第2章计算机图形和图像基础.ppt

1、第2章 计算机图形和图像基础,2.1 计算机图像(点阵图) 2.2 计算机图形(矢量图) 2.3 点阵图与矢量图的关系 2.4 图形图像的印刷 2.5 思考与练习,2.1 计算机图像(点阵图),2.1.1 点阵图 点阵图(又称为栅格图像)使用颜色网格(即像素)来表现图像。每个像素都有自己特定的位置和颜色值。如图2-1所示，一幅位图图像中的自行车轮胎就是由该位置的像素拼合在一起组成的。在处理位图图像时，编辑的是像素，而不是对象或形状。,图2-1 不同放大级别的位图图像示例,位图图像是连续色调图像(如照片或数字绘画)最常用的电子媒介，因为它们可以表现阴影和颜色的细微层次。位图图像与分辨率有关，也就

2、是说，它们包含固定数量的像素。因此，如果在屏幕上对它们进行缩放或以低于创建时的分辨率来打印它们，将丢失其中的细节，并会使图像呈现锯齿状效果。,2.1.2 像素 像素(像元)是组成图像的最基本的单元。它是一个小的方形的颜色块。一个图像通常由许多像素组成，这些像素被排成横行或纵行，每个像素都是方形的。当用缩放工具将图像放到足够大时，就可以看到类似马赛克的效果，其中每个小方块就是一个像素，也可称之为栅格。每个像素都有不同的颜色值。单位面积内的像素越多，则分辨率(ppi)越高，图像越清晰，反之图像越模糊。,2.1.3 点阵图的性质 由于图像是由像素点组成的，所以位图在表现色彩、色调方面的效果比矢量图更

3、加优越，尤其在表现图像的阴影和色彩的细微变化时效果最佳。在处理位图时，编辑的对象是图像中的像素点。显然，位图的清晰度与像素点的多少成正比。,2.1.4 位深度 位深度又称为色彩深度，是指在一个图像中颜色的数量。常用的位深度有1位(bit)、8位、24位和32位。1位有两个可能的数值：0或1。这些“位”是用来定义图像中每个像素的颜色的，随着用来定义颜色的“位”数的增加，每个像素的颜色范围也在增加。,因为一个1位的图像包含21种颜色，所以1位的图像最多可由两种颜色组成。在1位图像中，每个像素的颜色只能是黑或白；一个8位的图像包含有28种颜色，或256级灰阶，每个像素可能是256种颜色中的任意一个；

4、一个24位的图像包含1670万种(224)颜色；一个32位的图像包含232种颜色，但很少这样讲，32位的图像可能是一个具有Alpha通道的24位图像，也可能是CMYK色彩模式的图像，这两种情况下图像都包含有四个8位的通道。图像色彩模式和色彩深度是相关联的(一个RGB图像和一个CMYK图像都可以是32位)，但不总是这种情况。Photoshop也支持16位通道，可产生16位的灰度模式的图像、48位的RGB模式的图像、64位的CMYK模式的图像。表2.1列出了常见的色彩深度、颜色数量和色彩模式的关系。,表2.1 常见的色彩深度、颜色数量和色彩模式的关系,2.1.5 分辨率 图像分辨率的单位是ppi(

5、pixel per inch)，即每英寸所包含的像素数量。如果图像分辨率是72 ppi，就是指在每英寸长度内包含72个像素。图像分辨率越高，意味着每英寸所包含的像素越多，图像就有越多的细节，颜色过渡就越平滑。例如，用于制作(印刷)多媒体光盘的图像通常有72 ppi就可以了，而用于彩色印刷品的图像则需300 ppi左右，这样印出的图像才不会缺少平滑的颜色过渡。,图像分辨率和图像所含信息量多少之间有着密切的关系。图像分辨率越高，所包含的像素越多，也就是说图像的信息量就越大，因而文件也就越大。通常文件的大小是以“兆字节(MB)”为单位的。一般情况下，一个幅面为A4大小的RGB模式的图像，若分辨率为3

