1、33 图像数据的制作3.3 图像数据的制作图像是人认识感知世界的最直观的渠道之一，多姿多彩的图像不但能迅速地带给人们所需要的信息，还能给人以美的享受。在计算机技术高速发展的今天，图像的设计和表现也广泛地运用在计算机应用领域，尤其是它直观、表现力强、包含信息量大的特点，使其在多媒体设计中占有重要的地位。3.3.1 数字图像基础1. 数字图像和图形计算机的图像就数字化的图像，包括两种，一种是图像，一种是图形。图像又被称为“位图”，如图341所示，是直接量化的原始信号形式，是由像素点组成的。将这种图像放大到一定程度，就会看到一个个小方块，就是我们所说的像素，每个像素点由若干个二进制位进行描述。由于图
2、像对每个像素点都要进行描述，所以数据量比较大，但表现力强、色彩丰富，通常用于表现自然景观、人物、动物、植物等一切自然的、细节的事物。图形又称为矢量图，如图342所示，是由计算机运算而形成的抽象化结果，是具有方向和长度的矢量线段组成，其基本的组成单元是描点和路径。由于图形是使用坐标数据、运算关系及颜色描述数据，所以数据量较小，但在表现复杂图形时就要花费较长的时间，同时由于图形无论放大多少始终能表现光滑的边缘和清晰的质量，常用来表现曲线和简单的图案。图341 图像图342 图形2. 图像的采样和量化那么我们日常生活中的图像是怎样被传入计算机中的呢？这就要经过采样和量化两个过程。图像的采样是指将图像
3、转变成为像素集合的一种操作。我们使用的图像基本上都是采用二维平面信息的分布方式，将这些图像信息输入计算机进行处理，就必须将二维图像信号按一定间隔从上到下有顺序地沿水平方向或垂直方向直线扫描，从而获得图像灰度值阵列，再对其求出每一特定间隔的值，就能得到计算机中的图像像素信息。在采样过程中，采样孔径和采样方式决定了采样得到的图像信号。采样孔径确定了采样像素的大小、形状和数量，通常有方形、圆形、长方形和椭圆形等四种。采样方式是采样间隔确定后相邻像素之间的位置关系和像素点阵的排列方式。采样相邻像素的位置关系有三种情况，相邻像素相离、相邻像素相切、相邻像素相交。前两种为不重复采样，后一种为重复采样。像素
4、点阵的排列方式通常采用把采样孔径中心点排列成正交点阵的形状和把采样孔径中心排成三角点阵的形状。不同采样方式所获取的图像信号是不同的。图343是几种采样方式输入图像信号的状况，其中 (a) 是原始图像信号， (b) (c) 为不同采样方式的图像输入信号，从图中可知重复采样比不重复采样能更忠实原始图像即图像分辨率提高，但整体形状产生失真。(d) 则是采样孔径缩小一半而不重复采样的输入图像信号，与 (c) 相比，采样孔径缩小比重复采样的分辨率提高更为显著。 图343 图像的采样经过采样后，图像已被分解成在时间和空间上离散的像素，但这些像素值仍然是连续量，并不是我们在计算机中所见的图像。量化则是指把这
5、些连续的浓淡值变换成离散值的过程。也就是说量化就是对采样后的连续灰度值进行数字化的过程，以还原真实的图像，如图3-44所示。图344 量化图像的量化分为两类，一类是等间隔量化即将采样值的灰度范围进行等间隔分于像素灰度值在黑-白范围内均匀分布的图像，其量化误差可变得最小，故又称为均匀量化或线性量化。另一类是非等间隔量化，有将小的灰度值的级别间隔细分，而将大的灰度值的级别间隔粗分的方法，如对数量化；使用像素灰度值的概率密度函数，使输入灰度值和量化级的均方误差最小的方法，如Max量化；在某一范围内的灰度值频繁产生，而其它范围灰度值几乎不产生的场合，采用在这一范围内进行细量化，而该范围之外进行粗量化。
