數(shù)碼照片處理的基礎(chǔ)知識(shí).doc

數(shù)碼照片處理的基礎(chǔ)知識(shí)1.1 數(shù)碼圖像數(shù)碼圖像是指利用計(jì)算機(jī)繪制生成和通過輸入設(shè)備采集輸入，并以二進(jìn)制數(shù)字形式保存圖形圖像信息的數(shù)據(jù)文件，也叫做數(shù)碼圖像文件。數(shù)碼圖像又可以分成位圖圖像和矢量圖形兩種類型。 位圖圖像也叫光柵圖像或點(diǎn)陣圖像，通常稱為圖像，是指由數(shù)字陣列信息組成，陣列中的各項(xiàng)數(shù)字用來描述構(gòu)成圖像的各個(gè)點(diǎn)的強(qiáng)度和顏色等信息。構(gòu)成位圖圖像的每一個(gè)點(diǎn)稱為像素（Pixel），它是構(gòu)成圖像的最基本單元，也是一個(gè)方形色塊，每個(gè)像素有特定的位置和顏色值。1. 位圖圖像位圖圖像的清晰度與圖像所包含的像素點(diǎn)的多少有關(guān)，單位面積內(nèi)像素?cái)?shù)目越多，則圖像越清晰，反之圖像就越模糊，且放大后邊緣會(huì)出現(xiàn)鋸齒。當(dāng)把一幅低分辨率的圖像放大較大的倍數(shù)，位圖圖像就會(huì)出現(xiàn)鋸齒邊緣變的不清晰，如圖1.1所示。圖1.1 位圖圖像原圖與放大后的效果對(duì)比示意位圖圖像適合于表現(xiàn)有明暗變化、色彩豐富、層次感強(qiáng)和細(xì)節(jié)量大的畫面，如彩色照片等。2. 矢量圖形矢量圖形又稱向量圖像，是用一組指令集合來描述構(gòu)成圖形的所有直線、圓、圓弧、矩形、曲線等圖元的位置、維數(shù)和形狀等等信息。由于矢量圖形是由運(yùn)算關(guān)系支配，而與分辨率無關(guān)，因此可以作意的進(jìn)行放大縮小，而不會(huì)影響圖形的細(xì)節(jié)或降低清晰度，如圖1.2所示。圖1.2 矢量圖形原圖與放大后的效果對(duì)比示意在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示矢量圖形時(shí)，需由將描述的指令進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換成屏幕上顯示的形狀和顏色，因此在顯示組合較為復(fù)雜的矢量圖形時(shí)，顯示速度就會(huì)明顯減慢。由于構(gòu)成原理和相關(guān)特性的不同，矢量圖形比較適合用于表示線框圖、標(biāo)志圖、工程制圖、美術(shù)字等較為以形狀表現(xiàn)為主顏色較為簡單的圖案，而不適合表現(xiàn)人物、風(fēng)景等復(fù)雜的圖像。位圖圖像和矢量圖形的主要區(qū)別，如下：1. 位圖圖像是由像素點(diǎn)構(gòu)成畫面內(nèi)容；矢量圖形是以各種幾何形狀通過數(shù)學(xué)公式描述而成。2. 位圖圖像相對(duì)的比矢量圖形占用更多的存儲(chǔ)空間。3. 由于位圖圖像像素點(diǎn)之間沒有內(nèi)在聯(lián)系，在放大和縮放時(shí)，部分像素點(diǎn)數(shù)據(jù)可能會(huì)掉失或被重復(fù)添加，而導(dǎo)致圖你的清晰度受損；而矢量圖形的描述是由運(yùn)算關(guān)系來支配，放大和縮小時(shí)不會(huì)影響圖形的清晰度。4. 對(duì)于在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示較為復(fù)雜的圖像或圖形，矢量圖形的顯示速度比位圖圖像要慢。5. 位圖圖像的表現(xiàn)能力強(qiáng)，適用于有較復(fù)雜層次和豐富色彩的圖像；矢量圖形適用于表現(xiàn)色彩簡單、無明顯層次的圖形。1. 2 像素與分辨率像素和分辨率是兩個(gè)常用的基本概念，它們的大小設(shè)置決定圖像的大小和輸出的質(zhì)量。像素（Pixels）是構(gòu)成圖像的最小單元，它的形態(tài)是一個(gè)方形色塊。每個(gè)像素有特定的位置和顏色值，很多個(gè)像素組合在一起就可以構(gòu)成一幅圖像。分辨率是衡量圖像質(zhì)量和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力的一個(gè)重要因素，它是指單位區(qū)域內(nèi)包含的像素?cái)?shù)量。分辨率是一個(gè)統(tǒng)稱，一般有屏幕分辨率、圖像分辨率、打印分辨率和掃描分辨率之分。