數字圖像存儲

數位化圖像數據有兩種存儲方式:點陣圖存儲(Bitmap)和矢量存儲(Vector)。點陣圖圖像又稱作點陣圖像、位映射圖像,它是由一系列像素組成的可識別的圖像。 矢量圖形直接描述圖像數據的每一個點.而是描述產生這些點的過程以及方法,通過數學方程來對圖形的邊線和內部填充描述以建立圖形。

基本概念

像素(pixel)

像素是圖形單元(pictureelement)的簡稱,它是點陣圖最小的完整單位。像素具有兩種屬性:一種是相對於點陣圖圖像中的其他像素來說,一個像素具有一個特定的位置;另一種是具有可以用位來度量的顏色深度。

圖像解析度

圖像解析度通常是指每英寸中像素的個數,用ppi(ptxelsperinch)表示。圖像解析度取決於顯示圖像的大小。在數位化圖像中,圖像解析度的大小直接影響圖像的品質。解析度與圖像清晰程度成正比。解析度越高,圖像就越清晰,當然產生的圖形圖像檔案也就越大,在圖形處理時所需計算機的記憶體越多,同時CPu處理的時間也就越長。

圖像的位解析度

圖像的位解析度又稱位深,是用來衡量每個像素儲存信息的位數。這種解析度決定可以為多少種色彩等級的可能性,所以有時將圖像的位解析度稱為顏色深度。常見的有8位、16位、24位、32位和48位色彩。這裡的“位”實際上是以2為底的冪來計算的。如24位色彩能組合224=16,777,216一千六百多萬(16MiIlIon)種色彩等級,這比人類眼睛所能分辨的色彩要多得多。

存儲方式

數位化圖像數據有兩種存儲方式:點陣圖存儲(Bitmap)和矢量存儲(Vector)。我們平常是以圖像解析度(即象素點)和顏色數來描述數字圖象的。例如一張解析度為640*480,16位色的數字圖片,就由2^16=65536種顏色的307200(=640*480)個素點組成。

點陣圖圖像

點陣圖圖像又稱作點陣圖像、位映射圖像,它是由一系列像素組成的可識別的圖像。如果把一幅點陣圖圖像看成一個數字矩形,則矩形中的任一元素(即像素)對應於圖像中的一個點,而相應的值對應於該點的顏色或者灰度。

點陣圖圖像與解析度有關,任何一幅點陣圖圖像都含有有限的像素。圖像解析度取決於顯示圖像的大小。顯示圖像小時,像素就少.增加了解析度;顯示圖像大時,像素就變多,則降低了解析度。當一幅圖像顯示得很大時,就可以看到鋸齒狀的邊緣和塊狀結構的過渡,就像一幅馬賽克圖像。如果想要邊緣光滑,就必須增加圖像中的像素數目。

點陣圖圖像的特性:

(1)點陣圖圖像是由固定數目像素組成的任何圖像,無論它有多少色彩。所以.處理內容複雜的圖像或者希望得到真實照片那樣的圖像,則採用點陣圖圖像最合適。

(2)點陣圖圖像的品質與圖像解析度有關。所以,應根據不同的圖像品質需要,設定不同的圖像解析度,才能經濟快捷地進行圖像處理。當圖像需要高質量的輸出或者保存,希望得到清晰的圖像,則提高圖像解析度。當然這樣的話由於產生的圖像檔案增大,它所需要的存儲空間也大,處理圖像的時間也較長。對於小尺寸的圖像,只在螢幕上顯示作品(如多媒體圖像),圖像解析度可以設定低一點。最好反覆實踐,根據需要設定合適的圖像解析度。

(3)前面提到點陣圖圖像需要占用大量的存儲空間和較長的處理時間,簡單的點陣圖幾k到上百k,而複雜的點陣圖就要占用幾十M甚至更大的存儲空間。解決的辦法一是:採用更大的存儲器,大容量的磁碟、光碟等。二是:用軟體重新組織數據,降低點陣圖圖像檔案的大小——檔案壓縮。

這裡需要注意兩點:①如果採用有損壓縮。被壓縮的檔案里損失了部分原始圖像的數據,有時這種損失可能會對圖像的觀賞有一點影響。②採用檔案壓縮時,所採用的壓縮格式要是套用軟體能兼容的壓縮格式。

矢量圖像

矢量圖形直接描述圖像數據的每一個點.而是描述產生這些點的過程以及方法,通過數學方程來對圖形的邊線和內部填充描述以建立圖形。矢量圖形的關鍵是計算機用數學方程來描述物體。矢量圖形是由各個矢量對象組成,它是用數學原理將各種矢量對象組合而成的圖形,以一組指令的形式存在。這些指令描述依附圖形中所包台的直線、圓、弧線等對象的各種屬性,也可以使用更為複雜的形式表示圖像中曲面、光照、材質等效果。圖形中的每一個對象都是一個獨立的實體,都獨立的定義了各自的色彩、形狀、輪廓、尺寸以及位置等屬性。

