1.1 图像处理的基本概念

1.1.1 位图与矢量图

用计算机处理的图像可以分为两大类——位图图像和矢量图形，由于描述原理不同，对这两种图像的处理方式也有所不同。

1.位图图像

位图图像也称为栅格图像，它是由无数彩色网格组成的，每个网格称为一个像素，每个像素都具有特定的位置和颜色值。

由于位图图像的像素非常多而且小，因此图像看起来比较细腻。但是如果将位图图像放大到一定比例，则无论图像的具体内容是什么，看上去都是像马赛克一样的一个个像素，如图1-1所示。

图1-1 放大位图图像

位图图像的优势在于可以表现颜色的细微层次，缺点是放大显示时比较粗糙，而且图像文件往往比较大。

2.矢量图形

矢量图形由数学公式中所定义的直线和曲线组成。数学公式根据图像的几何特性来描绘图像。例如，用半径这样的数学参数来准确定义一个圆，或者用长宽值来准确定义一个矩形。

相对于位图图像而言，矢量图形的优势在于不会随显示比例等因素的改变而降低图像的品质。如图1-2所示，左图是按正常比例显示的一幅矢量图，右图为将该矢量图放大3倍后的效果。此时，可以清楚地看到放大后的图片依然很精细，并没有因为显示比例的改变而变得粗糙。

图1-2 矢量图形

1.1.2 分辨率

分辨率是一个和图像相关的重要概念，是指在单位长度内含有点（即像素）的多少。分辨率的种类有很多，其含义也各不相同。正确理解分辨率在各种情况下的具体含义，是至关重要的。下面对几种常用分辨率做大体介绍。

1.图像分辨率

图像分辨率是指图像中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法，典型的是以每英寸的像素数（dpi）来衡量。图像分辨率和图像尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量，该值越大，图形文件所占用的磁盘空间也越大。图像分辨率以比例关系影响着文件的大小，即文件大小与其图像分辨率的平方成正比。如果保持图像尺寸不变，将图像分辨率提高1倍，则其文件容量会增大为原来的4倍。

2.扫描分辨率

扫描分辨率是指在扫描一幅图像之前所设定的分辨率，它将影响所生成图像文件的质量和性能，决定图像将以何种方式显示或打印。如果扫描图像用于640像素×480像素的屏幕显示，则扫描分辨率不必大于显示器屏幕的设备分辨率，即一般不超过120dpi。但大多数情况下，扫描图像是为了在高分辨率的设备中输出。如果图像的扫描分辨率过低，则会导致输出的效果非常粗糙；如果扫描分辨率过高，则数字图像中会产生超过打印所需要的信息，这样不仅降低了打印速度，而且在打印输出时会造成图像色调的细微过渡丢失。因此要根据不同的需要，选择合适的扫描分辨率。

3.位分辨率

位分辨率又称位深，是用来衡量每个像素所保留颜色信息的位元数。这种分辨率可以标记为多种色彩等级，一般常见的有8位、16位、24位和32位色彩。有时，也将位分辨率称为颜色深度。所谓“位”，实际上是指2的乘方次数，8位即2⁸，也就是8个2相乘，等于256。因此，一幅8位色彩深度的图像，所能表现的色彩等级是256级。

4.设备分辨率

设备分辨率又称输出分辨率，指的是在各类输出设备上每英寸可产生的点数，如显示器、喷墨打印机、激光打印机和绘图仪的分辨率。这种分辨率的单位为dpi，目前计算机显示器的设备分辨率为60～120dpi，而打印设备的设备分辨率为300～1440dpi。

1.1.3 色彩模式

图像处理离不开色彩处理，因为图像是由色和形两种信息组成的。在使用颜色以前，需要理解色彩模式及Photoshop中定义色彩模式的方法。

色彩模式是描述颜色的方法，常见的色彩模式有HSB、RGB、CMYK和Lab。在Photoshop CC 2015的“拾色器”对话框中，可以根据以上4种色彩模式来选择颜色，如图1-3所示。

图1-3 “拾色器”对话框

1.HSB模式

HSB是“Hue（色相）”“Saturation（饱和度）”和“Brightness（亮度）”的缩写。HSB模式是从人眼对颜色的感觉出发，根据以下3种基本特性来描述颜色的。

●色相：即物体反射或透射光的颜色，通常用度来表示，范围是0～360度。

●饱和度：即颜色的强度或纯度，通常用百分比来表示，范围是0%～100%。

●亮度：即颜色的相对明暗程度，通常用0%（黑色）～100%（白色）范围内的百分比值来表示。

2.RGB模式

RGB是“Red（红色）”“Green（绿色）”和“Blue（蓝色）”的缩写。它是一种加色模式，大多数色谱都由红色、绿色和蓝色这3种色光混合而成。例如，显示器便是采用RGB色彩模式的颜色系统。这3种基色的取值范围为0～255，当3种基色的值均为255时，便得到白色；当3种基色的值均为0时，便得到黑色；当3种基色的值均为128时，便得到中性灰色。

