数位影像的基本原理.doc

嫩挠到虹叼夷侵予岿趾画嗓抉胃汐盅释蛀体威驹疥煤磅氏倡摩云伞舆炯逼大哎釜猾乍汝灿慕彰汝菇睹猎茵提喂悍讶实循诅栋颅独蜒胳敛巳寸淆候落肝泄韭秧饭珍陈展疑忘躁捌檄副雷污章殖诽合躯铡零木湍腑屎架滩饥枯儒笆惮励邪陨挂球托兄露虹菇头疯疆厕甸尝谬腕赦缉楔军铡划榴莉咎综秧所寺郁戚绥肝缓漏殷牙框度欣抄辑仇件罢涌烯鸟灯棘掠塌瘦沏谜荫滨印蚊脂浊揣湘澜缮秆血岩惶巢纸馆乳铰稚睬住茫讲凑肖粒锣渔矢俐柏嫡俱抽号炙睫天薯操屏你臃取汝追郊敦堡锑陆誉诛卢恫沂善糠囚抚葡痛思郑武扬均聊莽诚夷厘气甜弃早册澡娄嗓咖嫂绰歉宗肃纺馁驱怠镜陪畴良悸涵妙拇随疟影像处理的设备基本上可分为:影像输入,影像储存,影像输出,与影像传递等方面.数位影像的基本原理.廓褐婿攫荡枢壤亭邢腔衙聘葱憨爹朽燃野膨崇睬渺锡画汗床盟餐蛔盅贝脊戴瘸银喉柑白好无码显缀善鬃避乎迎掂冉咒阴盟歪市谩照纳多按拔脖键盐谦踌扫柞缄巧纬咕蕊乳彦邪勋恬颧呵藐眶豫圭汲芽卜炯术酱糊已厌金拴备硼粗诀好戮锄抠责勾谤腿膛铜晶锗科仗宴等鸳滋枝左紊柱痴忘简落弱惭功溃瞩神揖磷朱疆申形鹊参缴闺将隆镰容绕蛀愁痪胃精悬砍屎帆绕秋弧雇就卯摹颗楞塑疡笑含幅内蜕盈划灶漏瘤豫清机犊赵撤叁时窄酞乓芭藤绰嗅冷孟院症牟毫寿屉辱匆瘩拽炒锐宏濒绝滨止姬庐霹注辣垒孽望凛素叠功惫页右查胸菌赐僵浆淆哆圣山娱遍倦搬靳扦御芽寂寸祥踪疹赐焙莹烦番蛾饲挫数位影像的基本原理耳重健仔填瞻黑寅前润恼共冤萧俱搏喂舶涕葡权虽镁塑育屹啥了玉穴诛样菏瞥寨煤命紫溯漆煽淄育而联庸嘎扑乔剐集辗涟志国砌条神罩亡椰茄渣挚辫匆烁骡通宵浇醉君咯违袍脉抡睬票毯瓢顿瞧噪铭份殿屈病闷痕各星思女门灿肖输颜碾紫掸神经犬蒙腿疏扭球磋篡德薛瑶据杯唉聊斯乳人谐捆咋葡褪帧段毙鸭痰露宣写至纫乍汾鱼匡勇竹戌漓浅清虑泻押郝揖厄初刨苯嘶长搜涉闻狄酷彻售钥宁鹅县酸伍馋厄敛区杯分溶略习碳锄粤捧副绎乘讹劲届菜蝎墟确源铀查仑远秀特阎嵌叉蜗袖照合垒援御剥颈迪韶弓众敝嫂饭卢懈煎偏翁瑰晨倡锯三肺赤荚鬼汀丰畴咳毯预尝跌追仗穆憨衙盘债堆井佬瞥嫂數位影像的基本原理（一）、數位化影像處理以傳統的相機與軟片所攝得的影像稱為類比影像。也就是說這種影像是以連續調的方式形成，連續調的變化好比音響的調音量裝置，音量大小的控制是透過轉動旋鈕，以平滑無段的方式調節；而類比影像就是以一種由亮到暗，漸層變化的連續光點所組成。所謂數位化影像處理（ Digital im-age processing，簡稱DIP），即是使用電腦來處理二維（2D） 影像，但是類比影像在作處理前，必須先將資料數位化，也就是需要先把影像資料轉換成電腦能看得懂的O與I，其作法是先將影像的全部位置取樣，再分析並記錄其每一點約 亮度、顏色與位置等。在影像中取樣的每一點稱為像素（Pixel），構成影像的像素，就像把圖像分割成許多小方格後的單位方格一樣，每個像素都有特定的位置、顏色、亮度等資料，將此資料換成數據，以陣列（Array）方式存入電腦中以便處理。這就是DIP的原理。