圖像視頻數(shù)字化系統(tǒng)課件

1、第六章 圖像/視頻數(shù)字化系統(tǒng)第六章 圖像/視頻數(shù)字化系統(tǒng) 6.1 圖像數(shù)字化基礎(chǔ) 6.2 數(shù)碼相機 6.3 攝影/攝像機【本章主要內(nèi)容】6.1 圖像數(shù)字化基礎(chǔ)圖像數(shù)字化圖像的存儲方式圖像術(shù)語圖像格式圖像瀏覽工具ACDSee屏幕抓圖軟件簡介圖像數(shù)字化是指將客觀存在的圖形圖像經(jīng)過專門的輸入設(shè)備轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制信息的過程。數(shù)字化化的信息保存在計算機的存儲介質(zhì)中，也就是說被計算機中存儲的圖像是數(shù)字化的圖像，是由一組二進(jìn)制數(shù)組成的數(shù)字化信息進(jìn)行圖像數(shù)字化的設(shè)備有輸入設(shè)備、處理設(shè)備和輸出 設(shè)備，還有專門的計算機處理軟件。輸入設(shè)備有數(shù)碼照相機、數(shù)碼攝錄一體機、掃描儀等。輸出設(shè)備有打印機、彩擴機、照排機等 進(jìn)行數(shù)

2、字圖像處理的計算機圖像處理軟件6.1.1 圖像數(shù)字化6.1.2 圖像的存儲方式 位圖位圖方式是將圖像每一像素點轉(zhuǎn)換為一個數(shù)據(jù)，當(dāng)圖像是單色（只有黑白二色）時，8個像素點的數(shù)據(jù)就是一個字節(jié)（一個字節(jié)就是8個二進(jìn)制數(shù)，1個二進(jìn)制數(shù)存放一個像素點）；16色的圖像每兩個像素點用一個字節(jié)存儲；256色圖像每像素點用一個字節(jié)存儲 矢量圖像矢量處理存儲的是圖像信息的輪廓部分，而不是圖像的每一個像素點。優(yōu)點在于圖像縮放時不會失真；圖像的存儲空間也要小得多 6.1.3 圖像術(shù)語 像素（Pixel）像素是構(gòu)成數(shù)字圖像的最小單位，一幅圖像是由若干像素點，以矩陣的方式排列而成 DPI與PPIDPI（Dot Per I

3、nch）是指各類輸出設(shè)備每英寸的像素點數(shù)；PPI（Pixel Per Inch）指每英寸的像素數(shù)，它一般用于衡量一個圖像輸入設(shè)備（如數(shù)碼相機）的分辨率的高低 顯示器最大分辨率顯示器分辨率是屏幕上可顯示像素數(shù)的最大集合，用水平與垂直方向的像素點數(shù)的乘積來表示 位（Bit）與顏色（Color）在圖像處理過程中，顏色則由數(shù)字“位(Bit)”來實現(xiàn)，它們之間的關(guān)系是：顏色數(shù)=2的n次方6.1.4 圖像格式 BMP格式GIF格式JPEG（JPG）格式TIF（TIFF）格式PCX格式PSD格式PCD格式WMF矢量格式網(wǎng)頁圖像BMP格式 是Microsoft Windows所定義的圖像文件格式，也是標(biāo)準(zhǔn)的位

4、圖格式，在Windows環(huán)境中運行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式。只能存儲四種圖像數(shù)據(jù)：單色、16色、256色和全彩色，BMP圖像數(shù)據(jù)有壓縮或不壓縮兩種處理方式圖像格式(1) GIF格式 GIF格式是“Graphics Interchange Format”（圖形交換格式）的縮寫，GIF一個文件能夠存儲多張圖像，圖像數(shù)據(jù)用一個字節(jié)存儲一像素點，采用LZW壓縮格式，尺寸較小，最多256色 圖像格式(2) JPEG（JPG）格式 是由Joint Photographic Experts Group制定的圖像壓縮格式，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”，是一個通用的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)

