五、图像、图形与视频信息的表示

(一)图像1.图像的获取与表示

图像获取的过程实质上是信号扫描和数字化的过程，它的处理步骤大体可分3步:

(1)取样;(2)分色;(3)量化。

2.图像的压缩编码

一幅图像的数据量可按下面的公式进行计算(以字节为单位):

图像数据量=图像宽度×图像高度×图像深度/8

图像压缩方法很多，不同方法有不同的适用场合和范围。评价一种压缩编码方法的优劣主要有下列几点:

(1)压缩倍数

(2)重建图像的质量

(3)算法复杂度(成本)

(4)时间延迟

ISO和IEO两个国际机构联合组成了一个专家组(Joint Photographic Experts Group，简称JPEG)，负责制定静止较像数据压缩编码的国际标准，称为JPEG标准(ISO/IEC10918)。

3.图像文件格式

(1)JPEG文件交换格式(JPEG File Interchange Format)

经JPEG算法压缩后的图像数据，按一定的语法规则组织成JPEG文件交换格式，以便存储或传输，需要时再通过解码器重建原来的图像。

(2)BMP文件格式

BMP(Bitmap-File)图像文件是Windows操作系统采用的图像文件格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件几乎都支持BMP图像文件格式。它是一种与设备无关的位图格式(Device-Independent Bitmap，DIB)，目的是为了让Windows能够在任何类型的显示设备上输出所存储的图像。BMP位图文件默认的文件扩展名是.bmp。

(3)GIF文件格式

GIF(Graphics Interchange Format)是CompuServe公司开发的图像文件交换格式，它以数据块(Block)为单位来存储图像的相关信息。一个GIF文件由表示图像的数据块、数据子块以及显示图像的控制信息块组成，称为GIF数据流(Data Stream)。数据流中的所有控制信息块和数据块都必须在文件头(Header)和文件结束块(Trailer)之间。

(4)TIFF文件格式

TIFF文件是一种极其灵活易变的格式，能支持多种压缩方法，如RLC编码、LZW编码、CCITT格式的数据等。它定义了4类不同的文件格式:TIFF-B适用于二值图像、TIFF-G适用于黑白灰度图像、TIFF-P适用于带调色板的彩色图像以及TIFF-R适用于RGB的彩色图像。TIFF-文件由4部分组成:文件头、文件目录、目录表项和点阵图像数据。像GIF文件一样，TIFF文件也支持多个图像，即在一个文件中包括多个图像，也称为子文件(Subfile)，图像文件目录的最后一项如果是0000，表示文件结束，否则就指向下一个文件。

(5)PNG格式

PNG(Portable Network Graphic Format)是一种图像文件的存储格式，读成“ping”。它是20世纪90年代中期由W3C开发的，目的是想替代GIF和TIFF文件格式。

(二)图形1.计算机合成图像的绘制

在计算机内建立了景物的模型之后，从景物的模型生成用户可见的具有高度真实感的该景物的图像，此即所谓的图像绘制(Rendering)，也称为图像合成(Image Synthesis)。

计算机合成图像的技术受到两个方面的挑战。首先是在许多应用中，要求实现对真实感图像能做到实时动态绘制，即计算机能根据用户给定的观察点实时生成真实感图像，即所谓“交互实时”。另一个挑战是景物模型的复杂程度不断提高，模型的面片数经常达到几十万或几百万个。显然，为了满足实时显示的要求，一方面要提高计算机和图形显示卡的性能，另一方面要研究开发新的真实感图像实时动态绘制算法。

2.计算机合成图像的应用

使用计算机合成图像(计算机图形学)是发明摄影技术和电影与电视技术之后最重要的一种生成图像的方法。使用计算机合成图像的主要优点有:计算机不但能生成实际存在的具体景物的图像，还能生成假想或抽象景物的图像，如科幻片中的怪兽、飞行器，工程师构思中的新产品形状与结构等;计算机不仅能生成静止图像，还能生成各种运动、变化的动态图像。在生成图像的进程中，人们可以与计算机交互地进行各种控制和修改。正因为这些原因，计算机图形学有着广泛的应用领域。

(1)计算机辅助设计和辅助制造(CAD/CAM)

(2)利用计算机生成各种地形图、交通图、天气图、海洋图、石油开采图等。

(3)作战指挥和军事训练。

(4)计算机动画和计算机艺术。

(三)视频信息的表示

PC计算机中所说的视频信息(Video)，指的是内容连续变化的运动图像。

视频信息为了能进入计算机进行处理，它首先必须“数字化”。数字化的过程比声音复杂一些，它是以一幅幅彩构画面为单位进行的。

【编辑推荐】

1. 2011年计算机等级考试三级PC技术第一章要点(2)
2. 2011年计算机等级考试三级PC技术第一章要点(1)
3. 2011年计算机等级考试三级PC技术第一章要点(4)