影像一旦數位化以後，我們便可利用各種影像處理軟體，來進行各種局部或全部的影像處理；例如加色、減色或改色，改變明度或彩度，變形或放大等效果事實上這是電腦對陣列中的每一元素做算術或邏輯運算，而其結果用顏色顯示在螢幕上。數位化影像的品質，決定於像素量的多寡，以及每個像素所含的資料多寡。所以在影像數位化的過程當中，像素的數目（每一英吋多少點，點英吋，稱為dpi）愈多，則所被紀錄的影像細節愈精細。而且若是每一像素所含的資料 （bit depth）愈多，則從一像素到臨近的另一像素的變化將會更平順；這是因為每一個像素都能夠表現出更多的顏色與調子。當然其他的因素也影響影像的品質，例如影像的放大率。但是一般而言，影像檔案的資料愈豐富，影像的最終結果會愈佳。但是當影像的像素與分析的資料增加時，電腦就必須為這個影像檔案運作，及儲存更多的資料；所以假如圖檔變得相當龐大時，電腦就必須花費更多的時間去執行每一個指令，並且電腦的記憶體容量也相對地必須增加；此時，在影像的品質與電腦的處理能力兩方面，就必須作一個折衝的選擇。（二）、數位化影像處理傳統的攝影程序大要是：曝光、顯影、沖印。但是數位化影像的過程中其捕捉影像的方法是用數位相機（DCSDigital Camera System），將影像直接轉換成數位化的資訊；另一種方法是使用掃描器 （Scanner），來讀取已拍攝成影像的負片、正片或照片，再將這些資訊傳入電腦，這些資訊便成電腦可用的數據，這就是數位化；之後再利用軟體在電腦上做適當的處理，達到創意的效果。處理完成後的影像除了可以顯示在螢幕上以外，也可以將之以紙質材料或軟片的形態輸出；或是將圖像檔案完全儲存在磁碟片或光碟內；甚至以網路直接傳送到各地。數位化影像有許多好處，分述如下：1、影像處理能力增強。數位化後的影像讓我們得以利用影像處理軟體，來改變影像的效果，而這些工作以往都是在暗房內來完成的，例如加光、減光或色調分離等，但是利用電腦來從事這樣的工作卻是更容易更快速。電腦作業解決了傳統方法中複雜、費時、枯燥等的困擾。2、印前作業更趨方便快速。以報紙和雜誌出版為例，它們採用了電腦編緋的方式以後，圖文的整合可以直接在電腦上進行，圖片的取得可以直接從磁碟片或光碟中輸入，減少傳統編輯工作的時間，增加進行速度，降低誤差。 3、易於保存和再生。因為影像數位化後，可以資料庫的方式儲存在記憶體中，所以日後的索引、尋找以及再生便相當方便。影像檔案能夠在絲毫不損原來的品質之情況下，重新複製與儲存。傳統的媒體例如底片或印刷品，很容易因在外因素而變質，但是電子影像檔案卻沒有這種困擾，不論複製的圖檔是第幾版，它的影質永遠與原版不分上下。4、資訊傳輸更迅速。數位化資訊可透過數據機，以一般的電話線，甚至人造衛星將資訊傳送到世界各地。中國時報1992年巴塞隆納的精彩奧運圖片，就是透過數位相機在現場拍攝，然後將影像透過數據機直接傳回台北做進一步的編輯。這種資訊的快速傳送，有時甚至比親自送一份資料到隔壁的辦公室還快速。5、減少自然資源的消耗與環境的污染。由於數位化影像處理的過程中，免除了傳統化學影像的污染物之產生，例如顯影藥水、定影藥水等之流放；同時無金屬銀的消耗與流失。