1、第第2 2章章 多媒体技术基础多媒体技术基础数据压缩技术 2.1 数据压缩标准 2.2 数字音频技术 2.3 图形与图像处理2.4计算机动画技术基础2.5多媒体视频处理技术基础2.62.1 数据压缩技术2.1.1 2.1.1 数据压缩的基本原理数据压缩的基本原理 多媒体的数据量、信息量和冗余量多媒体的数据量、信息量和冗余量数据压缩的对象是数据，数据是信息的载体，用来记录数据压缩的对象是数据，数据是信息的载体，用来记录和传送信息。和传送信息。冗余是指信息存在的各种性质的多余度。冗余是指信息存在的各种性质的多余度。信息量与数据量的关系可以表示为信息量与数据量的关系可以表示为 ：数据量=信息量+数据
2、冗余数据压缩的目的数据压缩的目的尽量减小数据冗余量，尽量保留主尽量减小数据冗余量，尽量保留主要信息量要信息量。2.1.1 2.1.1 数据压缩的基本原理数据压缩的基本原理 多媒体数据压缩技术就是利用多媒体数据的冗余性多媒体数据压缩技术就是利用多媒体数据的冗余性来减少多媒体来减少多媒体数据量数据量的方法。常见多媒体数据冗余类型的方法。常见多媒体数据冗余类型如下：如下：1.空间冗余2.时间冗余3.信息熵冗余4.视觉冗余5.结构冗余6.知识冗余空间冗余空间冗余 一幅图像表面上各采样点的颜色之间往往存在一幅图像表面上各采样点的颜色之间往往存在着着空间连贯性空间连贯性 图像数据图像数据中经常存在的一种冗
3、中经常存在的一种冗余，如规则物体和规则背景（像余，如规则物体和规则背景（像素相关性强）。素相关性强）。视频和音频中视频和音频中存在的、在时间尺度上相关的一种冗余，存在的、在时间尺度上相关的一种冗余，如如相邻帧相邻帧之间像素的相关性；之间像素的相关性；语音语音的连续和渐变过程。的连续和渐变过程。时间冗余时间冗余信息熵冗余信息熵冗余 称为称为编码冗余编码冗余，是指数据所携带的信息量少于数据本，是指数据所携带的信息量少于数据本身而反映出来的数据冗余。身而反映出来的数据冗余。例如例如:自然界的很多状态不可能正好用自然界的很多状态不可能正好用2 2的整数次幂来表的整数次幂来表示示,这样就会造成编码冗余。
4、这样就会造成编码冗余。视觉冗余视觉冗余 人类听觉的频率范围为人类听觉的频率范围为20Hz20Hz20kHz20kHz；人类视觉的灰度分辨能力估计为人类视觉的灰度分辨能力估计为2 26 6等级等级，而一般图像采用的而一般图像采用的是是2 28 8灰度等级灰度等级。人类的感觉系统由于受生理特性的限制，对人类的感觉系统由于受生理特性的限制，对于多媒体数据于多媒体数据的某些变化（如失真）并不是都能感知的的某些变化（如失真）并不是都能感知的，这类冗余称为视，这类冗余称为视/听觉冗余。听觉冗余。结构冗余结构冗余 有些图像存在着非常强的有些图像存在着非常强的纹理结构纹理结构，我们称它们，我们称它们在结构上存
5、在冗余。在结构上存在冗余。例如，布纹图像和草席图像例如，布纹图像和草席图像。图像的某个区域中存在着图像的某个区域中存在着非常强的纹理结构。非常强的纹理结构。2.1.2 2.1.2 数据压缩方法的分类数据压缩方法的分类 压缩处理由两个过程组成压缩处理由两个过程组成编码编码过程，即将原始数据经过编码进行压缩，以便过程，即将原始数据经过编码进行压缩，以便 存储与传输；存储与传输；解码解码过程，此过程对编码数据进行解码，还原为可过程，此过程对编码数据进行解码，还原为可 以使用的数据。以使用的数据。数据压缩分为两种类型：数据压缩分为两种类型：无损压缩无损压缩和和有损压缩有损压缩。无损压缩混合压缩有损压缩
6、2.1.2 2.1.2 数据压缩方法的分类数据压缩方法的分类 无损压缩无损压缩（冗余压缩、熵编码）法：无损压缩法去掉或减（冗余压缩、熵编码）法：无损压缩法去掉或减少了数据中的少了数据中的冗余量冗余量，这些冗余量是可以重新恢复的，这些冗余量是可以重新恢复的;无损压缩是可逆的过程。无损压缩是可逆的过程。例如：压缩软件例如：压缩软件WinRARWinRAR应用。应用。注意：无损压缩特点是压缩比小。注意：无损压缩特点是压缩比小。无损压缩法不会产生失真，一般用于无损压缩法不会产生失真，一般用于文本数据的压的压缩。缩。其原理是统计压缩数据中的冗余其原理是统计压缩数据中的冗余(重复的数据重复的数据)部分。部
