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15. 影像

15. 影像. 認識影像的形式 認識影像的擷取環境 認識影像的儲存格式 學習影像的處理工具 建立影像處理的能力. 15.1 影像的形式. 15.1.1 影像的定義. 影像的定義. 影像擷取設備的目的 擷取一般影像成為數位影像 重要擷取步驟 將影像資訊藉由鏡頭，投射在感光元件上 將感應到的訊號強度，利用 ADC 晶片轉成數位資訊 以 DSP 晶片記錄成影像格式，儲存在記憶體中. 數位影像擷取設備的擷取流程. 4. 影像格式化：數位訊號處理器 將數位訊號壓縮、格式化，使 其符合影像格式. 5. 存入記憶卡：最後將壓縮過後 的檔案存至記憶卡中.

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  1. 15. 影像 認識影像的形式 認識影像的擷取環境 認識影像的儲存格式 學習影像的處理工具 建立影像處理的能力

  2. 15.1 影像的形式

  3. 15.1.1 影像的定義

  4. 影像的定義 • 影像擷取設備的目的 • 擷取一般影像成為數位影像 • 重要擷取步驟 • 將影像資訊藉由鏡頭，投射在感光元件上 • 將感應到的訊號強度，利用ADC晶片轉成數位資訊 • 以DSP晶片記錄成影像格式，儲存在記憶體中

  5. 數位影像擷取設備的擷取流程 4. 影像格式化：數位訊號處理器 將數位訊號壓縮、格式化，使 其符合影像格式 5. 存入記憶卡：最後將壓縮過後 的檔案存至記憶卡中 3. 轉換訊號：類比數 位轉換器會將接收 到的類比訊號轉換 成數位訊號，然後 將數位訊號傳送給 數位訊號處理器 DSP ADC 1. 按下快門：光線通過鏡 頭、光圈及快門後，聚 焦在感光元件上 2. 擷取光線：感光元件 會將接收到的光源， 轉換成類比訊號

  6. 不同相機的差異 • 一台數位相機的拍攝品質 • 光圈的品質 • 感光元件特性 • ADC和DSP晶片的效率 • 不同品牌的相機拍攝結果差異 • 明亮、銳利、柔和

  7. 數位相機拍攝影像檔案大小 • Canon IXUS300 HS數位相機的拍攝尺寸與檔案大小 • S:0.3M(640x480) • M3:2M(1600x1200) • M2:4M(2272x1704) • M1:6M(2816x2112) • L:10M(3648x2736) • 影像的精緻程度(拍攝尺寸)與檔案大小成比例 • 尺寸愈大(愈精緻) 檔案愈大 • 資料來源：Canon

  8. 15.1.2 數位影像的特點

  9. 傳統相機特點 • 傳統相機分為 • 單眼相機 • 攝影專業人士使用 • 雙眼相機 • 傻瓜相機，一般人使用 • 傳統相機的特點 • 使用底片，需要額外成本 • 洗成照片時，需要底片的沖洗費用與相紙的費用

  10. 數位相機特點 感光元件 使用感光元件及記憶體 影像記錄在儲存媒體 儲存媒體可以重覆使用 • 資料來源：http://blog.dcview.com

  11. 傳統相機與數位相機的比較

  12. 15.1.3 數位影像的原理

  13. 數位影像的原理 • 像素方式表示 • 將類比的圖像資訊經數位化處理 • 分析並記錄每一像素點的顏色以獲得一個二維的圖像陣列 • 一個像素點的色彩由紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue)三種元素所組成 • 每種元素又各區分為256種不同深淺的程度 • 256種可以用一個Byte表示

  14. 數位影像的原理

  15. 數位影像的原理 • 全部的色彩共有2563=16,777,216色(全彩1677萬色) • 如果一張影像所需的色彩數目遠小於1677萬色，例如256色 • 可以使用調色盤來記錄256種不同顏色的RGB數值 • 每個像素僅需以一個Byte來表示色彩的索引即可 • 一個Byte可以表示256種可能 • 可將原本三個Bytes表示一個像素的方式減少為一個Byte來表示一個像素

