计算机图形学第章人机交互绘图技术.ppt
第1章 计算机图形图像类型,1.1 概述,1.2 点阵图,1.4 图形图像文件类型,1.3 矢量图形,教学目标:,了解数字图形的概念。,掌握像素及点阵图的组成和分辨率的概念。,显示与隐藏控制面板。,了解图形图像的文件类型。,掌握矢量图形的组成及特点。,如果要定义“数字图形”的概念，首先要弄清“图形”的含义。“图形”一词在现代汉语词典里指的是在纸上或其他平面上表示出来的物体的形状，也就是几何图形的简称。“图形”的英文“graphics”，即所谓的“平面设计”。在计算机领域里，计算机图形学（Computer Graphics）和计算机图像处理（Computer Image Processing）是基于不同的计算机技术所形成的相对独立的学科，随着计算机信息技术的进步，两者之间的相互重叠、相互渗透也越来越多。,1.1 概述,在使用计算机进行视觉设计时，图形和图像是不可分离的。为了跟计算机领域的“计算机图形学”相区别，我们把在视觉艺术领域（包括绘画、雕塑、艺术设计、工业设计、多媒体设计、网络设计、电视传媒等），通过计算机技术处理绘制的图形、图像和字体都统称为数字图形。换句话说，数字图形是通过人为的设计，在计算机上显示的图形、图像、动画、字体等的统称。,数字图形，根据它们在计算机里生成的结构和不同方式，可分为“点阵图”和“矢量图”两大类。要弄清“点阵图”像素的概念，必须先了解构成点阵图的最小单位“像素”。,1.2 点阵图,1.2.1 像素及点阵图的组成,1.2.2 点阵图的特点,1.2.3 点阵图的分辨率,1.2.4 点阵图的尺寸,1.2.5 点阵图的大小,1.2.1 像素及点阵图的组成,像素是构成点阵图的基本单位，它是由许多个大小相同的色点即（像素）沿水平方向和垂直方向按统一的矩阵整齐排列而成的，如图所示。,像素（Pixel）是Picture和Element这两个字母的缩写，是用来计算数字影像的一种单位。一个像素的大小尺寸不好衡量，它实际上只是屏幕上的一个光点。在计算机显示器、电视机、数码相机等的屏幕上都使用像素作为它们的基本度量单位，屏幕的分辨率越高，像素就越小。像素也是组成图像的最小单位，比如对一幅标有1024768像素的图像而言，就表明这幅图像的长边有1024个像素，宽边有768个像素，1024768=786432，即这是一幅具有近80万像素的图像。,1.2.2 点阵图的特点,点阵图是由一定数目的像素组合而成的图形，也称为“图像”、“光栅图”。像素是构成点阵图的最小单位，点阵图的大小与精致程度，决定了组成这幅图像的像素数目的多少。由于像素的分布是沿水平和垂直两个方向矩阵式排列的，任何一个点阵图总是有一定数目的水平像素和垂直像素。通常用“水平像素数垂直像素数”表示一幅点阵图的大小。,识别一个点阵图是否精致，应该看它有多少像素，而不是看它有多少长宽尺寸，只有像素才是决定一个点阵图精致与粗糙的决定因素。在相同的图形文件格式和相同位深度的情况下，一个点阵图包含的像素数越多，它的图形文件也就越大，所要占据的存储器空间也越大。另外，还有两个影响点阵图大小的因素，即位深度和储存图形的文件格式。位深度是计算机用来记录每个像素颜色丰富与单调的一种量度，位深度的值越大，点阵图的颜色就越丰富，图形所需占用的空间也就越大。,文件格式的不同，直接影响到文件占用空间的大小，在其他条件相同的情况下，采用TIFF格式存储点阵图，比采用EPS格式存储时文件要小，但比采用JPEG格式存储时的文件要大。点阵图的最大优点是能够较真实地再现人眼观察到的世界万物，类似于照片，比用失量图画出来的图形更加逼真。因此，点阵图多借助扫描仪，数码照相机等输入设备来获取素材。点阵图的缺点是当点阵图较大或用高分辨率扫描图片时，需要消耗大量的存储器空间和较好的硬件设备来处理和存储。,1.2.3 点阵图的分辨率,点阵图的分辨率，是指每个英寸长度单位内的像素数值。用通俗的语言表达，就是指每英寸长度单位内能够容纳多少个像素。