7、分。例如：RLE RLE 编码是将数据流中连续出现的字符用单一记号编码是将数据流中连续出现的字符用单一记号表示。表示。例如例如,字符串字符串AAABCDDDDDDDDBBBBBAAABCDDDDDDDDBBBBB可以压缩为可以压缩为3ABC8D5B 3ABC8D5B。RLE RLE编码简单直观，编码编码简单直观，编码/解码速度快，许多图形解码速度快，许多图形和视频文件，如和视频文件，如.BMP.TIFF.BMP.TIFF及及AVIAVI等格式文件的压缩均等格式文件的压缩均采用此方法采用此方法.无损压缩无损压缩 有损压缩（熵压缩）法：有损压缩减少了信息量，而这些损有损压缩（熵压缩）法：有损压缩减
8、少了信息量，而这些损失信息量是不能再恢复的失信息量是不能再恢复的;有损压缩法是不可逆的。有损压缩法是不可逆的。注意：有损压缩特点是压缩比大，但不可逆。注意：有损压缩特点是压缩比大，但不可逆。对对图像、声音、动态视频图像、声音、动态视频等数据的压缩，压缩比将达到等数据的压缩，压缩比将达到几十倍甚至上百倍。几十倍甚至上百倍。2.1.2 2.1.2 数据压缩方法的分类数据压缩方法的分类混合压缩混合压缩 混合压缩是利用了各种单一压缩的长处，以求在混合压缩是利用了各种单一压缩的长处，以求在压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折衷。压缩比、压缩效率及保真度之间取得最佳折衷。该方法在许多情况下被应用，如该方
9、法在许多情况下被应用，如JPEG JPEG 和和MPEG MPEG 标标准就采用了混合编码的压缩方法。准就采用了混合编码的压缩方法。2.1.3 2.1.3 数据压缩算法的综合评价指标数据压缩算法的综合评价指标衡量一种数据压缩技术好坏的指标是：衡量一种数据压缩技术好坏的指标是：压缩比要大；压缩比要大；实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度快；实现压缩的算法要简单，压缩、解压速度快；恢复效果要好。恢复效果要好。1.1.压缩的倍数（压缩率）压缩的倍数（压缩率）由压缩前后的总的数据量之比来表示。由压缩前后的总的数据量之比来表示。每个像素显示的比特数每个像素显示的比特数2.1.3 2.1.3 数据压缩算法
10、的综合评价指标数据压缩算法的综合评价指标2.2.图像质量图像质量 3.3.压缩和解压缩的速度压缩和解压缩的速度对称压缩：压缩和解压缩实时进行对称压缩：压缩和解压缩实时进行非对称压缩：解压缩是实时的非对称压缩：解压缩是实时的压缩的计算量压缩的计算量:通常压缩的计算量比解压缩的计算量通常压缩的计算量比解压缩的计算量大。如大。如MPEGMPEG的压缩编码计算量约为解码的的压缩编码计算量约为解码的4 4倍。倍。2.2 数据压缩标准2.2.1 2.2.1 静止图像压缩编码标准静止图像压缩编码标准(JPEG)(JPEG)“联合图像专家组联合图像专家组”JPEGJPEG(joint photographic
11、 experts joint photographic experts groupgroup)是是“多灰度连续色调静态图像压缩编码多灰度连续色调静态图像压缩编码”(简称简称JPEGJPEG标准标准)。适应于适应于彩色和单色彩色和单色多灰度静止数字图像的压缩标准。多灰度静止数字图像的压缩标准。JPEG标准支持很高的图像分辨率和量化精度。它支持很高的图像分辨率和量化精度。它包含两部分：包含两部分：第一部分是第一部分是无损压缩第二部分是第二部分是有损压缩。通常压缩通常压缩20-4020-40倍倍。2.2.1 2.2.1 静止图像压缩编码标准静止图像压缩编码标准(JPEG)(JPEG)2.2.2 2.
