主流計算機圖像技術(shù)

時間：2022-10-08 21:25:01 計算機畢業(yè)論文我要投稿

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主流計算機圖像技術(shù)

　　主流計算機圖像技術(shù)

　　【摘要】計算機圖形技術(shù)的應(yīng)用無處不在，主流的圖像技術(shù)細(xì)節(jié)卻不為大眾所知，本文介紹幾種主要的技術(shù)，讓人們對計算機圖像有一定的認(rèn)識和了解。

　　【關(guān)鍵詞】圖片;壓縮技術(shù);表色模型;計算機圖像

　　本文向讀者介紹一些主流的圖片技術(shù)的特點和應(yīng)用，使大家有一種粗略的認(rèn)識，在平時應(yīng)用中能夠“知其然”。

　　一、計算機圖形學(xué)基礎(chǔ)知識

　　這里所說的圖片指的是平面的直觀的畫面。

　　介紹圖片之前簡單介紹一下計算機圖形學(xué)的基本知識。

　　表色模型：(1)RGB表色模型。

　　RGB表色模型根據(jù)人眼對光的識別作用，人類的眼睛對紅(R)，綠(G)，藍(lán)(B)三種顏色有最強的感受作用。

　　因此幾乎所有顏色就是這三種顏色的不同組合。

　　所以CIE(國際照明委員會)通過實驗確定以下白光可以由紅，綠，藍(lán)三種光按比例合成：φR：φG：φB=1：4.5907：0.0601。

　　(2)YUV模型。

　　YUV是多媒體技術(shù)中廣泛采用的彩色模型，NTSC((美國)國家電視標(biāo)準(zhǔn)委員會的)的RGB模型與YUV模型之間的變換關(guān)系為Y=0.30R+0.59G+0.11B，U=0.493(B-Y)，V=0.877(R-Y)。

　　二、計算機中的圖像格式

　　位圖圖像(bitmap)：(1)技術(shù)簡介位圖(圖1)也叫又稱光柵圖(Raster graphics)，它由單個的色彩像素通過不同的排列組合方式構(gòu)成圖像。

　　是使用像素陣列來表示的圖像，每個像素的顏色信息由RGB組合或者灰度值表示。

　　根據(jù)顏色信息所需的數(shù)據(jù)位分為1、4、8、16、24及32位等，位數(shù)越高顏色越豐富，相應(yīng)的數(shù)據(jù)量越大。

　　其中使用1位表示一個像素顏色的位圖因為一個數(shù)據(jù)位只能表示兩種顏色，所以又稱為二值位圖。

　　通常使用24位RGB組合數(shù)據(jù)位表示的的位圖稱為真彩色位圖。

　　(2)編碼方式。

　　RGB位圖顏色的一種編碼方法，用紅、綠、藍(lán)三原色的光學(xué)強度來表示一種顏色。

　　這是最常見的位圖編碼方法，可以直接用于屏幕顯示。

　　CMYK位圖顏色的一種編碼方法，用青、品紅、黃、黑四種顏料含量來表示一種顏色。

　　常用的位圖編碼方法之一，可以直接用于彩色印刷。

　　三、JPEG(Joint Photographic Experts Group(聯(lián)合圖像專家小組))

　　(1)技術(shù)簡介JPEG是最普遍在萬維網(wǎng)(World Wide Web)上被用來儲存和傳輸照片的格式。

　　JPEG的壓縮方式通常是破壞性資料壓縮(lossy compression)，意即在壓縮過程中圖像的品質(zhì)會遭受到可見的破壞，但是帶來的效果是很顯著的，在滿足一般效果的前提下壓縮比可以達到約1/6。

　　在較差效果下可以達到約1/20。

　　(2)編碼方式。

　　JPEG使用YUV模型，這個模型在前文中已經(jīng)述及。

　　這種編碼系統(tǒng)非常有用，因為人類的眼睛在Y成份可以比U和V看得更仔細(xì)。

　　使用這種知識，編碼器

　　(encoder)可以被設(shè)計得更有效率地壓縮影像。

　　四、GIF(Graphics Interchange Format圖形交換格式)

　　(1)技術(shù)簡介GIF是一種位圖圖形文件格式，以8位色(即256種顏色)重現(xiàn)真彩色的圖像。

　　它實際上是一種壓縮文檔，采用LZW壓縮算法進行編碼，有效地減少了圖像文件在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臅r間。