6、00 ppi，则文件大小约为20 MB左右。,通过扫描仪获得信息量大的图像时，设定扫描分辨率为300 dpi就可以满足高分辨率输出的需要。若扫描时分辨率设得比较低，如果通过Photoshop来提高图像分辨率，则由Photoshop利用差值运算来产生新的像素，这样会使图像模糊、层次差，不能忠实于原稿。如果扫描时分辨率设得比较高，图像已经获得了足够的信息，通过Photoshop来减少图像分辨率则不会影响图像的质量。 另外，通常提到的输出分辨率是以dpi(dots per inch，即每英寸所含的点)为单位的，它是针对输出设备而言的。通常激光打印机的输出分辨率为300600 dpi，照排机要达到12

7、002400 dpi或更高。,2.1.6 图像文件格式 1BMP格式 BMP是在DOS和Windows平台上常用的一种标准图像格式，有压缩和不压缩两种形式。它支持RGB、索引颜色、灰度和位图色彩模式，不支持Alpha通道。,2TIFF格式 TIFF(Tagged-Image File Format)这种格式支持跨平台(MAC、PC)的应用软件。也可支持多种Photoshop的图像模式，包括Bitmap、Grayscale、Index Color、RGB、CMYK和Lab模式，同时，RGB、CMYK和Grayscale模式均可包含Alpha通道。TIFF格式支持RLE压缩，同时支持无损失的LZW

8、压缩，这种压缩方式可使文件最小化，并且可缩短电子信息传输的时间。如果选择LZW压缩，Photoshop打开和存储文件的时间会长一些，因为需要完成压缩和解压缩的过程。TIFF格式能够存储更多的图像细节，很多扫描仪也常使用TIFF格式。,3JPEG格式 JPEG(Joint Photographic Expert Group)是一种图像压缩格式。JPEG是一种有损失压缩，其压缩率较高，一般达到1/201/100，并且压缩后的图像品质较好，非专业人士一般无法用肉眼分辨出原图与压缩图的区别。因此，JPEG被广泛应用于Internet，它可以存储RGB或CMYK模式的图像，虽然它不能存储Alpha通道，

9、也不支持透明，但可以嵌入路径。经过JPEG压缩的文件在打开时会自动解压缩。,4GIF格式 GIF(Graphics Interchange Format)是网页上通用的图像文件格式，用来存储索引颜色模式的图像。GIF格式是采用LZW的压缩方式。GIF格式只支持256种颜色。GIF格式不支持Alpha通道。GIF98a格式能够将图像存储成背景透明的形式，并且可以将数张图像存储成一个文件，从而形成动画效果。 Photoshop中，可通过存储为(Save as)命令将Bitmap、Grayscale、Index Color模式的图像存储为GIF格式。,5PSD格式 PSD是Photoshop的专用图

10、像文件格式，它能保存图像数据的每一个细节，可以存储成RGB或CMYK等色彩模式的文件，也能自定义颜色数目进行存储。它还可以保存图像中各图层中的效果和相互关系，各层之间相互独立，便于对单独的图层进行修改和制作各种特效。正是由于这个原因，其存储的图像文件比较大。,2.1.7 基于点阵图的软件 1Photoshop 无论是PC机还是苹果机的用户，只要谈到图像处理软件都首推Adobe Photoshop。该软件诞生于20世纪80年代末期，其最初的程序是由美国Michigan大学的一位研究生Thomas Knoll创建的。从1990年到现在，Adobe公司正式推出的Photoshop已有7个版本了。Ad

11、obe Photoshop日臻完善，已经成为当今世界上一流的计算机图像处理工具。 Adobe Photoshop的主要功能在于处理照片、印刷品等位图图像，可以对图像进行裁切、融合、变换和特殊效果制作等。Adobe Photoshop软件的特色在于：支持大量的图像格式，支持多层工作方式和具有多种多样的选取功能。,2Corel PHOTO-PAINT Corel PHOTO-PAINT是加拿大Corel公司开发的，用于处理照片等位图图像的软件，支持几乎所有的位图文件格式，适用于PC机的Windows平台，具有超强的照片处理功能和较好的绘画功能。,3PHOTO-PAINT PHOTO-PAINT是美