12、2.2 动态图像压缩标准动态图像压缩标准MPEGMPEGMPEG MPEG是是活动图像专家组活动图像专家组(Moving Picture Exports Group)英文的缩写。是为英文的缩写。是为数字视数字视/音频制定压缩标准音频制定压缩标准的专的专家组家组。MPEG组织现在是制定组织现在是制定“活动图像和音频编码活动图像和音频编码”标准的组织。标准的组织。MPEG组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已组织制定的各个标准都有不同的目标和应用，目前已提出提出MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7和和MPEG-21标准。标准。数字声像压缩标准数字声像压缩标准(MPEG-1
13、)(MPEG-1)MPEG-1 MPEG-1传输传输1.5Mbps数据传输率的运动图像及其伴音的数据传输率的运动图像及其伴音的编码。编码。MPEG-1的应用：的应用：VCD和和MP3。MPEG组织制定的第一个组织制定的第一个视频视频和和音频音频有有损压缩损压缩标准标准 MPEG-1是是VCD的主要压缩标准，是目前实时视频压缩的主的主要压缩标准，是目前实时视频压缩的主流。流。可适用于不同带宽的设备，如可适用于不同带宽的设备，如CD-ROM、Video-CD、CD-I。tMP3压缩技术压缩技术 MP3的全名是的全名是MPEG Audio Layer-3，是一种声音文件，是一种声音文件的压缩格式。的
14、压缩格式。ISO/MPEG音频压缩标准按压缩质量音频压缩标准按压缩质量(每每Bit的声音效的声音效果果)和编码方案的分为和编码方案的分为Layer1、Layer2、Layer3。这三。这三层的编码采用的基本结构是相同的。层的编码采用的基本结构是相同的。数字声像压缩标准数字声像压缩标准(MPEG-1)(MPEG-1)第一层第一层(Layer l)数据传输率为数据传输率为384kb/s384kb/s，主要用于，主要用于数字录音机数字录音机。第二层第二层(Layer 2)数据传输率为数据传输率为192-256kb/s192-256kb/s，应用于，应用于数字广播、数字广播、CD-ROMCD-ROM、
15、CD-ICD-I和和VCDVCD的音频编码。的音频编码。第三层第三层(Layer 3)数据传输率为数据传输率为64kb/s 64kb/s “mp3mp3”就是指在就是指在MPEG-1 Audio Layer 3进行压缩的语音进行压缩的语音或音乐或音乐。数字声像压缩标准数字声像压缩标准(MPEG-1)(MPEG-1)tMPEG的层次与压缩比率的层次与压缩比率 数字声像压缩标准数字声像压缩标准(MPEG-1)(MPEG-1)通用视频压缩编码标准通用视频压缩编码标准(MPEG-2)(MPEG-2)MPEG-2压缩标准压缩标准MPEG-2是是通用视频压缩编码标准通用视频压缩编码标准，向下兼容，向下兼容
16、MPEG-1；MPEG-标准包括是运动图像及其伴音的通用编码国际标准包括是运动图像及其伴音的通用编码国际标准；标准；MPEG-2广泛应用于广泛应用于数字电视、数字电视、HDTV、DVD、视频采、视频采集压缩卡集压缩卡等领域等领域。MPEG-4压缩标准压缩标准 MPEG-4MPEG-4追求的不是高品质而是追求的不是高品质而是高压缩率以及适用于网络的交高压缩率以及适用于网络的交互能力互能力。MPEG-4MPEG-4最突出的特点是基于内容的最突出的特点是基于内容的交互性交互性 ；高压缩比，可应；高压缩比，可应用在低带宽（用在低带宽（64kbps64kbps）环境；灵活的存取方式，适合不同）环境；灵活
17、的存取方式，适合不同应用环境。应用环境。主要面对主要面对移动通信或目前移动通信或目前InternetInternet上低带宽多媒体的应用、上低带宽多媒体的应用、精精彩的视频世界等方面。彩的视频世界等方面。低比特率音视频压缩编码标准低比特率音视频压缩编码标准(MPEG-4)(MPEG-4)t MP4压缩技术压缩技术MP4并不是并不是MPEG-4或者或者MPEG-1 Layer4。由美国唱片由美国唱片行业联合会公布的一种新的网络下载和音乐播放格式。行业联合会公布的一种新的网络下载和音乐播放格式。MP4使用的是使用的是MPEG-2 技术。其中，技术。其中，MPEG-2是是MPEG于针对于针对数码电视
18、数码电视(数码影像数码影像)提出的。它的特点就是，音提出的。它的特点就是，音质更加完美而压缩比更加大质更加完美而压缩比更加大(1:15)。低比特率音视频压缩编码标准低比特率音视频压缩编码标准(MPEG-4)(MPEG-4)多媒体内容描述接口多媒体内容描述接口(MPEG-7)(MPEG-7)t MPEG-7压缩标准压缩标准MPEG-7MPEG-7标准被称为标准被称为“多媒体内容描述接口多媒体内容描述接口”，为，为各类多媒体信息各类多媒体信息提供一种标准化的描述提供一种标准化的描述，MPEG-7MPEG-7的最终目的是把的最终目的是把网上的多媒体内容变成象现在的文本网上的多媒体内容变成象现在的文本