5、準(zhǔn)，壓縮比例多種，可以用最少的磁盤空間得到較好的圖像質(zhì)量 圖像格式(3) TIF（TIFF）格式 TIFF（Tag Image File Format）是由Aldus公司與Microsoft公司共同開發(fā)設(shè)計的圖像文件格式，可存儲多幅圖像，支持RGB、CMYK、YcbCr等多種不同的顏色模式，有124位存儲格式，并提供多種不同的數(shù)據(jù)壓縮方法，而且圖像數(shù)據(jù)可分割存儲 圖像格式(4) 圖像格式(5)PCX格式Zsoft公司設(shè)計專用于存儲PC Paintbrush繪圖軟件所生成的圖像畫面數(shù)據(jù)。PCX使用RLE壓縮方法來進(jìn)行壓縮的，占用磁盤空間少。PSD格式Adobe公司的Photoshop圖像處理軟件

6、中自建的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式。PCD格式KODAK公司Photo CD專用存儲格式，文件大，存在CDROM上。WMF矢量格式微軟公司開發(fā)的矢量圖形格式，在Office等軟件中應(yīng)用最多。網(wǎng)頁圖像采用GIF表現(xiàn)小尺寸圖像的格式和動畫圖像格式；采用JPEG存儲各類真實照片；采用GIF隔行和JPG漸進(jìn)顯示小尺寸高壓縮比的預(yù)覽圖片。 6.1.5 圖像瀏覽工具ACDSee通過圖像瀏覽器ACDSee Browser選擇圖像通過圖像文件管理器ACDSee Viewer瀏覽圖像自動欣賞圖片關(guān)閉ACDSee的存儲縮略圖功能 圖像瀏覽工具ACDSee(2)6.1.6 屏幕抓圖軟件HyperSnap-DX6.2 數(shù)碼相機

7、概述基本工作原理組成結(jié)構(gòu)特點與分類數(shù)碼相機新技術(shù)主要技術(shù)性能著名數(shù)碼相機網(wǎng)址使用與維護(hù)辦公應(yīng)用方法與計算機的連接數(shù)碼相機基礎(chǔ)自1837年法國的達(dá)蓋爾發(fā)明照相術(shù)以來，人類用圖像表達(dá)物質(zhì)和精神世界的手段已進(jìn)入三個領(lǐng)域：用照片來記錄和表現(xiàn)某一瞬間的攝影；用膠片記錄和再現(xiàn)事物運動過程和狀態(tài)的電影；用磁帶記錄和重現(xiàn)運動圖像的攝像20世紀(jì)年代末、世界進(jìn)入了數(shù)字技術(shù)迅猛發(fā)展的階段。數(shù)字?jǐn)z影的整個過程是物理變化過程，它改變著傳統(tǒng)攝影的化學(xué)變化過程數(shù)字?jǐn)z影可以通過汁算機的顯示器或數(shù)碼照相機本身的彩色液晶顯示器直接呈現(xiàn)；影像是通過文件形式記錄在存儲器上，通過計算機對影像進(jìn)行加工處理，其效果是傳統(tǒng)攝影技術(shù)無法實現(xiàn)的

8、：影像可由打印機打印成照片，影像文件也可通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)绞澜绺鞯兀瑥亩鴮崿F(xiàn)圖像的實時傳遞 6.2.1 概述概述(2)發(fā)展概況數(shù)碼相機最早出現(xiàn)在美國。最早利用它通過衛(wèi)星向地面?zhèn)魉驼掌?。它作為計算機圖像最為流行的輸入設(shè)備，與計算機技術(shù)同步發(fā)展，很快成為主流影像應(yīng)用技術(shù)另一方面，數(shù)碼相機的價格不斷下降，圖像質(zhì)量不斷提高，對越來越多的商業(yè)用戶和業(yè)余愛好者頗具吸引力1996年，CASIO數(shù)碼相機進(jìn)入中國市場，此后，美國柯達(dá)、德國AGFA相繼進(jìn)入。1997年柯達(dá)與清華紫光、北大方正等公司合作，與微機捆綁銷售，獲得較大成功。1998年、1999年，佳能、愛普生、日立 、蘋果 、松下 、索尼 、NEC等品

