数码照片处理的基础知识.doc

1、数码照片处理的基础知识 1.1 数码图像 数码图像是指利用计算机绘制生成和通过输入设备采集输入，并以二进制数字形式保存 图形图像信息的数据文件，也叫做数码图像文件。 数码图像又可以分成位图图像和矢量图形两种类型。 位图图像也叫光栅图像或点阵图像，通常称为图像，是指由数字阵列信息组成，阵列中的各项数字用来描述构成图像的各个点的强度和颜色等信息。构成位图图像的每一个点称为像素（ Pixel），它是构成图像的最基本单元，也是一个方形色块，每个像素有特定的位置和颜色值。 1. 位图图像 位图图像的清晰度与图像所包含的 像素点的多少有关，单位面积内像素数目越多，则图像越清晰，反之图像就越模糊，且放大后边

2、缘会出现锯齿。当把一幅低分辨率的图像放大较大的倍数，位图图像就会出现锯齿边缘变的不清晰，如图 1.1 所示。 图 1.1 位图图像原图与放大后的效果对比示意 位图图像适合于表现有明暗变化、色彩丰富、层次感强和细节量大的画面，如彩色照片等。 2. 矢量图形 矢量图形又称向量图像，是用一组指令集合来描述构成图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等等信息。由于矢量图形是由运算关系支配，而与分辨率无关，因此可以 作意的进行放大缩小，而不会影响图形的细节或降低清晰度，如图1.2 所示。 图 1.2 矢量图形原图与放大后的效果对比示意 在计算机屏幕上显示矢量图形时，需由将描述的指令进

3、行计算转换成屏幕上显示的形状和颜色，因此在显示组合较为复杂的矢量图形时，显示速度就会明显减慢。 由于构成原理和相关特性的不同，矢量图形比较适合用于表示线框图、标志图、工程制图、美术字等较为以形状表现为主颜色较为简单的图案，而不适合表现人物、风景等复杂的图像。 位图图像和矢量图形的主要区别，如下： 1. 位图图像是由像素点构成画面内容；矢量 图形是以各种几何形状通过数学公式描述而成。 2. 位图图像相对的比矢量图形占用更多的存储空间。 3. 由于位图图像像素点之间没有内在联系，在放大和缩放时，部分像素点数据可能会掉失或被重复添加，而导致图你的清晰度受损；而矢量图形的描述是由运算关系来支配，放大和

4、缩小时不会影响图形的清晰度。 4. 对于在计算机屏幕上显示较为复杂的图像或图形，矢量图形的显示速度比位图图像要慢。 5. 位图图像的表现能力强，适用于有较复杂层次和丰富色彩的图像；矢量图形适用于表现色彩简单、无明显层次的图形。 1. 2 像素与分辨率 像素和分辨率是两个常用的基本概念，它们的大小设置决定图像的大小和输出的质量。 像素（ Pixels）是构成图像的最小单元，它的形态是一个方形色块。每个像素有特定的位置和颜色值，很多个像素组合在一起就可以构成一幅图像。 分辨率是衡量图像质量和细节表现力的一个重要因素，它是指单位区域内包含的像素数量。分辨率是一个统称，一般有屏幕分辨率、图像分辨率、打

5、印分辨率和扫描分辨率之分。 屏幕分辨率是指显示器上每单位长度显示的像素数目，通常以点 /英寸（ dpi）为度量单位。屏幕分辨率与显示器的大小、像素设置和显示模式有关，一般 的显示器屏幕分辨率为 96dpi。 图像分辨率是指位图图像中每单位长度像素点的数量，其度量单位通常可以用像素 /英寸或像素 /厘米来表示。图像分辨率决定位图图像的显示质量，对同样大小的一幅图像，如果组成该图像的像素越多，则图像分辨率也越高，图像也越清晰，图像文件的占用的容量也越大；反之就是分辨率越低，图像越显的粗糙不清晰。如分辨率为 30 像素 /英寸的 11 英寸大小的图像总共有 3030 个像素；但若分辨率为 100 像