19、内容内容一样，具有可搜索性。一样，具有可搜索性。音视数据库的存储和检索；广播媒体的选择（广播、电视节目）；音视数据库的存储和检索；广播媒体的选择（广播、电视节目）；因特网上的个性化新闻服务；教育领域的应用（如数字多媒体图因特网上的个性化新闻服务；教育领域的应用（如数字多媒体图书馆等）；书馆等）；2.3 数据音频技术2.3.1 2.3.1 数字音频概述数字音频概述 模拟音频和数字音频模拟音频和数字音频 规则音频是一种连续变化的模拟信号规则音频是一种连续变化的模拟信号,可用一条连续可用一条连续的曲线来表示，称为声波。的曲线来表示，称为声波。用声音录制软件记录的英文单词用声音录制软件记录的英文单词“
20、Hello”的语音实际波形。的语音实际波形。2.3.1 2.3.1 数字音频概述数字音频概述 数字音频数字音频声音的声音的A(Analog)/D(Digital)与与D/A转换转换A/D转换就是转换就是把模拟信号转换成数字信号把模拟信号转换成数字信号的过程，模拟信的过程，模拟信号变为由号变为由“0”和和“1”组成的组成的Bit信号。信号。A/D转换的一个关键步骤是声音的转换的一个关键步骤是声音的采样和量化采样和量化，得到数字，得到数字音频信号，在时间上是不连续的离散信号。音频信号，在时间上是不连续的离散信号。借助于借助于A/D或或D/A转换器，模拟信号和数字信号可以互相转换器，模拟信号和数字信
21、号可以互相转换。转换。2.3.2 2.3.2 声音的数字化声音的数字化 音频的数字化音频的数字化 数字声音是一个数据序列。由外界声音经过数字声音是一个数据序列。由外界声音经过采样、采样、量化和编码量化和编码后得到的。后得到的。采样就是每隔一段时间就读一次声音信号的幅度，记录下来的采样就是每隔一段时间就读一次声音信号的幅度，记录下来的原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；每秒钟抽取原始模拟声波在某一时刻的状态，称之为样本；每秒钟抽取声波幅度样本的次数，称为采样频率；声波幅度样本的次数，称为采样频率；量化：把采样得到的声波幅度转化为数字值，也就是把某一幅量化：把采样得到的声波幅度转化为数字值，
22、也就是把某一幅度范围内的数据用一个数字表示。度范围内的数据用一个数字表示。编码：按照一定格式记录采用和量化后的数字数据。编码：按照一定格式记录采用和量化后的数字数据。模 拟 信 号 的 数 字 化 过 程 100101100011101 连续的模拟声音信号声音信号的采样离散的音频信号声音数字化过程图示声音数字化过程图示2.3.2 2.3.2 声音的数字化声音的数字化 声音数字化三要素声音数字化三要素2.3.2 2.3.2 声音的数字化声音的数字化 声音数字化数据量计算公式声音数字化数据量计算公式 数据量（数据量（bit/s)bit/s)采样频率采样频率(Hz)(Hz)量化位数量化位数(bit)
23、(bit)声道数声道数 数字激光唱盘（数字激光唱盘（CD-DACD-DA，红皮书标准）的标准采样频率，红皮书标准）的标准采样频率为为44.1KHZ44.1KHZ，量化位数为，量化位数为1616位，立体声（这就是所谓的位，立体声（这就是所谓的CDCD音音质质CD-quality soundCD-quality sound），可以几乎无失真地播出频率高达），可以几乎无失真地播出频率高达22KHZ22KHZ的声音，这也是人耳所能听到的最高声音频率。的声音，这也是人耳所能听到的最高声音频率。1 1分钟分钟CD-DACD-DA音乐所需的存储量为：音乐所需的存储量为：（44.144.11000100016
24、162 260/860/8）B=10 584 000BB=10 584 000B2.3.3 2.3.3 数字音频的质量与数据量数字音频的质量与数据量2.3.3 2.3.3 数字音频的质量与数据量数字音频的质量与数据量 WAVE(Waveform Audio)WAVE(Waveform Audio)波形音频文件波形音频文件 WAVWAV是是Microsoft/IBMMicrosoft/IBM共同开发的共同开发的PCPC波形文件。因未经压波形文件。因未经压缩，文件数据量很大。缩，文件数据量很大。特点：声音层次丰富，还原音质好特点：声音层次丰富，还原音质好 MP3(MPEG MP3(MPEG音频压缩