9、牌大舉進(jìn)入中國，數(shù)碼相機逐漸為中國用戶所認(rèn)識、接受，并漸漸普及 6.2.2 基本工作原理 數(shù)碼相機也叫稱為數(shù)字式照相機，是光學(xué)技術(shù)、精密機械技術(shù)、微電子技術(shù)一體化的產(chǎn)品。它的核心部件是CCD(Charge Couple Device，電荷耦合元件)圖像傳感器，用一種高感光度的半導(dǎo)體材料制成，在光線作用下，可將光線作用強度轉(zhuǎn)化為電荷的積累即摸擬信號，再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過壓縮以后由相機內(nèi)部的存儲器（如快閃存儲器或內(nèi)置硬盤卡）保存，這樣數(shù)字化的圖像就可傳給電腦，然后再根據(jù)需要使用 6.2.3 組成結(jié)構(gòu) CCD鏡頭存儲設(shè)備CCD CCD是數(shù)碼相機的核心部件。CCD是數(shù)字相機用

10、來感測光線、取代銀鹽成像的組件，對于數(shù)字相機而言，它的地位便相當(dāng)于傳統(tǒng)相機的膠卷，直接關(guān)系到最后相片的分辨率及品質(zhì)組成結(jié)構(gòu)(1) 鏡頭 數(shù)碼相機鏡頭應(yīng)具有的分辨率水平，與CCD芯片的尺寸大小和像素有著很大的關(guān)系。和傳統(tǒng)相機一樣，數(shù)碼相機鏡頭質(zhì)量的好壞非常重要。由于一般的數(shù)碼照相機采用尺寸非常小的CCD芯片，因而要求鏡頭有非常高的分辨率 組成結(jié)構(gòu)(2)磁盤 ATA Flash卡 CompactFlash卡 SmartMedia卡 Memory Stick記憶棒 Micro Drive(微型硬盤) Clik! 組成結(jié)構(gòu)(3)6.2.4 數(shù)碼相機的特點與分類 數(shù)碼相機特點數(shù)碼相機分類與傳統(tǒng)相機比較數(shù)

11、碼相機特點 數(shù)碼照相機的最大特點是將影像通過一塊CCD的半導(dǎo)體芯片記錄在存儲器中，通過計算機對影像進(jìn)行加工處理。影像的數(shù)字化存儲是數(shù)碼相機的最重要的特色，在選購高像素數(shù)碼相機時，要盡可能選擇能采用更高容量存儲媒體的數(shù)碼相機數(shù)碼相機的特點與分類(1) 數(shù)碼照相機有單鏡頭反光照相機和輕便照相機大多數(shù)數(shù)碼單反照相機是在傳統(tǒng)135單反照相機的機身上“嫁接”CCD等部件構(gòu)成的，保留了傳統(tǒng)照相機的自動曝光、自動調(diào)焦等絕大部分功能，使得傳統(tǒng)單反照相機的鏡頭在這種數(shù)碼單反照相機上可更換使用 數(shù)碼相機的特點與分類(2)圖像錄制速度不同 存儲介質(zhì)不同 成像質(zhì)量不同 輸入輸出方式不同 數(shù)碼相機的特點與分類(3)6.

12、2.5 數(shù)碼相機新技術(shù) 采用蜂窩狀CCD結(jié)構(gòu)感光度、信噪比和動態(tài)范圍明顯提高水平跳躍讀出簡單電子快門 6.2.6 主要技術(shù)性能 像素與分辨率相機鏡頭變焦性能存儲介質(zhì)數(shù)碼相機耗電量及電池數(shù)碼相機的數(shù)據(jù)傳輸接口彩色深度焦距增大倍數(shù)連拍速度相當(dāng)感光度自平衡調(diào)整取景方式6.2.7 著名數(shù)碼相機網(wǎng)址CANON佳能（http:/）FUJI富士（http:/）JVC勝利（http:/）KODAK柯達(dá)（http:/）MINOLTA美能達(dá)（http:/）NIKON尼康（http:/）OLYMPUS奧林巴斯（http:/）RICHO理光（http:/）SONY索尼（http:/）6.2.8 使用與維護(hù) 使用存儲器