  16. 數位影像的原理 • 像素圖 • 以像素為基本單位 • 放大後會產生鋸齒狀

  17. 數位影像的原理 • 要解決鋸齒問題，須將像素圖改為向量圖 • 向量圖 • 以向量方式記錄圖形的所有細節 • 在局部放大圖中，仍維持平滑的細節

  18. 向量圖特性

  19. 像素圖與向量圖的差異 • 像素圖 • 拍攝而成 • 放大後會產生鋸齒狀 • 向量圖 • 軟體繪製而成 • 擁有平滑的細節

  20. 15.1.4 色彩原理

  21. 色彩原理 • RGB色彩原理的三原色 • 紅（Red）綠（Green）、藍（Blue） • 三原色 • 只要用這三種顏色，可以混合出其他各種顏色 • 紅 + 綠 = 黃 • 紅 + 藍 = 紫紅 • 藍 + 綠 = 青 • 紅 + 綠 + 藍 = 白

  22. RGB和CMYK色彩的關係 • 一般色彩的表示須三個參數 • R G B • Y(亮度) Cb(藍色偏移量) Cr(紅色偏移量) • Y(亮度) U(色度) V(濃度) • 印刷系統採CMYK四色 • C 青色 • M 洋紅色 • Y 黃色 • K 黑色

  23. CMYK色彩 • 理論上 • C+M+Y=K • 但C+M+Y的黑色並不像純黑色般有光澤 • 因此需要另一個顏色K來顯現純黑色 • 輸出設備（印表機、印刷器材等）廠商直接製作CMYK四個墨水匣來確保顏色混合的深度和黑色的純度

  24. RGB和CMYK色彩的關係 • 同樣都是色彩系統 • RGB使用在儲存、顯示影像上 • CMYK運用在印刷上

  25. 15.1.5 數位影像的格式種類

  26. 數位影像的格式的重要 原數位影像 壓縮處理 compression 軟體觀看之數位影像 解壓縮處理 decompression 儲存設備

  27. 數位影像的格式差異 • 壓縮 • 壓縮可減少檔案量 • 可表示色彩數 • 影像的品質 • 處理時間 • 處理過程越簡單處理時間越短

  28. 數位影像格式：壓縮 • 分為無失真、失真兩種 • 無失真性壓縮(loseless compression) • 解壓縮後的影像和原始影像一致，沒有絲毫的不同 • 檔案壓縮程度非常有限 • 常見的格式：BMP檔 • 失真性壓縮(lossy compression) • 解壓縮後的影像與原拍攝影像存有差距 • 差距須控制在人眼無法察覺的程度 • 壓縮比很大的壓縮方式 • 常見的格式：JPG檔

  29. BMP • 無失真性壓縮 • 微軟所提出的點陣圖格式 • 常見於Windows桌面的底圖格式 • 缺點是全彩影像不具有壓縮的功能 • 檔案大(影像佔多少資料量，檔案就有多大) • 不適用於網路傳輸上 • 16色、256色和灰階圖片則可以使用RLE技術壓縮

  30. GIF • 失真性壓縮 • 256色以下無失真壓縮 • 網頁上常用的影像格式之一 • 透明圖(把背景變透明) • 交錯圖(在瀏覽器中慢慢顯現) • 動畫(把許多GIF圖片連續重疊成一個檔案) • 透過色盤數目減少的方式將檔案縮小 • GIF最多只儲存256色的數位影像 • 全彩的影像需先轉為256色、16色、灰階或黑白的影像類型，才能存成GIF檔

  31. GIF色彩 JPG 原圖 256色GIF圖 假邊界效應

  32. GIF色彩 16色GIF圖 黑白GIF圖

  33. PNG • 無失真壓縮 • 近年來由於GIF格式引發權利金的問題，所以PNG格式就成為免費的GIF代替品 • 網際網路上重要的影像格式之一 • 具有下列功能 • 交錯顯示 • 支援全彩影像的優點 • 可製作透明的Alpha Channel • 目前尚無法儲存動畫