6、这种方法，其量化级数不变，又能降低量化误差亦称锥形量化。3. 图像的储存格式计算机图像是以多种不同的格式储存在计算机里的，每种格式都有自己相应的用途和特点，通过了解多种图像格式的特点，我们在设计输出时就能根据自己的需要，而有针对性的选择输出格式。 （1）JPEG格式JPEG (Joint Photographic Expert Group)格式是24位的图像文件格式，也是一种高效率的压缩格式，文件格式是JPEG（联合图像专家组）标准的产物，该标准由ISO与CCITT（国际电报电话咨询委员会）共同制定，是面向连续色调静止图像的一种压缩标准。它可以储存RGB或CMYK模式的图像，但不能存储Alph
7、a通道，不支持透明。JPEG是一种有损的压缩，图像经过压缩后图像尺寸变的很小，但质量会有所下降。（2）BMP格式BMP (Windows Bitmap)格式是在DOS和Windows上常用的一种标准图像格式，能被大多数应用软件支持。它支持RGB、索引颜色、灰度和位图色彩模式，不支持透明，需要的存储空间比较大。（3）GIF格式GIF（Graphic interchange Format）既图形交换格式。用来存储索引颜色模式的图形图像，就是说只支持256色的图像，GIF格式采用的是LZW的压缩方式，这种方式可使文件变的很小。GIF89a格式包含一个Alpha通道，支持透明，并且可以将数张图存成一个
8、文件，从而形成动画效果。这种格式的图像在网络上大量的被使用，是最主要的网络图像格式之一。（4）PNG格式PNG (Portable Network Graphics)是一种能存储32位信息的位图文件格式，其图像质量远胜过GIF。同GIF一样， PNG也使用无损压缩方式来减少文件的大小。目前，越来越多的软件开始支持这一格式，在不久的将来，它可能会在整个Web上广泛流行。PNG图像可以是灰阶的（1 6位）或彩色的（48位），也可以是8位的索引色。PNG图像使用的是高速交替显示方案，显示速度很快，只需要下载1/64的图像信息就可以显示出低分辨率的预览图像。与GIF不同的是， PNG图像格式不支持动画
9、。（5）TIFF格式TIFF（Tagged Image File Format），这种格式可支持跨平台的应用软件，它是Macintosh和PC机上使用最广泛的位图交换格式，在这两种硬件平台上移植TIFF图形图像十分便捷，大多数扫描仪也都可以输出TIFF格式的图像文件。该格式支持的色彩数最高可达1 6M种，采用的LZW压缩方法是一种无损压缩，支持Alpha通道，支持透明。（6）TGA格式TGA (Tagged Graphic)是True Vision公司为其显示卡开发的一种图像文件格式，创建时间较早，最高色彩数可达32位，其中包括8位Alpha通道用于显示实况电视。该格式已经被广泛应用于P C机
10、的各个领域，使它在动画制作、影视合成、模拟显示等方面发挥重要的作用。（7）PSD格式PSD (Adobe PhotoShop Document)格式是Photoshop内定的文件格式，它支持Photoshop提供的所有图像模式。包括多通道，多图层和多种色彩模式。4. 图像的重要参数（1）图像的分辨率（Image Resolution）图像的分辨率是图像最重要的参数之一。图像的分辨率的单位是ppi（pixels per inch），既每英吋所包含的像素点。如果图像分辨率是100ppi，就是在每英吋长度中包含100个像素点。图像分辨率越高，意味着每英吋所包含的像素点越高，图像就有越多的细节，颜色过
11、渡就越平滑。图像分辨率和图像大小之间也有着密切的关系，图像分辨率越高，所包含的像素点越多，也就是图像的信息量越大，因而文件就越大，（2）色彩深度（像素深度 Pixels Depth）色彩深度是衡量每个像素包含多少位色彩信息的方法，色彩深度值越大，表明像素中含有更多的色彩信息，更能反映真实的颜色，色彩深度和图像色彩信息量的关系如下表：表3-3色彩深度和图像色彩的关系色彩深度色彩信息数量色彩模式1位21=2种颜色位图模式（Bitmap）8位28=256种颜色索引模式（Indexed Color）灰度模式（Grayscale Color）24位224=16777216种颜色RGB色彩模式 CMYK色
