系列四 图形图象

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1、系列四图形图象图形图像一.光和颜色世界是五彩缤纷的，红橙黄绿青蓝紫，各种各样的颜色印入我们眼帘。每个物体都有每个物体的色彩，要想将一幅图像转换成计算机的二进制码，我们首先要对光和颜色加以了解。1.光的本质学完高中物理的人知道，光的本质是电磁波。通常意义的光是指可见光，它的电磁波频率在3.84*10^14-7.89*10^14Hz之间，相应的在真空中的波长为780-380nm之间。而由高中物理还知，光具有超出人们经验想像的波粒二相性，光既是一种连续的波，又是一种间断的粒子，这确实大大超出了人们的想像。你不可不惊

2、奇于科学家们的能力和勇气，他们的研究内容往往是与惯常的常识相违背，让初见到他成果的人，无论如何也不相信他在说真话。但终究真理不是假的，慢慢地人们认识到了它的正确性，但由此一些科学家生前没被认可，活在抑郁当中，而等到他们死后却大受追捧。话说回来光的认识过程绝对不是一个简单的过程，从牛顿到爱因斯坦，其间多少大科学家为之皱眉头。好像我偏离了主题，是的，我要讲的是多媒体技术中的图形图像部分，不应该去讲物理史。好了光的本质就是这样。2.颜色这很奇怪，光既然是电磁波，和收音机的广播，本质上没有区别，而我们却看到了不同颜色

3、的光。这涉及了一个问题，颜色是怎么回事。生理学研究表明，人的视网膜上有两类视觉细胞:一类是对微弱光敏感的杆状体细胞，另一类是对红色、绿色和蓝色敏感的三种锥体细胞。从这个意义上来说，颜色只存在于人的眼睛和大脑里，对于客观的光来说，它是没有颜色的，它只是不同波长的电磁波。人能看到五彩缤纷的色彩，看来那是人的天赋。光的波长与对应的人视觉的色彩列举如下红色-700nm橙色-620nm黄色-580nm绿色-546nm青色-480nm蓝色-436nm紫色-380nm当然人们看到的自然界的光，大多不是单一波长的光，而是由不

4、同波长的光混合而成。通常人们对颜色的感知用色调、饱合度和亮度来度量。(1)色调色调表示光的颜色，它取决于光的波长。物体发射或反射光，光波进到人们的眼睛里，由视觉系统综合得到颜色，不同的波长对应不同的颜色，而这就是色调。(2)饱合度饱合度也称纯度或彩度，它是指彩色的深浅或鲜艳程度，通常指彩色中白光含量的多少。对于同一色调的彩色光，饱合度越深，颜色越纯。比如当红色加进白光后，由于红色被冲淡成粉红色。饱合度的增减还会影响到颜色的亮度，由于在红色中加入了白光，所以颜色更亮了。所以，在某色调的彩色光中掺入别的彩色光，会

5、引起色调的变化，掺入白光引起饱合度的变化。色调与饱合度合起来统称色度，它表示颜色的类别与深浅程度。(3)亮度假设把一个彩色体放在室外，你在晴朗碧日里看和在暗晦阴天里看会有两个感觉，这两个感觉的差别就是亮度的差别。亮度就是表示某种颜色在人视觉上引起的明暗程度它直接与光的强度有关。在这一部分里还有一个重要的概念，它不属于光和颜色范畴，但它与图像在显示器上显怎样示出来的有很大关系，属于图形图像基础范畴，因此就把它放在这一部分里。色彩模式我们是怎样让彩色图像在显示器或电视机上显示的呢?我想，说实话，这个问题应该在我们

6、每个人小时候都问过，这确实是一个诱人并有难度的问题。当然在这里我也不可能解决，那是一个涉及电子学、物理学的问题。我在这里讲的是这个问题的一个层面，那就是色彩模式。色彩模式是指在计算机上显示或打印图像时表示颜色的数字方法。计算机显示器采用RGB模式，彩色电视系统采用YUV/YIQ模式，另外还有其它一些色彩模式的表示方法。(1)RGB模式计算机显示器使用的是阴极射线管(CathodeRayTube，CRT)。CRT使用3个电子枪分别产生红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)3种波长的光，并以各种不同

7、的相对强度综合起来产生颜色。从理论上讲，任何一种颜色都可以由红绿蓝三色按一定比例混合而成。当这三种基本颜色以等量相加时，如果这三种颜色的光强都很大，那么混合而成的就是白色，如果光强比较小，那么混合出来的就是灰色，显然没有一种光发出，就是黑色。现在使用的彩色电视机和计算机显示器都是用这三种基本颜色混合来产生各种颜色的。我们可以推想扫描仪将彩色图像输入到计算机就是颜色显示的一个逆过程，将每一点的颜色分解成红绿蓝三种基本颜色，每一种颜色数据代表它的强度，当这三种基本颜色的数据在计算机上又重新混合时，就显示出了原来的

8、颜色。(2)CMYK模式CMY模式使用的是青色(Cyan)、品红(Magent)、黄色(Yellow)这三种基本颜混合来产生彩色。它与红绿蓝不同的是，这三种等量混合时产生的是黑色，也就是正好与红绿蓝三基色相反。这种模式是在打印时用的，考虑到颜料的反光显色与显示器的发光显色截然不同，因此在打印时CMY色彩模式更方便。由于在实际上同量的CMY混合并不能产生完备的黑色或灰色，因此在印刷时常加一种真正的黑(