l 屏幕分辨率是指顯示器上每單位長度顯示的像素?cái)?shù)目，通常以點(diǎn)/英寸（dpi）為度量單位。屏幕分辨率與顯示器的大小、像素設(shè)置和顯示模式有關(guān)，一般的顯示器屏幕分辨率為96dpi。l 圖像分辨率是指位圖圖像中每單位長度像素點(diǎn)的數(shù)量，其度量單位通常可以用像素/英寸或像素/厘米來表示。圖像分辨率決定位圖圖像的顯示質(zhì)量，對(duì)同樣大小的一幅圖像，如果組成該圖像的像素越多，則圖像分辨率也越高，圖像也越清晰，圖像文件的占用的容量也越大；反之就是分辨率越低，圖像越顯的粗糙不清晰。如分辨率為30像素/英寸的11英寸大小的圖像總共有3030個(gè)像素；但若分辨率為100像素/英寸的11英寸大小的圖像總共有100100個(gè)像素。l 打印分辨率也是用dpi來表示，即指每英寸打印多少個(gè)點(diǎn)，它直接關(guān)系到打印機(jī)輸出圖像的質(zhì)量好壞。l 掃描分辨率是掃描儀最重要的指標(biāo)之一，通常用dpi來表示，它是指每英寸圖像可轉(zhuǎn)換的線數(shù)。掃描分辨率分為二種：光學(xué)分辨率和插值分辨率。光學(xué)分辨率是指掃描儀在掃描時(shí)讀取源圖像的真實(shí)點(diǎn)數(shù)。插值分辨率是指在真實(shí)的掃描點(diǎn)基礎(chǔ)上通過計(jì)算插入一些點(diǎn)后形成的分辨率。1. 3 顏色相關(guān)的基本概念1. 三基色原理自然界常見的各種顏色光，都可以由紅、綠、藍(lán)三種顏色光按比例相配而成，同樣絕大多數(shù)顏色光也可分解成紅、綠、藍(lán)三色光，這就是通常所說的三基色原理。2. 顏色深度位圖圖像中各像素顏色（或亮度）信息用若干個(gè)數(shù)據(jù)位表示，這些數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)就是所謂的顏色深度，有時(shí)也叫位深或像素深度，也是衡量位圖圖像的質(zhì)量的因素之一。顏色深度反映了構(gòu)成圖像顏色的總數(shù)目，顏色深度為1時(shí)每個(gè)像素只能使用兩種顏色，即單色圖。如一幅彩色圖像的每個(gè)像素用R、G、B三個(gè)分量表示，若每個(gè)分量用8位，那么一個(gè)像素就要用24位表示，即顏色深度為24位，每個(gè)像素可以用224=16777216種顏色中的一種來表示。一般情況下，常見圖像的顏色深度有8位、16位、24位。3. 彩色的亮度、色調(diào)和飽和度亮度、色調(diào)和飽和度一般是用于描述彩色，通常所看到的彩色光都是這三種特性的綜合效果。l 亮度，是指光作用于人眼時(shí)所引起的明亮程度的感應(yīng)，它和被觀察的物體的發(fā)光強(qiáng)度有關(guān)。l 色調(diào)，是指人眼看到一種或多種波長的光時(shí)所產(chǎn)生的色彩感覺，它是顏色的基本特性。l 飽和度，是指顏色的純度即滲入白光的程度，也可以說是指顏色的深淺程度。1. 4 圖像的色彩模式色彩模式?jīng)Q定了以什么樣的方式在計(jì)算機(jī)中把圖像的顏色表現(xiàn)出來，不同的色彩模式所定義的顏色范圍也不同。不同的色彩模式可以影響圖像的色彩顯示、圖像的通道數(shù)和圖像文件的大小。1. 灰度色彩模式灰度模式通常是8位圖像，屬于非彩色模式，包含256個(gè)灰階，即用256種不同灰度值為表示圖像，只包含一個(gè)Black通道。0表示黑色，255表示白色?；叶葓D像中的每個(gè)像素的顏色都是用8位二制數(shù)字存儲(chǔ)?？梢詫D像從任何一種彩色模式轉(zhuǎn)為灰度模式，也可以將灰度模式轉(zhuǎn)為任何一種彩色模式，但從灰度模式轉(zhuǎn)換為彩色模色，并不能恢復(fù)灰度圖像中顏色。2. RGB色彩模式RGB是色光的色彩模式，R代表紅色、G代表綠色、B代表藍(lán)色，這三種顏色每一種都有256級(jí)亮度模式，因此三種顏色相疊加就能形成1670萬種顏色。三種色彩相疊加形成了其它的顏色，就可以顯示完整的彩色圖像顏色，因此RGB色彩模式也叫加色模式。在RGB色彩模式下，每一種原色將單獨(dú)形成一個(gè)色彩通道，各通道上顏色亮度分為256階，即0到255。把三個(gè)通道組合成一個(gè)RGB復(fù)合通道就可顯示彩色圖像的顏色。在日常的應(yīng)用中，顯示器、投影設(shè)備及掃描儀等硬件設(shè)備都是利用色光三原色進(jìn)行彩色顯示的，而且在視頻編輯中，RGB是唯一可以使用的配色方式。