第4章 图形和图像技术.原理.ppt

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1、第 4 章 计算机图类技术 计算机图类数据是多媒体应用的重要计算机图类数据是多媒体应用的重要组成部分，图的再现必须符合人类的视觉组成部分，图的再现必须符合人类的视觉基本特征和视觉心理特性，同时又要考虑基本特征和视觉心理特性，同时又要考虑尽可能与实物和实景相符合。在计算机图尽可能与实物和实景相符合。在计算机图类处理中数据可以由不同的来源、不同的类处理中数据可以由不同的来源、不同的组成模式和面向组成模式和面向2D2D和和3D3D的不同应用。的不同应用。本章在分析了人类视觉特征的基础上，本章在分析了人类视觉特征的基础上，介绍计算机图类的基本数据原理、色彩模介绍计算机图类的基本数据原理、色彩模式，并结

2、合常见的计算机图类软件介绍一式，并结合常见的计算机图类软件介绍一些常规的处理方法。些常规的处理方法。虽然，计算机动画和视频与图类直接虽然，计算机动画和视频与图类直接相关，鉴于它们的建立和处理还可与其它相关，鉴于它们的建立和处理还可与其它多媒体元素结合，同时还必须加上同步理多媒体元素结合，同时还必须加上同步理论，所以将它们另立章节介绍。论，所以将它们另立章节介绍。4.1 4.1 视觉特性视觉特性视觉特性是研究计算机图类技术中必须视觉特性是研究计算机图类技术中必须考虑的重要参考因素，本节将从视觉的基考虑的重要参考因素，本节将从视觉的基本特性和视觉的心理特性两个方面进行讨本特性和视觉的心理特性两个方

3、面进行讨论。视觉的基本特性是由客观因素决定的，论。视觉的基本特性是由客观因素决定的，而视觉的心理特性则与主观因素有关，而而视觉的心理特性则与主观因素有关，而且是因人而异、因环境的变化而变化的。且是因人而异、因环境的变化而变化的。4.1.1 4.1.1 视觉的基本特性视觉的基本特性 在讨论在讨论视觉的视觉的基本特性中，我们应该基本特性中，我们应该从光源和感光体两个方面来分析。了从光源和感光体两个方面来分析。了解光源的自然特性，有利于我们进行解光源的自然特性，有利于我们进行光源的数字模拟。了解感光体的感光光源的数字模拟。了解感光体的感光特性，有利于我们模拟出符合实际应特性，有利于我们模拟出符合实际

4、应用的光源。用的光源。光的自然特性光的自然特性太阳光线是由许多不同波长的电磁波组成。太阳光线是由许多不同波长的电磁波组成。电磁波的波长相差很大，交流电的波长较长，电磁波的波长相差很大，交流电的波长较长，最长的波长可达数千千米，最短的宇宙射线最长的波长可达数千千米，最短的宇宙射线波长仅有千兆兆分之几米。例如，可见光波长仅有千兆兆分之几米。例如，可见光的的波长范围在波长范围在380380780nm780nm之间，紫外线之间，紫外线的的波长波长范围在范围在40nm40nm400nm400nm的电磁波的电磁波，X X射线射线的的波长波长范围在范围在101010-310-3之间之间，射线的波长在射线的波

5、长在0.3nm0.3nm以下。以下。经经太阳光线折太阳光线折射射而成而成的的光谱（光谱（specturmspecturm）是是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色所由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色所组成组成，与这七种颜色对应的波长和频率见，与这七种颜色对应的波长和频率见表表4-14-1。表表4-1 4-1 各颜色的波长与频率表各颜色的波长与频率表颜色颜色波长波长频率频率红色红色625740625740纳米纳米480405480405橙色橙色590625590625纳米纳米510480510480黄色黄色565570565570纳米纳米530510530510绿色绿色500565500565纳米纳米

6、600530600530青色青色485500485500纳米纳米620600620600蓝色蓝色440485440485纳米纳米680620680620紫色紫色380440380440纳米纳米790680790680在光谱中在光谱中，两个相邻的波长范围中间带两个相邻的波长范围中间带称称为为中间色中间色。如橙红如橙红，界于，界于红红色和色和橙橙色色之间之间；绿黄绿黄，界于，界于绿绿色色与黄与黄色色之间。之间。三原色理论三原色理论17651765年年，有俄罗斯学者提出白色光和其他色光都可有俄罗斯学者提出白色光和其他色光都可由红、黄、青三种色光合成的臆说，由红、黄、青三种色光合成的臆说，180718

7、07年，英国年，英国的的YoungYoung提出，适当混合红、绿、紫三种光线，可提出，适当混合红、绿、紫三种光线，可成白光及其他各色的光。成白光及其他各色的光。18601860年，德国年，德国的的HelmholtzHelmholtz加以补充加以补充和和证实证实而而成为成为Young-Young-HelmholtzHelmholtz 理论。理论。该该理论认为一切颜色和白光理论认为一切颜色和白光都能由都能由光谱中的光谱中的红、绿、紫（或红、绿、蓝）红、绿、紫（或红、绿、蓝）三原色混三原色混合而成。合而成。许多实验证明，这三种原色不一定是红、绿、许多实验证明，这三种原色不一定是红、绿、蓝三色，也可用

