1.2.2　图形与图像媒体的基础知识

1.彩色的三要素和三基色

（1）彩色的三要素：彩色的三要素是亮度、色调和饱和度，简介如下。

①亮度：亮度用字母Y表示，它是指彩色光作用于人眼时引起人眼视觉的明亮程度。它与彩色光光线的强弱有关，而且与彩色光的波长有关。

②色调：色调表示彩色的颜色种类，即通常所说的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等。

③饱和度：饱和度表示颜色的深浅程度。对于同一色调的颜色，其饱和度越高，颜色越深，在某一色调的彩色光中掺入的白光越多，彩色的饱和度就越低。

（2）彩色的三基色：将红、绿、蓝三束光投射在白色屏幕上的同一位置，不断改变三束光的强度比，即可看到各种颜色。因而可得出三基色原理：用3种不同颜色的光按一定比例混合就可以得到自然界中绝大多数颜色。通常把具有这种特性的3种颜色叫三基色。彩色电视中使用的三基色就是红、绿、蓝三色。对三基色进行混色实验可得如下结论：红+绿→黄，蓝+黄→白，绿+蓝→青，红+绿+蓝→白，黄+青+紫→白，如图1-2-3所示。通常把黄、青、紫叫三基色的3个补色。

2.点阵图和矢量图

（1）点阵图：也叫位图，由许多颜色不同、深浅不同的小圆点（像素）组成。像素是组成图像的最小单位，许许多多的像素构成一幅完整的图像。图像中的像素越小，数目越多，则图像越清晰。例如，每帧电视画面大约有40万个像素。当人眼观察由像素组成的画面时，为什么看不到像素的存在呢？这是因为人眼对细小物体的分辨力有限，当相邻两个像素对人眼所张的视角小于1′～1.5′时，人眼就无法分清两个像素点了。图1-2-4左图是在图像软件中打开的点阵图像，放大后的效果如图右图所示。

点阵图的图像文件记录的是组成点阵图的各像素点的色度和亮度信息，颜色的种类越多，图像文件越大。通常，点阵图可以表现得更自然和更逼真，更接近于实际观察到的真实场景。但图像文件一般较大，将它放大、缩小和旋转时会产生失真。

（2）矢量图：由点、线、矩形、多边形、圆和弧线等基本的图元组成，这些几何图形均可以由数学公式计算后获得。矢量图的图形文件是绘制图形中各图元的命令。显示矢量图时，需要相应的软件读取这些命令，并将命令转换为组成图形的各个图元。由于矢量图是采用数学描述方式的图形，所以通常由它生成的图形文件相对比较小，而且图形颜色的多少与文件的大小基本无关。另外，在将它放大、缩小和旋转时，不会像点阵图那样产生失真。

3.颜色模式

（1）灰度（Grayscale）模式：该模式只有灰度色（图像的亮度），没有彩色。在灰度色图像中，每个像素都以8位或16位表示，取值范围在0（黑色）～255（白色）之间。

（2）RGB模式：该模式是用红（R）、绿（G）、蓝（B）三基色来描述颜色。对于真彩色，R、G、B三基色分别用8位二进制数来描述，共有256种。R、G、B的取值范围在0～255之间，可以表示的彩色数目为256×256×256=16777216种颜色。

（3）HSB模式：该模式是利用颜色的三要素来表示颜色，它与人眼观察颜色的方式最接近，是一种定义颜色的直观方式。其中，H表示色调（也叫色相，Hue），S表示饱和度（Saturation），B表示亮度（Brightness）。

（4）CMYK模式：该模式是一种基于四色印刷的印刷模式，是相减混色模式。C表示青色，M表示品红色，Y表示黄色，K表示黑色，是一种最佳的打印模式。虽然RGB模式可以表示的颜色较多，但因打印纸不能创建色彩光源，只可吸收一部分光线和反射一部分光线，它不能打印出这么多的颜色。CMYK模式主要用于彩色打印和彩色印刷。

（5）Lab模式：该模式是由3个通道组成，即亮度，用L表示；a通道，包括的颜色是从深绿色（低亮度值）到灰色（中亮度值），再到亮粉红色（高亮度值）；b通道，包括的颜色是从亮蓝色（低亮度值）到灰色（中亮度值），再到焦黄色（高亮度值）。L的取值范围是0～100，a和b的取值范围是-120～120。这种模式可产生明亮的颜色，可表示的颜色最多，且与光线和设备无关，而且处理的速度与RGB模式一样快，是CMYK模式处理速度的数倍。

4.图像的主要参数

（1）分辨率：“分辨率”通常被表示成每一个方向上的像素数量，如640×480像素等。而在某些情况下，它也可以同时表示成”每英寸的像素数”（Pixels Per Inch）以及图像的长度和宽度，例如90PPI和400×300像素等。PPI是图像分辨率使用的单位，即在图像中每英寸所表达的像素数目。从输出设备的角度来说，图像的分辨率越高，打印出的图像也就越细致。

