第三章
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第三章. 影像媒體觀念. 大綱. 數位影像基礎 色彩模型 影像儲存格式 影像的播放. 數位影像基礎. 影像的記錄方式 向量式 點陣式 基本原理 - 從點陣影像談起 色彩及解析度的平衡與取捨. 影像的記錄方式 (1). 向量式 記錄影像的座標、圖形種類與相關參數,於顯示時才將它「畫」 (Rendering) 出來 優點 以向量與物件觀念表示影像,使用上較具彈性 儲存圖形所需的空間小、處理速度快 缺點 不規則內容影像的表現困難 影像的色彩層次感表現不佳 不方便進行影像特效處理 應用領域 建築、機械製圖、流程圖等規律性的形體、線條組成的圖面.

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第三章

影像媒體觀念


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大綱

數位影像基礎

色彩模型

影像儲存格式

影像的播放


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數位影像基礎

影像的記錄方式

向量式

點陣式

基本原理-從點陣影像談起

色彩及解析度的平衡與取捨


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影像的記錄方式(1)

  • 向量式

    • 記錄影像的座標、圖形種類與相關參數,於顯示時才將它「畫」(Rendering) 出來

  • 優點

    • 以向量與物件觀念表示影像,使用上較具彈性

    • 儲存圖形所需的空間小、處理速度快

  • 缺點

    • 不規則內容影像的表現困難

    • 影像的色彩層次感表現不佳

    • 不方便進行影像特效處理

  • 應用領域

    • 建築、機械製圖、流程圖等規律性的形體、線條組成的圖面


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向量圖範例


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影像的記錄方式(2)

點陣式

將影像分割成棋盤狀的方格點,再儲存每個點的資訊

優點

影像的色彩層次感表現逼真

可作各種影像處理,呈現逼真的效果

缺點

無法以物件來記錄影像內的個別圖像,後續的編修較為不便

縮放時,影像會失真

應用領域

可表達任何形式圖案、應用範圍廣


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點陣圖範例


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基本原理-從點陣影像談起(1)

像素(pixel)

「點」是構成影像的基本單位,稱為「像素」

影像大小

影像的長度和寬度,單位為像素的個數

解析度

在攝製影像時,單位長度所包含的像素個數,稱為解析度

解析度愈高,影像看起來就愈精細

深度

一個像素所需使用的位元數


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基本原理-從點陣影像談起(2)

單色影像,基本色彩為黑、白兩色。彩色影像則根據光的合成原理。

根據影像的色彩與像素深度,常見的色彩分為:

單色(Mono) :一個像素只有黑或白,需要1位元

256 灰階 (256 Gray level) :共256層次、需要8位元

16 色 :16色、需4位元

256 色 :256色、一像素需8位元

65536 種顏色 (又稱為 Hi-Color) :共65536色、一像素需16位元

全彩模式 (又稱 True Color) :一像素需24位元


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色彩及解析度的平衡與取捨(1)

不同的色彩模式,顏色的表現能力不同

256灰階

單色

16色

全彩


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色彩及解析度的平衡與取捨(2)

不同的解析度,影響整個影像細緻的程度

72點/cm

18點/cm


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色彩及解析度的平衡與取捨(3)

影像的品質取決於它的解析度和所用的色彩模式

愈高的解析度與愈深的色彩模式所需要的記憶儲存容量也愈大

儲存影像資訊所需的記憶空間大小可以用下列公式來計算

影像儲存所需空間=影像高(點數) ×影像寬(點數) ×像素深度(位元組)


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色彩模型

RGB 色光的「加色」效果

顏料的「減色」效果

顏色的真實感受


Rgb 1

RGB 色光的「加色」效果(1)

三原色光:紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)

紅色

洋紅色

黃色

藍色

綠色

青色


Rgb 2

RGB 色光的「加色」效果(2)

