1.2.2　圖形與圖像媒體的基礎知識

1.彩色的三要素和三基色

（1）彩色的三要素：彩色的三要素是亮度、色調和飽和度，簡介如下。

①亮度：亮度用字母Y表示，它是指彩色光作用于人眼時引起人眼視覺的明亮程度。它與彩色光光線的強弱有關，而且與彩色光的波長有關。

②色調：色調表示彩色的顏色種類，即通常所說的紅、橙、黃、綠、青、藍、紫等。

③飽和度：飽和度表示顏色的深淺程度。對于同一色調的顏色，其飽和度越高，顏色越深，在某一色調的彩色光中摻入的白光越多，彩色的飽和度就越低。

（2）彩色的三基色：將紅、綠、藍三束光投射在白色屏幕上的同一位置，不斷改變三束光的強度比，即可看到各種顏色。因而可得出三基色原理：用3種不同顏色的光按一定比例混合就可以得到自然界中絕大多數顏色。通常把具有這種特性的3種顏色叫三基色。彩色電視中使用的三基色就是紅、綠、藍三色。對三基色進行混色實驗可得如下結論：紅+綠→黃，藍+黃→白，綠+藍→青，紅+綠+藍→白，黃+青+紫→白，如圖1-2-3所示。通常把黃、青、紫叫三基色的3個補色。

2.點陣圖和矢量圖

（1）點陣圖：也叫位圖，由許多顏色不同、深淺不同的小圓點（像素）組成。像素是組成圖像的最小單位，許許多多的像素構成一幅完整的圖像。圖像中的像素越小，數目越多，則圖像越清晰。例如，每幀電視畫面大約有40萬個像素。當人眼觀察由像素組成的畫面時，為什么看不到像素的存在呢？這是因為人眼對細小物體的分辨力有限，當相鄰兩個像素對人眼所張的視角小于1′～1.5′時，人眼就無法分清兩個像素點了。圖1-2-4左圖是在圖像軟件中打開的點陣圖像，放大后的效果如圖右圖所示。

點陣圖的圖像文件記錄的是組成點陣圖的各像素點的色度和亮度信息，顏色的種類越多，圖像文件越大。通常，點陣圖可以表現得更自然和更逼真，更接近于實際觀察到的真實場景。但圖像文件一般較大，將它放大、縮小和旋轉時會產生失真。

（2）矢量圖：由點、線、矩形、多邊形、圓和弧線等基本的圖元組成，這些幾何圖形均可以由數學公式計算后獲得。矢量圖的圖形文件是繪制圖形中各圖元的命令。顯示矢量圖時，需要相應的軟件讀取這些命令，并將命令轉換為組成圖形的各個圖元。由于矢量圖是采用數學描述方式的圖形，所以通常由它生成的圖形文件相對比較小，而且圖形顏色的多少與文件的大小基本無關。另外，在將它放大、縮小和旋轉時，不會像點陣圖那樣產生失真。

3.顏色模式

（1）灰度（Grayscale）模式：該模式只有灰度色（圖像的亮度），沒有彩色。在灰度色圖像中，每個像素都以8位或16位表示，取值范圍在0（黑色）～255（白色）之間。

（2）RGB模式：該模式是用紅（R）、綠（G）、藍（B）三基色來描述顏色。對于真彩色，R、G、B三基色分別用8位二進制數來描述，共有256種。R、G、B的取值范圍在0～255之間，可以表示的彩色數目為256×256×256=16777216種顏色。

（3）HSB模式：該模式是利用顏色的三要素來表示顏色，它與人眼觀察顏色的方式最接近，是一種定義顏色的直觀方式。其中，H表示色調（也叫色相，Hue），S表示飽和度（Saturation），B表示亮度（Brightness）。

（4）CMYK模式：該模式是一種基于四色印刷的印刷模式，是相減混色模式。C表示青色，M表示品紅色，Y表示黃色，K表示黑色，是一種最佳的打印模式。雖然RGB模式可以表示的顏色較多，但因打印紙不能創建色彩光源，只可吸收一部分光線和反射一部分光線，它不能打印出這么多的顏色。CMYK模式主要用于彩色打印和彩色印刷。

（5）Lab模式：該模式是由3個通道組成，即亮度，用L表示；a通道，包括的顏色是從深綠色（低亮度值）到灰色（中亮度值），再到亮粉紅色（高亮度值）；b通道，包括的顏色是從亮藍色（低亮度值）到灰色（中亮度值），再到焦黃色（高亮度值）。L的取值范圍是0～100，a和b的取值范圍是-120～120。這種模式可產生明亮的顏色，可表示的顏色最多，且與光線和設備無關，而且處理的速度與RGB模式一樣快，是CMYK模式處理速度的數倍。

4.圖像的主要參數

（1）分辨率：“分辨率”通常被表示成每一個方向上的像素數量，如640×480像素等。而在某些情況下，它也可以同時表示成”每英寸的像素數”（Pixels Per Inch）以及圖像的長度和寬度，例如90PPI和400×300像素等。PPI是圖像分辨率使用的單位，即在圖像中每英寸所表達的像素數目。從輸出設備的角度來說，圖像的分辨率越高，打印出的圖像也就越細致。

