1.1 圖形圖像的基本概念

1.1.1 圖形圖像的分類

圖形和圖像是兩個概念，人們常常將它們混為一談。

在圖形圖像處理領(lǐng)域，圖形一般是指計算機繪制的畫面，如直線、圓、圓弧、矩形等任意曲線和圖表，即由外部輪廓線條構(gòu)成的矢量圖。它是用一組指令集合來描述圖的內(nèi)容，如描述構(gòu)成該圖的各種圖元的位置維數(shù)、形狀等。圖形可任意縮放，不會失真。

圖像是指由掃描儀、攝像機等輸入設(shè)備捕捉實際的畫面產(chǎn)生的數(shù)字圖像，如照片、電影膠片和物理圖像（如人眼可見的自然圖像）等，即由像素點陣構(gòu)成的位圖。它用數(shù)字任意描述像素點、強度和顏色。圖像文件存儲量較大，所描述對象在縮放過程中會損失細節(jié)或產(chǎn)生鋸齒。

需要注意的是，在計算機中用位圖和矢量圖兩種方式來表示圖形和圖像，但是為避免混淆起見，本書不再區(qū)分圖形和圖像。

1．位圖

位圖又稱為點陣圖像或繪制圖像。位圖圖像是目前最常用的圖像表示方法，不僅實現(xiàn)起來比較容易，而且可用于任何圖像。位圖是由稱作像素的單個點組成的。這些點可以進行不同的排列和染色，以構(gòu)成圖樣。當(dāng)放大位圖時，可以看見構(gòu)成整個圖像的無數(shù)單個方塊，如圖1-1所示。

位圖表示的優(yōu)點在于它可以記錄任何一個想得到的圖像，圖像的顏色也可以達到真彩色，適用于具有復(fù)雜色彩、明暗多變、虛實豐富的圖像，如照片、繪畫等。其缺點在于圖像的存儲缺乏靈活性，處理和顯示一個高分辨率的圖像需要幾兆字節(jié)的存儲空間；放大或高清晰打印時，容易出現(xiàn)鋸齒狀邊緣。

2．矢量圖

矢量圖又稱為向量式圖像，是用計算機指令來描述和記錄圖片的，由數(shù)學(xué)公式生成的直線、曲線、圓等構(gòu)成的圖形。矢量圖不記錄像素的數(shù)量，在任何分辨率下，輸出的圖形都同樣清晰。在屏幕上顯示矢量圖，要有專門的軟件將圖形的指令轉(zhuǎn)換成在屏幕上顯示的形狀和顏色。與位圖相比，矢量圖可以無限放大，且不會失真，如圖1-2所示。

矢量圖像有兩個明顯的優(yōu)點，一個是存儲容量不大，處理速度很快。另一個明顯的優(yōu)點是矢量圖像有很大的靈活性，對于放縮、旋轉(zhuǎn)以及其他操作，不僅方便，而且靈活。其缺點是色彩梯度和表現(xiàn)力不能與位圖圖像相比，位圖圖像可以與原始圖像達到幾乎完全一致，矢量圖像則須經(jīng)過人工處理。

3．矢量圖像和位圖圖像的區(qū)別

矢量圖像和位圖圖像的表示和存儲方法不同，這兩種圖像的應(yīng)用領(lǐng)域也各異。位圖適用于表現(xiàn)含有大量細節(jié)（如明暗變化、場景復(fù)雜、輪廓色彩豐富）的對象，如照片、繪圖等，通過圖像軟件可進行復(fù)雜圖像的處理，以得到更清晰的圖像或產(chǎn)生特殊效果。矢量格式適于描述輪廓不很復(fù)雜，色彩不很豐富的對象，如幾何圖形、工程圖紙、CAD、3D造型軟件等。

1.1.2 文件大小與分辨率的概念

文件大小是指圖像存儲或記錄數(shù)據(jù)的大小，可以千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）或千兆字節(jié)（GB）為度量單位。文件大小與圖像的像素大小成正比，圖像中包含的像素越多，需要的磁盤存儲空間越大。因此，在圖像品質(zhì)和文件大小難以兩全的情況下，圖像分辨率成為折中辦法。

分辨率是指單位長度所含的點（像素）的多少，即圖像的清晰與模糊程度。單位長度所含像素越少，則分辨率越低，圖像就越模糊；反之，單位長度所含像素越多，則分辨率就越高，圖像就越清晰。

分辨率主要有以下幾種。

1．圖像分辨率

圖像分辨率指每英寸圖像所含點或像素的數(shù)量（dpi）。例如，一個圖像由水平200像素、垂直300像素構(gòu)成，則它的尺寸就用乘積“200×300”表示。一般來說，分辨率越高，圖像越細膩，文件的存儲量就越大，計算機同時處理文件的時間越長，對計算機硬件的要求也越高。因此，在制作圖像時，要根據(jù)需要選擇分辨率。

2．設(shè)備分辨率

設(shè)備分辨率又稱輸出分辨率，指的是各類輸出設(shè)備每英寸上可產(chǎn)生的點數(shù)，如顯示器、噴墨打印機、激光打印機、繪圖儀的分辨率。這種分辨率也通過dpi來衡量。打印機分辨率以所有激光打印機（包括照排機）產(chǎn)生的每英寸的油墨點數(shù)（dpi）為度量單位。噴墨打印機產(chǎn)生細微的油墨噴霧，而不是真正的墨點。不過，大多數(shù)噴墨打印機大致的分辨率均為600～1200dpi。

3．掃描分辨率

掃描分辨率指在掃描一幅圖像之前所設(shè)定的分辨率，它將影響所生成的圖像文件的質(zhì)量和使用性能，決定圖像將以何種方式顯示或打印。如果掃描圖像用于640×480像素的屏幕顯示，則掃描分辨率不必大于一般顯示器屏幕的設(shè)備分辨率，即一般不超過120dpi。

4．專業(yè)印刷分辨率

專業(yè)印刷分辨率又稱網(wǎng)屏頻率（此為印刷術(shù)語），指的是印刷圖像所用的網(wǎng)屏上每英寸的網(wǎng)線數(shù)（即掛網(wǎng)網(wǎng)線數(shù)），以lpi（每英寸線數(shù)）來衡量。例如，150lpi是指每英寸網(wǎng)屏上加有150條網(wǎng)線。一般情況下，對圖像的掃描分辨率應(yīng)該是專業(yè)印刷分辨率的2倍。

5．圖像的位分辨率

圖像的位分辨率又稱位深，指描述圖像中每個像素所占的二進制位數(shù)，是用來衡量每個像素儲存信息的位數(shù)。所謂“位”，實際上是指“2”的平方次數(shù)，8位即2的8次方，也就是8個2相乘，等于256。所以，一幅16位色彩深度的圖像所能表現(xiàn)的色彩等級是65536（=216）級。