8、其他三种颜色，不过这三种蓝三色，也可用其他三种颜色，不过这三种原色中的任何一种都不能由其他两种色混合原色中的任何一种都不能由其他两种色混合而成。由红、绿、蓝三原色相加产生其他颜而成。由红、绿、蓝三原色相加产生其他颜色最为方便。实验又证明，白色不一定要由色最为方便。实验又证明，白色不一定要由三原色配合而成，三原色配合而成，若两种颜色能混合成白色若两种颜色能混合成白色，则此两色叫互补色。例如红是绿的补色，绿则此两色叫互补色。例如红是绿的补色，绿是红的补色。是红的补色。大多数光源的光谱是由不同的强度和波长的大多数光源的光谱是由不同的强度和波长的光混合组成的光混合组成的，如橙色如橙色、黑色、灰色黑色、

9、灰色、白色白色、粉红色粉红色或或绛紫色绛紫色等都不等都不是单色是单色的，人眼的，人眼无法无法区分这区分这些混合些混合光光中的单色光，而是中的单色光，而是将许多这将许多这样的混合光样的混合光看成是看成是单色光。单色光。人眼的感光特性人眼的感光特性人眼中的感光体是一些人眼中的感光体是一些锥状细胞锥状细胞，锥状细胞根据对光，锥状细胞根据对光不同的敏感点分为三种，第一种主要感受红色，它的不同的敏感点分为三种，第一种主要感受红色，它的最敏感点在最敏感点在565565纳米左右；第二种主要感受绿色，它的纳米左右；第二种主要感受绿色，它的最敏感点在最敏感点在535535纳米左右；第三种主要感受蓝色，其最纳米左

10、右；第三种主要感受蓝色，其最敏感点在敏感点在445445纳米左右。纳米左右。人眼一共约能区分一千万种颜色。就可见光的波长而人眼一共约能区分一千万种颜色。就可见光的波长而言，大约在言，大约在380780nm380780nm之间，即人眼可以看见紫色和之间，即人眼可以看见紫色和红色光之间的各色波长，但不能辨别红和紫色光线以红色光之间的各色波长，但不能辨别红和紫色光线以外的光谱。实际上对于这个可视光谱，可因每个人的外的光谱。实际上对于这个可视光谱，可因每个人的视觉差异而稍有不同，单色光的强度也会影响人对一视觉差异而稍有不同，单色光的强度也会影响人对一个波长的光的颜色的感受，比如暗的橙黄被感受为个波长的

11、光的颜色的感受，比如暗的橙黄被感受为褐褐色色，而暗的黄绿被感受为橄榄绿。，而暗的黄绿被感受为橄榄绿。人眼对亮度光强变化的响应是非线性的，通常人眼对亮度光强变化的响应是非线性的，通常把人眼主观上刚刚可辨别亮度差别所需的最小光强把人眼主观上刚刚可辨别亮度差别所需的最小光强差值称为亮度的可见度阈值。也称之为对比灵敏度。差值称为亮度的可见度阈值。也称之为对比灵敏度。因此，在恢复一幅由采样而得到的图像时，如果图因此，在恢复一幅由采样而得到的图像时，如果图像恢复的误差低于人眼的对比灵敏度，就不会被人像恢复的误差低于人眼的对比灵敏度，就不会被人眼察觉。眼察觉。人眼对于运动图像的对比灵敏度与时间轴上信人眼对于

12、运动图像的对比灵敏度与时间轴上信息的变化速度也有关，事实上，随着时间轴变化频息的变化速度也有关，事实上，随着时间轴变化频率的增加，人眼所能感受到的图像信息的误差阈值率的增加，人眼所能感受到的图像信息的误差阈值呈上升趋势，视觉上的这种动态对比灵敏度特性表呈上升趋势，视觉上的这种动态对比灵敏度特性表现为图像序列之间相互掩盖效应。现为图像序列之间相互掩盖效应。可见度阈值和掩盖效应对图像编码量化器（图可见度阈值和掩盖效应对图像编码量化器（图像编码数字化器）的设计有重要作用，利用这一视像编码数字化器）的设计有重要作用，利用这一视觉特性，对图像边缘量化的误差值可以放得更宽大觉特性，对图像边缘量化的误差值可

13、以放得更宽大一些，可对于那些有差别的但又不易被人眼所察觉一些，可对于那些有差别的但又不易被人眼所察觉的图像可以使用相同的值去进行编码。这样，可使的图像可以使用相同的值去进行编码。这样，可使量化级减少，从而降低数字比特率。量化级减少，从而降低数字比特率。人眼分辨景物细节的分辨率能力是有限的。研究表人眼分辨景物细节的分辨率能力是有限的。研究表明当照度太强、太弱时或当背景亮度太强时，人眼分辨明当照度太强、太弱时或当背景亮度太强时，人眼分辨率降低。当视觉目标运动速度加快时，人眼分辨率降低。率降低。当视觉目标运动速度加快时，人眼分辨率降低。人眼对彩色细节的分辨率比对亮度细节的分辨率要差。人眼对彩色细节的