25、标准音频压缩标准)压缩音频文件压缩音频文件 MP3(MPEG Audio layer 3)MP3(MPEG Audio layer 3)是一种按是一种按MPEGMPEG标准的音频压缩标准的音频压缩技术制作的音频文件。必须经过解压缩，数据量小技术制作的音频文件。必须经过解压缩，数据量小 特点：高压缩比特点：高压缩比(11:1)(11:1)，优美音质，优美音质2.3.4 2.3.4 数字音频文件的格式数字音频文件的格式 MIDI(Musical Instrument Digital Interface)MIDI(Musical Instrument Digital Interface)乐器接口文件
26、乐器接口文件用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据用于合成、游戏，记录音符时值、频率、音色特征，数据量小量小 MIDIMIDI是由一组声音或乐器符号的集合。是由一组声音或乐器符号的集合。特点：数据量很小，缺乏重现自然音特点：数据量很小，缺乏重现自然音 WMA WMA文件文件 WMA(Windows Media Audio)WMA(Windows Media Audio)是是Windows MediaWindows Media格式中的格式中的一个子集一个子集(音频格式音频格式)。特点：压缩到特点：压缩到MP3MP3一半一半2.3.4 2.3.4 数字音频文件的格式数字音频文件的格式
27、RA(Real Audio)RA(Real Audio)音频压缩格式音频压缩格式,RA,RA采用音频采用音频/视频流和视频流和同步回放技术来实现在互联网上提供优质的多媒体信息。同步回放技术来实现在互联网上提供优质的多媒体信息。压缩比可达压缩比可达9696：1 1，在网上普遍使用。，在网上普遍使用。特点：可使用流媒体形式实现网上的实时播放特点：可使用流媒体形式实现网上的实时播放2.3.4 2.3.4 数字音频文件的格式数字音频文件的格式2.4 图形与图像处理2.4.1 2.4.1 图形与图像处理概述图形与图像处理概述 图形与图像都是视觉媒体元素图形与图像都是视觉媒体元素 色彩是人类视觉对可见光的
28、感知结果，在可见光谱内不同波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长的光会引起不同颜色感觉光的波长与颜色对照光的波长与颜色对照(单位：纳米单位：纳米)一一.色彩空间表示色彩空间表示二、色彩的基本概念二、色彩的基本概念 1 1、色彩三要素：色调、饱和度、亮度、色彩三要素：色调、饱和度、亮度色调（色相）：就是色调（色相）：就是色彩的相貌色彩的相貌，表示颜色的种类，由表示颜色的种类，由可见光谱中各分量的波长来确定，如可见光谱中各分量的波长来确定，如红红、橙橙、黄黄、绿绿、蓝蓝、紫紫等色彩等色彩饱和度饱和度表示颜色的表示颜色的纯净程度纯净程度亮度指色彩所引起的人眼
29、对亮度指色彩所引起的人眼对明暗程度明暗程度的感觉。的感觉。三基色原理三基色原理：将红、绿、蓝三种颜色按：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。当三色都眼对自然界的全部颜色感觉。当三色都为最大值时将产生白色，也称为为最大值时将产生白色，也称为加色法加色法原理。原理。三基色的选择必须遵循一条规律：三基色的选择必须遵循一条规律：任一任一种颜色都不能由其他两种颜色合成种颜色都不能由其他两种颜色合成2 2、三基色原理三基色原理 如何理解色彩空间的概念？如何理解色彩空间的概念？色彩空间是一种以数值来表现色彩的方式。色彩空间是一种
30、以数值来表现色彩的方式。4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 （1 1）RGBRGB色彩空间色彩空间计算机计算机显示器显示器采用采用R R、G G、B B相加混色的模式。相加混色的模式。RGBRGB是由三种基本颜色是由三种基本颜色RedRed红红、GreenGreen绿绿、BlueBlue蓝蓝组成，组成，每种颜色的亮度大小用数字每种颜色的亮度大小用数字0-K0-K表示（表示（K K与颜色深度有关，若与颜色深度有关，若颜色深度为颜色深度为8 8，则，则K=255K=255）。）。通过通过RGBRGB三基色原理三基色原理形成不同色光的表示方法，这种色彩形成不同色光
31、的表示方法，这种色彩的表示方法称为的表示方法称为RGBRGB色彩空间表示色彩空间表示。RGBRGB色彩空间色彩空间是三基色以不同数值混合，形成各种不同的是三基色以不同数值混合，形成各种不同的颜色，所以称为颜色，所以称为加色法原理加色法原理。注意注意：当三基色分量都为：当三基色分量都为0 0（最弱）时混合为（最弱）时混合为?考虑考虑：如何得到白色和灰色？：如何得到白色和灰色？RGBRGB色彩空间色彩空间（2 2）HSIHSI色彩空间色彩空间HSBHSB模式是从人的模式是从人的视觉系统视觉系统出发，用出发，用色调色调Hue Hue、饱和度、饱和度SaturationSaturation和亮度和亮度