12、彩模式（3）图像容量我们指图像容量是指图像文件的数据量，也就是在存储器中所占的空间，其计量单位是字节（Byte）。图像的容量与很多因素有关，如色彩的数量、画面的大小、图像的格式等。图像的画面越大、色彩数量越多，图像的质量就越好，文件的容量也就越大，反之则越小。一幅未经压缩的图像，其数据量大小计算公式为：图像数据量大小 = 垂直像素总数水平像素总数色彩深度8比如一幅648480的24位RGB图像，其大小为640480248=921600字节。各种图像文件格式都有自己的图形压缩算法，有些可以把图像压缩到很小，比如一张800600ppi的PSD格式的图片大约有621K，而同样尺寸同样内容的图像以JP
13、G格式存储只需要21K。计算机图像的容量是我们在设计时不得不考虑的问题。尤其在网页制作方面，图像的容量关系着下载的速度，图像越大，下载越慢。这时就要在不损失图像质量的前提下，尽可能的减小图像容量，在保证质量和下载速度之间寻找一个较好的平衡。（4）输出分辨率（dots per inch）输出分辨率也可以叫做设备分辨率，是针对设备而言的，比如打印分辨率即表示打印机每英吋打印多少点，它直接关系到打印机打印效果的好坏。打印分辨率为1440dpi，是指打印机在一平方英吋的区域内垂直打印1440个墨点，水平打印1440个墨点，且每个墨点是不重合的。通常激光打印机的输出分辨率为300600dpi，照排机要达
14、到12002400 dpi或更高。再比如显示分辨率表示显示器在显示图像时的分辨率。显示分辨率的数值是指整个显示器所有可视面积上水平像素和垂直像素的数量。例如800600的分辨率，是指在整个屏幕上水平显示800个像素，垂直显示600个像素。显示分辨率的水平像素和垂直像素在总数上总是成一定比例的，一般为4：3，5：4或8：5。同时在同一台显示器上，显示分辨率越高，文字和图标显示的就越小，考虑到人视觉的需要，通常在15吋显示器上显示分辨率设为800600，在17吋显示器上设为1024768。设备分辨率还有扫描分辨率、数码相机分辨率、鼠标分辨率等等。是分辨率家族重要的一员。3.3.2 色度学基础人们看
15、到各种物体的颜色都离不开光。物体的色是人的视觉器官受光后在大脑的一种反映。正确的认识物体的光和色，有利于我们更真实形象的来表现事物。让我们来简单分析一下颜色是怎样产生的和它的特性。光色分为光源的颜色和物体的颜色。光源的颜色取决于发出光线的光谱成分，即光的波长。光是一种电磁波，可视波长范围为380纳米780纳米，此范围内的光称为可见光，如图3-45所示。举例来说，太阳光是都400700纳米不同波长的连续光波组成的，让一束白光（如太阳光）穿过三棱镜，就能看到三棱镜的另一面折射出的是从红到紫逐渐变化的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色光。这是三棱镜把白光中不同波长的光线分解折射的关系，太阳光也就是上面几种
16、色光的组合。如果光源发出的光线光谱发生变化，就呈现出各种有色光源，如红灯，就是因为它仅仅发出了红色光的波长。图345 可见光谱物体的颜色取决于物体对各种波长光线的吸收，反射和透视能力，我们看到的颜色是物体反射或透视过的不同波长的色光。物体又分为消色物体和有色物体。消色物体就是指黑、白、灰色物体，它们被反射的光线光谱成分和入射光的光谱成分相同，当白光照射上去时，反光率高就趋于白色，越低就趋于黑色，介于两者之间就显出不同程度的灰色；当有色光照射在消色物体上时，物体反射光颜色与入射光颜色相同，如红光照在白纸上就显红色。有色物体的颜色又有不同，光线照到有色物体上，入射光吸收的各种波长的色光是不等量的，