14、分辨率比对亮度细节的分辨率要差。奥地利物理学家、心理学家、科学哲学家马赫发现，奥地利物理学家、心理学家、科学哲学家马赫发现，当亮度发生跃变时，会有一种边缘增强的感觉，视觉上当亮度发生跃变时，会有一种边缘增强的感觉，视觉上会感到亮侧更亮，暗侧更暗。因此，这种视觉效应也被会感到亮侧更亮，暗侧更暗。因此，这种视觉效应也被称之为马赫效应。马赫效应会导致一种局部阈值效应，称之为马赫效应。马赫效应会导致一种局部阈值效应，也就是说，在物景边缘的亮侧，靠近边缘像素的误差感也就是说，在物景边缘的亮侧，靠近边缘像素的误差感知阈值比远离边缘阈值高知阈值比远离边缘阈值高3434倍，可以认为，这时的边缘倍，可以认为，这

15、时的边缘掩盖了其邻近像素，因此，在对靠近边缘的像素进行数掩盖了其邻近像素，因此，在对靠近边缘的像素进行数字编码的时候，误差可以增大一些。字编码的时候，误差可以增大一些。此外，人此外，人眼眼的感光还与视野有关，视野分为静视野的感光还与视野有关，视野分为静视野和动视野。静视野就是当人的眼睛注视前方，视线固定和动视野。静视野就是当人的眼睛注视前方，视线固定时所能看到的范围。而动视野则是仅将头部固定，眼球时所能看到的范围。而动视野则是仅将头部固定，眼球自由转动时能够看到的全部范围。自由转动时能够看到的全部范围。4.1.2 4.1.2 视觉心理特性视觉心理特性颜色是通过颜色是通过眼眼、脑脑和我们的生活经

16、验所和我们的生活经验所产生的一种对产生的一种对光光的视觉效应。人对颜色的视觉效应。人对颜色的感觉不仅仅由光的物理性质所决定，的感觉不仅仅由光的物理性质所决定，比如人类对颜色的感觉往往受到周围颜比如人类对颜色的感觉往往受到周围颜色的影响。色的影响。颜色的心理作用颜色的心理作用不同的颜色可以产生不同的心理作用。不同的颜色可以产生不同的心理作用。虽然虽然这些感这些感受受可能是因可能是因人人而异的而异的，但，但总的来说总的来说来来多数多数人往往有人往往有同样的感受。同样的感受。例如例如红色红色让让人激动，蓝色使人安静。人激动，蓝色使人安静。对艺术家、建筑师、服装设计师和广告制作者等来对艺术家、建筑师、

17、服装设计师和广告制作者等来说颜色的心理作用是非常重要的。说颜色的心理作用是非常重要的。此外此外，人对颜色的感受还有许多特别的效应。例如人对颜色的感受还有许多特别的效应。例如我们的眼睛会试图将灰色或其他中立的颜色看成是我们的眼睛会试图将灰色或其他中立的颜色看成是缺乏的颜色，比如假如一幅画中只有红黄黑和白色，缺乏的颜色，比如假如一幅画中只有红黄黑和白色，那么我们就会把黄和黑的混合色看成一种绿色，把那么我们就会把黄和黑的混合色看成一种绿色，把红和黑的混合色看成一种紫色，而灰色会显得有点红和黑的混合色看成一种紫色，而灰色会显得有点蓝。蓝。亮度亮度亮度的感觉与光本身的强度、光的波长和眼亮度的感觉与光本身

18、的强度、光的波长和眼睛的适应程度有关。同一种颜色在不同的亮睛的适应程度有关。同一种颜色在不同的亮度中会产生不同的颜色感。度中会产生不同的颜色感。因为人因为人眼中还有眼中还有可以感光的可以感光的杆状细胞杆状细胞。杆状细胞一般被认为。杆状细胞一般被认为只能分辨黑白，但它们对不同的颜色的灵敏只能分辨黑白，但它们对不同的颜色的灵敏度是度是稍有稍有不同。不同。目标物体的亮度与环境亮度和背景有关。在目标物体的亮度与环境亮度和背景有关。在一定的范围内，环境照明度的增加可提高物一定的范围内，环境照明度的增加可提高物体的亮度。较亮的物体在较暗的背景下，会体的亮度。较亮的物体在较暗的背景下，会产生特别明亮的感觉，

