图像存储与显示原理

1、计算机图像存储与显示原理,0112942-谭仁义,图像存储原理,从结构上讲，图形文件分为两种，即位图和矢量图。在位图中，图像由许多的屏幕小点（我们通常说的像素）组成，这些小点对应显存中的“位”，而就是这些 “位”决定了像素的图形属性，如像素的颜色、灰度、明暗对比度等。,当一个像素所占的位数多时，它所能表现的颜色就更多、更丰富，从整体上看，图像的色彩就更艳丽，分辨率就更高。位图中所分的二位图、八位图等正是指像素所占的位数。当位图被放大或缩小时，由于像素的数量没有改变，图像的分辨率就会降低，图像的外观自然就大打折扣。,矢量图,矢量图就是用矢量代替位图中的“位”。简单说来，矢量图不再给图的全部像素作

2、统一的标记，而是用矢量给图的几何部分作标记。,多样化的图像存储方式,我们现在所用的各式各样的图像存储方式，归根到底都离不开上面提到的两种最基本的原理。下面我就现在大家常见的几种图形存储方式作一个肤浅的介绍。,BMP（BitMap）位图老祖宗,到现在为止，BMP还是Windows图形界面的基本构件之一，现在Windows的桌面依旧离不开它。BMP的颜色模式分为四种：2位（黑白）、4位（16色）、8位（256色）、24位（65535色）。由于这种格式无压缩，所以体积巨大。一张640480的图，若色彩丰富的话，可高达 1M2M。即便如此，到现在它还得到不少人青睐的原因是，它不会丢失任何的图像细节，哪

3、怕是一个细小的点，十分适合对图像要求严格的行业使用。,JPG、JPEG（Joined Photographic Experts Group）静态图像专家组,提供2:1到40:1的压缩比例，在88面积像素单元内进行压缩，当单元颜色值较单一时，则输出一种颜色，也就是说，它在压缩时只储存单元内相差较大的颜色值，随着压缩比例的上升，这一储存值便相应减少，利用人的视觉的灵敏度，将一些常人不易察觉的颜色变化略去。因此，在使用相同压缩比的条件下，一些颜色较单一的图像失真度较少，相反的就大一些。,GIF动态位图开国元老,GIF包括三种格式，均为8位位图，最大支持256种颜色。一种是静态的GIF图，数据经过一定

4、的压缩。另外两种是GIF89a和GIF87a。支持动画格式和透明效果，压缩方式与静态GIF图类似，可说是GIF的延续，但是由于它对颜色的支持不是很丰富，所以不论是动态的还是静态的GIF图，它都会使用真彩色的图像失真。因此，动态GIF图一般仅在网页中存在，而静态GIF图在JPEG及下面将提到的PNG格式的双重夹击下，越来越少人使用了。,PNGGIF补丁版,PNG是一种较新的位图格式，比较少人用，由于它与GIF格式相类似，支持透明格式，可惜并不支持动画效果，但最大可支持24位真彩色，多少弥补了静态 GIF的不足。PNG格式的压缩算法有其独到之处，对8位及以下位图的压缩能力比JPEG的压缩算法要好。

5、在肉眼观察失真度相当的情况下，JPEG格式仅有2025:1，某些8位图片用PNG格式存储可达4050:1的压缩比！可见以前的JPEG还没有到孤独求败的地步。但是，用PNG格式储存24位真彩图时，由于其要保留对透明格式的支持，状况惨不忍睹，文件比BMP格式的还大，难以想像它是怎么计算的。,TIF、TIFF（Taggered Image File Format）标记图像文件格式,PCD PhotoShop 的专利,WMFWindows位元文件 .,数字化图像,所谓数字化图像，就是将图像上每个点的信息按某种规律（模拟/ 数字转换）编成一系列二进制数码（0 和1 ），即用数码来表示图像信息。这种用数码