17、当白光照到红色物体上时，物体反射的波长相当于红色光的波长，所以看见就是红色的。照在绿色物体上时，反射的波长相当于绿色光的波长，看见就是绿色的。我们发现将等量的红色光、绿色光和蓝色光相加就能得产生白光，如果三种色光按不同比例混合就能得到几乎所有的色光，所以我们把红、绿、蓝称为三原色光，把各种比例红、绿、蓝色光相加得到各种色光的方法叫做加色法，如图346所示，彩色电视机和显示器就是用加色法原理得到彩色影像的。图346加色法原理我们将三原色中的每两种进行混合，分别得到青、品红、黄色光，如公式：红+蓝=品红红+绿=黄蓝+绿=青因为三原色光相加等于白光，所以用其中两种原色光组成的色光加第三种原色光也能得
18、到白色，这两种原色光组成的色光我们就称它为第三种原色光的补色光，实验证明，红色与青色互为补色，绿色与品红色互为补色，蓝色与黄色互为补色。我们也称青色、品红色、黄色为三基色。同样我们用三基色也能得到各种色光，但与加色法不同，叫做减色法。我们把青色、品红色、黄色看作是三种颜色的滤镜，可以吸收部分色光，通过部分色光。当一束白光照射在黄色滤镜上，因为黄色和蓝色相加得到白色，黄色滤镜就吸收了蓝色光的通过，而通过的等量的红色光和绿色光混合产生了黄色光，这样滤镜看上去就是黄色了，其它的色光也一样。如果三种基色的滤镜同时作用，就没有色光通过变成黑色。这种通过色光相减得到光色的方法就叫减色法。彩色摄影和印刷就是
19、采用减色原理 ，如图347所示 。图347 减色法原理知道了色彩是怎样产生的，就让我们来认识一下色彩的三要素：1 色别色别也称色相，是颜色最基本的特征。是指颜色之间主要的区别，比如绿、红、蓝、黄、青就属于不同的色别。色别是由光的光谱成分决定，不同波长的色光给人不同的色彩感觉，人眼能辨别的色别有180多种。2 明度明度也称亮度，是指颜色的明暗、深浅。常用反光率来表示。3 饱和度饱和度指颜色的纯度，是表示色觉强弱的概念，饱和度取决于某种颜色种含色的成分与含消色成分的比例，含色的成分越大，饱和度越大；含色的成分越小，饱和度越小。 色彩的三要素是相关联的，色别决定了颜色的基本性质；色的明度改变时，饱和
20、度也随之改变。明度适中时，饱和度最大；明度增大，则颜色中的白光增加，色纯度减小，饱和度降低；明度减小，则颜色中的灰色增加，色纯度也减小，饱和度也降低了，如图348所示。图348色彩三要素的关系3.3.3 典型图像处理工具简介1. Adobe Photoshop6.0美国的Adobe公司的著名软件无疑是图像处理领域中最出色、最常用的软件。它具有强大的图像处理功能，是大多数设计人员和电脑爱好者的首选。Photoshop在照片修饰、印刷出版、网页图像处理、视频辅助、建筑装饰等各行各业有着广泛的应用。Photoshop6.0加强了以往的图像处理功能外，更显著的是加强了网页制作方面的功能，更加巩固了它在
21、设计领域的重要地位。2. CorelDraw 在计算机图形绘制排版软件中，CorelDraw是我们首先考虑的产品，它是绘制矢量图的高手，功能强大且应用广泛，几乎涵盖了所有的计算机图形应用，在制作报版、宣传画册、广告POP、绘制图标、商标等计算机图形设计领域占有重要的地位。3. Painter Painter是Meta Creations公司进军二维图形软件市场的主力军，具备其它图形软件没有的功能，它包含各种各样的画笔，具有强大多种风格的绘画功能，由于具备了如此的新颖的绘图功能，以致Painter 5.0推出就引起了很大的波动，在1999年底，Meta Creations公司又推出了Painte