一般在圖像編輯時(shí)，RGB模式為首選的色彩模式。3. Lab色彩模式Lab色彩模式是于1931年由CIE制定出的一套國際色彩標(biāo)準(zhǔn)，它是CIE組織確定的一個(gè)理論上包括人眼可見的所有色彩的色彩模式。Lab色彩模式由三個(gè)通道組成，即一個(gè)光強(qiáng)度通道（L）和兩個(gè)色調(diào)通道（a、b）組成，其中a分量是指從綠色到紅色的顏色分量變化，b分量是指從藍(lán)色到黃色的顏色分量變化。一般色調(diào)通道的取值范圍為+128-128，光強(qiáng)度通道取值范圍在0100之間。Lab色彩模式所能定義的色彩數(shù)是最多的，而且與設(shè)備無關(guān)，它解決了彩色復(fù)制中由于不同印刷設(shè)備或顯示設(shè)備帶來的差異問題。4. HSB色彩模式HSB色彩模式是根據(jù)人體視覺而開發(fā)的一套色彩模式，是最接近人類大腦對(duì)色彩辨認(rèn)思考的色彩模式，即將顏色看作由色相、飽和度和明亮度組成。色相（H）是指組成光譜的純色，是用來區(qū)分色彩的名稱。以餅狀圖來顯示紅色、綠色和藍(lán)色，分別位于0度、120度和240度的位置。黑色及各種灰色是屬于無色相的。飽和度（S）是指某種顏色的濃度或純度。飽和度為零時(shí)，即為灰色。白、黑和其它灰度色彩都沒有飽和度。飽和度越高，顏色的濃度也就越高，最大的飽和度時(shí)是每一色相的最純的色光。明亮度（B）是指某種顏色中光的強(qiáng)度。明亮度為零時(shí)即為黑色，明亮度低則色彩暗淡，明亮度高則色彩明亮。5. CMYK色彩模式CMYK色彩模式是針對(duì)印刷而設(shè)計(jì)出的一種色彩模式，CMYK即代表印刷上用的色種油墨色，C代表青色，M代表洋紅色，Y代表黃色，K代表黑色。與RGB色彩模式相反，CMYK色彩模式是一種減色色彩模式，主要是用于描述光線射到物體上，物體將吸收一部分光線后，反射光的顏色（即眼睛看到的物體顏色）。一般在CMYK色彩模式的四種顏色的通道中，為每個(gè)像素的每種印刷油墨指定一個(gè)百分比值，當(dāng)四種顏色通道的分量值均為0%時(shí)，即產(chǎn)生白色。1. 5 關(guān)于Alpha通道在圖像處理或視頻處理的時(shí)候，會(huì)用到一些擁有32位顏色深度的圖像素材剪輯。32位顏色深度，實(shí)際上它是在24位顏色深度上添加一個(gè)8位的灰度通道，為每一個(gè)像素存儲(chǔ)透明度信息。這個(gè)8位灰度通道被稱為Alpha通道。Alpha通道是一個(gè)十分重要的概念，在完成高質(zhì)量的圖像處理或視頻合成處理時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到Alpha通道。一般專業(yè)的圖像處理、動(dòng)畫制作和視頻處理軟件，如Photoshop、3D MAX、Premiere、After Effects等軟件都會(huì)使用到Alpha通道。Alpha通道以256級(jí)灰度變化來表示像素的透明度大小，一般純白色為不透明，純黑為完全透明，灰度為部分透明。Alpha通道分為種類型，即直接Alpha通道和預(yù)乘Alpha通道。直接Alpha通道是將圖像或素材剪輯的透明度信息保存在獨(dú)立的Alpha通道中，僅在合成時(shí)起作用，而不會(huì)影響圖像或素材剪輯自身；預(yù)乘Alpha通道除保存Alpha通道中的透明度信息，同時(shí)也保存可見的RGB通道中的相同信息，因此不僅在合成時(shí)起作用，對(duì)圖像或素材剪輯自身的顯示也有影響。1. 6 常用的圖像格式1. PSD格式PSD圖像文件格式是Adobe Photoshop自建的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，它支持所有的圖像色彩模式，能夠保存圖像數(shù)據(jù)中每一個(gè)細(xì)節(jié)，并能支持Adobe Photoshop的所有功能，還可以將圖層、圖層效果、Alpha通道、路徑和顏色模式等所有原圖信息一并保存，方便編輯修改。另外，由于Adobe Photoshop和Adobe Premiere Pro都是Adobe公司推出的產(chǎn)品，因此它的兼容性非常的好，可以把該格式的圖像文件方便的應(yīng)用到Premiere Pro中。PSD格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.psd。