13、的選擇存儲器的使用壓縮存儲比例的選擇白平衡調(diào)整取景范圍的選擇曝光控制使用中的其他有關(guān)問題維護(hù)CD芯片的維護(hù)存儲卡的維護(hù)清除病毒使用與維護(hù)(2)奧林巴斯C1400L數(shù)碼相機的使用分辨率與成像質(zhì)量 存儲時間和下載時間 耗電問題 對焦與曝光量控制 6.2.9 辦公應(yīng)用方法攝影是一種創(chuàng)作，需要在熟練地操作使用照相機的基礎(chǔ)上，掌握必要攝影技巧，積累拍攝經(jīng)驗，具備一定的藝術(shù)修養(yǎng)，才能拍出理想之作。下面介紹辦公攝影拍攝方法室內(nèi)會議全景的拍攝 室內(nèi)會議人物近景的拍攝 運動中人物的拍攝 會議集體照的拍攝 文件、圖表等靜物的拍攝 配置相機方法瀏覽相機圖像 6.2.10 與計算機的連接6.3 攝影/攝像機概述攝像機

14、選擇攝像機操作攝像機維護(hù)保養(yǎng)電視節(jié)目攝制攝像構(gòu)圖攝像用光攝像機簡史二十世紀(jì)中葉，美國安培公司推出第一臺用攝像管攝取圖像的實用型攝像機。又二十年后，日本JVC公司發(fā)明了世界上第一臺家用型攝像機（VHS格式，國內(nèi)俗稱1/2錄像機或1/2帶）。特別是近年來科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，從早期的家用VHS系統(tǒng)、BETA系統(tǒng)、V8系統(tǒng)到現(xiàn)在占主導(dǎo)地位的SVHS系統(tǒng)、Hi8系統(tǒng)、數(shù)字存儲系統(tǒng)，攝錄信號的質(zhì)量及格式有了較大的變化和提高 攝像機基本原理攝像機的基本結(jié)構(gòu)由光學(xué)系統(tǒng)、光一電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、圖像信號處理系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。其光學(xué)系統(tǒng)是由變焦距鏡頭、色溫濾色片、紅綠藍(lán)分光系統(tǒng)等組成，通過光學(xué)系統(tǒng)部分可以得到

15、成像于各自對應(yīng)靶面上的紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三幅基色光像；光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是將成像于靶面上的光像轉(zhuǎn)換成電信號；圖像信號處理系統(tǒng)是將轉(zhuǎn)換后的電信號放大、校正和處理，同時完成信號的編碼工作形成彩色全電視信號輸出；整個過程都是在自動控制系統(tǒng)的作用下自動進(jìn)行的。最后的彩色全電視信號記錄在存儲介質(zhì)上6.3.1 概述概述(2)攝像機分類 目前攝像機品種較多，分類方法也不一樣根據(jù)性能質(zhì)量和使用范圍的不同，攝像機分為廣播級、業(yè)務(wù)級和家用級三大類根據(jù)攝像機所用光一電轉(zhuǎn)換器件，攝像機又分為電真空器件（光電導(dǎo)型攝像管）攝像機和電荷耦合器件（CCD）攝像機兩大類 根據(jù)圖像攝制方式和存儲方式的不同，可分為摸擬攝像機與

16、數(shù)字?jǐn)z像機 數(shù)字?jǐn)z像機分為四大類：適合演播室和電視劇制作中心的廣播級；適合新聞工作者和音像制作中心的專業(yè)級；適合于須要進(jìn)行大量視頻處理的小型電視臺或大型企業(yè)使用的半專業(yè)級；適合商業(yè)和家庭用戶使用的入門級 按攝像機機形可分為專業(yè)肩負(fù)式攝像機和微型掌中寶式攝像機 6.3.2 攝像機選擇 攝像機格式 VHS格式 8mm格式 VHS-C格式 Hi8與S-VHS格式 DV格式數(shù)碼攝像機的選購單CCD或3CCD 液晶屏取景和電子取景 對焦和白平衡光學(xué)變焦和數(shù)碼變焦 光學(xué)防抖、電子防抖和三腳架接口/三腳架 靜態(tài)圖像存儲和視頻輸出體積電池磁帶6.3.3 攝像機操作 準(zhǔn)備工作電源選擇目鏡調(diào)節(jié)磁帶標(biāo)準(zhǔn)錄制等待攝像