22、r 6.0，绘图功能又比前一版本增强了许多，诸如新增了许多画笔，增强了图层支持功能，改进了文本处理功能等等。4. Adobe Illustrator Adobe Illustrator是真正在出版业上使用的标准矢量图绘制工具，由于早先作为苹果机上的专业绘图软件，一直没有广泛的流行，直至从7.0PC版的推出，才受到国内用户的注意。该软件为创作的线稿提供无与伦比的精度和控制，适合生产任何小型设计到大型的复杂项目，常用于各种专业的矢量图设计。5. Photo Imapct 秉承Ulead公司一贯的风格，Ulead Photo Imapct具有界面友好、操作简单实用等特点，当然它在图像处理和网页制作方
23、面的能力也相当卓越，其中提供了大量的模板和组件，可以轻松的设计出相当专业的图像来，适合在非专业的多媒体设计者。3.3.4 图像的获取1.扫描图像扫描仪是一种光机电一体化的高科技产品。它是将各种形式的图像信息输入计算机的重要工具,是功能极强的一种输入设备。目前扫描仪已广泛应用于各类图形图像处理、出版、印刷、广告制作、办公自动化、多媒体、图文数据库、图文通讯、工程图纸输入等许多领域。图像扫描是我们经常用到的一种图像获取方法，用这种办法来使现有的图片或照片进入计算机变成我们需要的素材，进行编辑。（1）扫描仪技术指标扫描仪的技术指标中最重要的是扫描仪的分辨率，通常用dpi表示。扫描仪的分辨率分为三种：
24、光学分辨率、机械分辨率和差值分辨率。光学分辨率也叫水平分辨率，是指扫描仪的光学仪器CCD每英吋所能捕捉的像素点数，取决于扫描头中的CCD数量。机械分辨率也叫垂直分辨率，是指扫描仪带动感光组件进行扫描的步进电机每英吋移动的步数。比如说扫描仪的分辨率参数是6001200dpi，600dpi表示光学分辨率，1200dpi表示机械分辨率。通常我们用扫描仪的光学分辨率和机械分辨率表示扫描仪的扫描精度：扫描仪的扫描精度=光学分辨率机械分辨率差值分辨率是用数学方法在真实的扫描点上插入一些点得到的分辨率，所以并不是真实的点，画面的清晰度虽然提高了，但在细节上跟原来的图像还是有些差别。扫描仪的其它技术指标还有灰
25、度级、色彩精度、扫描速度等。（2）扫描一张图片我们用方正4180扫描仪来扫描一张图像：首先将扫描仪与电脑连接，并安装好驱动程序。再要选择一款图像处理软件来做为扫描仪图像传输的软件平台，在这里选择了Photoshop6.0。打开Photoshop6.0，单击“文件”菜单“输入”子菜单中的“FounderScan4180”命令，如果你安装正确的话就会弹出如图的扫描仪操作界面，如图3-49所示 。图349 扫描图像将图片的放在玻璃台上，要扫描的面向下，图片的边缘尽量与扫描仪平台的边缘平行。盖上压板，单击“预扫”按钮，这个按钮的功能是可以模拟扫描一遍，让使用者看到图片在扫描仪中的位置和效果，来调整图像
26、的位置和颜色设置。预扫完成后，按照平台中图片的位置，使用操作界面右上角的和图标，移动和缩放扫描区的虚线框使其与要扫描的图像部分边缘相切，适当的设置分辨率和扫描图像类型，如果对扫描的色彩不满意，可以单击控制按钮在其设置中调整。设置完成后，单击“扫描”按钮进行扫描，扫描完成后的图像就出现在Photoshop的界面中。（3）扫描的注意事项在扫描图像的时候尽量采用质量好的原稿，因为原稿的质量直接关系到你后期扫描的效果，尤其是一些对焦不准或光线很差的图片，虽然我们可以在后期采用调整修复工具修复图像，但那毕竟是一种亡羊补牢的办法，也很难达到满意的效果。同时在扫描印刷品的前，要记住选择设置中的去网纹选项，这
27、种网纹是在印刷时出现的纹路。保持图像和扫描仪的清洁也很重要，尤其是平台式扫描仪的玻璃板，容易沾上灰尘或手印，如果沾上了要用干净的软布擦掉，以免在扫描的图像中留下斑点。2.捕捉屏幕图像捕捉屏幕图像也是我们常用到的一种图像获取方式，尤其在我们制作关于计算机方面的多媒体课件时，几乎都要用捕捉屏幕图像。常用的捕捉方式有键盘捕捉和软件捕捉。使用键盘捕捉很简单，点击键盘上的Print Screen键，就可以将当前屏幕完全捕捉下来。使用Alt + Print Screen键就可以把当前活动窗口捕捉下来。捕捉后打开某个绘图软件新建一个文件或打开某个图像文件，使用“粘贴”命令即可把捕捉的图像复制并存储下来。但视