6、来表示的图像信息可以存储在磁盘、光盘等存储设备里，也可以不失真地进行通信传输，更可以有利于计算机进行分析处理。,图像显示原理,谈到计算机图形显示技术，可分为硬件和软件两大部分，且这两大部分密切相关。就广义的图形来说，可以分为由计算机生成的字幕与图形、由扫描仪输入的图形、由图像卡输入的活动图像及由该卡捕捉到的单帧图像（可以用某一规定的图形格式来存储）等。当这些图形图像以文件形式存储下来时，可以有静态或动态、低分辨率或高分辨率等数十种格式。,1图形适配器及其显示模式,从1981年问世的ibmpc机到当今的pentium系列微机，其图形显示方式都是通过图形适配器送到光栅扫描帧缓冲式显示器进行显示的，

7、而图形适配器则是一块插在计算机主板上总线扩充槽内的插卡，它沟通了主机与显示器的联系，一般简称作显示卡。,2光栅图形显示器的工作原理,在图形显示卡上都有一个由视频存储器vram组成的显示缓冲区，它接受并暂存计算机送来的图形图像数字信息，经da转换为模拟信号后，再送到显示器去显示。早期的mda卡上仅有4kb容量的显示缓冲存储器，到标准vga卡时容量增至512kb。增强vga卡一般为1mb容量，而目前扩展功能的显示卡上，显示缓冲区的容量已达到2mb到4mb。,显示缓冲区可以看成是一个与屏幕上像素分布一一对应的二维矩阵，其中的每一个存储单元对应着屏幕上的一个像素，其位置可以由二维坐标（x，y）来表示。

8、显示缓冲区的存储单元与显示器屏幕坐标的对应关系可以由图1来示意。,显示缓冲区的存储单元与显示器屏幕 坐标的对应关系,二、图形的生成,1初始化 各种图形显示模式已经写入到机器主板上的rombios中。通过对rombios的合理调用，就可以获得所需的显示模式。由于各种显示卡可以有许多种显示模式，因此，在计算机生成任何图形之前，必须进行图形的初始化工作，也就是说必须要装入图形驱动程序，以确定计算机是工作在哪一种图形显示模式。,2点的显示,由于图形显示器件的显示方式具有离散性质，使得任何图形的显示都是由点的集合形式呈现的，也就是说，点是构成直线、圆弧、抛物线及其它任意曲线的最基本元素，也是构成面、体等

9、图形的最基本元素，因此在讨论计算机生成任何图形之前，首先应了解点的显示原理。,点的显示一般有两种方式：其一，是采用dos操作系统的rombios的系统中断调用，其int10中断处理子程序就是对显示屏幕进行处理的；其二，是直接存储器存取（dma）的快速写点方式，即直接对显示卡上的视频vram进行存取。,dosbios的调用方法一般比较简单，但由于需要经过ah、al、cx、dx等几个寄存器的存取动作，写点的速度要慢些。 dma方式的写点速度要比dosbios调用方式的写点速度快得多，但算法稍复杂一些。,近些年来，对于图形图像显示技术的研究一直是计算机领域的一个热门话题，不少公司也相继推出了各式各样

10、的图形图像加速技术。如最近新推出的directdraw直接写屏技术，可以使图形图像的显示速度进一步加快，这对于大量3d图形的显示尤为显得重要。而基于directdraw技术的应用程序一般可以通过visual basic、visual c、borland c或delphi等编程语言来编制。,3基本图形的生成,基本图形一般指直线段、圆弧以及由它们构成的简单几何图形。根据前面关于在屏幕上写点的说明可知，要生成基本图形，只需根据构成基本图形的各曲线段的方程找出所有符合曲线方程的点（即x、y坐标值），并在屏幕坐标的相应位置上以给定的颜色正确显示这些点，即可在屏幕上完整显示出由计算机所画出的图形。值得说明的是，计算机显示器屏幕上所能显示的最大点数由显示卡的不同显示模式所决定。,因此，在进入图形显示方式时，首先要在显示器的屏幕上建立一个坐标系，且水平和垂直坐标均取为整数。当通过方程计算出来的x、y坐标值不为整数时，还应对该坐标值以四舍五入方式