第二節　印刷基本元素及其基本特征

一、印刷基本元素的類別

按照基本元素所占據的空間維數，可分為二維平面元素和三維立體元素。

按照元素所實現的功能，可分為信息元素和造型元素兩類。

其中，印刷的信息元素有三種，即文字、圖形和圖像。這三種信息元素主要以二維平面形式出現在信息及包裝類印刷產品上，如紙質的書籍、刊物、報紙、廣告，多種不同材質的包裝品等；但信息元素也可以按三維立體形式出現在印刷產品上，如具有明顯凸凹造型的圖文，三維文字、圖形造型的包裝品等。

印刷所涉及的基本造型元素有多種，它們可以具有不同的三維立體形狀，如空間曲線、空間平面、曲面、立方體、球體、多面體等。由這些基本的造型元素可以構建出復雜的三維造型。

二、圖文信息元素的定義與特征

1.圖文信息元素

一般而言，信息可有文字、圖形、圖像、聲音、氣味、觸覺等不同形式。

在人類接收的信息總量中，文字、圖形和圖像信息所占的比例不低于70%。對最終受眾而言，文字、圖形和圖像信息都可通過人眼視覺系統獲取，故稱為“視覺信息”。“百聞不如一見”的說法很好地表明視覺系統在信息獲取方面的關鍵作用，體現了視覺信息的重要性。

對圖文信息的印刷復制而言，它是建立在成像物質向承印物載體轉移機制上的過程和技術。

靜態的文字、圖形和圖像信息是印刷復制的基本信息對象。除常規印刷品外，印刷品也可以附帶氣味信息以及可以形成觸覺的信息，“香味印刷品”和盲文印刷品就是其實例。

比較而言，印刷以外的數字媒體具備實時刷新能力，可以傳播動態的文字、圖形、圖像、聲音等信息，而這種特性是印刷難以達到的。

印刷的平面圖文信息一般按頁面進行組織，故圖文信息元素常被稱為“頁面元素”，是構成出版物頁面、印刷版面等的基本信息元素。

2.文字信息及其特征

文字是具有語義的特定圖形符號的集合。單個符號或符號組合可以具有某種或某些特定的含義，即具有語義信息。對同一事物，不同語種所對應的符號或符號組合是不同的。如圖1-7所示。

文字具有一些固有的基礎特征，如所屬語種和字符集、字符或單詞的語音、字符或單詞的語義、字符骨架結構等。

文字也有一些在頁面中表現出來的特征，如字體、字號（尺寸）、附加符號（下劃線、著重號、上/下標等）、文字附加裝飾（陰影、襯底、加框等）、文字的排列方向、字間距、行距、對齊方式、內部填充特性、輪廓填充特性。如圖1-8所示。

對于三維立體文字而言，其特征還應包括文字的凸起高度或凹陷深度、立體朝向、材質特性（顏色/紋理/光澤等）、輪廓倒角等特征。如圖1-9所示。

對于數字化的文字信息處理而言，需要兩個基礎條件，即文字編碼和文字的字形描述。

3.圖形信息及其特征

圖形是由人工及計算機等工具構造的、具有形體特征的二維及三維信息體。

圖形本身攜帶信息。通過視覺觀察，人們可以從圖形上獲得信息。同時，圖形的生成也需要信息的支持。

圖形具有造型特征，如常見的平面直線及曲線、矩形及正方形、橢圓及圓形、三維空間內的空間直線及曲線、平面及曲面、多面體等。人們通過計算機輔助系統設計的汽車、飛機等造型，都具有某種特有的形體特征。

圖形的形體特征可以用二維平面或三維空間點、直線/曲線、平面/曲面等數學函數加上相關的參數進行描述。基于人類的知識并結合數學描述獲得某種實體模型，可以用于圖形的描述、生成、存儲和處理。

圖形可以由人工徒手繪制而成，一些造型設計圖和藝術繪畫作品是由工程設計人員、造型藝術家、藝術家乃至兒童手工繪制出來的，手繪圖像具備圖形的基本特征。

現今，大量圖形是在計算機系統和輔助下制作成的。其中，既有以計算機作為輔助手段人工繪制的圖形，也有完全依賴計算機程序自動生成的圖形。

此外，通過掃描及拍攝得到的二維平面圖像，經分析處理，可以得到二維平面圖形（圖1-10），此過程稱為“圖像矢量化”。

類似地，通過三維掃描采集技術，可以獲取物體在立體空間中的造型信息，即物體形體在三維空間的坐標點數據，所獲取的大量坐標點數據稱為“點云（point cloud）”。經過三維點云數據的處理和分析，可以構建出三維物體造型，如圖1-11所示（來源于德國FH-Coburg學院IPM研究所/www.hs-coburg.de）。

數字化圖形的生成與圖形信息的數學描述密不可分。在計算機系統上，利用數學模型、參數、算法和程序生成圖形，是計算機圖形的重要特征之一。這些模型和算法來源于對形體的分析、歸納、抽象和數學描述。

總之，面向印刷復制的平面圖形，其頁面特征主要有圖形造型的幾何特征、輪廓內填充的顏色/圖案/紋理、輪廓自身的顏色/圖案等（圖1-12）。

對于印刷復制及造型所涉及的三維立體圖形，其特征包括立體特征（點/曲線/曲面/球體/立方體/多面體等）、造型參數（結點及控制點坐標/造型函數參數）、立體表面紋理及光學特征、照明條件、環境條件等（圖1-13）。