拿三原色光來混合成其他色光的方法,稱為加法混色

將三原色光兩兩混色

紅色+綠色=黃色

綠色+藍色=青色

藍色+紅色=洋紅色

將黃色與藍色混色得到白色,稱黃色是藍色的補色、藍色也是黃色的補色


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RGB色彩模型

可見光譜的色彩中有相當大的部分可以用紅色、綠色和藍色(RGB)三種色光以不同的比率和強度混合表示。這幾種色彩重疊之後,就可以形成青色、洋紅和黃色。

由於RGB三種顏色混合之後會形成白色,因此它們又稱為「添加色」。


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RGB色彩模型

將所有顏色加在一起,就會形成白色,也就是說,所有的光線都會反射到眼中。

添加色使用於燈光、視訊,以及顯示器中。

以顯示器為例,它就是利用紅色、綠色和藍色的燐質發光,而形成彩色的。


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顏料的「減色」效果(1)

顏料的三原色是青色、洋紅色與黃色

紅色

藍色

黃色

青色

綠色

洋紅色


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顏料的「減色」效果(2)

顏料會吸收部分色光,同時將其他色光反射出去

例如把青色與洋紅色的顏料混在一起,青色顏料會吸收紅光,洋紅色顏料會吸收綠光,只剩下藍光被反射出來,因此青色與洋紅色顏料混合後變成藍色。

顏料混色的方法,稱為減法混色


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CMYK色彩模型

CMYK模型以油墨印刷在紙張上的光線吸收特性為基礎。當白色光照射到半透明的油墨時,部分光譜被吸收,另外一部份則反射回您的眼中。

理論上,純粹的青色(C)、洋紅(M)和黃色(Y)顏料混合起來,就會吸收所有的顏色,形成黑色,因此這些顏色稱為「吸收色」


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CMYK色彩模型

由於所有的印刷油墨都含有一些雜質,因此這些油墨混合後,實際上會形成深咖啡色,必須再加上黑色(K)才能形成真正的黑色。(用K而不用B來代表黑色,是為了避免和藍色的B混淆)將這些油墨混合,形成色彩,稱為「四色分色印刷」。

吸收色(CMY)和添加色(RGB)互為「互補色」。任何兩種吸收色混合後就可形成一種添加色,反之亦同。


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顏色的真實感受

一般人觀察周遭景物時,只會約略感受到這個景物是偏向哪個色調、以及顏色成分的濃或淡、深或淺。

根據人類這三種對色彩感受的組合為基礎所提出的色彩模型,就是HSB色彩模型

HSB色彩模型包括

色相(Hue)

彩度(Saturation,也稱為飽和度)

明度(Brightness,也稱為亮度)


Hsb hue

HSB 模型-色相(Hue)

  • 色相是由物件所反射或發散的顏色,它是以標準色輪上的位置來度量,以 0° 和 360° 之間的度數表示


Hsb saturation

HSB 模型-飽和度(Saturation)

  • 飽和度 (有時也稱為色度),是指顏色的強度或純度

  • 飽和度代表與色相等比例的灰色量,以百分比 0% (灰色) 到 100% (完全飽和) 度量。

  • 在標準色輪上,飽和度會從中央到邊緣依序增加。


Hsb brightness

HSB 模型-亮度(Brightness)

  • 亮度是顏色的相對明亮度或暗度,通常是以百分比 0% (黑色) 到 100% (白色) 度量


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影像儲存格式

影像壓縮概念

影像格式


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影像壓縮概念

影像壓縮的基本原理是

將影像中重複的部份去掉(無損壓縮)

不重要的部分去掉(略損壓縮)

影像壓縮方法

變動長度編碼法(Run Length Encoding)

只記錄資料中重複多次內容的細節與出現的次數

離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform)

將影像中較不重要的部分去掉,僅保留重要資訊


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影像格式(1)

影像檔

影像說明部分

通常在檔案的前面部分,稱為檔頭(Heading),儲存影像的長度、寬度、色彩模式及壓縮方式等

影像資料部分

儲存各個像素的資料


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影像格式(2)

常見的影像檔格式

BMP

微軟公司所提出的點陣圖格式,支援 RGB 全彩、索引色、灰階及黑白等色彩類型

BMP 格式支援全彩、索引色、灰階及黑白等


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影像格式(3)