6、素 /英寸的 11 英寸大小的图像总共有 100100 个像素。 打印分辨率也是用 dpi 来表示，即指每英寸打印 多少个点，它直接关系到打印机输出图像的质量好坏。 扫描分辨率是扫描仪最重要的指标之一，通常用 dpi 来表示，它是指每英寸图像可转换的线数。扫描分辨率分为二种：光学分辨率和插值分辨率。光学分辨率是指扫描仪在扫描时读取源图像的真实点数。插值分辨率是指在真实的扫描点基础上通过计算插入一些点后形成的分辨率。 1. 3 颜色相关的基本概念 1. 三基色原理 自然界常见的各种颜色光，都可以由红、绿、蓝三种颜色光按比例相配而成，同样绝大多数颜色光也可分解成红、绿、蓝三色光，这就是通常所说的三

7、基色原理。 2. 颜色深度 位 图图像中各像素颜色（或亮度）信息用若干个数据位表示，这些数据位的个数就是所谓的颜色深度，有时也叫位深或像素深度，也是衡量位图图像的质量的因素之一。 颜色深度反映了构成图像颜色的总数目，颜色深度为 1 时每个像素只能使用两种颜色，即单色图。如一幅彩色图像的每个像素用 R、 G、 B 三个分量表示，若每个分量用 8 位，那么一个像素就要用 24 位表示，即颜色深度为 24 位，每个像素可以用 224=16777216 种颜色中的一种来表示。 一般情况下，常见图像的颜色深度有 8 位、 16 位、 24 位。 3. 彩色的亮度、色调和饱和度 亮度、色调 和饱和度一般是

8、用于描述彩色，通常所看到的彩色光都是这三种特性的综合效果。 亮度，是指光作用于人眼时所引起的明亮程度的感应，它和被观察的物体的发光强度有关。 色调，是指人眼看到一种或多种波长的光时所产生的色彩感觉，它是颜色的基本特性。 饱和度，是指颜色的纯度即渗入白光的程度，也可以说是指颜色的深浅程度。 1. 4 图像的色彩模式 色彩模式决定了以什么样的方式在计算机中把图像的颜色表现出来，不同的色彩模式所定义的颜色范围也不同。不同的色彩模式可以影响图像的色彩显示、图像的通道数和图像文件的大小。 1. 灰度色 彩模式 灰度模式通常是 8 位图像，属于非彩色模式，包含 256 个灰阶，即用 256 种不同灰度值为

9、表示图像，只包含一个 Black 通道。 0 表示黑色， 255 表示白色。灰度图像中的每个像素的颜色都是用 8 位二制数字存储。可以将图像从任何一种彩色模式转为灰度模式，也可以将灰度模式转为任何一种彩色模式，但从灰度模式转换为彩色模色，并不能恢复灰度图像中颜色。 2. RGB 色彩模式 RGB 是色光的色彩模式， R 代表红色、 G 代表绿色、 B 代表蓝色，这三种颜色每一种都有 256 级亮度模式，因此三种颜色相叠加就能形成 1670 万种颜色。三种色彩 相叠加形成了其它的颜色，就可以显示完整的彩色图像颜色，因此 RGB 色彩模式也叫加色模式。 在 RGB 色彩模式下，每一种原色将单独形成

10、一个色彩通道，各通道上颜色亮度分为256 阶，即 0 到 255。把三个通道组合成一个 RGB 复合通道就可显示彩色图像的颜色。 在日常的应用中，显示器、投影设备及扫描仪等硬件设备都是利用色光三原色进行彩色显示的，而且在视频编辑中， RGB 是唯一可以使用的配色方式。一般在图像编辑时， RGB模式为首选的色彩模式。 3. Lab 色彩模式 Lab 色彩模式是于 1931 年由 CIE 制定出的一套国际色彩标准， 它是 CIE 组织确定的一个理论上包括人眼可见的所有色彩的色彩模式。 Lab 色彩模式由三个通道组成，即一个光强度通道（ L）和两个色调通道（ a、 b）组成，其中 a 分量是指从绿色

11、到红色的颜色分量变化， b 分量是指从蓝色到黄色的颜色分量变化。一般色调通道的取值范围为 +128-128，光强度通道取值范围在 0100 之间。 Lab 色彩模式所能定义的色彩数是最多的，而且与设备无关，它解决了彩色复制中由于不同印刷设备或显示设备带来的差异问题。 4. HSB 色彩模式 HSB 色彩模式是根据人体视觉而开发的一套色彩模式，是最接近人类 大脑对色彩辨认思考的色彩模式，即将颜色看作由色相、饱和度和明亮度组成。 色相（ H）是指组成光谱的纯色，是用来区分色彩的名称。以饼状图来显示红色、绿色和蓝色，分别位于 0 度、 120 度和 240 度的位置。黑色及各种灰色是属于无色相的。