19、但当背景亮度增加后，产生特别明亮的感觉，但当背景亮度增加后，目标物体就不会显得那么亮了，这就是一种目标物体就不会显得那么亮了，这就是一种相对的特性，或者称为对比度。相对的特性，或者称为对比度。色彩色彩根据人眼的视觉特征，对色彩的感知程度用根据人眼的视觉特征，对色彩的感知程度用色调、饱和度和明亮度来描述。色调主要取色调、饱和度和明亮度来描述。色调主要取决于波长和所包含的光谱成份，饱和度是指决于波长和所包含的光谱成份，饱和度是指颜色的强度或纯度，亮度是指颜色的相对明颜色的强度或纯度，亮度是指颜色的相对明暗程度。但人眼对色彩的感知程度又与周围暗程度。但人眼对色彩的感知程度又与周围光的强度有关，在不同

20、的周围光环境下，对光的强度有关，在不同的周围光环境下，对色彩的感觉存在一些差异。色彩的感觉存在一些差异。4.2 4.2 数字图类原理数字图类原理数字图类技术就是指用数字代码记录和表现出数字图类技术就是指用数字代码记录和表现出模拟图形或图像的技术，主要研究的是计算机模拟图形或图像的技术，主要研究的是计算机图类中颜色的编码、图形或图像编码的基本方图类中颜色的编码、图形或图像编码的基本方式、计算机图像获取技术、图像的式、计算机图像获取技术、图像的3D3D视觉效果视觉效果等技术。等技术。计算机图类中所采用的颜色编码与色彩模式和计算机图类中所采用的颜色编码与色彩模式和颜色深度有关，这关系到我们试图要模拟

21、出怎颜色深度有关，这关系到我们试图要模拟出怎样的色彩，如单色或彩色的图，也关系到我们样的色彩，如单色或彩色的图，也关系到我们试图要模拟的颜色层次有多丰富。而在计算机试图要模拟的颜色层次有多丰富。而在计算机中，图类的编码方式可以有多种。中，图类的编码方式可以有多种。4.2.1 4.2.1 数字图类的基本概念数字图类的基本概念我们首先应了解一下，在计算机中的我们首先应了解一下，在计算机中的图类有哪些表现形式和与颜色表示有图类有哪些表现形式和与颜色表示有关的术语，以便以后对数字图类技术关的术语，以便以后对数字图类技术作进一步的讨论。作进一步的讨论。图类媒体的类型图类媒体的类型图类媒体按照它们在计算机

22、中的描述和处理图类媒体按照它们在计算机中的描述和处理方式，包括符号、图表、图形、图像等几种方式，包括符号、图表、图形、图像等几种种类：种类：1 1、符号：如英文字母、拼音或汉字，都是人类对信息、符号：如英文字母、拼音或汉字，都是人类对信息进行抽象的结果，对于符号的理解取决于人的理解程度。进行抽象的结果，对于符号的理解取决于人的理解程度。2 2、图表类：如乐谱、直方图、曲线图，这些图或表所、图表类：如乐谱、直方图、曲线图，这些图或表所表示的信息，也取决于人们的文化程度和对行业规范的表示的信息，也取决于人们的文化程度和对行业规范的知深度。例如，一张乐谱中的音符、音节等信息，只有知深度。例如，一张乐

23、谱中的音符、音节等信息，只有具有基本乐理知识的人才能知道它们的确切的含义。具有基本乐理知识的人才能知道它们的确切的含义。3 3、图像或位图：即、图像或位图：即BitmapBitmap是由空间离散的像素点组是由空间离散的像素点组合而成，也就是说，我们可以理解为有许许多多离合而成，也就是说，我们可以理解为有许许多多离散的图像点拼凑成一幅完整的画，这些点就被称为散的图像点拼凑成一幅完整的画，这些点就被称为像素点。每个像素点可以表现为单色的或者彩色的，像素点。每个像素点可以表现为单色的或者彩色的，因此，在图像的颜色处理中，像素点的描述时又分因此，在图像的颜色处理中，像素点的描述时又分为单色、灰度、彩色

24、、和真彩形，其中真彩形就是为单色、灰度、彩色、和真彩形，其中真彩形就是接近于自然色彩的描述形式。接近于自然色彩的描述形式。4 4、图形或矢量图：即、图形或矢量图：即Vector GraphicVector Graphic，是通过指令是通过指令构造出来的抽象化的图像。也就是说，图形不是通构造出来的抽象化的图像。也就是说，图形不是通过一个一个像素点来表示的，是通过一条计算机语过一个一个像素点来表示的，是通过一条计算机语言的命令来记载和表达的。例如，一条直线可以用言的命令来记载和表达的。例如，一条直线可以用Line(1,1 5,5)Line(1,1 5,5)表示，其中表示，其中LineLine表示图

25、形的几何形表示图形的几何形状，状，(1,1 5,5)(1,1 5,5)是参数，表示绘制直线的具体位置。是参数，表示绘制直线的具体位置。图类媒体按照它们的显示与时间的关系，图类媒体按照它们的显示与时间的关系，可以分为静态和动态图：可以分为静态和动态图：1 1、静态图类的显示不随着时间的变化而变、静态图类的显示不随着时间的变化而变化，在一段时间内所显示的是同一幅图。化，在一段时间内所显示的是同一幅图。2 2、动态图类的显示与时间紧密相关，在一、动态图类的显示与时间紧密相关，在一段时间内所显示的图可能是多幅不同的图。段时间内所显示的图可能是多幅不同的图。可以说，对静态图进行连续播放就形成了可以说，对