17、機準(zhǔn)備曝光控制聚焦變焦白平衡持機方式肩負(fù)式抱持式三腳架固定式基本要求水平攝像機要端平準(zhǔn)確聚焦要準(zhǔn)平穩(wěn)拍攝過程中，攝像機鏡頭不晃動均勻攝像機移動或鏡頭的運動速度要均勻 基本操作攝像機的錄制操作和重放功能6.3.4 攝像機維護(hù)保養(yǎng) 使用注意事項攝像機由精密的光學(xué)系統(tǒng)、電子處理系統(tǒng)和精密機械系統(tǒng)組成 注意保潔 避免強光 防震動 溫度穩(wěn)定 專業(yè)維修 重要構(gòu)件維護(hù)鏡頭鏡頭磁鼓電池磁帶6.3.5 電視節(jié)目攝制 電視節(jié)目特性攝像藝術(shù)與攝影藝術(shù)的區(qū)別電視蒙太奇電視鏡頭鏡頭運動電視節(jié)目特性由于電視本身的清晰度（625行/線電視畫面的象素點為52萬個）低于電影的象素100萬/幀。而寬容度（1：2）小于電影的寬容度

18、（1：4），特別是在太暗或太亮的背景下電視拍攝的畫面反差太大。節(jié)目制作與傳播時效環(huán)境與電影相比具有更廣闊的兼容性、現(xiàn)場性、參與性、隨意性以及對現(xiàn)實生活的逼視性。在電視中，由于畫面小、清晰度差、難以容納眾多的人物，因此電視節(jié)目取景以近距拍攝為主，多用近景、特寫，盡可能回避過大場面，謹(jǐn)慎選擇遠(yuǎn)景鏡頭和大型群眾場面。這就是電視與電影的所不同的最主要特性逼視性 攝像藝術(shù)與攝影藝術(shù)的區(qū)別攝影與電視攝像存在著許多不同之處： 時空差異攝影圖像是純空間的，時間是瞬間的、靜止的。電視圖像是在時間過程中依次完成的。可以多側(cè)面、多角度地表現(xiàn)物體形象或場景環(huán)節(jié) 動靜差異電視圖像不僅利用靜態(tài)造型的全部技巧，而且利用運動

19、造型技巧，表現(xiàn)運動形象 電視蒙太奇蒙太奇（MONTAGE）裝配、構(gòu)成。在電影中是指鏡頭與鏡頭、場面與場面的剪輯與組合，是電影特有的藝術(shù)表現(xiàn)手法。具體是指：先把全片要表現(xiàn)的內(nèi)容分成為許多不同的鏡頭（畫面），寫出分鏡頭劇本，各分鏡頭分別拍攝完成后，再按照原先的創(chuàng)作構(gòu)思，將分鏡頭（畫面）有機的組接，產(chǎn)生平行、連貫、呼應(yīng)、懸念等作用，形成各個有組織的片段與場面，直至一部完整的影片。這一按導(dǎo)演創(chuàng)作構(gòu)思組接鏡頭的方法就稱為蒙太奇電視鏡頭特寫近景中景大中景全景鏡頭運動在拍攝中運動鏡頭變動機位、變動焦距或鏡頭光軸所拍攝的鏡頭就稱之為運動鏡頭。運動鏡頭的作用是介紹環(huán)境、交待事件發(fā)生的時間和地點；表現(xiàn)渲染氣氛、事件細(xì)節(jié)和人物情緒；客觀描述主體運動；引起觀眾聯(lián)想；補充畫面時空局限性；突出事件的節(jié)奏感按其運動可以分為：推鏡頭、拉鏡頭、搖鏡頭、移鏡頭、跟鏡頭、甩鏡頭等6.3.6 攝像構(gòu)圖 攝像構(gòu)圖攝像構(gòu)圖是以鏡距、角度、光景的分布構(gòu)造、組織、確立畫面各部分的關(guān)系，以形成內(nèi)容與表現(xiàn)統(tǒng)一的畫面。畫面包括主體、陪體、前景、背景、空白攝像構(gòu)圖分類攝像構(gòu)圖的表現(xiàn)手法包括攝像角度、攝像距離、鏡頭運動三個方面。力求