了黑色（Black）。这种模式常用于打印时的输出色，这是因为打印机用的油墨就是C、M、Y、K四色。2、CMYK色彩模式洋红色黄色黑色传统的印刷机有4个印刷滚筒(形象比喻，实际情况有所区别)，分别负责印制青色、洋红色、黄色和黑色。一张白纸进入印刷机后要被印4次，先被印上图像中青色的部分，再被印上洋红色、黄色和黑色部分，顺序如下图：喷墨打印机的将多个喷嘴前后依次排列。这样在打印的时候，纸张第一行先被喷上C，然后纸张向前移动一行，原先的第一行停在了M喷嘴下被喷上M色，同时新的空白的第二行被喷上C色。接着纸张再前移，已喷完C、M的那一行现在停在了Y色喷嘴下，被喷上Y色。而第二行被喷上M。新的空白第三行被喷上C。以此类推。CMYKRGB与CMYK这两大色彩模式的区别1：RGB色彩模式是发光的，存在于屏幕等显示设备中。不存在于印刷品中。CMYK色彩模式是反光的，需要外界辅助光源才能被感知，它是印刷品唯一的色彩模式。2：色彩数量上RGB色域的颜色数比CMYK多出许多。但两者各有部分色彩是互相独立(即不可转换)的。3：RGB通道灰度图中偏白表示发光程度高；CMYK通道灰度图中偏白表示油墨含量低。反而反之。两者各有部分色彩是互相独立(即不可转换)的。如下图中绿色大圆表示RGB色域，蓝色小圆表示CMYK色域。这一大一小表示RGB的色域范围(即色彩数量)要大于CMYK。而在转换色彩模式后，只有位于混合区的颜色彩可以被保留，位于RGB特有区及CMYK特有区的颜色将丢失。这意味着如果你用RGB模式去制作印刷用的图像，那么你所用的某些色彩也许是无法被打印出来的。一般来说，RGB中一些较为明亮的色彩无法被打印，如艳蓝色、亮绿色等。如果不作修改地直接印刷，印出来的颜色可能和原先有很大差异。同样以下是一幅在RGB模式下制作的图像，在转换为CMYK模式后的比较，如下图所示：原先较为鲜亮的一些颜色都变得黯淡了，这就是因为CMYK的色域要小于RGB，因此在转换后有些颜色丢失了。注意，此时再把CMYK模式转为RGB模式，丢失掉的颜色也找不回来了。因此，不要频繁地转换色彩模式。虽然理论上RGB与CMYK的互转都会损失一些颜色，不过从CMYK转RGB时损失的颜色较少，在视觉上有时很难看出区别。而从RGB转CMYK颜色将损失较多，视觉大部分都可以明显分辨出来。因此习惯上也有CMYK转RGB时颜色无损的说法，其实这种说法的真正所指是：宁可CMYK转RGB，不可RGB转CMYK。明白了以上道理，我们对如何选择图像的色彩模式就有了一个概念了：1.如果图像只在电脑上显示，就用RGB模式，这样可以得到较广的色域。2.如果图像需要打印或者印刷，就必须使用CMYK模式，才可确保印刷品颜色与设计时一致。从此之后，每当我们要开始新图像制作的时候，首先就要确定好色彩模式。目前我们偏重的是网页设计和制作，由于网页一般只是显示在屏幕上的，因此我们可以舒心地去使用RGB模式。那么，RGB模式的图像能否直接打印呢？可以的，你可以在Photoshop中直接把一幅RGB图像输出给打印机，系统会自动在中间转换色彩模式。但不建议这样做，因为前面提到过的色域问题，可能打印出来的图像和设计中的颜色有偏差。HSB色彩模式将颜色分解为色调（Hue）、饱和度（Saturation）和亮度（Brightness）。