DPI（Dot Per Inch）是打印分辨率使用的单位，意思是：每英寸所表达的打印点数。像素的大小不是一个定值，因为要结合图片的尺寸来说，如果图片的尺寸是10英寸×10英寸，DPI是1/英寸，那么这个图片上一共有100个像素。每个像素的尺寸就是1英寸×1英寸。

显示分辨率：是指屏幕的最大显示区域内，水平与垂直方向的像素个数。例如，1024×768像素的分辨率表示屏幕可以显示768行，每行有1024个像素，即786432个像素。屏幕可以显示的像素个数越多，图像越清晰逼真。显示分辨率不但与显示器和显示卡的质量有关，还与显模式的设置有关。

图像分辨率：是指组成一帧图像的像素个数。例如，400×300像素的图像分辨率表示该幅图像由300行，每行400个像素组成。它既反映了该图像的精细程度，又给出了该图像的大小。如果图像分辨率大于显示分辨率，则图像只会显示其中的一部分。在显示分辨率一定的情况下，图像分辨率越高，图像越清晰，但图像的文件越大。

通常，用于显示的图像的分辨率为72PPI（像素/英寸）或72PPI以上，用于打印的图像的分辨率为100PPI（像素/英寸）或100PPI以上。

（2）颜色深度：点阵图像中各像素的颜色信息是用若干二进制数据来描述的，二进制的位数就是点阵图像的颜色深度。颜色深度决定了图像中可以出现的颜色的最大个数。目前，颜色深度有1、4、8、16、24和32几种。例如，颜色深度为1时，表示像素的颜色只有1位，可以表示两种颜色（黑色和白色）；颜色深度为8时，表示像素的颜色为8位，可以表示28=256种颜色；颜色深度为24时，表示像素的颜色为24位，可以表示224=16777216种颜色，它是用3个8位来分别表示R、G、B颜色，这种图像叫真彩色图像；颜色深度为32时，也是用3个8位来分别表示R、G、B颜色，另一个8位用来表示图像的透明度等。

颜色深度不但与显示器和显卡的质量有关，还与显示模式的设置有关。

（3）色阶：是图像像素每一种颜色的亮度值，它有28=256个等级，色阶的范围是0～255。其值越大，亮度越暗；其值越小，亮度越亮。色阶等级越多，图像的层次越丰富。

（4）色域：一种模式的图像可以有的颜色数目称为色域。例如，灰色模式的图像，每个像素用一个字节表示，则灰色模式的图像最多可以有28=256种颜色，它的色域为0～255。

RGB模式的图像，每个像素的颜色用红、绿、蓝3种基色按不同比例混合得到，如果一种基色用一个字节表示，则RGB模式的图像最多可以有224种颜色，它的色域为0～224-1。

CMYK模式的图像，每个像素的颜色由4种基色按不同比例混合得到，如果一种基色用一个字节表示，则CMYK模式的图像最多可以有232种颜色，它的色域为0～232-1。

5.常见的图像文件的格式

对于图形和图像，由于记录的内容不同和压缩的方式不同，其文件格式也不同。不同格式的图形和图像文件都有不同的产生背景、应用的范围、特点和文件扩展名。

（1）BMP格式：它是Windows系统下的标准格式。利用Windows的画图软件可以将图像存储成BMP格式图像文件。该格式结构较简单，每个文件只存放一幅图像。对于压缩的BMP的格式图像文件，它使用行编码方法进行压缩，压缩比适中，压缩和解压缩较快。还有一种非压缩的BMP格式，这种BMP格式的图像文件适用于一般的软件，但文件较大。

（2）GIF格式：是GompuServe公司指定的图像格式，常用于网页，各种软件一般均支持。它能将图像存储成背景透明的形式，可将多幅图像存成一个图像文件，形成动画效果。

（3）JPG格式：是用JPEG压缩标准压缩的图像文件格式，JPEG压缩是一种高效率的有损压缩，压缩时可将人眼很难分辨的图像信息进行删除，压缩比较大。这种格式的图像文件不适合放大观看和制成印刷品。由于它的压缩比较大，文件较小，所以应用较广。

（4）PNG格式：是网络传输中的一种图像文件格式。在大多数情况下，它的压缩比大于GIF格式的图像，利用Alpha通道可以调节图像的透明度，可提供16位灰度图像和48位真彩色图像。它可取代GIF和TIF图像文件格式，但它的一个图像文件只可存储一幅图像。

（5）PDS格式：是Adobe Photoshop图像处理软件的专用图像文件格式，可以将不同的图层分别存储，便于图像的修改和制作各种图像的特殊效果。