28、频图像不能有这个方法捕捉。使用软件捕捉可以更加精确和随意的捕捉屏幕图像。常用的软件有Hyper Snap-DX 5。这款软件不但能方便的捕捉屏幕任何部位的图像，而且使用放大的方法使图像的捕捉更加精确，同时还能在软件中进行简单的编辑。打开Hyper Snap-DX 5软件，如图350所示，单击其Capture菜单，我们能看到里面有多种捕捉的区域可以选择，包括整个屏幕、单个活动窗口、按钮、任意规则区域、任意不规则区域、多个选择区域等等。比如我们选择其中的Window or Control命令，这个命令可以在屏幕上捕捉活动窗口或工具条。这时鼠标移动到的活动窗口或工具条会用黑色方框框起来，表示捕捉的区
29、域。双击鼠标确定后，图像会自动传到Hyper Snap操作界面上。如果要捕捉屏幕上的任意一块区域，可以选择Region命令，这时鼠标变成十字行，在屏幕上拖动，其拖放的方框就是捕捉的范围，在屏幕上还会有一个提示区可以放大校准图像。图350 Hyper Snap5界面使用Hyper Snap软件还可以在捕捉图像后进行简单的编辑操作，比如旋转、缩放等命令，甚至在Image菜单中的命令还可以模糊图像、锐化图像或做成浮雕效果。3.数码相机的使用和图像输入数码相机是现在使用越来越广泛的数字设备之一，因为它具有很多普通光学照相机无法达到的特点，比如它的高分辨率和大存储空间，受到越来越多摄影爱好者和专业摄影师
30、的青睐。数码相机主要由光学镜头、取景框、光电耦合组件CCD、译码器、数据接口和电源等部件组成。数码相机具有很多光学相机的技术性能，比如变焦镜头的变焦范围、调焦方式、快门的速度、光圈范围等等。同时具有其特有的性能指标，其中CCD像素的数量是数码相机重要的技术指标之一。CCD（光电耦合组件）是由很多微小的半导体光敏单元组成，一个光敏单元对应一个像素，光敏单元是数量越多，像素总数越多，图像的清晰度越高，色彩越丰富。目前一般的数码相机的CCD具有300万个像素左右，而高档的数码相机和专业相机则达到500万个左右。用数字照相机拍照时，进入照相机镜头的光线聚焦在CCD上。当照相机判定已经聚集了足够的电荷（
31、即相片已经被合适地曝光）时，就“读出”在CCD单元中的电荷，并传送给译码器，译码器将模拟的电信号转换为数字信号，再从中传输数据到数字信号处理器中对数据进行压缩并存储在照相机的存储器中，最后通过数据接口传送到计算机。3.3.5 图像的基本处理Photoshop6.0现在要完成一幅图像作品的创作，首先我们要选择一款适合我们使用的图像处理软件，我们选择了Photoshop6.0。这是一款功能十分强大的图像处理软件。如果你认真的学习了它的使用方法，你就一定会创造出满意的作品。首先让我们熟悉一下Photoshop6.0的工作界面，如图351所示。图351 Photoshop界面1.工具箱：包含画图工具、
32、选择工具、剪裁工具、前景色背景色选择工具、视图工具等等。2.信息、导航调色板：包含导航调板和信息调板两个窗口。3.颜色、样式调色板：包含调色板、色板调板和样式调板三个窗口。4.图层、通道调色板：包含图层控制面板、通道调板、路径调板、历史记录调板和动作控制面板五个窗口。5.菜单栏：包括文件的操作、图像调整、图层操作、选区操作、滤镜、视图操作、窗口显示等命令菜单。6.工具选项栏：包括各种工具的选项和参数等。7.当前工作窗口：目前正在处理的图像或暂时挂起的文件。8.显示信息栏：显示当前文件大小、尺寸、操作进程和简单的使用帮助。3.3.5.1 选区的选择在图像上进行区域的选择是Photoshop最基本的操作。在Photoshop中提供了多种选区选择的方法，每种都有其各自的特点，让我们一个个