12、饱和度（ S）是指某种颜色的浓度或纯度。饱和度为零时，即为灰色。白、黑和其它灰度色彩都没有饱和度。饱和度越高，颜色的浓度也就越高，最大的饱和度时是每一色相的最纯的色光。 明亮度（ B）是指某种颜色中光的强度。明亮度为零时即为黑色，明亮度低则色彩暗淡，明亮度高则色彩明亮。 5. CMYK 色 彩模式 CMYK 色彩模式是针对印刷而设计出的一种色彩模式， CMYK 即代表印刷上用的色种油墨色， C 代表青色， M 代表洋红色， Y 代表黄色， K 代表黑色。与 RGB 色彩模式相反，CMYK 色彩模式是一种减色色彩模式，主要是用于描述光线射到物体上，物体将吸收一部分光线后，反射光的颜色（即眼睛看到

13、的物体颜色）。 一般在 CMYK 色彩模式的四种颜色的通道中，为每个像素的每种印刷油墨指定一个百分比值，当四种颜色通道的分量值均为 0%时，即产生白色。 1. 5 关于 Alpha 通道 在图像处理或视频处理的时候，会用到一些拥有 32 位颜 色深度的图像素材剪辑。 32位颜色深度，实际上它是在 24 位颜色深度上添加一个 8 位的灰度通道，为每一个像素存储透明度信息。这个 8 位灰度通道被称为 Alpha 通道。 Alpha 通道是一个十分重要的概念，在完成高质量的图像处理或视频合成处理时，经常会用到 Alpha 通道。一般专业的图像处理、动画制作和视频处理软件，如 Photoshop、 3

14、D MAX、 Premiere、 After Effects 等软件都会使用到 Alpha 通道。 Alpha 通道以 256 级灰度变化来表示像素的透明度大小，一般纯白色为不透明，纯黑为完全透明，灰 度为部分透明。 Alpha 通道分为种类型，即直接 Alpha 通道和预乘 Alpha 通道。直接 Alpha 通道是将图像或素材剪辑的透明度信息保存在独立的 Alpha 通道中，仅在合成时起作用，而不会影响图像或素材剪辑自身；预乘 Alpha 通道除保存 Alpha 通道中的透明度信息，同时也保存可见的 RGB 通道中的相同信息，因此不仅在合成时起作用，对图像或素材剪辑自身的显示也有影响。 1

15、. 6 常用的图像格式 1. PSD 格式 PSD 图像文件格式是 Adobe Photoshop 自建的标准图像文件格式，它支持所有的图像色彩模式，能够保存图像数据中每一个细节，并能支持 Adobe Photoshop 的所有功能，还可以将图层、图层效果、 Alpha 通道、路径和颜色模式等所有原图信息一并保存，方便编辑修改。另外，由于 Adobe Photoshop 和 Adobe Premiere Pro 都是 Adobe 公司推出的产品，因此它的兼容性非常的好，可以把该格式的图像文件方便的应用到 Premiere Pro 中。 PSD 格式的图像文件的扩展名为 .psd。 2. BMP

16、 格式 BMP 图像文件格式是 Microsoft Windows 所定义的标准图像文件格式，可以被多种平台所支持。 BMP 格式支持 RGB、索引色、灰度和位图色彩模式，不支持 Alpha 通道。 BMP格式的图像文件的扩展名为 .bmp。 3. JPEG 格式 JPEG 图像文件格式是由静态图形专家组制定的一种有损的图像压缩格式，它的正式名称为“连续色调静态图像的数字压缩和编码”，是一种通用的静态图像压缩标准。其最大的特点是文件尺寸非常小，可以按不同的分辨率进行压缩或调整压缩比，是当前最优秀的图像压缩方式之一。 JPEG 格式支持 CMYK、 RGB 和灰度色彩模式，不支持 Alpha 通