4.圖像信息及其特征

圖像是自然界存在或由人工制作的、一般由大量二維“像素”或三維“體素”構成的視覺及非視覺信息。

自然界存在著極其豐富的影像，為人類提供了可采集的圖像信息素材。白云漂浮的天空、花朵、建筑、兒童等都是常見的典型實例。如圖1-14所示。

通常，自然界三維物體的影像是其外貌表現。

物體的外貌影像決定于物體對外來電磁輻射源的電磁波譜能量的吸收/反射/透射特性、外在電磁輻射源的電磁波譜能量分布、物體表面的形貌特征、物體的造型特征等。

借助二維平面圖像采集技術，如數字及膠片照相機、數字攝像機和掃描儀等，可以獲取自然界中三維物體成像面的影像，并形成二維/平面影像信息，其攜帶的細節、紋理、色彩等具有一定的真實感。

擴展而言，三維圖像是在三維空間內，物體各部分所形成的影像。如果物體內部不可見，則三維圖像是物體表面各部分所形成的影像；若物體表面具有某種透明度而內部可見，則三維圖像是物體內部及表面共同形成的影像；若物體表面和內部的影像都部分或全部可見，則三維影像是兩部分相互交疊作用的結果。

采用立體相機能夠拍攝并獲得立體影像。應注意的是：嚴格而論，立體相機所采集的影像并非前述三維圖像，而是按照雙目視覺的原理，以一定間距和不同角度同時分別采集到物體表面的兩幅（或多幅）二維平面影像。一般，立體影像采集的目的在于其呈現，通常利用光柵對光線的選擇，使左右眼分別觀察到不同的影像，而使觀察者對影像產生立體的感覺。

對三維物體，可將其拆分成大量空間微元素（微小的立方體或其他形狀空間體），稱為“體素”。每個體素具有其相應的空間坐標。

通常，物體表面體素的光線是可以被照相機直接采集到的，而物體內部的狀況體素則需“透視”技術（X射線等）才能被采集。因此，借助非透視類的平面或立體圖像采集設備，僅對物體表面的體素的影像進行采集；而應用于醫療、探測等的透視型圖像采集設備，則可以采集到物體內部的體素信息。

數字圖像是圖像信息的主要存在形式之一。二維平面數字圖像由離散化的像素組成，每個像素又以二進制數碼的形式表示、存儲和傳輸。

由于圖像信息的豐富性和復雜性，用數學模型、算法和程序構造具有真實感的圖像難度較高，是計算機圖形和數字圖像處理結合領域努力的目標。這一領域正在不斷取得新進展。在一些數字化影片中，人們實現了計算機輔助構造的逼真圖像。同樣，利用采集到的圖像信息素材，借助圖像處理軟件，可以制作出圖像原稿中不存在的信息對象。

與印刷復制相關的圖像基本特征有占據空間維數（平面或立體）、顏色模式、像素行/列數、分辨率等。圖像的頁面特征有尺寸、位置、方向、剪裁等。

三、文字、圖形和圖像的聯系與區別

1.文字與圖形的聯系與區別

文字字形是一種具有語言含義的特殊圖形。文字字形與一般圖形的區別在于文字具有含義，與語言緊密相關；非文字的一般圖形雖然也可能具有某種標示和象征意義，但通常與語義的聯系不如文字直接和緊密。如圖1-15所示。

不同的字符具有各異的形狀；同一字符的造型也會因字體不同而有差異，表現了字體風格的多樣性。

2.圖形與圖像的聯系與區別

圖形和圖像的共同點是，圖形和圖像都是平面或立體的信息體，都攜帶信息，兩者都具有圖示性。通過視覺系統，人們可以獲取信息、理解其含義。從兩者都包含“圖”字而言，其視覺信息傳播的基本功能是顯而易見的。

圖形與圖像的區別如下。

①圖形依據形體特征進行構造、繪制和生成。根據形體特征的數學描述，按照圖形描繪算法，利用計算機硬件和軟件進行圖形存儲、生成和處理，成為矢量圖形與圖像的差異。計算機圖形繪制和處理軟件當中就是利用圖形的這一特點進行工作的。人們可以進行造型設計，確定所需形體的特征描述，創造出自然界中尚不存在的形體，這一點對計算機輔助造型設計非常重要。

②圖像則注重真實地再現景物和影像，追求逼真地反映之，而大多不是依據景物特征進行構造。因為景物的特征既繁多又復雜，構造難度較大。與圖形相比，圖像所表現的細節更豐富、更全面，圖像的視覺展示作用強于其標示作用。

圖形與圖像的聯系較為緊密。首先，圖形經常以圖像的方式來再現。圖形繪制和構造完成后，通過“還原/渲染（rendering）”，其影像（圖像）才可以為人們所觀察和接收。計算機圖形是以數學描述、算法和參數形式存在的，只有當其在圖像顯示設備或記錄設備上形成影像形式的可視信息，才能被人們看到。

此外，部分圖形來源于自然景象，人們通過對自然界中具有特征物體景象的觀察、分析、提取其形體特征并升華到數學描述，再借助算法和程序形成圖形。

圖1-16（a）、（b）、（c）分別為自然圖像、手工繪制的矢量圖形、由計算機軟件提取特征生成的圖形。圖1-16（b）及圖1-16（c）下方所示的是多個子圖形的邊界輪廓。

從計算機圖形學和數字圖像處理的發展趨勢上看，圖形和圖像的融合會帶來十分豐碩的成果。在計算機圖形學中，用特征描述、算法和程序構造具有真實感的景物影像一直是人們努力的目標。在數字圖像處理當中加入圖形元素，也會使圖像信息更豐富。