2. BMP格式BMP圖像文件格式是Microsoft Windows所定義的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，可以被多種平臺(tái)所支持。BMP格式支持RGB、索引色、灰度和位圖色彩模式，不支持Alpha通道。BMP格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.bmp。3. JPEG格式JPEG圖像文件格式是由靜態(tài)圖形專家組制定的一種有損的圖像壓縮格式，它的正式名稱為“連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像的數(shù)字壓縮和編碼”，是一種通用的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。其最大的特點(diǎn)是文件尺寸非常小，可以按不同的分辨率進(jìn)行壓縮或調(diào)整壓縮比，是當(dāng)前最優(yōu)秀的圖像壓縮方式之一。JPEG格式支持CMYK、RGB和灰度色彩模式，不支持Alpha通道。JPEG的壓縮比很高，雖然屬于有損壓縮，但它還是能夠非常出色的完成還原圖像的工作。JPEG格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.jpg或.jpeg。4. GIF格式GIF圖像文件格式全稱為“Graphics Interchange Format（圖形交換文件格式）”，是由CompuServe公司設(shè)計(jì)開發(fā)，是專為聯(lián)機(jī)圖形而設(shè)計(jì)的。GIF格式的圖像文件最多只能使用8位顏色深度（即只能支持256色的圖像），且不支持Alpha通道。但是它能保留索引顏色圖像的透明度，并且支持將若干靜態(tài)圖像一起存儲(chǔ)形成動(dòng)畫。GIF格式圖像的數(shù)據(jù)采用了順序排列和交錯(cuò)排列的顯示方式。GIF格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.gif。5. TGA格式TGA圖像文件格式原是True Vision公司的TARGA系統(tǒng)專有文件格式，現(xiàn)已成為數(shù)字化圖像以及運(yùn)用光線跟蹤算法所產(chǎn)生的高質(zhì)量圖像的常用格式。它支持32位RGB色彩模式及Alpha通道，也支持索引色和灰度等色彩模式。TGA格式的結(jié)構(gòu)簡單且少有變化，因而很容易與其它格式的文件相互轉(zhuǎn)換。TGA格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.tga。6. TIF格式TIF圖像文件格式是由Aldus公司與微軟公司共同開發(fā)的圖像文件格式，它支持索引色、CMYK、RGB、Lab和灰度色彩模式及Alpha通道。TIF格式圖像的顏色可由單色到RGB真彩色，其文件分為壓縮和非壓縮兩大類，非壓縮的TIF格式文件獨(dú)立于軟件，使用較為廣泛。TIF格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.tif或.tiff。7. AI格式AI格式是矢量圖形軟件Adobe Illustrator使用的矢量圖形文件格式，用于描述矢量圖形，它可以被Adobe Premiere Pro 1.5直接導(dǎo)入使用。AI格式的圖像文件的擴(kuò)展名為.ai。8. EPS格式EPS圖像文件格式是指用PostScript語言描述的一種ASII文件格式，可以存儲(chǔ)矢量圖形，也可以存儲(chǔ)位圖。它支持Lab、CMYK、RGB、索引色、灰度、雙色調(diào)和位圖等色彩模式，但不支技Alpha通道。9. WMF格式WMF圖像文件格式是一種比較特殊的文件格式，可以說是位圖和矢量圖形的一種混合體，在桌面出版領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。10. PNG格式PNG圖像文件格式是Portable Network Graphics（可移植網(wǎng)絡(luò)圖形）的簡稱，是一種采用無損壓縮方式可以存儲(chǔ)32位信息的圖像文件格式。PNG格式的圖像兼有GIF和JPEG兩種格式的優(yōu)點(diǎn)，它不僅能保存256色圖像，還能保存24位真彩圖像及支持Alpha通道，而且能將圖像壓縮到極限從而更利于網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)。