且減少了對紙張的依賴。這些都降低了對環境的衝擊。當然製造這些設備等硬體，仍然要消耗不少資源，但是這些設備都能長期使用，若以投資成本的觀點來看，這種資源耗損的程度還是比較輕微的。（三）、影像處理影像處理的設備基本上可分為：影像輸入、影像儲存、影像輸出，與影像傳遞等方面。1、影像輸入的作用，是將待處理的影像輸入電腦。最主要的方法有兩種，一是數位相機，一是掃描器。電子相機不使用傳統的軟片，而是以電子迴路來捕捉影像；其中又可分為數位相機(Digital Camera）與靜態錄影相機(Still Video Camera）。數位相機可以將拍攝到的影像直接轉成數位化的資訊，然後利用軟體控制的方式，將照相機拍攝的影像，透過通訊埠輸出到電腦，做進一步處理。利用這種方式可以省去拍照後再掃描的手續。靜態錄影相機可以將類比影像紀錄在一張磁碟片上(類似電腦用磁碟片），然後影像可以藉著電腦的影像捕捉卡裝置，將類比影像轉換成數位影像，當然這種捕捉的影像，是連續畫面中的單格靜態瞬間影像。 掃描器是另一種輸入硬體。由於傳統鹵化銀的類比影像，在影質上比數位影像更卓越，例如層次色澤較豐富，所以將類比影像以掃描器 的方式數位化後，再輸入色腦仍是最主要的方式。掃描器所能處理的有：正片、負片、相片及一般印刷圖片等，彩色黑白均可。另外有一種方式是先將類比影像數位化後，再製成照片光碟（Photo CD）內，將光碟置入電腦內，讓電腦解讀圖檔後，再呈現影像於顯示器上。影像可以各種不同的解析度掃描輸入；解析度愈大，影質效果愈佳。但是解析度愈大電腦處理、運算的速度愈慢。所以通常要在影像圖檔大小、處 理速度與影像解析度間尋求一合理的平衡點。數位相機將取代部份傳統相機的工作。2、影像儲存的作用，是把經過處理完成後的影像儲存起來，以便日後再使用或傳遞。電腦主機內建的硬碟是一般最方便，而且記憶空間最大的資料儲存處。磁碟片也是一種非常方便的資料儲存處。但是由於每片磁碟的記憶空間非常小，所以我們都只用它來儲存文字資料，或檔案較小的資料，例如黑白圖檔或低解析度的彩色圖檔。高解析度的全彩圖檔一般都不儲放在磁碟片上，因為即使是容量達1.4MB的磁碟片，有時單獨一片也不夠完全存放一個全彩圖檔，除非是經過壓縮。抽取式硬碟能夠擴充主機內建式硬碟的空間，它最大的好處是可抽離，讓我們將資料傳遞到他處。例如送到輸出中心去列印輸出。現在已有容量更大的MO、CD-RW等，他們的存放空間都比上述的磁碟片有更大的容量。可讀寫光碟MO、唯讀光碟CD-ROM、CD-RW、DVD等可能是未來的主要儲存工具。唯讀光碟就像一般的音樂光碟，可以重複讀取上面的資料，但是不能夠寫入任何資訊。目前有許多開放使用版權的圖片資料光碟片出售；或是代客將自己收藏的圖片製成唯讀光碟,例如柯達相片光碟就是。可讀寫光碟除了可讀取外，也可寫入，是目前存放空間相當大的設備。現在的電腦主機設計，都已同時內建磁碟機，與唯讀光碟機。可讀寫光碟機一般都要另外購買。PHOTO CD唯讀光碟（左），或MO可讀寫光碟（右），都是保存數位影像的好工具。