12、国微软公司开发的Office系列办公软件之一，该软件具有一般的图片处理功能。,2.2 计算机图形(矢量图),2.2.1 矢量图 矢量图形由被称为矢量的数学对象定义的线条和曲线组成。矢量图根据图像的几何特性描绘图像。如图2-2所示，一幅矢量图形中的自行车轮胎是由一个圆的数学定义组成的，这个圆按某一半径绘制，放在特定的位置并填以特定的颜色。移动轮胎、调整其大小或更改其颜色时不会降低图形的品质。 矢量图形与分辨率无关，也就是说，可以将它们缩放到任意尺寸，也可以按任意分辨率打印，这都不会丢失图像的细节或降低清晰度。因此，矢量图形是表现标志图形的最佳选择，因为标志图形(如徽标)在缩放到不同大小时必须保留

13、清晰的线条。,图2-2 不同放大级别的矢量图形示例,2.2.2 图元 矢量图是根据图形的几何特性来描述的，点是构成矢量图的最小单位，点的X、Y坐标定义了对象的位置。点是不可见的，但它又是确实存在的，创建一个对象至少需要两个点。图元是构成图形的基本组成部分，一般包括线段、贝赛尔控制柄、路径和填充色。,1线段 线段分为直线段和曲线段，如图2-3所示。线段中点的性质决定了线段是曲线还是直线。在一段曲线段中，至少有一个点是贝赛尔(Bezier)控制点才能进行曲线段的调整，而在直线段中没有贝赛尔控制点。在基于矢量图的软件中创建的图形形状是由直线段和曲线段定义的。,图2-3 直线段和曲线段,2贝赛尔控制柄

14、 贝赛尔控制柄是通过贝赛尔控制点(Bezier Control Points，BCP)对图形进行调整的。每一个贝赛尔控制点具有两个扩展的贝赛尔控制柄，这些控制柄不但控制线的形状，而且决定两条线相交时的性质。在交点处并没有贝赛尔控制柄，对于平滑过渡的贝赛尔控制点，贝赛尔控制柄是相连的。贝赛尔控制点的调整如图2-4所示。,图2-4 贝赛尔控制点,3路径 路径是一个或多个点连接成的线段，所有的线段或连接点都在同一个路径上。路径可以是开放的，也可以是闭合的。开放路径的起点和终点是分开的，如图2-5所示；闭合路径的起点和终点是重叠的，如图2-6所示。,图2-5 开放路径,图2-6 闭合路径,4填充色 路

15、径和曲线段内部都可以填充不同的颜色。在开放路径中，起点与终点之间有一条不可见的线存在，如图2-7所示。在闭合路径中，填充区域为封闭的区域，填充是沿封闭的路径进行的，可以预见填充后的颜色效果，线是可见的，如图2-8所示。,图2-7 开放路径的填充,图2-8 闭合路径的填充,2.2.3 矢量图的性质 (1) 可任意编辑对象。在基于矢量图的软件中创建的对象可进行任意的修改，就像在文字处理软件中处理文本一样，印刷之前可随时改变。 (2) 可任意缩放对象。可对矢量图进行任意的缩放、旋转或变形，进行这些操作后图形仍具有很高的显示和印刷质量。 (3) 可采取最高分辨率印刷。在任何输出设备及打印机上，矢量图都

16、能以打印机或印刷机的最高分辨率进行打印输出。 (4) 文件小。基于矢量图的图形文件较小，通常以KB(千字节)度量。,2.2.4 矢量图文件格式 1EPS格式 EPS(Encapsulated Post Script)是由Adobe公司专门为存储矢量图而设计的文件格式，用于在PostScript输出设备上打印作品。它可以在各软件之间进行文件格式的相互转换，而不会因软件的文件格式不同而无法进行印刷。,2AI格式 AI(Adobe Illustrator)是一种矢量图格式。Illustrator可以把Photoshop中的格式转化为“*.AI”格式，在Illustrator、CorelDRAW中可以

17、直接打开它，也可以使用导入命令导入，而且经过处理的图像同样是矢量的，仍然可以改变图像颜色和调整图像形状。,3CDR格式 CDR是CorelDRAW中的一种矢量图形文件格式，它也是所有CorelDRAW应用程序中均能够使用的一种文件格式。 4DWG/DXF格式 DWG/DXF(Drawing/Drawing Exchange Format)是AutoCAD中的图形文件格式，它以ASCII码方式存储图形，在表现图形的大小方面十分精确，可被CorelDRAW、3DS、3DS MAX、Flash等软件调用、编辑。,2.2.5 基于矢量图的软件 平面设计常用的基于矢量图的软件有以下几种： (1) Cor