GIF

1987 年由Compu-serve 所提出的影像壓縮格式,是網頁上最常用的圖形格式

可存成透明圖、交錯圖和動畫

最多只能儲存256 色的色彩深度(缺點)

提供「非破壞性壓縮」,存檔體積小、不失真

適合單純少數顏色的影像,如網頁文字與商標


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影像格式(4)

PNG

主要應用於 Internet 上, 用來取代 GIF 格式

PNG可說是結合了 JPG 與 GIF 的優點

可以存成交錯圖、透明圖

支援RGB 全彩影像、索引色、灰階及黑白模式

採「非破壞性壓縮」,檔案減小不失真


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影像格式(5)

PCD

柯達(Kodak) 公司制定的相片光碟(Photo CD) 格式

存成相片光碟可以直接相底片「沖洗」成數位影像

品質高,可達4096 x6144像素,還可以配上聲音與文字

TIF

TIF 是影像處理界普遍支援的圖檔格式,適用於印刷輸出

跨平台

提供「非破壞性壓縮」

適用印刷輸出

大部分影像處理軟體及排版軟體皆支援


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影像格式(6)

UFO

UFO 是 PhotoImpact 專用的檔案格式

可以包含物件、路徑、選取區等

支援各種色彩

提供非破壞性壓縮

適合用來儲存「未完成」的影像作品

缺點:其他影像軟體不支援


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影像格式(7)

JPG

一種影像壓縮檔案格式,具有相當好的壓縮品質

屬於略損壓縮的格式(破壞性壓縮)

支援全彩影像壓縮,是目前應用最為廣泛的壓縮格式

存檔可以選擇壓縮層級:高壓縮,影像品質降低;高品質壓縮,較不失真


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影像格式(8)

特定影像軟體的儲存格式

PhotoImpact 的 UFO

Paint Shop Pro 的 PSP

PhotoShop 的 PSD

一般影像軟體相容格式

JPEG、GIF、BMP、PCX、TIF、TGA、PNG…


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影像的播放

利用Windows 系統本身的預覽功能

使用IE 瀏覽器

使用ACDSee


Windows

利用Windows 本身的預覽功能

利用「檔案總管」在「我的電腦」中瀏覽檔案資料時,若是影像格式的檔案,則只要用滑鼠點選指定的檔案,便可以在視窗的左側看到一個小縮圖


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使用IE 瀏覽器

執行IE 瀏覽器

執行主功能表的『檔案/開啟舊檔』,開啟要瀏覽的影像檔案

若系統已安裝其他影像繪圖軟體,且指定相關影像圖檔格式與其對應關係時,則 IE 會主動執行此軟體來開啟所指定的影像圖檔


Acdsee

使用ACDSee

ACDSee是一個共享軟體(shareware)

請直接到ACD Systems公司去下載試用版(10.0版)

下載完成,請按照指示安裝

安裝完成後,有七天試用期

若以e-mail向ACD System公司申請解除鎖定密碼 ,則可以有30天的試用期。


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影像來源

  • 掃描器

  • 數位相機

  • 光碟片的影像圖庫

  • 網際網路多采多姿的網頁圖片

  • 電腦螢幕畫面擷取


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掃描器

  • 可用來將平面、實體影像或文字經過掃瞄的過程,轉換到電腦中

  • 配合軟體,可運用於光學字元辨識(OCR)->丹青中英文辨識系統

  • 可配合印表機將資料掃瞄後,直接印出

  • 現在趨勢:多功能事務機(結合掃瞄、印表、影印、傳真)


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掃描器

  • 目前的主流是平台式掃描器

  • 掃描器主體分為

    • 光源

    • 感光源件:有CCD與CMOS兩種

  • 連接介面有

    • USB、SCSI、1394 FireWire與平行埠介面

  • 掃描解析度

    • 掃描一般照片,以200~300dpi解析度來掃描即可得到清晰的影像(dpi:dot per inch)


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光學解析度與最高解析度

  • 光學解析度

    • 是掃描器感光元件實際可達到的解析度

  • 最高解析度

    • 資料掃瞄後,再輔以插點演算法運算,以提昇單位長度(面積)內的像素點數

    • 會有失真的可能性


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解析度的迷思

  • 解析度欲高,獲得的影像一定比較好?