17、道。JPEG 的压缩比很高，虽然属于有损压缩，但它还是能够非常出色的完成还原图像的工作。JPEG 格式的图像文件的扩展名为 .jpg 或 .jpeg。 4. GIF 格式 GIF 图像文件格式全称为“ Graphics Interchange Format（图形交换文件格式）”，是由CompuServe 公司设计开发，是专为联机图形而设计的。 GIF 格式的图像文件最多只能使用8 位颜色深度（即只能支持 256 色的图像），且不支持 Alpha 通道。但是它能保留索引颜色图像的透明度，并且支持将若干静态 图像一起存储形成动画。 GIF 格式图像的数据采用了顺序排列和交错排列的显示方式。 GIF

18、 格式的图像文件的扩展名为 .gif。 5. TGA 格式 TGA 图像文件格式原是 True Vision 公司的 TARGA 系统专有文件格式，现已成为数字化图像以及运用光线跟踪算法所产生的高质量图像的常用格式。它支持 32 位 RGB 色彩模式及 Alpha 通道，也支持索引色和灰度等色彩模式。 TGA 格式的结构简单且少有变化，因而很容易与其它格式的文件相互转换。 TGA 格式的图像文件的扩展名为 .tga。 6. TIF 格式 TIF 图像文件格式是由 Aldus 公司与微软公司共同开发的图像文件格式，它支持索引色、 CMYK、 RGB、 Lab 和灰度色彩模式及 Alpha 通道。

19、 TIF 格式图像的颜色可由单色到RGB 真彩色，其文件分为压缩和非压缩两大类，非压缩的 TIF 格式文件独立于软件，使用较为广泛。 TIF 格式的图像文件的扩展名为 .tif 或 .tiff。 7. AI 格式 AI 格式是矢量图形软件 Adobe Illustrator 使用的矢量图形文件格式，用于描述矢量图形，它可以被 Adobe Premiere Pro 1.5 直接导入使用。 AI 格式的图像文件的扩展名为 .ai。 8. EPS 格式 EPS 图像文件格式是指用 PostScript 语言描述的一种 ASII 文件格式，可以存储矢量图形，也可以存储位图。它支持 Lab、 CMYK、

20、 RGB、索引色、灰度、双色调和位图等色彩模式，但不支技 Alpha 通道。 9. WMF 格式 WMF 图像文件格式是一种比较特殊的文件格式，可以说是位图和矢量图形的一种混合体，在桌面出版领域应用十分广泛。 10. PNG 格式 PNG 图像文件格式是 Portable Network Graphics（可移植网络图形）的简称，是一种采用无损压缩方式可以存储 32 位信息的图像文 件格式。 PNG 格式的图像兼有 GIF 和 JPEG 两种格式的优点，它不仅能保存 256 色图像，还能保存 24 位真彩图像及支持 Alpha 通道，而且能将图像压缩到极限从而更利于网络转。由于它采用了无损压缩

21、算法，图像压缩后能与压缩前的图像质量一样，基本没有失真。 PNG 格式也支持交错方式显示图像，这无疑加快了图像的显示速度。 PNG格式也并非完美无缺，其最大的缺点就是不能象 GIF 格式一样支持小动画的制作，而且不支持 CMYK 色彩模式。 11. RAW 格式 RAW 格式是每个数码相机的一种专有格式，严格来说它并不是一种图像格式， 是一种记录了数码相机传感器的原始信息，同时记录了由相机拍摄所产生的一些原数据（ Metadata，如 IS0 的设置、快门速度、光圈值、白平衡等）的文件。 RAW 是未经处理、也未经压缩的格式，可以把 RAW 概念化为“原始图像编码数据”或更形象的称为“数字底片

22、”。 用该格式保存的这些文件是无损失压缩的，它 最大的好处是保存了最原始的 CCD数据，把更多的自由放在用户手里。 记录了最原始最真实的信息，不做修饰和更改，为后期制作留下了广阔的可操作性。 1. 7 数码照片的冲印尺寸 传统照片冲印时都会以较为严格的标准来度量要冲洗 的照片的冲洗尺寸。国际上以照片的短边作为计算标准来确定冲印尺寸，以“ R”作为单位，如 3R、 4R、 5R 等；国内是采用照片的长边作为计算标准来确定冲印尺寸以“寸”作为单位（这里的寸是指英寸 ，英寸是长度单位， 1 英寸 2.54 厘米 ），如 3 寸、 4 寸、 5 寸等。 数码相机所拍摄的 照片 与传统照片尺寸的换算 ，