由于它采用了無損壓縮算法，圖像壓縮后能與壓縮前的圖像質(zhì)量一樣，基本沒有失真。PNG格式也支持交錯(cuò)方式顯示圖像，這無疑加快了圖像的顯示速度。PNG格式也并非完美無缺，其最大的缺點(diǎn)就是不能象GIF格式一樣支持小動(dòng)畫的制作，而且不支持CMYK色彩模式。11. RAW格式RAW格式是每個(gè)數(shù)碼相機(jī)的一種專有格式，嚴(yán)格來說它并不是一種圖像格式，是一種記錄了數(shù)碼相機(jī)傳感器的原始信息，同時(shí)記錄了由相機(jī)拍攝所產(chǎn)生的一些原數(shù)據(jù)（Metadata，如IS0的設(shè)置、快門速度、光圈值、白平衡等）的文件。RAW是未經(jīng)處理、也未經(jīng)壓縮的格式，可以把RAW概念化為“原始圖像編碼數(shù)據(jù)”或更形象的稱為“數(shù)字底片”。用該格式保存的這些文件是無損失壓縮的，它最大的好處是保存了最原始的CCD數(shù)據(jù)，把更多的自由放在用戶手里。 記錄了最原始最真實(shí)的信息，不做修飾和更改，為后期制作留下了廣闊的可操作性。1. 7 數(shù)碼照片的沖印尺寸傳統(tǒng)照片沖印時(shí)都會(huì)以較為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來度量要沖洗的照片的沖洗尺寸。國際上以照片的短邊作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來確定沖印尺寸，以“R”作為單位，如3R、4R、5R等；國內(nèi)是采用照片的長邊作為計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)來確定沖印尺寸以“寸”作為單位（這里的寸是指英寸，英寸是長度單位，1英寸2.54厘米），如3寸、4寸、5寸等。數(shù)碼相機(jī)所拍攝的照片與傳統(tǒng)照片尺寸的換算，主要涉及到像素?cái)?shù)、照片畫幅大小和沖印精度等3個(gè)指標(biāo)。像素是構(gòu)成數(shù)碼圖像的最小單位，像素越大，數(shù)碼圖像的面積也越大。在使用數(shù)碼相機(jī)拍攝時(shí)照片時(shí)，所說的照片像素多是指有效像素。有效像素是指在像素面積不變的情況下，數(shù)碼相機(jī)能獲得最大的圖像像素。數(shù)碼照片的面積像素?cái)?shù)碼照片寬邊像素?cái)?shù)碼照片高邊像素。一般在數(shù)碼相機(jī)的說明書上都會(huì)給出相機(jī)的有效像素和拍攝圖像的像素?cái)?shù)，如佳能的EOS 5D Mark II高性能單反數(shù)碼相機(jī)的技術(shù)規(guī)格中就標(biāo)明了有效像素2110萬，可拍攝的靜態(tài)圖像像素56163744像素、40802720像素、27841856像素。這也就是說，數(shù)碼照片的有效像素?cái)?shù)越多，數(shù)碼照片的面積也越大，所構(gòu)成的照片的長邊和短邊的像素值也越大，能沖洗的尺寸也越大。沖印精度（DPI）是指在沖印時(shí)數(shù)碼彩擴(kuò)機(jī)在每英寸單位的范圍內(nèi)繪制多少個(gè)墨點(diǎn)。不同的數(shù)碼彩擴(kuò)機(jī)所能達(dá)到的最高DPI也是不相同的，使用250DPI300DPI的沖印精度就可以獲取高質(zhì)量的照片了。一般的數(shù)碼照片采用250DPI左右的沖印精度就可以了。了解了傳統(tǒng)照片的尺寸的度量標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)碼照片的像素以及沖印精度等知識(shí)，就可以根據(jù)數(shù)碼照片的長邊像素或短邊像素來換算出數(shù)碼照片的最大沖印尺寸。具體公式如下：國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)（寸）數(shù)碼照片的長邊像素/沖印精度國際標(biāo)準(zhǔn)（R）數(shù)碼照片短邊像素/沖印精度如佳能的EOS 5D Mark II單反數(shù)碼相機(jī)的為有效像素2110萬，拍攝的數(shù)碼照片畫幅大小為56163744像素，以250DPI計(jì)算，可以換算出最大的沖印尺寸為22寸或15R。沖印精度為250DPI的常用數(shù)碼照片沖印尺寸參考，