图形、图像的数字化表示

       我们知道，计算机处理数据的方式是数字化处理方式，所的数据必须转化成计算机能够识别的二进制代码。

图形、图像的数字化表示，就是将图形、图像用0、1编码的形式表示出来，p20 这是计算机能够处理图形、图像的前提。

 

  

课堂作业2：查看计算机显示屏幕的分辨率。通常1024 px×768 px最佳。下面阐述分辨率。

家用、超市所用摄像头为模拟图像。

 

 
       经过计算机一些图像处理后，具有了层次感、去锯齿、滤镜、局部明亮等处理，就成为了数字图像。如下图用Photoshop处理。

 

1、比较模拟图像和数字图像  p20

模拟图像：我们日常所接触到的如：照片、海报、书中的插图等都可以称为模拟图像。如果将模拟图像用电信号表示，所显示的波形是连续变化的信号波形。

       数字图像：将模拟图像经过特殊设备的处理，如量化、采样等就可以转化成计算机可以识别的二进制表示的数字图像。同样如果把数字图像用电信号表示，那么所显示的波形就是方波。

    

 

特点	模拟图像	数字图像
处理速度	相对较快，拍照、录像、投影等闭合的系统内很快完成	处理（如扫描）相对较慢
灵活性	较差，处理方式很少，往往只能简单地放大、缩小等	可以精确地、灵活多样地来进行处理
传输	由于以实物为载体，受到外界因素的制约，传输较难	以电子数字信息为载体，传输方便，特别是网络上
再现性	保存性较差，胶片等会受时间、环境等影响，复制多次效果不同	不会因为保存、传输或复制而产生图像质量上的变化

 

图像数字化存在如下缺点：经过数字化的图像会有所损失和失真；数字化后的文件不能直接观看，必须借助播放设备才能观看；由于采用二进制形式的存储方法，所以数据量巨大。

 

提问：1、模拟图像与数字图像从本质上有什么差别？

答：数字图像指的是用计算机二进制编码表示的图像文件，如jpg、gif格式的文件。而模拟图像指的是用普通照像机等摄取的图像或绘制的图画。如洗出的照片和油彩画。但数码照片属于数字图像。因此本质上的差别是否经计算机处理。

2、模拟图像与数字图像各自的缺点是什么？

答：很多情况下，数字图像是由模拟图像经数字化后形成的，数字化后会有所损失和失真；而且形成的文件必须借助显示器、投影仪等播放设备才能观看；由于采用了二进制形式的存储方法，所以其数据量很大。

当然，数字图像也可使用像Photoshop、Flash软件创建，那样形成的文件容量比较小，而且编辑方便。

而模拟图像的缺点是：不方便携带，且不能进行加工（如放大了就失真、两个图像难以合成），与其他媒体难以进行集成。

 

2、图形、图像数字化原理

将模拟图像转化成数字图像的过程就是图形、图像的数字化过程。这个过程主要包含采样、量化和编码三个步骤。

 

①采样：是计算机按照一定的规律，对模拟图像的位点所呈现出的特性，用数据的方式记录下来的过程；

②量化：是在幅度轴上对采样后的脉冲进行离散化，即把采样后的信号归并到有限个电平等级上去（二进制数）；

③编码：是将经过采样、量化处理之后的信号值转换成数字符号的过程。

采样的过程要涉及两个重要参数：分辨率和色彩深度（影响数字化图形、图像显示效果的因素）。

 ⑴分辨率：采样时，首先要决定在一定的面积内取多少点，或者叫多少个像素，它决定了图像的清晰度，其衡量指标就是分辨率。

①输入分辨率：表示输入设备在每英寸线内捕捉的信息量，它以每英寸的点数（DPI）来测量。如使用的输入设备是平台式扫描仪时，输入分辨率就是指扫描分辨率。

②显示分辨率：

第一种表示方法是：描述一台显示器在同一时间可以显示的总信息量。PC机常见的显示分辨率有：640*480（Pixel），800*600（Pixel）和1024*768（Pixel）。第一个数字表示屏幕的横向像素数量，第二个数字表示屏幕的纵向像素数量。显示器的显示分辨率越高，工作时一次所能看到的图像的范围越大。

第二种表示方法是：在屏幕上每英寸所描述的点数或线数。如，在17”的显示器上用不同的显示分辨率显示图像，只会影响到图像显示的范围，不会影响到图像数据的输出质量。

 

     ③输出分辨率：是指图像最终输出到彩色打印即或者其他数字印刷设备上所需要的密度信息。输出分辨率是影响印刷质量的重要因素。如果输出分辨率低于印刷设备的要求，则会是印刷图像缺少层次，并且图像出现颗粒状。反之如果输出分辨率过高，会增加不必要的输出时间和成本，反差的微细层次也可能会丢失。

 ④图像分辨率：是指以像素为表示数字图像的总信息量。高分辨率的图像笔相同打印尺寸的低分辨率图像包含更多的像素，因而像素点较小。如：72dpi分辨率的1英寸*1英寸图像包含总共5184像素，而300dpi分辨率的1英寸*1英寸图像包含总共90000像素。

 

   怎样确定图像分辨率呢？这要视图像最终发布的媒介而定。如果制作的图像用于网页显示，则只需要满足典型的显示器分辨率（72dpi或96dpi）就够了。但是，如果用于打印输出，使用太低的分辨率会导致清晰度很差、画面粗糙。但使用太高分辨率（比输出设备能够产生的像素还要高）会使图像文件增大，并降低图像的打印效率。因此，应根据发布的需要来选择图像分辨率。

⑵色彩深度：

记录每个点的某一个因素的数据位数，就是指位图中记录每个像素点所占的位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。如8位，则最多可以表示256种颜色。

位图图像：计算机记录位图（Bitmap Image）的方式是将整个图像分割成如棋盘的方格点，进而储存每一个点的信息。

矢量图像：计算机记录矢量图像（Vector Image）的方式是用图像的坐标及图形种类与相关参数，通常用于美工插图与工程绘画。

⑶分辨率与数字化图形、图像的效果

输入分辨率、输出分辨率和显示分辨率相互关联，共同影响数字化图形、图像的效果。

3、模拟图像转化为数字图像

获取数字化图形、图像的几种常用方法  

序号	图像数字化的途径	特点
1	扫描仪扫描	方便快捷，需用扫描仪
2	数码相机拍摄	方便快捷，需用数码相机
3	网上搜索并下载	方便快捷
4	抓图工具抓拍	方便快捷
5	利用图像编辑软件自己加工或创作	专业性强，较慢

 

4、图形、图像的分类：位图图像和矢量图像的比较

	位图图象	矢量图形
特征	能较好表现色彩浓度与层次	可展示清楚线条或文字
用途	照片或复杂图象	文字、商标等相对规则的图形
图影缩放效果	易失真	不易失真
制作3D影象	不可以	可以
文件大小	较大	较小
常用的文件格式	BMP、PSD、TIFF、GIF、JPEG	EPS、DXF、PS、WMF、SWF