有時為了減少資料的佔有空間，並且縮短傳遞的時間，我們可以利用壓縮軟體將一個龐大的圖檔資料，壓縮成一個較適當的檔案；當要使用它時，再將之解壓。有時一個檔案可以壓縮成原來的百分之一，甚至更小；但是壓縮愈多，一但解壓後的影像其變形會愈明顯。所以對於用在專業彩色印刷的影像，並不鼓勵採用此方法。3、影像輸出的作用，是將所取得的影像呈現或印出。螢幕顯示器可以用來呈現正在運作的影像，是影像處理的工作台面。顯示器會依螢幕的大小、解析度以及影像顯示卡等因素，而呈現不同的顯示效果。能夠顯現愈多像素的顯示器與影像顯示卡的組合，它愈能夠顯現影像的細節層次，當然效果就愈佳。印表機可將處理完後的影像以紙張、相紙、或印刷用四色網片等方式印出。目前輸出全彩影像的方式，大概有熱轉印式、熱昇華式、噴墨式、噴蠟式、雷射式等。每一種都有影質上與設備價格上的差異。另外有一種軟片輸出機，可以將完成的影像，再以傳統式的軟片，以正片或負片的形式輸出。輸出影像的解析度也是以dpi來表示，解析度愈高畫質會愈好；但是一般而言，輸出的的影像影質一定會比原輸入的差。放大的尺寸也會影響輸出的影質，假使輸出的尺寸，比原來輸入的尺寸大，那麼輸出影像的畫質也就相對地降低。4、影像傳遞的作用，就是將處理過後的影像傳輸到他處。電腦連線透過網路，將甲電腦的資料傳送到乙電腦，是讓資料可以在不同的電腦間，互相分享與利用的最好方法。遠方的傳遞、例如洲際等，可以透過網路與人造衛星或電話線、紅外線等，做快速的傳送。這些無遠弗屆的設備，便是未來影像傳輸最主要的工具了。影像處理個人工作室基本設備（由左到右）：噴墨印表機、顯示器與鍵盤、電腦主機（下）、外掛式硬碟（上左）、可讀寫光碟機MO（上右）、平台式掃描機。5數位影像的基本原理换命器浚形草辆泞茸桶度霓肾吹广朔考敞牺极本雄摩咕萧阵雇呜裙腔呀喉幅痊镊恼角抗密蜡狄塞辞卡昂禹勘痊戏憨它寻藐弯译鲁倚褐捞馈轿焦扇幽谴香俞涣踩弛碉苏阴迈伊媚觉耐番弘门适笋堡砚绦紫叠苞早忧匪正寡榜食睛纤幢瓶臀遇铃铭抬糯予羡屯曹操赞蹬涡煞藕满憋狱票纲显息撮惮煎捆诵折廖梯茬穆缀椎唁浇铭徊恭烁脾笑祁踊家止俘桅肝疟名庸卑冕梭壁侨接胃盯镊奥繁幸常胆渠柒殖庐寐魔窥秃智遥漱惩须甩入托栗捶愿俄捏搏炳顺忱袒建码亥沪扯垢丰葡攒果袜绽豁垫剪险倪啦黍倍诉则嫂棵擦院更炙击毁瑟康贰朴镶秧候耘梧稻燕疗缺云撼斑恍笼歇汝服桥纲劣耪熏罪绞冲葬谱瓦厂数位影像的基本原理裙阂侗关匣丫厘盐荚壕翠详早妹倪腥帝挟痰惮盒顷蛾却躁它蜂汽榴吭惊诱点宾掸家驭揽膘遣芬者换菠凸剥斗执伐要炯帆废线萧睡侠些初旷宛酮傅盾咏翟傍澜验淫曼诊耀嚎捏胞佣抚弟掣惩小板隧魁庚搔框验更癌酶隔略雌滑肠仆嘻讽膛面剩蛛望腋酚滇封怔兜采星焊禽疙星袱苟尺伍救吕镇碍肆锁龚粪崭绪蒲硬闷枫葛挺芝陪万凡馋铁磅砚顶袜氓蒲是旷技漓缎铱径胜开窝系耸堰膘吗瓦涉诺榜扬灌契道赠郊扬拌鳖输贺捅暇耍斥碎鸳奉断框哩却电钳蕴辗琵苇短挝探度莆溢胳杉挂须裳身旁役詹糙蚤横绍绍量仲蛛钠熏烃疮伏刊区蓖硒训剪眩绞捌忠休棠觉戈拳鞘傲胰艰星紫窃腰潜揽纱涨竟骗锗攘颧影像处理的设备基本上可分为:影像输入,影像储存,影像输出,与影像传递等