32、Brightness/IntensifyBrightness/Intensify来描述色彩。来描述色彩。适合从事艺术绘画的人描述色彩的方法。适合从事艺术绘画的人描述色彩的方法。色调色调由可见光谱中各分量的波长来确定。由可见光谱中各分量的波长来确定。饱和度饱和度表示色彩的浓淡程度。表示色彩的浓淡程度。亮度亮度表示色彩的明亮程度。表示色彩的明亮程度。4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 (3)(3)YUVYUV色彩空间色彩空间 YUVYUV是是电视系统电视系统中常用的颜色模式，其中：中常用的颜色模式，其中：Y Y表示亮度信号，表示亮度信号，U U、V V表示色度信号，是构成色彩的两表示色度信号，是构
33、成色彩的两分量。分量。YUVYUV色彩空间和色彩空间和RGBRGB色彩空间可以互相转换。色彩空间可以互相转换。4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 (4)(4)CMYKCMYK色彩空间色彩空间 CMYCMY（K K）的含义）的含义 油墨或颜料的三基色油墨或颜料的三基色是青（是青（CyanCyan）、品红（）、品红（MagentaMagenta）和黄（）和黄（YellowYellow），简称为），简称为CMYCMY，K K（BlackBlack）表示黑色。）表示黑色。印刷或打印在纸张上的内容是不发光的，需要油墨或颜料印刷或打印在纸张上的内容是不发光的，需要油墨或颜料反射光反射光线线来呈现色彩（从白
34、色光中吸收某些色光而反射其它色光）。来呈现色彩（从白色光中吸收某些色光而反射其它色光）。4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 以以红红、绿绿、蓝蓝的补色的补色青青(cyan)(cyan)、品红品红（magenta)magenta)、黄黄(yellow)(yellow)为原色构成的为原色构成的CMYCMY颜色系统，常用于从白颜色系统，常用于从白光中滤去某种颜色，故称为减性原色系统。光中滤去某种颜色，故称为减性原色系统。K K表示表示BlackBlack黑色每种颜色用百分数黑色每种颜色用百分数0-100%0-100%来表示。来表示。C=M=Y=K=0%C=M=Y=K=0%白色白色 C=M=Y=K=1
35、00%C=M=Y=K=100%黑色黑色4 4、色彩空间模型、色彩空间模型 色彩空间转换？色彩空间转换？5 5、色彩空间转换、色彩空间转换 结论结论 ，可以通过数学公式的相互转换。例如，可以通过数学公式的相互转换。例如，CMYKCMYK为为相减混色，它与相加混色的相减混色，它与相加混色的RGBRGB空间正好互补。空间正好互补。实际应用中，一幅图像在计算机中用实际应用中，一幅图像在计算机中用；用；用处理；处理；。5 5、色彩空间转换、色彩空间转换 位图（图像）位图（图像）图像的最小单位是像素点图像的最小单位是像素点,用于表现自然影像。像素点由用于表现自然影像。像素点由若干个二进制位进行描述，若干个
36、二进制位进行描述，二进制位数二进制位数代表像素点颜色的数量。代表像素点颜色的数量。三、图形与图像三、图形与图像 位图（图像）位图（图像）黑白图像：黑白图像：只有黑白两种颜色的图像。只有黑白两种颜色的图像。灰度图像：灰度图像：按照灰度等级的数目来划按照灰度等级的数目来划分，分，把白色与黑色之间按对数关系把白色与黑色之间按对数关系分为若干等级，称为灰度分为若干等级，称为灰度。灰度分。灰度分为为256阶。用灰度表示的图像称作灰阶。用灰度表示的图像称作灰度图。度图。彩色图像：彩色图像：可以按照颜色的数目来划可以按照颜色的数目来划分，如分，如256色图表示该图像中颜色的色图表示该图像中颜色的总数目不超过
37、总数目不超过256种。种。三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像黑白图像黑白图像1616色图像色图像三、图形与图像三、图形与图像256256色图像色图像2424位真彩色图像位真彩色图像三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像t 矢量图矢量图 图形的格式是一组图形的格式是一组描述点、线、面描述点、线、面等几何图形的大小、等几何图形的大小、形状及其位置、维数的指令集合，在图形文件中只记录形状及其位置、维数的指令集合，在图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，也称生成图的算法和图上的某些特征点，也称矢量图矢量图。图形的矢量化使得有可能对图中的各个部分分别进行