　　它是目前廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膱D像格式之一。

　　(2)編碼及解碼。

　　GIF主要是為數(shù)據(jù)流而設(shè)計的一種傳輸格式，而不是作為文件的存儲格式。

　　它具有順序組織形式而不是隨機組織形式。

　　GIF有五個主要部分以固定順序出現(xiàn)，所有部分均由一個或多個區(qū)塊(block)組成。

　　每個塊由第一個字節(jié)中的標(biāo)識碼或特征碼標(biāo)識。

　　這些部分的順序為：頭塊、邏輯屏幕描述塊、可選的“全局”色彩表塊(調(diào)色板)、各圖像數(shù)據(jù)塊(或?qū)Ｓ玫膲K)以及尾塊(結(jié)束碼)。

　　五、PNG便攜式網(wǎng)絡(luò)圖片(Portable Network Graphics)

　　(1)技術(shù)簡介PNG，是一種無損數(shù)據(jù)壓縮位圖圖形文件格式。

　　PNG格式是無損數(shù)據(jù)壓縮的，允許使用類似于GIF格式的調(diào)色板技術(shù)，支持真彩色圖片，并具備阿爾法通道(半透明)等特性。

　　現(xiàn)在有很多人使用PNG格式于互聯(lián)網(wǎng)及其他方面上。

　　另有說法是名稱來源于非官方的“PNG is Not GIF”，是一種模仿GNU的遞歸命名法。

　　(2)編碼及解碼。

　　PNG圖像格式文件由一個8字節(jié)的PNG文件署名(file signature)域和3個以上的后續(xù)數(shù)據(jù)塊(chunk)組成。

　　文件包括8字節(jié)文件署名(89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A，十六進制)，用來識別PNG格式。

　　PNG定義了兩種類型的數(shù)據(jù)塊：一種是PNG文件必須包含、讀寫軟件也都必須要支持的關(guān)鍵塊(critical chunk);另一種叫做輔助塊(ancil

　　lary chunks)，PNG允許軟件忽略它不認(rèn)識的附加塊。

　　這種基于數(shù)據(jù)塊的設(shè)計，允許PNG格式在擴展時仍能保持與舊版本兼容。

　　關(guān)鍵數(shù)據(jù)塊中有4個標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)塊：文件頭數(shù)據(jù)塊IHDR(header chunk)：包含有圖像基本信息，作為第一個數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)并只出現(xiàn)一次;調(diào)色板數(shù)據(jù)塊PLTE(palette chunk)：必須放在圖像數(shù)據(jù)塊之前;圖像數(shù)據(jù)塊IDAT(image data chunk)：存儲實際圖像數(shù)據(jù)。

　　PNG數(shù)據(jù)允許包含多個連續(xù)的圖像數(shù)據(jù)塊;圖像結(jié)束數(shù)據(jù)IEND(image trailer chunk)：放在文件尾部，表示PNG數(shù)據(jù)流結(jié)束。

　　六、TIFF標(biāo)簽圖像文件格式(Tagged Image File Format)

　　(1)技術(shù)簡介TIFF是一種主要用來存儲包括照片和藝術(shù)圖在內(nèi)的圖像的文件格式。

　　TIFF與JPEG和PNG一起成為流行的高位彩色圖像格式。

　　(2)編碼及解碼。

　　TIFF 是一個靈活適應(yīng)性強的文件格式。

　　通過在文件標(biāo)頭中使用“標(biāo)簽”，它能夠在一個文件中處理多幅圖像和數(shù)據(jù)。

　　標(biāo)簽?zāi)軌驑?biāo)明圖像的如圖像大小這樣的基本幾何尺寸，或者定義圖像數(shù)據(jù)是如何排列的，或者是否使用了各種各樣的圖像壓縮選項。

　　例如，TIFF可以包含JPEG和進程長度編碼壓縮的圖像。

　　TIFF文件也可以包含基于矢量的裁剪區(qū)域(剪切或者構(gòu)成主體圖像的輪廓)。

　　使用無損格式存儲圖像的能力使TIFF文件成為圖像存檔的有效方法。

　　與JPEG不同，TIFF文件可以編輯然后重新存儲而不會有壓縮損失。