23、主要涉及到像素数、照片画 幅 大小和冲印精度 等 3 个指标 。 像素是构成数码 图像的最小单位，像素越大，数码图像 的面积也越大。在使用数码相机拍摄时照片时，所说的照片像素多是指有效像素。有效像素是指在像素面积不变的情况下，数码相机能 获得最大的图像像素。 数码照片的面积像素数码照片宽边像素 数码照片高边像素。一般在数码相机的说明书上都会给出相机的有效像素和拍摄图像的像素数，如佳能的 EOS 5D Mark II 高性能单反数码相机的技术规格中就标明了有效像素 2110 万，可拍摄的静态图像像素 5616 3744 像素、 4080 2720 像素、 2784 1856 像素。这也就是说，数

24、码照片的有效像素数越多，数码照片的面积也越大，所构成的照片的长边和短边的像素值也越大，能冲洗的尺寸也越大。 冲印精度 （ DPI） 是指 在冲印时 数码 彩扩机在每英寸单位的范围内绘 制多少个墨点。 不同的数码彩扩机所能达到的最高 DPI 也是不相同的， 使用 250DPI300DPI 的冲印精度就可以获取高质量的照片了。 一般的数码照片采用 250DPI 左右的冲印精度就可以了。 了解了传统照片的尺寸的度量标准和数码照片的像素 以及冲印精度等知识 ，就可以根据数码照片的长边像素或短边像素 来 换算出 数码照片的 最大 冲印尺寸。 具体公式如下： 国内标准（寸）数码照片的长边像素 /冲印精度

25、国际标准（ R）数码照片短边像素 /冲印精度 如佳能的 EOS 5D Mark II 单反数码相机的为有效像素 2110 万，拍摄的数码照 片画幅大小为 5616 3744 像素，以 250DPI 计算，可以 换算出 最大的 冲印 尺寸为 22 寸或 15R。 冲印精度为 250DPI 的常用数码照片冲印尺寸参考 ，如表 1.1 所示。 表 1.1 常用数码 照片冲印尺寸参考表 照片规格 （国际标准） 英寸 厘米 画幅 像素 数码相机 有效 像素 1 寸 （ 1R） / 2.50 3.50 320 420 以上 / 2 寸 （ 2R） / 3.50 5.30 480 640 以上 307200

26、 有效像素（ 30 万）以上 5 寸（ 3R） 3.5 5 8.90 12.70 1280 960 以上 1228800 有效像素（ 130 万 ） 以上 6 寸（ 4R） 4 6 10.20 15.20 1200 1600 以上 1920000 有效像素（ 200 万 ） 以上 7 寸（ 5R） 5 7 12.70 17.80 1312 1750 以上 2296000 有效像素（ 220 万 ） 以上 8 寸（ 6R） 6 8 15.20 20.30 1536 2048 以上 3145728 有效像素（ 300 万 ） 以上 10 寸（ 8R） 8 10 20.30 25.40 1920 2

27、560 以上 4915200 有效像素（ 500 万 ） 以上 12 寸（ 10R） 10 12 20.30 30.50 2400 3200 以上 7680000 有效像素（ 800 万 ） 以上 数码相机 是通过使用 CCD或 CMOS 等感光器件来替代传统相机的胶卷进行感光成像，而数码相机所采用的感光器件将决定所拍摄照片 的像素长宽比 。一般数码相机所拍摄照片的文件像素长宽比 基本上都是 4:3，也有部分为 3:2。 而在照片冲印时，冲印不同的照片规格，照片尺寸的长宽比也不相同（常用照片尺寸长宽比，如表 1.2 所示）。因此，在冲印照片前，可以先使用 Adobe Photoshop CS4 等图像处理软件对原始的数码照片图像按要冲印的 比例先进行裁剪，以避免出现冲印后的照片，部分图像内容被裁切的情况。 表 1.2 常用照片规格的长宽比 照片规格（国际标准） 照片长宽（英寸） 长宽比 5 寸（ 3R） 5 3.5 5:3.5 6 寸（ 4R） 6 4 3:2 7 寸（ 5R） 7 5 7:5 8 寸（ 6R） 8 6 4:3 10 寸（ 8R） 10 8 5:4 12 寸（ 10R） 12 10 6:5