38、控图形的矢量化使得有可能对图中的各个部分分别进行控制（放大、缩小、旋转、变形、扭曲、移位等）制（放大、缩小、旋转、变形、扭曲、移位等）三、图形与图像三、图形与图像图形的主要特点图形的主要特点适用于对画面要求不高的场合，如美术字、工程设计图适用于对画面要求不高的场合，如美术字、工程设计图等，等，图形文件存储占用空间小图形文件存储占用空间小。图形通常是由矢量绘图工具制作。图形通常是由矢量绘图工具制作。图形与分辨率无关，图形与分辨率无关，缩放、扭曲不变形缩放、扭曲不变形。图形复杂时，图形复杂时，耗时相对较长耗时相对较长。三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像三、图形与图像图形与图象的关系图形与图
39、象的关系图形是矢量概念，图元；图象是位图概念，像素；图形是矢量概念，图元；图象是位图概念，像素；图形显示图元顺序；图象显示像素顺序；图形显示图元顺序；图象显示像素顺序；图形变换无失真；图象变换有失真；图形变换无失真；图象变换有失真；图形以图元为单位修改属性、编辑；图象只能对象素图形以图元为单位修改属性、编辑；图象只能对象素或图块处理；或图块处理；图形是对图象的抽象，但在屏幕上两者无异图形是对图象的抽象，但在屏幕上两者无异2.4.2 2.4.2 图像数字化的特征图像数字化的特征 1.1.分辨率分辨率 显示分辨率显示分辨率：确定：确定屏幕显示图像的区域大小屏幕显示图像的区域大小，单位：，单位：dp
40、idpi（dot per inchdot per inch）。图像分辨率图像分辨率：用来确定：用来确定一幅图像的像素数目一幅图像的像素数目，是图像，是图像像素密度的度量方法，像素密度的度量方法，单位：单位：ppippi（pixel per inchpixel per inch）。像素分辨率像素分辨率：指像素的宽高比：指像素的宽高比(1:1)(1:1)，在像素分辨率不，在像素分辨率不同的机器间传输图像会变形。同的机器间传输图像会变形。2.2.颜色深度颜色深度 是指通常在是指通常在RGBRGB色彩空间色彩空间下，图像中记录下，图像中记录每个像素用多少位每个像素用多少位二进制数来表示颜色二进制数来表
41、示颜色。彩色图像彩色图像：图像可使用的最多颜色数目：图像可使用的最多颜色数目 灰度图像灰度图像：图像可使用的亮度级别数目：图像可使用的亮度级别数目真彩色真彩色 是指图像中的每个像素值都分成是指图像中的每个像素值都分成R R、G G、B B三个基色分量三个基色分量，每基色分量用每基色分量用8bit8bit二进制数来表示，三个基色分量共可表示二进制数来表示，三个基色分量共可表示2 22424=1677=1677万多色，这样能够反映原图的真实色彩，故称万多色，这样能够反映原图的真实色彩，故称真彩真彩色色。结论：结论：图像的数字化特征图像的数字化特征可用可用图像分辨率图像分辨率和和颜色深度颜色深度来表
42、达来表达。2.4.2 2.4.2 图像数字化的特征图像数字化的特征 图像数据量图像数据量（ByteByte）=图像的总像素图像的总像素颜色深度颜色深度/8/82.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 图像数据在存储媒体中存放的格式称为文件格式，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：常用的文件格式有：1 1）BMPBMP格式格式 WindowsWindows操作系统操作系统中的中的标准图像文件格式标准图像文件格式。特点是包。特点是包含的图像信息丰富，但文件占用存储空间大。含的图像信息丰富，但文件占用存储空间大。BMPBMP格式支持格式支持RGBRGB颜
43、色颜色、索引颜色索引颜色、灰度灰度和和单色位图单色位图颜颜色模式，但不支持色模式，但不支持AlphaAlpha通道。通道。2 2）JPEGJPEG格式格式 JPEGJPEG既是一种既是一种文件格式文件格式，又是一种，又是一种压缩技术压缩技术。JPEGJPEG作为一种先进的作为一种先进的混合压缩技术混合压缩技术，在获取较高的压缩，在获取较高的压缩率的同时，能够展现十分丰富生动的图像。率的同时，能够展现十分丰富生动的图像。JPEGJPEG应用非常广泛，大多数图像处理软件均支持此格式，应用非常广泛，大多数图像处理软件均支持此格式，目前各类目前各类浏览器浏览器也都支持也都支持JPEGJPEG这种图像格
44、式，可为这种图像格式，可为WebWeb页页提提供精美的图像。供精美的图像。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 3 3）TIFFTIFF格式格式 TIFFTIFF（Tag Image File FormatTag Image File Format）是一种图形文件格式）是一种图形文件格式,现现在在WindowsWindows上主流的图像应用程序都支持该格式。上主流的图像应用程序都支持该格式。其特点是图像格式复杂、存贮细微层次的信息较多，有利其特点是图像格式复杂、存贮细微层次的信息较多，有利于原稿的复制，但占用存储空间大。于原稿的复制，但占用存储空间大。TIFFTIFF格
