图像处理基础知识-Photoshop2

图像基础知识

　　为了以后能掌握图像处理技术，这里叙述一下电脑存储图像的基本概念。因为有好些最基本的知识，在图像处理书籍中都很少写到，所以有好多初学者对图像的基本概念都搞不清，这里先让大家学习一些在其他书中都没有写到的知识。

　　大家知道电脑的基本功能是用来处理“数据”的，那么要处理图像，首先就要把图像变成数据。为了把图像数据化，就用把图像分成“像素”，所以第一步我们先弄清楚“像素”这个基本单位。

　　常见教材都说像素就是图像上的小“点”，因人们一般见到这个“点”字都有一种“圆”点的印象，其实像素不是“圆点”，而是很小的“正方形”。那么这个正方形有没有固定大小呢？没有，它是随着输入设备的不同而不同的。上面这话有点“专业”了点，下面再举例说明。你用15寸显示器和17寸显示器每显示图像，每个像素大小是不同的，你用激光打印机和用喷墨打印机印图像每个像素也不同，就是说像素的大小是随设备而异的。那么我们怎么知道像素的大小呢？你打开显示设置看一下，如果你的屏幕是600X800，那么你屏幕上的图像每个像素的宽度就是屏幕的1/800，高度是屏幕高度的1/600，如果你设置为768X1024，那么像素宽度是屏幕的1/1024，高度是屏幕的1/768了。你知道把显示属性设置为1024时，桌面上图标和文字为什么都变小了吧，因为每个像素都小了，每个图标的像素数没变。

　　看下面这一组图片，“图1”是一个宽度100高度100像素的头像，“图2”中用一个紫色方框套住一只眼睛，方框是10像素宽、10像素高，我们把小方框放大看，变成了“图3”的样子。

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　　看来这看图片和看直接看真人时是完全不同的，我们在远处看人，可能和“图1”一样，可我们向真人走近，放大看人的眼睛应该是“图4”的样子，可把图片中的人眼睛放大却变成了“图3”的样子呢？因为在图片中，对于眼睛只记录了10X10=100个像素的信息，从“图3”中可以看到这是100个小方块。那么如果想看到“图4”的效果，这个眼睛就要100X100=10000像素的信息才行。可是如果这样，“图1”的头像宽度是眼睛的10倍，高度是眼睛的10倍，整个头像就要1000X1000=1M(兆)像素才行了。通过以上分析，你认清“像素”的基本概念了吗——像素就是组成图像的基本单元，可以看做是一个面积单位。

　　现在大家都熟悉的摄像头和数码相机，也都从像素数来看质量优劣。常用摄像头摄像可以在屏幕上显示600X480，我们不难算出总像素数近30万，可我们要想拍1024X768的图片，要用至少80万像素以上的数码相机，要拍1600X1200图像就得200万像素以上的相机了。

　　下面我们再看电脑怎么存储像素的数据。从上面“图3”可以看出，每个像素都有一个特定的颜色，电脑把各像素颜色值按顺序记录下来，以后需要输出时再按顺序显示就可以了。

　　要知道“色值”的意义，应对彩色显示器原理有个简单的认识。显示器的荧光屏涂有红、绿、蓝3种荧光粉，分别可发出红、绿、蓝3种颜色的光，红、绿、蓝3种单色光叫做“三原色”，分别用“R、G、B”表示。

　　混色系统的理论根据：任何色彩都可以由光的三原色混合而成。混合色的光的总亮度等于相混各色光亮度之和。每种颜色光的亮度分为256级，“0”表示完全不发光，“255”表示亮度最高。用来表示某种色光亮度的数值称做“色值”。如果3个色值框中红(R)为“255”，绿(G)、蓝(B)都为“0”，就显示为纯红色，因为绿、蓝荧光粉都不发光。 如果色值达不到255就显示为较暗的色光。如下图中右边的红和蓝就成了“黑红”和“黑蓝”色。

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　　三原色中任意两色加以混合所得的色称做“间色”，也称作“第二次色”。如蓝＋绿＝青、红＋蓝＝紫、红＋绿＝黄。原色和间色混合，或者两间色相加，可以得到“复色”，也叫“三次色”。如青色再加上部分红色变成较亮的青白色，如紫色再加上部分绿色变成亮紫色。 如下图：