分辨率（Resolution）是数字影像中的一个重要概念，图像分辨率使用的单位是PPI（Pixel Per Lnch），意思是每英寸所表达的像素数目。另外还有一个概念是打印分辨率，它的使用单位是DPI（Dot Per Lnch），意思是每英寸所表达的打印点数。PPI和DPI这两个概念经常会出现混用的现象。从技术角度说PPI只存在于屏幕的显示领域，而DPI只出现于打印或印刷领域。对于初学图像处理,的用户来说难于分辨清楚，这需要一个逐步理解的过程。对于高分辨率的图像，其包含的像素也就越多，图像文件的长度就越大，也能更加生动形象地表现出图像丰富的细节，但也会增加文件的大小，同时也就需要耗用更多的计算机内存（RAM）资源，存储时会占用更大的硬盘空间等。而对于低分辨率的图像来说，其包含的像素也就越少，图像会显示得非常粗糙，在排版打印后，效果会非常模糊。所以在图像处理过程中，必须根据图像最终的用途决定使用合适的分辨率，在能够保证输出质量的情况下，尽量不要因为分辨率过高而占用一些计算机的资源。,1.2.4 点阵图的尺寸,点阵图的尺寸指的是点阵图像文件的宽度和高度尺寸，可以用“像素”、“英寸”、“厘米”、“毫米”、“点”、“派卡”和“列”等为单位。显示器显示图像的像素尺寸一般为800600像素和1024768像素等，大屏幕的液晶显示器的像素点还要高。在Photoshop中，图像像素是直接转换为显示器像素的，当图像的分辨率比显示器的分辨率高时，图像显示的要比指定的尺寸大，例如288像素/英寸、11英寸的图像在72像素/英寸的显示器上将显示为44英寸的大小。点阵图在显示器上的尺寸与打印尺寸无关，只取决于点阵图的分辨率及显示器设置的分辨率。,1.2.5 点阵图的大小,点阵图文件的大小由计算机存储的基本单位字节（Byte）来度量。一个字节由8个二进制位（bit）组成，所以一个字节的积数范围在十进制中为0255，即28共256个数。图像颜色模式不同，图像中每一个像素所需要的字节数也不同，灰度模式的图像每一个像素灰度由一个字节的数值表示；RGB颜色模式的图像每一个像素颜色由3个字节（即24位）组成的数值表示；CMYK颜色模式的图像每一个像素由4个字节（即32位）组成的数值表示。,一个具有300300像素的图像，不同模式下文件的大小计算如下。灰度图像：300300=90000Byte=90KB RGB图像：3003003=270000Byte=270KB CMYK图像：3003004=360000Byte=360KB,矢量图（Vector Graphic）又称为向量图形，是由线条和图块组成的。矢量图比较适用于编辑色彩较为单纯的色块或文字，如Illustrator、PageMaker、FreeHand、CorelDRAW等绘图软件创建的图形都是矢量图。,1.3 矢量图形,1.3.1 矢量图的组成,1.3.2 矢量图形的特点,点是矢量图形的最小单位，点的XY坐标定义了对象的形状和大小。点是不可见的，但又是的确存在的，点控制着绘制图形的全局。创建一个对象至少需要两个点。点分为角点和曲线点两种类型。在调整图形的形状、连接点和线时，就会遇到不同点的类型问题，如果要修改图形的形状，则必须选择点，且用户每次只能修改图形的一个点。在矢量图形软件中未被选择的点是不可见，但却包含信息，被选中的点是可见的，且可以进行编辑。,1.3.1 矢量图的组成,在曲线中至少有一个点为贝塞尔（Bezier）控制点，直线没有贝塞尔的控制性。在矢量图形软件中创建的形状是由直线和曲线来定义的，如图所示。贝塞尔（Bezier）控制是由贝塞尔控制点来操作的，一个点具有两个扩展的贝塞尔（Bezier）控制。这两个控制不但控制着线的形状，而且决定两条线相交时的性质，如图所示。,直线和曲线 线形状的控制,角点可以不受贝塞尔（Bezier）控制即可得到，如图所示。对于具有控制的角点，两边的控制也是相互独立的，如图所示。对于平滑点，贝塞尔（Bezier）控制是相连的，如图所示。