1.1.2 图形、图像的基本知识

一、图形与图像

计算机屏幕上显示出来的画面与文字通常有两种描述方法：一种称为矢量图形或几何图形，简称图形（Graphics）；另一种称为点阵图像或位图图像，简称图像（Image）。

矢量图形是用一个指令集合来描述的。这些指令描述构成一幅图形的所有图元（直线、圆形、矩形、曲线等）的属性（位置、大小、形状、颜色）。显示时，需要相应的软件读取这些指令，并将其转变为计算机屏幕上所能够显示的形状和颜色。矢量图形的优点是可以方便地实现图形的移动、缩放和旋转等变换。绝大多数CAD软件和动画软件都是使用矢量图形作为基本图形存储格式的。

位图图像是由描述图像中各个像素点的亮度与颜色的数值集合组成的。它适合表现比较细致、层次和色彩比较丰富、包含大量细节的图像。因为位图必须指明屏幕上显示的每个像素点的信息，所以所需的存储空间较大。显示一幅图像所需的CPU计算量要远小于显示一幅图形的CPU计算量，这是因为显示图像一般只需把图像写入显示缓冲区中，而显示一幅图形则需要CPU计算组成每个图元（如点、线等）的像素点的位置与颜色，这需要较强的CPU计算能力。

二、亮度、色调和饱和度

只要是色彩都可用亮度、色调和饱和度来描述，人眼中看到的任一色彩都是这3个特征的综合效果。那么亮度、色调和饱和度分别指的是什么呢？

·亮度：是光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉，它与被观察物体的发光强度有关。

·色调：是当人眼看到一种或多种波长的光时所产生的彩色感觉，它反映颜色的种类，是决定颜色的基本特性，如红色、棕色就是指色调。

·饱和度：指的是颜色的纯度，即掺入白光的程度，或者说是指颜色的深浅程度，对于同一色调的彩色光，饱和度越深，颜色越鲜明或说越纯。

通常把色调和饱和度统称为色度。一般说来，亮度是用来表示某彩色光的明亮程度，而色度则表示颜色的类别与深浅程度。除此之外，自然界常见的各种颜色光，都可由红（R）、绿（G）、蓝（B）3种颜色光按不同比例相配而成；同样，绝大多数颜色光也可以分解成红、绿、蓝3种色光，这就形成了色度学中最基本的原理──三原色原理（RGB）。

三、分辨率

分辨率是影响位图质量的重要因素，分为屏幕分辨率、图像分辨率、物理分辨率和像素分辨率。在处理位图图像时要理解这4者之间的区别。

·屏幕分辨率：指在某一种显示方式下，以水平像素点数和垂直像素点数来表示计算机屏幕上最大的显示区域。例如，VGA方式的屏幕分辨率为640×480，SVGA方式为1024×768，现在的大屏幕显示器的屏幕分辨率往往为1680×1050。

·图像分辨率：指数字化图像的大小，以水平和垂直的像素点表示。当图像分辨率大于屏幕分辨率时，屏幕上只能显示图像的一部分。

·物理分辨率：指显示屏显示的图像原始分辨率，也叫标准分辨率或真实分辨率。物理分辨率在LED液晶板上通过网格来划分液晶体，一个液晶体为一个像素点，像素点之间的距离称为点距。同样的屏幕尺寸，点距越小，可显示的像素点就越多，其物理分辨率就越高。通常用物理分辨率来评价显示屏的性能。

·像素分辨率：指一个像素的宽和长的比例（也称为像素的长宽比）。在像素分辨率不同的计算机上显示同一幅图像，会得到不同的显示效果。

四、图像色彩深度

图像色彩深度是指图像中可能出现的不同颜色的最大数目，它取决于组成该图像的所有像素的位数之和，即位图中每个像素所占的位数。例如，图像深度为24，则位图中每个像素有24个颜色值，可以包含16772216种不同的颜色，称为真彩色。

生成一幅图像的位图时要对图像中的色调进行采样，调色板随之产生。调色板是包含不同颜色的颜色表，其颜色数依图像深度而定。

五、图像文件的大小

图像文件的大小是指在磁盘上存储整幅图像所占的字节数，可按下面的公式进行计算。

文件字节数＝图像分辨率（高×宽）×图像深度÷8

例如，一幅1024×768大小的真彩色图片所需的存储空间为：

1024×768×24÷8＝2359296Byte＝2304KB

显然，图像文件所需的存储空间很大，因此存储图像时必须采用相应的压缩技术。

六、图像类型

数字图像最常见的有3种：图形、静态图像和动态图像。

·图形：一般是指利用绘图软件绘制的简单几何图案的组合，如直线、椭圆、矩形、曲线或折线等。

·静态图像：一般是指利用图像输入设备得到的真实场景的反映，如照片、印刷图像等。

·动态图像：是由一系列静止画面按一定的顺序排列而成的，这些静止画面被称为动态图像的“帧”。每一帧与其相邻帧的内容略有不同，当帧画面以一定的速度连续播放时，由于视觉的暂留现象而形成了连续的动态效果。动态图像一般包括视频和动画两种类型：对现实场景的记录被称为视频，利用动画软件制作的二维或三维动态画面被称为动画。为了使画面流畅而没有跳跃感，视频的播放速度一般应达到每秒24～30帧，动画的播放速度要达到每秒20帧以上。

七、常见图像格式

（1）静态图像存储格式主要有以下几种。

·位图文件。

Adobe Photoshop（.PSD）、OS/2位图（.BMP）、Windows位图（.bmp）、CALS光栅（.CAL）、光标（.CUR、.DLL、.EXE）、FlashPix、图形交换格式（.GIF）、图标（.ICO、.DLL、.EXE）、MACintosh绘画（.MAC）、kodak Photo CD（.PCD）、PICT格式、画笔（.pcx）、TarGA（.TGA）、标签图像文件格式（.TIF）。

·图示文件。

Harvard图形2.0（.FLW）、Lotus Freelance（.FLW）、PDF。

·矢量文件。

Adobe Illustrator（.AI）、AutoCAD（.DXF）、HGL、IBM PIF（.PIF）、MAC QuickDraw（.PCT）、MicroGrafx Draw（.DRW）。

·元文件。

计算机图形元文件夹（.CGM）、NAPLAS图形元文件（.NAP）、OS/2 PM元文件（.MET）、Windows元文件（.WMF）、Wordperfect图形（.WPG）。

（2）常用的视频文件格式主要有以下几种。

·微软视频：wmv、asf、asx。

·Real Player：rm、rmvb。

·MPEG视频：mpg、mpeg、mpe。

·手机视频：3gp。

·Apple视频：mov。

·Sony视频：mp4、m4v。

·其他常见视频：avi、dat、mkv、flv、vob。