视觉媒体及其主要技术参数

视觉媒体及其主要技术参数多媒体技术与应用

视觉媒体及其主要技术参数视觉媒体的概念、种类及特点

视觉是人类最丰富的信息来源，从图形、图像、文字到可观察到的种种现象、形体动作等，无不都是通过视觉传递的。视觉媒体就是指通过视觉传递信息的媒体。矢量图形：是由诸如线段、曲线、圆和曲面等最基本的几何图元并作相应颜色的填充而形成的。点阵图像：指输入设备录入的自然景观，或以数字化形式存储的任意画面。动画：由人工或计算机绘制画面，再将这样的多帧画面序列在时间轴上连续播放所形成的动态视觉感受

此外，各类文字、符号以及许多其他可转换为视觉形式的信息（如乐谱、温度曲线等）都是视觉媒体。

视觉媒体的特点：

人类接受的信息约有70%来自视觉，视觉媒体具有准确、直观、具体、生动、高效、应用广泛、信息容量大等优点，但视觉媒体数字化后数据量非常大对计算机的运算、存储和处理等能力要求更高。图像及其主要技术参数图像凡是能为人类视觉系统所感知的信息形式或人们心目中的有形想象统称为图像。

事实上，文字、图形、视频等媒体最终都是以图像的形式出现的。点阵图像便是最基本的一种图像形式。

图像及点阵图像的概念

1图1.9一个28×28的二值点阵图像点阵图是指在空间和亮度上已经离散化了的图像。可以把点阵图考虑为一个矩阵，矩阵中的每一个元素对应于图像中的一个点，而元素的值则对应于该点经量化后得到的灰度（或颜色）等级。这个矩阵中的元素就称为像素。

当点阵图像中的灰度（颜色）值仅为两个等级时，称之为二值图像，否则称之为灰度（彩色）图像。图1.9给出了一个二值点阵图像的示例。

相关的主要技术参数

2分辨率：屏幕分辨率：显示器屏幕上的最大显示 区域，即水平与垂直方向 的像素个数。图像分辨率：数字化图像的大小，即该 图像的水平与垂直方向的 像素个数。像素分辨率：一个像素的长和宽之比，一般为1:1。颜色深度：

图像中每个像素的颜色（或灰度）信息被量化后将用若干位二进制数来表示，这个数的位数就是图像的颜色深度。

当颜色深度为1bpp，图像只有黑、白两种颜色，这样的图像称为单色图像。

计算机的彩色显示器的输入需要R、G、B（红、绿、蓝）三个彩色分量（基色），各基色的取值范围为0～255，因此真彩色图像一般为24bpp，每个基色各取8bpp，可以得到的颜色数为28×28×28=16772216表1.6颜色深度与可用的颜色数目16色图像164单色图像21真彩色图像166722162416位色（增强色）

图像3276816256

色（伪彩色）图像2568图像名称颜色总数颜色深度点阵图像的数据量：

设图像的水平分辨率为w像素，垂直分辨率为h像素，颜色深度为c位／像素，则该图所需数据空间大小B为：B=(h×w×c)/8例如一幅分辨率为640×480的图像，颜色深度取8bpp，所需的数据空间为：B=(h×w×c)/8=(640×480×8)/8=307200(字节)调色板:通过构造一个颜色查找表，在表中存放图像所用的颜色，对应每一种颜色有一个序号，经颜色查找表以较少的像素颜色位数变换映射到显示器就可以表示较大的色彩空间。这样的颜色查找表就称为调色板。

调色板中的颜色数取决于颜色深度，当颜色深度取8bpp时,调色板对应256种颜色，当图像中的像素颜色在调色板中不存在时，一般用相近的颜色代替，这种替代对人眼来讲几乎察觉不出来。(20,100.100)1(0,0,0)0(225,225,225)255…...(191,81,106)224位真彩色值索引值表1.7一个8位调色板的示例图形及其特征

矢量图是以指令集合的形式描述的。这些指令描述一幅图中所包含的各图元的位置、大小、形状和其他一些特性，也可以用更为复杂的形式表示图像中曲面、光照、材质等效果。在计算机显示器上显示一幅图形时，首先由专用的软件来读取并解释这些指令，然后将它们转换成屏幕上显示的形状和颜色，最后通过使用实心的或者有深浅等级的单色或彩色填充一些区域而形成图形。

图形的分类与特征

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图形一般分为二维图形和三维图形两大类。二维图形是平面的，其变换都在二维空间中进行。三维图形则要进行三维空间的显示与变换。普通的三维图形只是在三维空间对线条、或简单曲面进行变换显示，若再增加光照、质材等效果，使其尽可能逼近真实图形效果，就成为真实感图形。显然，三维图形及其真实感图形的生成需要更多的计算时间和存储空间。图形的特征:

图形是对图像进行抽象的结果，抽象的过程称为矢量化。矢量化的结果，图形文件中只记录生成图的算法和图上的某些特征点，而不是实际画面或对应得数字形式。图形需要存储的空间与点阵图象相比要小的多。图形的矢量化便于对图中的各部分进行控制，如对图象进行移动、缩放、旋转叠加和扭曲等变换。

矢量图形的产生需要计算时间。图形越复杂，要求越高，所需时间也就越多。

图形与图像的关系及其比较

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图形的矢量化便于对图中的各部分进行控制，如对图像进行移动、缩放、转叠加和扭曲等变换。图形的显示过程是按照图元的顺序进行的，图像的显示过程是按照点阵图像中所安排的像素顺序进行的。图形缩放变换后不发生失真，而图像变换则会发生失真。

图形能以图元为单位单独进行修改编辑等操作，且局部处理不影响其它部分。而图像中没有关于图像内容的独立单位,因此只能对像素或像素块进行处理。图形实际上是对图像的抽象，这种抽象可能会丢失原始图像的一些信息，使图形不够逼真。图形文件的数据量较图像文件的数据量小的多。动态图像动态图像的概念及其主要特性1动态图像也叫活动图像，它与电影电视原理是一样，都是利用人眼的视觉暂留现象,将足够多的画面___帧连续播放,只要能够达到每秒20帧以上,人的眼睛就觉察不出来画面之间的不连续性,成为连续的动态画面。动态图像的主要特性：

动态图像具有时间连续性适合表示事件的“过程”,且具有更加丰富的的信息内涵和更强、更生动、更自然的表现力。动态图像的实时性更强动态图像的数据量更大动态图像的帧与帧之间具有很强的相关性。动态图像的主要技术参数2帧速单位时间内更换的画面——帧数，理想情况下为每秒24至30帧。图像质量取决于原始数据质量和压缩倍数。数据量在不压缩的情况下，动态图像每秒的数据量等于帧速乘以每幅图像的数据量。3动画的分类及实现动画由一系列静止画面按一定的顺序排列而成，并以一定速度连续播放得到的连续画面。

过程动画根据指令进行的动画，这些指令也称为脚本。动画中运动的主体称为角色,角色按指定的路径进行运动。运动动画根据物体运动所遵循的物理规律进行的动画。变形动画通过连续的彩色插值和路径变换，将一幅画面渐变为另一幅画面形成的动画。按画面形成的规则和形式，动画可以分为：动画的实现技术概括起来有以下几种：

帧动画也称全屏动画或页动画。事先建立并存储许多全屏画面，播放时将这些帧画面按适当的顺序和速度拷贝到屏幕上，以产生动画效果。

位块动画也称为块图形动画。它仅对屏幕的一小块进行操作，其特点是速度快。

实时动画帧动画和位块动画都是在播放前将动画中的画面绘制并存储。而在实时动画中，计算机的CPU交替进行画面的建立和显示，它需要两个画面页缓冲区，当CPU在屏幕上显示一个画面缓冲区内容的同时，在另一个画面缓冲区中绘制下一幅画面。调色板动画也称色彩循环动画。该方法的特点是静态的，即屏幕上显示的画面不变，而是通过不断改变调色板的颜色值，使屏幕上画面的颜色不断地变化，从而产生动画的效果。4动态影像视频

影像视频，简称视频，与动画一样，也是由连续的的画面组成，只不过每帧画面是实时摄取的自然景象或活动对象。电视视频实现原理在电视系统中，摄象机把镜头前的图象转化为电子信号，而电视机实现将电子信号转换为活动的图象。由于电子信号是一维的，而图象是二维的，因此需要光栅扫描完成一维到二维的转换。行扫描使电子束从屏幕左上角到右下角一行行扫描完一整屏，形成一帧图像，以足够的帧速进行扫描就能得到看起来平滑、连续的影像。

在世界上有三种广播电视制式，即NTSC、PAL和SECAM。NTSC制式为每秒30帧，每帧525行，采用YIQ彩色空间，隔行扫描。PAL制式为每秒25帧，每帧625行，采用YUV彩色空间，隔行扫描。SECAM制式虽然也是每秒30帧，每帧625行，但它与NTSC和PAL制式有很大差别。动态视频对于颜色空间的表示有多种形式，最常见的有RGB、YUV、YIQ和HSI等彩色空间。

为了把电视视频图像显示在计算机显示器屏幕上，必须将模拟的视频信号变为数字信号，即对视频信号进行数字化。视频信号数字化的方法有两种：

先将彩色电视图像分离成YUV、YIQ或RGB彩色空间中的分量信号，然后用三个A/D转换器分别对它们进行数字化。先对彩色电视信号进行数字化，然后在数字域中进行分离，以获取所需的YUV、YIQ或RGB分量信号。5文本及其特点

符号媒体是人类对信息进行抽象的结果。符号可以表示数值，表示事物或事件，也可以表示语言。符号媒体具有表达精度高、存储量小、结构性明显等特点。

文本就是用得最多的一种符号媒体形