,角点 相互独立控制的角点 平滑角点,矢量图是使用点和线描述图形的，如图所示的图形就是利用大量的点连接成曲线来描述人物的轮廓线，然后根据轮廓线，在图形内部填充一定的色彩。,1.3.2 矢量图形的特点,矢量图的特点如下。文件小。由于图形中保存的是线条和图块的信息，所以矢量图形与分辨率和图形大小无关，只与图形的复杂程度有关，简单图形所占的存储空间小。图形大小可以无级缩放。在对图形进行缩放、旋转或变形操作时，图形仍具有很高的显示和印刷质量，且不会产生锯齿模糊效果。可采取高分辨率印刷。矢量图形文件可以在任何输出设备及打印机上以打印机或印刷机的最高分辨率打印输出。,当编辑矢量图形时，定义的是描述图形形状的点和线的属性，这些属性将被记录下来。对矢量图形的操作，例如移动，放大、缩小、重新定义尺寸、重新定义形状，或者改变矢量图形的色彩，都不会改变矢量图形的显示以及输出的品质。用户也可以通过矢量对象的交叠，使得图形的某一部分被隐藏，或者改变对象的透明度。矢量图形是“分辨率独立”的，也就是说，当显示或输出矢量图形时，图形的品质不受设备的分辨率影响。矢量图放大后依然非常清晰，其品质没有受到任何影响。,图形图像文件类型是指图形图像信息在磁盘上存储时的组织格式，用扩展名来表示。当存储文件并命名时，应用程序会自动附加上相应的扩展名，并指定了该文件的类型，扩展名通常为3个字符，例如“.cdr”、“.psd”、“.bmp”、“.tif”和“.eps”等。文件扩展名可以帮助用户区别不同类型的文件。在众多的图形图像软件中，常用的文件类型格式如下所示。,1.4 图形图像文件类型,PSD格式：此格式是Photoshop的专用格式，该格式能保存图像数据的每一个细节，且各图层中的图像相互独立，其唯一的缺点是存储的图像文件比较大。PSD格式可以将Illustrator文件输出为Photoshop文件，并保留原文件的许多特性。CDR格式：此格式是CorelDRAW专用的矢量图格式，它将图片定义为图形原语（矩形、直线、文本、弧形和椭圆等）的列表，并以逐点的形式映射到页面上，因此在缩小或增大矢量图形的大小时，原始图像不会变形。,AI格式：AI格式是一种矢量图格式，在Illustrator中经常用到。AI格式的文件可以直接在Photoshop和CorelDRAW等软件中打开，当在CorelDRAW中打开时，文件仍为矢量图形，且可以对图形的颜色和形状进行编辑。EPS格式：EPS（Encapsulated PostScript）格式是一种跨平台的通用格式，大多数绘图软件和排版软件都支持此格式，它可以保存图像的路径信息，并可以在各软件之间相互转换。,BMP格式：它是在DOS和Windows平台上常用的一种标准图像格式。当图像以这种格式保存时，可以选择存为Microsoft Windows或者OS/2格式。另外，该格式支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色的图像，但不支持Alpha通道。JPEG（JPG）格式：该格式是一种用来描述位图的文件格式，可用于Windows和MAC平台上。它支持CMYK、RGB和灰度颜色模式的图像，但不支持Alpha通道。此格式还可以将图像进行压缩，使图像变小，是所有压缩格式中最卓越的。,JPEG格式是一种有损失的压缩格式，但在文件压缩前，可以在弹出的对话框中设置压缩的大小，这样就可以有效地控制压缩时损失的数据量。TIFF（TIF）格式：它是一种灵活的位图图像格式，通常情况下被所有绘画、图像编辑和页面排版等应用程序支持，而且几乎所有桌面扫描仪都可以生成TIFF图像。,GIF格式：它是由CompuServe公司制定的，能存储背景透明化的图像格式，但只能处理256种色彩。常用于网络传输，其传输速度要比传输其他格式的文件快很多。并且可以将多张图像存成一个文件而形成动画效果。PNG格式：此格式是Adobe公司针对网络图像开发的文件格式。这种格式可以使用无损压缩方式压缩图像文件，并利用Alpha通道制作透明背景，是功能非常强大的网络文件格式，但较早版本的Web浏览器可能不支持。,