45、式文件被用来存储一些色彩绚丽、构思奇妙的贴图格式文件被用来存储一些色彩绚丽、构思奇妙的贴图文件，它将文件，它将3DS3DSMAXMAX、PhotoshopPhotoshop有机地结合在一起。有机地结合在一起。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 4 4）PSDPSD格式格式是是图像处理软件图像处理软件PhotoshopPhotoshop的专用格式的专用格式(Photoshop(Photoshop DocumentDocument，PSD)PSD)。它可以将所编辑的图像文件中的所有有关它可以将所编辑的图像文件中的所有有关图层图层和和通道通道的信息记录下来，便于今后的修改。
46、的信息记录下来，便于今后的修改。在多种图像格式中，在多种图像格式中，PSDPSD的存取速度比其他格式快很多。的存取速度比其他格式快很多。但目前除但目前除PhotoshopPhotoshop以外，很少为其他软件和工具所支以外，很少为其他软件和工具所支持。持。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 5 5）GIFGIF格式格式 GIFGIF（Graphics Interchange FormatGraphics Interchange Format）是）是CompuServeCompuServe公公司开发的图像文件格式，它采用了压缩存储技术。司开发的图像文件格式，它采用了压缩
47、存储技术。GIFGIF格式同时支持位图、灰度和索引图像，但最多支持格式同时支持位图、灰度和索引图像，但最多支持256256彩彩。GIFGIF格式的特点是压缩比高、磁盘空间占用较少、下格式的特点是压缩比高、磁盘空间占用较少、下载速度快、可以存储简单的动画。载速度快、可以存储简单的动画。InternetInternet上的彩色图片、动画多采用此格式。上的彩色图片、动画多采用此格式。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 6 6）SWFSWF格式格式 SWF(Shock wave Format)SWF(Shock wave Format)是利用是利用FlashFlash制作出的
48、一种动制作出的一种动画格式。画格式。SWFSWF动画是动画是基于矢量技术基于矢量技术制作的，因此画面的随意缩放制作的，因此画面的随意缩放不会影响图像的质量。不会影响图像的质量。SWFSWF格式已成为网页动画和网页图片设计制作的主流，格式已成为网页动画和网页图片设计制作的主流，并成为并成为网上二维动画的事实标准网上二维动画的事实标准。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 7 7）PNGPNG格式格式 PNGPNG（Portable Network GraphicsPortable Network Graphics）是是MacromediaMacromedia公公司的司的F
49、ireworksFireworks软件的默认格式软件的默认格式。PNGPNG是目前保证最不失真的格式，它是目前保证最不失真的格式，它汲取了汲取了GIFGIF和和JPEGJPEG二者的优点二者的优点。PNGPNG用来存储彩色图像时其用来存储彩色图像时其颜色深度可达颜色深度可达4848位，存储位，存储灰度图像时可达灰度图像时可达1616位位。并且具有很高的显示速度，所以也是。并且具有很高的显示速度，所以也是一种新兴的网络图像格式。与一种新兴的网络图像格式。与GIFGIF不同的是，不同的是，PNGPNG图像格式不图像格式不支持动画。支持动画。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格
50、式 结论：结论：（1 1）图像格式图像格式是指计算机中存储图像文件的方法，它们代是指计算机中存储图像文件的方法，它们代表不同的图像信息表不同的图像信息包括包括矢量图形矢量图形和和点阵图像点阵图像。（2 2）图形图像处理软件通常会提供图形图像处理软件通常会提供多种图像文件格式多种图像文件格式，每，每一种格式都有它的特点和用途。一种格式都有它的特点和用途。（3 3）在）在选择图像文件的输出格式选择图像文件的输出格式时，应考虑图像的时，应考虑图像的应用目应用目的和应用环境的和应用环境。2.4.3 2.4.3 图像文件的保存格式图像文件的保存格式 2.4.4 2.4.4 图像素材的采集图像素材的采集