26、静态图进行连续播放就形成了动态的图动态的图。色彩空间色彩空间计算机图类在屏幕上的显示是由彩计算机图类在屏幕上的显示是由彩色像素组合而成的。那么计算机是色像素组合而成的。那么计算机是如何描述图的颜色？又是如何来模如何描述图的颜色？又是如何来模拟表现图类颜色的呢？拟表现图类颜色的呢？在数字化的处理过程中，任何内容的表示都在数字化的处理过程中，任何内容的表示都需要建立一种数学模型。因此，我们同样可以为需要建立一种数学模型。因此，我们同样可以为表示图的颜色而建立一组抽象的数学模型，这种表示图的颜色而建立一组抽象的数学模型，这种数学模型被称之为色彩模型。色彩模型就是用于数学模型被称之为色彩模型。色彩模型

27、就是用于描述和重现色彩的方法，例如：描述和重现色彩的方法，例如：HSB HSB 模型、模型、RGB RGB 模型、模型、CMYK CMYK 模型、和模型、和L*a*b L*a*b 颜色模型等。颜色模型等。同时，对于某种色彩模型所组成的色彩的集同时，对于某种色彩模型所组成的色彩的集合被称为合被称为“色彩空间色彩空间”或或“色域色域”，实际上就是，实际上就是颜色范围。也就是说，色彩空间中包括了基于某颜色范围。也就是说，色彩空间中包括了基于某种色彩模型的所有可以用来描述图像的颜色。例种色彩模型的所有可以用来描述图像的颜色。例如，如，采用采用RGB RGB 模型的模型的RGB RGB 模式可以用三个字

28、节模式可以用三个字节分别表示分别表示R R、G G、B B三种颜色，由三个字节混合产三种颜色，由三个字节混合产生一种颜色，只要每个字节的值不同，生一种颜色，只要每个字节的值不同，R R、G G、B B混合后将会产生许多不同的颜色。混合后将会产生许多不同的颜色。所以，采用不同的色彩模型就可以建立所以，采用不同的色彩模型就可以建立不同的色彩模式。目前，已经建立好的，并不同的色彩模式。目前，已经建立好的，并且常见的彩色模式包括：位图模式、灰度模且常见的彩色模式包括：位图模式、灰度模式、索引颜色模式、式、索引颜色模式、HSB HSB 模式、模式、RGB RGB 模式、模式、CMYK CMYK 模式、模

29、式、Lab Lab 模式等。由于色彩模式不同，模式等。由于色彩模式不同，所产生的色彩总数也是不相同的，因此由各所产生的色彩总数也是不相同的，因此由各个色彩模式所产生的色彩总数构成的个色彩模式所产生的色彩总数构成的“色彩色彩空间空间”也就不相同了。也就不相同了。实际上，计算机的硬件或软件都使用某实际上，计算机的硬件或软件都使用某种特定的色彩模式，在进行图形和图像处理种特定的色彩模式，在进行图形和图像处理时，所使用的颜色就是取自于某种特定的色时，所使用的颜色就是取自于某种特定的色彩模式所形成的彩模式所形成的“色彩空间色彩空间”或或“色域色域”中中的某些颜色值。的某些颜色值。色彩深度色彩深度色彩深度

30、是指构成图像颜色的总数目，常用色彩深度是指构成图像颜色的总数目，常用bitbit来表示。如果我们采用来表示。如果我们采用1 bit1 bit（即一个二即一个二进制位）来描述的颜色深度，那么就只能描进制位）来描述的颜色深度，那么就只能描述黑、白两种颜色。而述黑、白两种颜色。而4 bit4 bit就可以表示就可以表示1616种种颜色的位图图像。颜色的位图图像。8 bit 8 bit 就可以表示就可以表示256256种颜种颜色（即色（即2828256256），），16 bit 16 bit 就可表示就可表示6553665536种种颜色。颜色。24 bit 24 bit 位图图像就可显示具有位图图像就

31、可显示具有16001600多多万种颜色，尽管万种颜色，尽管24Bit24Bit位图还不能表达自然界位图还不能表达自然界所有的色彩，但是足以代表真彩色了。所有的色彩，但是足以代表真彩色了。例如，以例如，以RGBRGB模式为例，模式为例，R R、G G、B B每个通每个通道的颜色分别用一个字节来描述，每个字节道的颜色分别用一个字节来描述，每个字节的取值范围是的取值范围是02550255，那么，这三种颜色通道，那么，这三种颜色通道混合以后所组成的色彩总数就是混合以后所组成的色彩总数就是RGBRGB模式的色模式的色彩深度。彩深度。显示器的色彩深度取决于计算机与显示相显示器的色彩深度取决于计算机与显示相