18、elDRAW。CorelDRAW是加拿大Corel公司开发的矢量图绘图软件，该软件开发至今已经推出11个版本，是当今世界上最为流行的绘图软件之一。它集图像设计、图形绘制、图文排版、图形图像整和和印刷出版于一身。CorelDRAW以其强大的多功能性越来越多地受到人们的青睐。CorelDRAW是在PC机上开发出来的，目前Corel公司又推出在苹果机上使用的版本，使其得到更广泛的应用。,CorelDRAW软件支持许多图形图像格式，既可以在工作区处理矢量图，也可以处理位图；既可以存储矢量图，也可以存储位图，因此有很好的图形和图像的整合功能。CorelDRAW还具有优良的文字处理功能和图文混排功能，它以

19、十分便捷的操作、十分亲和的界面词汇和丰富多彩的变化，给用户带来创作的灵感和欲望。,(2) Illustrator。Adobe Illustrator是Adobe公司开发的绘画软件，有苹果机和PC机两种版本，是许多苹果机用户选择的图形制作软件，它与Adobe Photoshop图像处理软件珠联璧合。 (3) FreeHand。FreeHand是Macromedia公司开发的绘图软件，有苹果机和PC机两种版本，是许多苹果机用户选择的图形制作软件，它与Adobe Illustrator图形制作软件有异曲同工之处。,2.3 点阵图与矢量图的关系,从存储空间上看，由于在计算机中矢量图形与位图图像的记录存

20、储方式的不同，所以矢量图形需要的空间要远比位图图像的小。 从显示速度上看，尽管位图图像在存储和显示时占用的磁盘、显存空间相对较大，但这种图像计算机处理起来比较容易，所以显示速度相对较快。,从图像来源上看，位图图像有广泛的图像资源，比如从网络上下载、用计算机扫描仪扫描、由数码照相机拍摄、从众多的位图图像素材库上拷贝等。同时，位图图像还有众多的软件支持，用于位图的图像格式非常多。而矢量图形的来源相对比较少，不同矢量软件之间格式支持较差。 从输出效果上看，位图图像的明暗和色彩层次相对要丰满一些。,2.4 图形图像的印刷,2.4.1 打印分辨率 打印机分辨率是指激光打印机(包括照排机)产生的每英寸的油

21、墨点数(dpi)。大多数桌面激光打印机的分辨率为600 dpi左右，而照排机的分辨率为1200 dpi或更高。 喷墨打印机产生的是喷射状油墨点，而不是真正的点。但是，大多数喷墨打印机的分辨率大约在300600 dpi之间。,2.4.2 网线 如果仔细观察报纸上的图片，或者用放大倍数足够大的放大镜观看书刊中的图像，会发现图像中有许多疏密相间的色点，这些色点称为网点，在一排上的网点形成网线。就像计算机显示器或电视屏幕一样，其色彩是由很多光线反射强弱不一的像素组成的，其像素点在画面中排列得非常有序，且像素点密度很大，所以人们看到的是非常清晰的画面图像。如图2-1所示为在放大镜下看到的画面图像中疏密相

22、同的网点。,网线数目的多少决定了画面的清晰程度；不同纸张的质地印刷出的效果也不相同。例如细网线的印刷机在粗糙的纸面上印刷出的图像及文字会模糊不清，因为细网线密度高，色彩层次较集中，而纸质粗糙时，油墨很难粘附在纸张上。而对于光滑的纸张，如果设置的网线密度稀疏，印刷出的效果会看到网线，图像也会不清晰。所以在输出软片时必须考虑选用适当的网线。在印刷时一般常用的网线数设置如下：, 报纸所用网线数为6080 lpi(线/英寸)。 质量要求不高的一般印刷品所用网线数为100120 lpi(线/英寸)。 杂志和商业印刷品所用网线数为133150 lpi(线/英寸)。 高质量的彩色精美印刷品所用网线数为175