  34. JPG JPG 原圖，92354 bytes JPG品質50，48496 bytes • 網頁常用的影像圖形格式之一 • 壓縮率可達數十倍 • 1MB的影像，存成JPG檔後可能只剩幾十K • 視影像的複雜度及設定的壓縮率而定 • 採轉換頻率壓縮 • 影像的細節部份會因壓縮率的提高而損失

  35. JPG JPG 原圖，92354 bytes JPG品質10，23072 bytes • 通常伴隨著影像失真 • 以正常的比例壓縮，肉眼很難看出壓縮前後的差異 • 壓縮率高 • 檔案小 • 影像品質差 • 肉眼容易分辨差異 • 壓縮率低 • 檔案大 • 影像較不失真 • JPG格式支援RGB全彩、灰階等影像類型

  36. TIF • 多家公司共同制訂的格式 • 目前影像處理界最普遍支援的圖檔格式 • 特點 • 跨平台(Windows、UNIX、Mac OS/2皆可使用) • 無失真壓縮(可使用LZW、Huffman方法) • 適合應用於印刷輸出上 • 大多數的影像處理軟體及排版軟體都會支援TIF圖檔

  37. TIF • TIF支援 • RGB全彩 • 256色 • 16色 • 灰階 • 黑白 • 目前唯有TIF檔能存成16-bits灰階與48-bits的全彩類型 • 一般的規格為8-bits灰階與24-bits全彩 • TIF檔是圖片做為印刷用途的最好選擇

  38. TIF TIF檔，4.03MB (1444×972) TIF檔，LZW壓縮，2.94MB

  39. TIF v.s. JPG TIF檔，LZW壓縮，2.94MB JPG檔，品質5，123KB

  40. TIF v.s. JPG TIF檔，LZW壓縮，2.94MB JPG檔，品質3，93.1KB

  41. UFO PhotoImpact專屬的影像檔案格式 保留PhotoImpact專屬物件系統及其相關設定，以便日後可加以重新編修 其它影像處理軟體通常不支援UFO格式

  42. PSD • Photoshop所製作出來的檔案格式 • 具有Photoshop中，物件屬性及設定，並可於日後再加以重新編修

  43. 15.2 數位化影像處理 影像輸入 影像儲存 影像輸出 影像處理

  44. 影像輸入 • 將待處理的影像輸入電腦 • 常見設備 • 數位相機 • 掃描器 • 將類比影像以「掃描」的方式數位化後，轉成數位化資料儲存電腦

  45. 影像儲存 • 將影像儲存起來，以便日後進一步使用或傳遞 • 常見的儲存設備：電腦主機內的硬碟 • 其他的儲存設備 • 隨身碟 • 光碟

  46. 影像儲存 • 儲存空間有限 • 減少資料的佔有空間，並且可縮短傳遞時間 • 影像格式的變換 • BMP檔改存成JPG檔 • 壓縮參數調整 • JPG檔的影像品質由90降低成25 • 檔案縮小所付出的代價 • 影像品質的變差 • 只要影像品質變差的程度不大，這樣的轉換還是值得的

  47. 影像輸出 • 影像顯示 • 顯示器 • 顯示正在運作的影像 • 顯示效果因素 • 螢幕尺寸 • 解析度 • 影像顯示卡 • 愈多「像素」的顯示器與影像顯示卡的組合，愈能夠展現影像的細節與層次

  48. 影像輸出 • 列印 • 印表機 • 熱轉印式 • 噴墨式 • 雷射式 • 輸出影像的解析度 • dpi(dot per inch) • 一般而言，輸出的的影像品質比原輸入的差 • 尺寸放大也會影響影像的輸出品質

  49. 影像輸出

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