32、关硬件的支持性，具体的讲，就是计算机和关硬件的支持性，具体的讲，就是计算机和显示适配器（显卡）可以决定显示器的色彩显示适配器（显卡）可以决定显示器的色彩深度。在深度。在WindowsWindows操作环境下，通过控制面板操作环境下，通过控制面板的显示属性就可以设置显示的色彩深度。当的显示属性就可以设置显示的色彩深度。当设置为设置为24 bit24 bit以上近似真彩色时，才能较精以上近似真彩色时，才能较精确地显示每个像素的色彩。但是，文件的色确地显示每个像素的色彩。但是，文件的色彩深度则取决于存储图形的文件格式。彩深度则取决于存储图形的文件格式。所谓真彩色，就是前面所说的用所谓真彩色，就是前面

33、所说的用24 bit24 bit表示的颜色的数量，实际上远远地超过了我表示的颜色的数量，实际上远远地超过了我们肉眼可以分辨的颜色数量。实际上，显示们肉眼可以分辨的颜色数量。实际上，显示器能够显示的颜色也是有限的，有些不同的器能够显示的颜色也是有限的，有些不同的颜色值可能在显示器中表现为相同的显示效颜色值可能在显示器中表现为相同的显示效果。果。大多数显示系统提供了大多数显示系统提供了16 bit16 bit色彩深度。色彩深度。与真彩色相比，选择色彩深度为与真彩色相比，选择色彩深度为1616位时，可位时，可以提高视频的表现性能。但是，大多数应用以提高视频的表现性能。但是，大多数应用程序仍然使用程序

34、仍然使用24 bit24 bit以上的色彩深度，这种以上的色彩深度，这种以高色彩深度运行的方式并不会影响图形的以高色彩深度运行的方式并不会影响图形的数据。数据。4.2.2 4.2.2 图像的色彩模式图像的色彩模式色彩模型有多种，每一种模式都有它自色彩模型有多种，每一种模式都有它自己的特点和适用范围，我们可以按照制己的特点和适用范围，我们可以按照制作要求来选择色彩模式，并且可以根据作要求来选择色彩模式，并且可以根据需要在不同的色彩模式之间转换。需要在不同的色彩模式之间转换。下面来了解几种常见的色彩模式。下面来了解几种常见的色彩模式。BitmapBitmap（位图）色彩模式位图）色彩模式 位图模式

35、的图像是由一个个黑色和白色的像位图模式的图像是由一个个黑色和白色的像素点组成的，就是每一个像素用素点组成的，就是每一个像素用1bit1bit来表示，来表示，其实其实1bit1bit只能表示有点和无点两种状态。位只能表示有点和无点两种状态。位图模式主要用于早期不能识别颜色和灰度的图模式主要用于早期不能识别颜色和灰度的设备。设备。如果需要表示灰度图像，则需要通过点的抖如果需要表示灰度图像，则需要通过点的抖动来模拟实现，即可以通过黑点的大小与疏动来模拟实现，即可以通过黑点的大小与疏密排列在视觉上形成灰度，如图密排列在视觉上形成灰度，如图4-14-1所示，所示，左边就是抖动实现的灰图，右边则是放大的左

36、边就是抖动实现的灰图，右边则是放大的灰图。灰图。位图模式通常用于文字识别，如果扫描需位图模式通常用于文字识别，如果扫描需要使用要使用OCROCR（光学文字识别）技术识别的图光学文字识别）技术识别的图像文件，必须先将图像转化为位图模式。像文件，必须先将图像转化为位图模式。Indexed ColorIndexed Color（索引）色彩模式索引）色彩模式 索引色彩模式用索引色彩模式用8bit8bit描述，最多可以使用描述，最多可以使用256256种颜色，当将一个其他色彩的图像转换为种颜色，当将一个其他色彩的图像转换为索引色彩模式时，软件通常会构建一个调色索引色彩模式时，软件通常会构建一个调色板存放

37、索引图像中的颜色。如果原图像中的板存放索引图像中的颜色。如果原图像中的一种颜色没有出现在调色板中，程序会在这一种颜色没有出现在调色板中，程序会在这个调色板上选取已有颜色中最相近的颜色或个调色板上选取已有颜色中最相近的颜色或使用已有颜色模拟这种颜色。使用已有颜色模拟这种颜色。在索引色彩模式下，由于限制了调色板中在索引色彩模式下，由于限制了调色板中颜色的数目，因而可以减小文件的大小，同颜色的数目，因而可以减小文件的大小，同时基本上不影响视觉效果。时基本上不影响视觉效果。GrayscaleGrayscale（灰度）色彩模式灰度）色彩模式 灰度模式最多使用灰度模式最多使用256256级灰度来表现图像，