    • 掃瞄書報、雜誌等印刷品等反射稿,光學解析度不適合設定太高

      • 因為這些影像來源在製作時,「影像解析度」通常不高,本身所含資訊量不足雜訊

    • 透射稿(如底片、幻燈片),光學解析度適合調高,可以取得較佳的影像


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數位相機的優點

  • 優點

    • 即拍即看

    • 不需底片,透過CCD、CMOS感光、記憶體儲存

    • 可重複使用

    • 可設定不同的拍攝品質

    • 數位照片可長久保存

    • 可自行印製相片


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數位相機鏡頭


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數位相機CCD感光元件


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數位相機的控制與處理模組


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數位相機的感光元件

  • CCD:優點:感光能力強、感光點密度小、 色彩較飽和缺點:耗電量大、價格昂貴、大面積CCD生產量率低

  • CMOS:優點:生產成本低、耗電少、長時間感光時雜訊少缺點:影像色彩與景深差

  • 解析度感光元件像素的多寡,會影響數位相機的解析度,像素越多,相機的解析度越高。


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數位相片

  • 沖洗相片,解析度大約設定為 300 dpi(dot per inch) 來沖洗

  • 若欲沖洗出的4in x 6in相片,只要兩、三百萬像素的相機即可

    (300 dot/inch x 4 inch) x (300 dot/inch x 6 inch) = 1200 x 1800 = 2,160,000 像素


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數位相機規格-焦距

  • 焦距(焦長、焦距長)

    • 指透鏡軸心線上的中心點至影像可清晰成像時的距離長度

    • 在相機中是指整個鏡頭組的焦距

    • 一般而言,焦距愈長,鏡頭可視範圍(視角)欲窄,但是有放大、近攝的效果。如望遠鏡等

    • 焦距愈短,拍攝的範圍愈廣,適合近距離拍攝較大的場景。如廣角鏡頭

    • 相機的焦距:焦距愈長,鏡頭組的深度愈深

    • 如”f=5.5 mm” 或 “5.5 mm”等


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數位相機規格-變焦

  • 傳統相機依照焦距大小將鏡頭分為三類

    • 標準鏡頭:焦距在35~70mm之間

    • 望遠鏡頭:焦距超過70mm以上

    • 廣角鏡頭:焦距在35mm以下

  • 變焦鏡頭:焦距可以在一定範圍內變化大小,會以類似”38~114mm”方式表示該鏡頭焦距可變化的範圍

  • 數位相機利用內部程式產生的「數位變焦」(Digital Zoom)的能力-是以數學演算法補差點,將影像拉近放大以獲得類似望遠鏡效果,其品質不若真的變焦鏡頭


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數位相機規格-快門與光圈

  • 快門決定拍照時光線可進入相機內的時間

  • 光圈決定光線進入相機內時的通道(進光量)的大小

  • 一般傻光相機與數位相機可採用「自動控制」,由相機自行決定光圈與快門

  • 欲拍攝特殊照片時,往往要利用手動調整光圈與快門


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數位相機規格-快門與光圈

  • 數位相機提供的方式有:

    • 快門優先使用者自行決定快門速度,讓相機自動計算合適的光圈值。常用來捕捉物體快速移動的瞬間(高速快門)、或產生特殊移動軌跡效果(低速快門)