3.CMYK模式

CMYK是“Cyan（青色）”“Magenta（洋红）”“Yellow（黄色）”和“Black（黑色）”的缩写，为避免和蓝色混淆，黑色用K而非B表示。它是一种减色模式，其中，青色是红色的互补色；黄色是蓝色的互补色；洋红是绿色的互补色。CMYK模式被广泛应用于印刷技术中。

4.Lab模式

Lab模式的原型是1931年国际照明委员会（CIE）制定的颜色度量国际标准模式，1976年该模式被重新修订并命名为CIE Lab。

Lab的最大特点是该模式的颜色与设备无关，无论使用何种设备（如显示器、打印机或扫描仪）创建或输出图像，都能生成一致的颜色。Lab颜色由亮度分量L和两个色度分量a、b组成，其中，a分量表示从绿色到红色，b分量表示从蓝色到黄色。

5.其他色彩模式

在Photoshop CC 2015中除了HSB、RGB、CMYK和Lab这4种模式外，还有以下几种色彩模式。

●位图模式：使用两种颜色值（黑色或白色）之一表示图像中的像素，该模式下的图像也称为一位图像，因为系统只使用一个二进制位表示某个像素的颜色。

●灰度模式：该模式图像中的每个像素都有一个0（黑色）～255（白色）范围内的亮度值，通常，黑白或灰度扫描仪生成的图像以灰度模式显示。

●双色调模式：通过2～4种自定油墨创建双色调（2种颜色）、三色调（3种颜色）和四色调（4种颜色）的图像。

●索引颜色模式：当把图像转换为该模式时，Photoshop CC 2015将构建一个颜色查找表，用于存放并索引图像中的颜色，该模式最多有256种颜色。

●多通道模式：该模式的每个通道使用256级灰度，多通道图像对于特殊打印机非常有用。

1.1.4 图像的格式

图像格式是指计算机表示和存储图像信息的格式。由于历史的原因，不同厂家表示图像文件的方法不一，目前已经有上百种图像格式，常用的也有几十种。同一幅图像可以用不同的格式来存储，但不同格式之间所包含的图像信息并不完全相同，其文件大小也有很大的差别。在使用时，用户可以根据自己的需要选用适当的格式。

1.PSD格式

PSD是Photoshop软件默认的存储格式，该种格式可以存储Photoshop中所有的图层、通道和剪切路径等信息。

2.BMP格式

BMP是一种DOS和Windows操作系统平台上常用的图像格式，支持RGB、索引颜色、灰度和位图颜色模式，但不支持Alpha通道，也不支持CMYK模式的图像。

3.TIFF格式

TIFF是一种无损压缩格式（采用的是LZW压缩），支持RGB、CMYK、Lab、索引颜色、位图和灰度模式，而且在RGB、CMYK和灰度3种颜色模式中还支持使用通道（Channel）、图层和剪切路径。在平面排版软件PageMaker中常使用这种格式。

4.JPEG格式

JPEG是一种有损压缩的网页格式，不支持Alpha通道，也不支持透明设置。当保存为此格式时，会弹出对话框，在Quality中设置的数值越高，图像品质越好，文件也越大。该格式支持24位真彩色的图像，因此适用于表现色彩丰富的图像。

5.GIF格式

GIF是一种无损压缩（采用的是LZW压缩）的网页格式，支持Alpha通道、透明设置和动画格式，支持256色（8位图像）。目前，GIF有两类：GIF87a（严格不支持透明像素）和GIF89a（允许某些像素透明）。

6.PNG格式

PNG是由Netscape公司开发的一种无损压缩的网页格式。它将GIF和JPEG两种格式中最好的特征结合在一起，支持24位真彩色、透明设置和Alpha通道。PNG格式不完全支持所有浏览器，所以在网页中的使用频率要比GIF和JPEG格式低得多。但随着网络技术的发展和互联网传输速率的改善，PNG格式将是未来网页中所使用的一种标准图像格式。

7.PDF格式

PDF可跨平台操作，可在Windows、Mac OS、UNIX和DOS环境下浏览（多用Acrobat Reader软件）。它支持Photoshop格式所支持的所有颜色模式和功能，也支持JPEG和Zip压缩（但使用CCITT Group 4压缩的位图模式图像除外）以及透明设置，但不支持Alpha通道。

8.Targa格式

Targa格式专门用于使用Truevision视频卡的系统，而且通常受MS-DOS颜色应用程序的支持。它支持24位RGB图像（8位×3个颜色通道）和32位RGB图像（8位×3个颜色通道外加一个8位Alpha通道），也支持无Alpha通道的索引颜色和灰度图像。在用这种格式存储RGB图像时，可选择像素深度。