38、级灰度来表现图像，图像中的每个像素有一个图像中的每个像素有一个0 0（黑色）到（黑色）到255255（白（白色）之间的亮度值。灰度值也可以用黑色油墨色）之间的亮度值。灰度值也可以用黑色油墨覆盖的百分比来表示（覆盖的百分比来表示（0%0%表示白色，表示白色，100%100%表示表示黑色）。使用灰度模式，使得能够较好地表现黑色）。使用灰度模式，使得能够较好地表现出单色图的图像层次。出单色图的图像层次。当将彩色图像转换灰度模式的图像时，会当将彩色图像转换灰度模式的图像时，会舍去原图像中所有的色彩信息。尽管一些图像舍去原图像中所有的色彩信息。尽管一些图像处理软件允许用户将一个灰度模式的图像重新处理软件

39、允许用户将一个灰度模式的图像重新转换为彩色模式的图像，但转换后不可能恢复转换为彩色模式的图像，但转换后不可能恢复原先丢失的颜色。所以，在将彩色模式的图像原先丢失的颜色。所以，在将彩色模式的图像转换为灰度模式的图像时，应尽可能保留备份转换为灰度模式的图像时，应尽可能保留备份文件。文件。HSBHSB模式模式HSBHSB色彩模式以色彩模式以HSB HSB 模型为基础，是根模型为基础，是根据人眼的视觉特征而制定的一套色彩据人眼的视觉特征而制定的一套色彩模式，最接近于人类对色彩辨认的思模式，最接近于人类对色彩辨认的思考方式，描述了颜色的考方式，描述了颜色的 3 3 种基本特性。种基本特性。HSBHSB色

40、彩模式将自然界的颜色看作由色色彩模式将自然界的颜色看作由色相相(Hue)(Hue)、饱和度饱和度(Saturation)(Saturation)、明亮明亮度度(Brightness)(Brightness)组成组成 色相（色相（H H）是指组成可见光谱的单色，可是指组成可见光谱的单色，可安排在安排在0 0到到360360度的标准色轮上。在标准色轮度的标准色轮上。在标准色轮上的色相是按位置计量的，例如，红色在上的色相是按位置计量的，例如，红色在0 0度，度，绿色在绿色在120120度，蓝色在度，蓝色在240240度。但是在通常的度。但是在通常的使用中，色相是由颜色名称来标识，如红、使用中，色相是

41、由颜色名称来标识，如红、橙或绿色。橙或绿色。饱和度（饱和度（S S）是指颜色的强度或纯度，它是指颜色的强度或纯度，它决定颜色的深浅。也就是单个色素的相对纯决定颜色的深浅。也就是单个色素的相对纯度，如红色可以分为深红、洋红、浅红等。度，如红色可以分为深红、洋红、浅红等。饱和度通常用色相中灰色成分所占的比例来饱和度通常用色相中灰色成分所占的比例来表示，如表示，如0%0%为纯灰色，为纯灰色，100%100%为完全饱和，完为完全饱和，完全饱和是每一色相具有最纯的色光。在标准全饱和是每一色相具有最纯的色光。在标准色轮上，从中心位置到边缘位置的饱和度是色轮上，从中心位置到边缘位置的饱和度是递增的。递增的。

42、亮度（亮度（B B）是指颜色的相对明暗程度，它描述是指颜色的相对明暗程度，它描述的是物体反射光线的数量与吸收光线数量的的是物体反射光线的数量与吸收光线数量的比值。通常将比值。通常将0%0%定义为黑色，定义为黑色，100%100%定义为白定义为白色。最大亮度是色彩最鲜明的状态。色。最大亮度是色彩最鲜明的状态。HSBHSB色彩模式比前面介绍的两种色彩模式更容色彩模式比前面介绍的两种色彩模式更容易理解。但是易理解。但是HSBHSB模式的使用在一定程度上受模式的使用在一定程度上受到了设备的限制。例如，要在计算机屏幕上到了设备的限制。例如，要在计算机屏幕上显示时，应将该模式表示的图像转换为显示时，应将该

43、模式表示的图像转换为RGBRGB模模式。若作为打印输出时，还须转换为式。若作为打印输出时，还须转换为CMYKCMYK模模式。式。RGBRGB模式模式RGBRGB模式使用模式使用 RGB RGB 模型，是众多模型，是众多“颜色颜色空间空间”或或“色域色域”中最常见的一种。中最常见的一种。RGBRGB分别代表着分别代表着3 3种颜色：种颜色：R R代表红色，代表红色，G G代表绿色、代表绿色、B B代表蓝色。由于该模型的代表蓝色。由于该模型的混合色是通过混合色是通过R R、G G、B B三种颜色叠加组三种颜色叠加组合而成的，所以，合而成的，所以，RGBRGB模型也称为加色模型也称为加色模型。模型。

44、RGBRGB色彩模式中，记录及显示彩色图像时。色彩模式中，记录及显示彩色图像时。每种颜色都可用红、绿、蓝三种颜色的不同每种颜色都可用红、绿、蓝三种颜色的不同强度来表示，每种颜色有强度来表示，每种颜色有02550255级强度值。这级强度值。这样的样的RGBRGB颜色组称为一个混合颜色通道，只要颜色组称为一个混合颜色通道，只要调节这三种颜色强度值，就可以使它们按照调节这三种颜色强度值，就可以使它们按照不同的比例混合，可以产生不同的比例混合，可以产生1658137516581375种不同种不同的颜色。的颜色。部分纯色的组合值如表部分纯色的组合值如表4-24-2所示。例如，所示。例如，纯红色的纯红色的

