數字圖像入門 用數字記錄顏色
夏昆岡 于 2011.06.01 20:40:04 | 源自:www.soomal.com | 版權:原創 | 平均/總評分:09.89/89
  • 制造商=OLYMPUS;型號=E-420;焦距=25毫米;日期=2009.11.10 10:55:20;光圈=F2.8;測光模式=模式;感光度=ISO100;曝光補償=0.0EV;曝光時間=1/4000秒;曝光程式=光圈優先
  • 打開任意一張數位照片,將它盡量放大。會看到很多彩色的小方塊,這些小方塊被稱為畫素,它是構成圖像最基本的元素。畫素的英文名Pixel,它是一個合成詞匯,由Picture[圖像] 和 Element[元素]兩個單詞合成。

    我們常常用1024X768、1600X1200這樣的表達式來描述圖片的尺寸,例如1600X1200,表示其橫向有1600個畫素,縱向1200個畫素,此圖一共有1920000個畫素構成。數位相機的宣傳資料中,常常提到該相機具有有效畫素XXX萬,即表示它最大能拍攝XXX萬畫素構成的數字圖像。一張圖片包含的畫素越多,它的資訊量就越大,理論上,不存在最大的數字圖片,但最小的數字圖片可以由單個的畫素構成。

    畫素可以是紅色的、紫色的、藍色的、綠色的、白色的……它可以有數以千萬甚至更多種變化,那么畫素是如何被存儲和表達的呢?依靠的是數字。

    為了記錄圖像,首先需要對光的強度進行量化,通常的情況是將光由最暗到最亮量化為256級。

  • 我們知道,光學的三原色為紅綠藍,這三種光可以合成其他任意顏色,例如紫色光、橙色光等等。因此只要記錄三原色的亮度,就可以記錄下色彩的變化。紅綠藍三種光的亮度分別被量化為256級,都為0時,表現為黑色,都為255時,就是白色。理論上,這種記錄方式,可以記錄下至多16777216種不同的顏色,這些顏色可以用數字來記錄,例如用0來表示黑色,用16777215來表示白色。量化后,用數字表示對應畫素的顏色,即數字圖像最基礎的構成原理。

    前面提到,光的量化級數為256級,這正好是2的8次方。紅綠藍三種光分別量化為256級,能產生2的24次方[16777216]種變化,這種圖像又被稱為24位[Bit]圖像。

  • 制造商=OLYMPUS;型號=E-PL1;焦距=42毫米;日期=2010.06.15 12:53:07;光圈=F5.6;測光模式=模式;感光度=ISO640;曝光補償=-1.0EV;曝光時間=1/100秒;曝光程式=光圈優先
  • 并不是所有的圖像都是24位,黑白圖像只有8位,即0-255的256種變化。其實,更準確的稱呼不是黑白圖像,而是灰度圖像,這種圖像只記錄合成光的亮度值,而不記錄三原色光的亮度值,24位圖像可以轉換為灰度圖像,會丟失色彩資訊,但保留合成光的亮度資訊。灰度圖像也可以轉換成24位圖像,但并不會恢復顏色,灰度圖像中亮度為255的畫素,轉換后會記錄為紅綠藍均為255的值,依次類推。

  • 不是所有的8位圖像就一定是灰度圖像,它也可以是彩色的。網路上常用的GIF圖像,就是一種彩色的8位圖像。它最多允許256種色彩存在,因此表現力會非常有限,為了讓色彩表現更加豐富一些,GIF圖像可以允許建立一個調色板,在調色板中存儲使用最多的顏色值,每一種顏色值都有一個0-255之間的索引號[Index],畫素記錄的是索引號,通過索引號,可以檢索到顏色值。這張調色板的示意圖,就是《頤和園雪景》那張轉換為GIF后產生的。

    24位圖像需要消耗更多的存儲資源,因此在早年并不普及,16位圖像才是主流,16位圖像至多記錄65536種色彩變化,相比24位圖像,資訊量明顯要小很多。隨著24位圖像的普及,推廣者為其賦予了一個“真彩色”的概念,因此24位圖像又被稱為真彩圖像。

    隨著新的圖像技術的發展,出現了32位色圖像。它是在24位圖像的基礎上,增加了一個透明的概念,即畫素的的透明度,其變化范圍也是8位,即256級。這個透明層主要用于圖像合成時的運算,其色彩記錄范圍依然是24位。

    隨著存儲成本和運算成本的持續下降,人們對色彩的要求越來越高,也因此開始出現48位圖像,即每一種原色都進行65536級的量化,48位圖像理論上可以記錄281474976710656種顏色,記錄范圍要高于24位圖像千萬倍。

    不管是多少位,其差別主要是資訊記錄能力上有差異,其核心記錄方式是相同的,即用數字記錄畫素的顏色以及畫素的排列,并形成圖像,這使得數字圖像完全不同于以往任何一種圖像記錄方式。

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    113.116.075.***
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    發表于2019.09.26 09:40:57
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    106.007.172.***
    106.007.172.***
    發表于2016.07.30 11:53:48
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    124.172.177.***
    124.172.177.***
    發表于2014.04.18 12:49:46
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    059.052.***.***
    059.052.***.***
    光學上的是:“紅綠藍”三基色,因為人眼識別的顏色有限,幾乎所有顏色的感受都可以通過這三種來合成,而有的動物是4相甚至7相色,人眼是3相。

    而品紅、黃、青色則是三基色的補色

    因為印刷物品的顏色是由反色光譜決定的,因此對于三基色,只吸收紅色,那么綠色和藍色就反射出來了,合成的顏色就是青色,因此青色是三原色的一種
    發表于2013.01.11 19:32:30
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    買打印機時又接觸到品紅、黃、青,反而把自己繞暈了。
    發表于2012.02.16 16:02:58
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    即加色法和減色法的原理,這對于理解色彩的合成和表達能加深理解。
    發表于2011.07.01 10:31:51
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    發表于2011.06.05 18:05:07
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    發表于2011.06.05 14:18:14
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    發表于2011.06.05 01:13:06
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    03
    再頂下文章,有意義!
    發表于2011.06.05 00:08:28
    26
    183.045.***.***
    183.045.***.***
    48位圖像有必要嗎?應用在什么領域?不會是民用領域吧?難道把每種色光分成256個不同的亮度還不夠細致嗎??
    發表于2011.06.04 12:46:42
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    發表于2011.06.03 19:31:09
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    03
    發表于2011.06.03 11:21:55
    22
    03
    將大盡量放大,將它盡量放大
    發表于2011.06.02 19:32:10
    21
    03
    這個得嚴重的頂一下!
    發表于2011.06.02 15:41:06
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    發表于2011.06.02 13:43:17
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    03
    原來這樣啊,怪不得GIf做到可以小體積大內容,當然損失一些顏色
    發表于2011.06.02 11:25:11
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    發表于2011.06.02 08:47:07
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    科普文章,支援
    發表于2011.06.02 08:46:01
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