DPI（Dot Per Inch）是打印分辨率使用的單位，意思是：每英寸所表達的打印點數。像素的大小不是一個定值，因為要結合圖片的尺寸來說，如果圖片的尺寸是10英寸×10英寸，DPI是1/英寸，那么這個圖片上一共有100個像素。每個像素的尺寸就是1英寸×1英寸。

顯示分辨率：是指屏幕的最大顯示區域內，水平與垂直方向的像素個數。例如，1024×768像素的分辨率表示屏幕可以顯示768行，每行有1024個像素，即786432個像素。屏幕可以顯示的像素個數越多，圖像越清晰逼真。顯示分辨率不但與顯示器和顯示卡的質量有關，還與顯模式的設置有關。

圖像分辨率：是指組成一幀圖像的像素個數。例如，400×300像素的圖像分辨率表示該幅圖像由300行，每行400個像素組成。它既反映了該圖像的精細程度，又給出了該圖像的大小。如果圖像分辨率大于顯示分辨率，則圖像只會顯示其中的一部分。在顯示分辨率一定的情況下，圖像分辨率越高，圖像越清晰，但圖像的文件越大。

通常，用于顯示的圖像的分辨率為72PPI（像素/英寸）或72PPI以上，用于打印的圖像的分辨率為100PPI（像素/英寸）或100PPI以上。

（2）顏色深度：點陣圖像中各像素的顏色信息是用若干二進制數據來描述的，二進制的位數就是點陣圖像的顏色深度。顏色深度決定了圖像中可以出現的顏色的最大個數。目前，顏色深度有1、4、8、16、24和32幾種。例如，顏色深度為1時，表示像素的顏色只有1位，可以表示兩種顏色（黑色和白色）；顏色深度為8時，表示像素的顏色為8位，可以表示28=256種顏色；顏色深度為24時，表示像素的顏色為24位，可以表示224=16777216種顏色，它是用3個8位來分別表示R、G、B顏色，這種圖像叫真彩色圖像；顏色深度為32時，也是用3個8位來分別表示R、G、B顏色，另一個8位用來表示圖像的透明度等。

顏色深度不但與顯示器和顯卡的質量有關，還與顯示模式的設置有關。

（3）色階：是圖像像素每一種顏色的亮度值，它有28=256個等級，色階的范圍是0～255。其值越大，亮度越暗；其值越小，亮度越亮。色階等級越多，圖像的層次越豐富。

（4）色域：一種模式的圖像可以有的顏色數目稱為色域。例如，灰色模式的圖像，每個像素用一個字節表示，則灰色模式的圖像最多可以有28=256種顏色，它的色域為0～255。

RGB模式的圖像，每個像素的顏色用紅、綠、藍3種基色按不同比例混合得到，如果一種基色用一個字節表示，則RGB模式的圖像最多可以有224種顏色，它的色域為0～224-1。

CMYK模式的圖像，每個像素的顏色由4種基色按不同比例混合得到，如果一種基色用一個字節表示，則CMYK模式的圖像最多可以有232種顏色，它的色域為0～232-1。

5.常見的圖像文件的格式

對于圖形和圖像，由于記錄的內容不同和壓縮的方式不同，其文件格式也不同。不同格式的圖形和圖像文件都有不同的產生背景、應用的范圍、特點和文件擴展名。

（1）BMP格式：它是Windows系統下的標準格式。利用Windows的畫圖軟件可以將圖像存儲成BMP格式圖像文件。該格式結構較簡單，每個文件只存放一幅圖像。對于壓縮的BMP的格式圖像文件，它使用行編碼方法進行壓縮，壓縮比適中，壓縮和解壓縮較快。還有一種非壓縮的BMP格式，這種BMP格式的圖像文件適用于一般的軟件，但文件較大。

（2）GIF格式：是GompuServe公司指定的圖像格式，常用于網頁，各種軟件一般均支持。它能將圖像存儲成背景透明的形式，可將多幅圖像存成一個圖像文件，形成動畫效果。

（3）JPG格式：是用JPEG壓縮標準壓縮的圖像文件格式，JPEG壓縮是一種高效率的有損壓縮，壓縮時可將人眼很難分辨的圖像信息進行刪除，壓縮比較大。這種格式的圖像文件不適合放大觀看和制成印刷品。由于它的壓縮比較大，文件較小，所以應用較廣。

（4）PNG格式：是網絡傳輸中的一種圖像文件格式。在大多數情況下，它的壓縮比大于GIF格式的圖像，利用Alpha通道可以調節圖像的透明度，可提供16位灰度圖像和48位真彩色圖像。它可取代GIF和TIF圖像文件格式，但它的一個圖像文件只可存儲一幅圖像。

（5）PDS格式：是Adobe Photoshop圖像處理軟件的專用圖像文件格式，可以將不同的圖層分別存儲，便于圖像的修改和制作各種圖像的特殊效果。