    • 光圈優先使用者自行決定光圈大小。可用來控制「景深」的深淺與特殊攝影

    • 手動控制光圈與快門接由使用者自行決定。一般若非擅於攝影的使用者,通常比較不會使用此功能


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數位相機規格-拍攝距離與微距拍攝

  • 拍攝距離是指被拍攝物體與鏡頭之間的距離,亦是相機可以正常拍攝的距離範圍。

  • 例如”0.5m~∞”表示拍攝對象必須距相機0.5m以上,太靠近無法成像

  • 微距拍攝(Macro)如果需要近距離拍攝或特寫小東西的時後,相機必須具備微距拍攝的能力才可


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數位相機規格-測光模式

  • 測光的目的就是要幫攝影者找到合適的曝光組合,讓欲拍攝的主題能夠以最適合人眼觀看的「亮度」來呈現

  • 好的數位相機會提供多種不同的測光方式,如

    • 多測量區域測光將整個畫面分成多個區域,依主題所在決定每個區域的測光比重,整體計算後定出曝光值

    • 中央重點測光測光偏重中央,其餘區域以平均測光

    • 點測光測光範圍以畫面中央為限,所以最不受周圍背景的光線強弱。適合太亮或太暗的情形。


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數位相機規格-閃光燈

  • 在昏暗的光線下攝影,可以利用閃光燈來補足主體光源不足的問題

  • 一般的傻光相機均會內附閃光燈以備不時之需,且有不同的模式設定:Auto(自動開啟)、On(強迫閃光)、Off(強迫關閉)

  • 平常只要設定在Auto模式,讓相機自行判斷即可

  • 一般相機的閃光燈有效距離為 3公尺以內,所以主體不能太遠


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數位相機規格-紅眼的預防

  • 在光線不足的環境下拍攝人像時,很容易發現被拍攝者的眼睛上會產生紅色的異樣環狀反光,稱為「紅眼」(Red Eyes)

  • 產生「紅眼」原因在昏暗環境時瞳孔會自然放大,此時閃光燈開啟瞬間瞳孔來不及反應收縮,光線直接反射回來所致

  • 部分相機會增加Red Eyes模式,在正式拍攝之前先連續多次小閃光,讓瞳孔適時收縮,以避免紅眼現象產生


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數位相機規格-白平衡

  • 色溫:色溫是加熱於標準黑體,在不同溫度下所發出的光。例如:某一顏色的光是標準黑體加熱到3200k所發出的色光,則稱該色光的色溫為當時標準黑體的溫度

  • 不同的環境光源(自然光、日光燈)也會有不一樣的色溫,不同的色光。白色物體在不同的色光下,其表面反射光會偏向該色光的顏色

  • 數位相機在不同的光源下,會讓相同的物體與拍攝出來的照片產生不同的顏色變化,而透過數學公式來修正顏色變化的功能,稱為「白平衡」

  • 相機提供:自動白平衡、手動白平衡


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電腦螢幕畫面擷取

  • 全螢幕擷取

    • 按下「PrtScr」鍵,擷取螢幕畫面

    • 開啟影像處理軟體,將擷取的畫面貼上。

    • 儲存檔案

  • 視窗畫面擷取

    • 按下「Alt + PrtScr」鍵,擷取作用中的視窗畫面。

    • 開啟影像處理軟體,將擷取的畫面貼上。

    • 儲存檔案


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取像的基本原則(一)

  • 黃金分割構圖按下快門前,確認重要的主題位於直線與橫線的交點上(四個交點都可以,可依整個畫面的佈局來決定)


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取像的基本原則(二)

  • 光線控制亦即決定曝光量,數位相機一般有下列方式

    • 自動曝光組合

      • 光圈、快門都由相機自動決定

    • 快門優先

      • 拍照者設定快門速度,光圈大小由相機自動算出。

      • 可以拍出「動感」效果的照片。

    • 光圈優先

      • 拍照者決定光圈大小後,相機自動算出快門速度。

      • 可以拍出淺景深,突顯主題的效果。

    • 全手動調整

      • 光圈、快門都可由拍照者自行調整。


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取像的基本原則(三)

  • 快門的瞬間

    • 基本:對焦清楚

    • 自動對焦:現在的相機均提供此功能

    • 兩段式快門:半按:對焦全按:完成影像記錄

    • 快按的後果:

      • 失焦

      • 光線不足


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