23、400 lpi(线/英寸)。,2.4.3 半色调打印 在打印或印刷图像时，打印或印刷的是网点，所以要得到更多的图像色彩阶调，图像必须转换为网点，所有的网点用相同的油墨密度来印刷或打印。由于网点的大小不同，产生了亮、中、暗调的光学色彩，这就是半色调。,图像是由最小的基本单位像素点组成的。将像素点转变成印刷用的网点时，一般像素点的数目是网点数目的倍数。因此，如果要在印刷机上印150 lpi的图像，就要将图像的分辨率设置为300 ppi，也就是水平方向的300个像素点乘以垂直方向的300个像素点，即每平方英寸中总共有9万个像素点。如果要在2400 dpi的照排机上制作150 lpi的半色调底片，将2

24、400除以150等于16，也就是说，半色调是由1616的网点阵列组成的。网点中的显像元素越多，半色调的设定越佳，印刷及打印效果就越好。一般高品质的精美图像的印刷其半色调点至少由1616的网点阵列组成。,2.4.4 印刷制版的常见问题及解决方案 1印刷撞网 在四色印刷中，每种颜色的网点都有特定的角度，如果其角度出现错位，就会和其他颜色产生冲突，出现花纹图案，也就是通常所说的印刷撞网或网花。 在四色印刷网片中，原稿中有些东西干扰网点图案会出现网花现象。在对图像扫描时，如果扫描的是印刷品，图像中的网点图案会和扫描过的网片上的新网点图案产生冲突，也就会造成网花现象。在扫描细花纹织品物、方格花布图案或在

25、电视屏幕上截取照片等过程中都有可能出现网花现象。,2四色(CMYK)中不能调配的颜色 画面中的图像色彩不管是通过照相机还是四色分色机获取的，经过印刷后的图像色彩都不可能表现得最完美。因为摄影师拍摄的照片是来自于自然光线，其颜色层次是无限丰富的，如图2-9所示，它表现在摄影正片中的色域就失去了一部分，通过电子分色机又失去了一部分，因此，四色印刷所能达到的只是一种与透明底片近似的效果。所以在印刷某些特殊颜色时，就会出现比较严重的颜色难以调配的问题，如图2-10中虚线圈中的灰色部分(在Photoshop中使用“视图”“色域警告”进行检查)。,图2-9 摄影师拍摄的照片,图2-10 Photoshop

26、中RGB模式图片的“色域警告”,四色印刷中不能调配的颜色有：荧光色、特殊的红色或亮度较高的黄色，这些颜色都超出了四色印刷中的色域，用CMYK颜色表现出来的只是近似的颜色。如果在印刷中要使用到特殊印刷色时，则必须用标准印刷色系来调配，如用Pantone油墨色系，同时还要考虑印刷厂是否能印出此特别色系。对于不能调配的特别色的印刷，最好是准备好色样或使用Pantone的色标表示出来。,3印刷制版时的模式转换 在电脑中我们输入的图像通常用的是RGB模式，印刷是由CMYK四色油墨相互叠印而得到图像的不同色彩。RGB模式是由“光色相加”模式来描述色彩的，而CMYK模式是由“油墨色减色”模式来描述色彩的，将

27、RGB模式的图像置入PageMaker文档或其他排版印刷系统后的图像为黑白色，并不是我们所看到的真实色彩。所以，图像如果用于印刷，在置入PageMaker文档前，必须将图像转换成CMYK四色油墨印刷模式。,4设定颜色时应注意的问题 因为显示器的颜色显示是以色光来显示色彩的，不管显示器的颜色矫正有多准确，也只能是模拟CMYK颜色。在图形制作或图像处理时虽然有些颜色在屏幕上可以显示出来，但却印刷不出来。在使用Photoshop调色板时，经常会出现如图2-10所示的颜色警告提示。其他软件也有类似提示。 图中调色板上被圈选部分的颜色为警告色，即为转换成CMYK后的参考色。在设定颜色的时候，如果调色板或颜色适配器中出现警告提示，表明当前调整的颜色不适用于CMYK四色印刷，而最接近于警告的颜色。,5专色的设定 平面设计师经常会遇到客户所要求的公司专有颜色，要求印刷专色，下面我们来介绍如何进行专色的设定。 在Photoshop中可以增加专色通道，或把现有的通道转化为专色通道，如图2-11所示。专色通道与Alpha通道相似，都可以随时编辑和删除。图像输出时将在四色片的基础上增加一张专色片。,图2-11 专色通道,6图像出血 在作品的设计中经常遇到图像在页面边缘的情况。图像的一边在页面边缘的情况叫做一面