矢量圖形的特性

(1)由於矢量圖形把線段、形狀及文本定義為數學方程,因此矢量圖形與解析度無關,對圖形的更為細緻、真實。它可以將圖形的尺寸任意改變而不會導致失真和降低圖形的質量。這是矢量圖形一個非常有用的特點。

(2)由於矢量圖形與解析度無關,因此矢量圖形可以自動適應輸出設備的最大解析度。以印表機作為輸出設備時,印表機把矢量圖形的數學方程變成印表機的像素,無論列印的圖形有多大,圖形看上去都十分均勻清晰。

(3)由於矢量圖形是以數學方法描述的圖形,它並不存儲圖形的每一點,而只存儲圖形內容的輪廓部分,因此不含有點陣圖圖像的矢量圖形的存儲空間較點陣圖圖像的存儲空間要小得多。

(4)在矢量圖形中,檔案大小取決於圖形中所包含對象的數量和複雜程度,因此矢量圖形檔案大小與輸出圖形的大小几乎沒有關係,這一點與點陣圖圖像正好相反。

(5)在矢量圖形中可以只編輯其中某個對象而不影響圖形中的其他對象。矢量圖形中的對象可以互相覆蓋而不會互相影響。

點陣圖圖像與矢量圖形的區別

(1)矢量圖形的顯示過程是按照圖元(一些簡單的對象如圓、線、球、立方體等稱作圖元)的順序進行的,而點陣圖圖像的顯示過程是按照圖像中所安排的像素順序進行的,與圖像內容無關。

(2)矢量圖形可以進行變換(如放大)而無失真,而點陣圖圖像變換(如放大)則有可能發生失真。這是因為點陣圖圖像只是簡單的將元素進行了處理。

(3)矢量圖形能夠以對象為單位單獨的進行屬性修改、編輯等操作,而點陣圖圖像則不能。這是因為點陣圖圖像中並沒有關於圖像內容的獨立單位,只能夠對像素或者圖像塊進行處理。

(4)矢量圖形實際是對點陣圖圖像的抽象,在處理和存儲時均按照圖的特定格式進行,但在螢幕上進行顯示時則與點陣圖圖像沒有區別。

存儲格式

BMP格式

BMP圖像檔案最早套用於微軟公司推出的Microsoft Windows系統.是一種Ms—windows標準的點陣圖圖像檔案格式。此格式由於在存儲過程中幾乎不進行壓縮,因此包含的圖像信息非常豐富。該檔案格式支持RGB、索引顏色、灰度和點陣圖色彩模式,還支持l~32位的格式,其中對於4~8位的圖像使用RLE(行程長度編碼),這種壓縮方案不會損失數據。它最大的缺點就是要占用大量的存儲空間。

GIF格式

GIF(Graphic Interchange Fomat圖形交換格式)格式是由Compn server公司設計的。該格式是在world wind web上套用最廣的圖像檔案格式之一。GlF格式的最大特點是壓縮比高,檔案占用存儲空間較小。該格式由於受到8位存儲格式的限制,因此要求圖像中顏色的數量減少到256或更少,這是縮小檔案大小、減少占用存儲空間的一個主要因素。因為該格式存儲的圖像中顏色數量少。所以GIF格式通常用於沒有太多顏色過渡的圖像,只有索引色和灰度圖像可以保存為GIF格式。雖然該格式受到存儲格式的限制,但這種限制在傳輸速度至關重要的媒體中十分有利。

JPG/JPEG格式

JPG/JPEG格式是由Joint Photographic experts goup (聯合圖像專家組)開發的一種常見的圖像檔案格式,是目前網路可以支持的圖像檔案格式之一。實際上JPG/JPEG並不是一種格式,確切地說是一種點陣圖圖像壓縮算法,其他一些檔案格式如PIcT格式和EPS格式,都使用了JPEG壓縮算法存放數據。JPG/JPEG可以驚人的壓縮點陣圖減小檔案的大小,標準壓縮後的檔案只有原檔案大小的十分之一,壓縮率可達到100:1。JPBG採用了有損壓縮,被壓縮後的檔案里丟失了原始圖像的一些不太引人注目的數據,如果壓縮比設定為80左右,則幾乎不會影響到圖像的顯示品質。但反覆以JPEG格式保存圖像將會降低圖像的質量並出現人工處理的痕跡,甚至使圖像明顯地分裂成碎塊,這一點要引起注意。由於該格式壓縮比較大,故這種格式的圖像檔案不適合放大觀看和製成印刷品。雖然該格式壓縮比較大,但存儲檔案較小,所以套用較廣。

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