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　　如果三原色都达最大值（255）就显示为白色，都为最小值（0）就显示为黑色（无光）。合成的颜色还随各色值的比例不同而变化为多种颜色。例如红＋蓝＝紫，改变红或蓝的混合比例可显示出不同程度的偏红或偏蓝的紫色。 

　　每个原色值分256级，根据数学计算，三原色可混合成1600多万种颜色。用二进制表示是24位，所以这种描述方式也称做24位真彩色。 

　　“色值”的另一种标记法是十六进制。十六进制就是逢16进位。十进制中9以上的数在十六进制中用“A、B、C、D、E、F”表示。“A”相当于十进制的10，“B”相当于十进制的11……“F”是15，“F”再加1则进位，进位后是十六进制“10”（注意读做“一零”，不能读“十”）。为了和十进制区别，一般在前面加“#”号表示十六进制。#10=16、#11=17……#1f=31、#20=32（等号左边为十六进制数，右边为与之对应的十进制数）。在十六进制中2位为1字节，1字节值最大为“#ff”，转换为十进制是“255”。这里只作简要说明，详细学习十六进制请参考有关书籍。

 

图像文件类型

　　根据上一节所讲的把图像分为像素再输入电脑中存储，即成为图像文件。现在电脑中每个字节为8个位，第个字节可存储0～255之间的任意值，这样一个字节就可以记录一种色的值，每一个像素的颜色都可以用三个字节来记录，这样记录的数据存储成的文件叫“位图”文件。Windows标准位图文件扩展名是“.bmp”。

　　当然用这种方式记录成的文件占用字节数是很大的，就是说一个纯单色的图像和一个很复杂的图像只要像素数一样多，文件的大小就一样。于是人们又想到，图像中如果有部分区域中颜色一样，能不能只记录下该色值，然后再记一下在多大区域里有多少个像素和该色值一样，这样不是可以大大减少记录的信息量了吗，这样可以把字节数大量压缩，生成的文件叫“压缩位图”，压缩方式很多，类型也很复杂，在网上常见的“.jpg”文件就是压缩位图文件。

　　早期的网络由于速度慢，为了减少文件字节数，还流行一种用256色记录图像的方式，这种压缩方式采用“索引颜色”算法，因它能支持“透明”背景和“动”画显示，所以至今还很常用，这种文件扩展名是“.gif”。其他格式因在网上不常见，这里就不再叙述了。

　　说了这么多了，我们还是试试Photoshop怎么处理图像吧。启动Photoshop，选择菜单“文件——打开”，弹出选择文件对话框，从中找到一幅“.bmp”文件，如一个位图文件是86K字节。
　　　把图片调节器入到Photoshop编辑版面，不用做任何处理，选择菜单“文件——存储为”，在弹出的存储文件对话框中选择“.jpg”格式，如下图：

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　　输入文件名后按“保存”又弹出存储参数设置对话框，把质量选择为“10”，如下图：

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　　最后生成文件如“图2”，从视觉效果上看与“图1”没什么区别，可文件只有15K字节了。

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　　我们使用“.jpg”格式可满足一般工作需要，又可大大缩小文件，所以我们要详细掌握这种基本格式文件的使用。前面说压缩位图是要考虑色值“相同”的一起来记录，可是如果是一幅照片，每个像素都有不同的颜色，有时虽然我们眼睛看着差不多，可详细分析色值还是有差别的，为了减少文件占的字节数，我们可以把“差不多”的颜色作为同一种色处理，那么这个“差不多”的程度就直接影响了压缩率的大小。如果是一幅远景风景画，我们不去看画面中的细节，就可取差值大一些，这样可把文件占字节数压缩得更小，如果是人物像，或者是要从图像中分辨细枝末节，那么色差就要取值较小，当然这样压缩率就低些，相应地生成文件较大。上面试验中我们在存储参数设置对话框，把质量选择为“10”，你可再试选择为“5”或“3”存储，生成的文件字节数更少，但图像质量就明显差了。