45、R R值为值为255255，G G值和值和B B值均为值均为0 0，纯绿色，纯绿色的的G G值为值为255255，R R值和值和B B值均为值均为0 0，纯蓝色的，纯蓝色的B B值值为为255255，R R值和值和G G值均为值均为0 0。等量的红绿混合生。等量的红绿混合生成黄色，等量的绿蓝混合生成青色，等量的成黄色，等量的绿蓝混合生成青色，等量的蓝红混合生成紫色。而灰色的蓝红混合生成紫色。而灰色的R R、G G、B B三个值三个值相等（除了相等（除了0 0和和255255）。）。表表4-2 4-2 纯色的组合值纯色的组合值红红黄黄绿绿蓝绿蓝绿蓝蓝紫紫白色白色黑色黑色R255255000255

46、2550G0255255255002550B0002552552552550RGBRGB值全为值全为0 0时产生黑色，时产生黑色，RGBRGB值全为值全为255255时产生时产生白色。而白色。而使用从使用从0 0到到255255之间等值的通道产生的之间等值的通道产生的是一些中性色彩是一些中性色彩，中性色彩中性色彩可以是可以是R R、G G、B B三三个颜色值都采样相同的值所形成的色彩，例如个颜色值都采样相同的值所形成的色彩，例如R R、G G、B B的值分别都是的值分别都是100100、100100、100100。这时，。这时，当当R R、G G、B B三个颜色数值同时增加时，色彩就三个颜色数

47、值同时增加时，色彩就朝白色方向变化，产生淡化效果。当三个数值朝白色方向变化，产生淡化效果。当三个数值同时减少时，色彩就朝黑色方向变化，产生阴同时减少时，色彩就朝黑色方向变化，产生阴暗的深效果。暗的深效果。中性色彩中性色彩也可以是也可以是R R、G G、B B中二中二个颜色值都采样相同的值所形成的色彩，例如，个颜色值都采样相同的值所形成的色彩，例如，粉红的通道色为粉红的通道色为255255、128128、128128，褐紫红通道，褐紫红通道色为色为128128、0 0、0 0。自然界中绝大部分的可见光谱可以用红、自然界中绝大部分的可见光谱可以用红、绿和蓝三色光按不同比例和强度的混合来表绿和蓝三色

48、光按不同比例和强度的混合来表示。示。使用使用RGBRGB模式，可以最大程度地模拟人眼模式，可以最大程度地模拟人眼所能感觉到的色彩空间所能感觉到的色彩空间。因此，。因此，RGBRGB模型通常模型通常用于光照、视频和屏幕图像编辑。然而在各用于光照、视频和屏幕图像编辑。然而在各种显示屏上显示同样的图像时，在颜色上确种显示屏上显示同样的图像时，在颜色上确实存在着一些差异，这是因为采用不同的仪实存在着一些差异，这是因为采用不同的仪器可能使用了不同的波长。器可能使用了不同的波长。对于图像编辑而言，对于图像编辑而言，RGBRGB色彩模式也是最色彩模式也是最佳的色彩模式。佳的色彩模式。CMKYCMKY模式模式

49、CMYKCMYK模式是基于模式是基于CMYK CMYK 模型的颜色表示模式。模型的颜色表示模式。CMYK CMYK 模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特模型以打印在纸上的油墨的光线吸收特性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，性为基础。当白光照射到半透明油墨上时，色谱中的一部分被吸收，而另一部分被反射色谱中的一部分被吸收，而另一部分被反射回眼睛。也就是说，某些可见光波长被吸收，回眼睛。也就是说，某些可见光波长被吸收，而其它波长则被反射回眼睛。反射的光线就而其它波长则被反射回眼睛。反射的光线就是我们所看见的物体颜色，这些颜色被称之是我们所看见的物体颜色，这些颜色被称之为减色。所以，为减色。所以，CM

50、YKCMYK模式是一种减色色彩模模式是一种减色色彩模式。式。由于印刷机采用青色（由于印刷机采用青色（CyanCyan）、）、洋红洋红（MagentaMagenta）、）、黄（黄（YellowYellow）、）、黑（黑（BlackBlack）四四种油墨来组合出一幅彩色图像，因此种油墨来组合出一幅彩色图像，因此CMYKCMYK模式模式就由这四种用于打印分色的颜色组成。就由这四种用于打印分色的颜色组成。为了构成某种图像为了构成某种图像像素的颜色像素的颜色，每一种印，每一种印刷油墨要分配一个百分比值，例如，为了构成刷油墨要分配一个百分比值，例如，为了构成明亮的红色，可以指定使用明亮的红色，可以指定使用