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第三章 影像媒體觀念 大綱 數位影像基礎 色彩模型 影像儲存格式 影像的播放 2 數位影像基礎 影像的記錄方式 向量式 點陣式 基本原理 － 從點陣影像談起 色彩及解析度的平衡與取捨 3 影像的記錄方式(1) 向量式 記錄影像的座標、圖形種類與相關參數，於顯示時才 將它「畫」(Rendering) 出來 優點 以向量與物件觀念表示影像，使用上較具彈性 儲存圖形所需的空間小、處理速度快 缺點 不規則內容影像的表現困難 影像的色彩層次感表現不佳 不方便進行影像特效處理 應用領域 建築、機械製圖、流程圖等規律性的形體、線條組成 的圖面 向量圖範例 影像的記錄方式(2) 點陣式 6 將影像分割成棋盤狀的方格點，再儲存每個點的資訊 優點 影像的色彩層次感表現逼真 可作各種影像處理，呈現逼真的效果 缺點 無法以物件來記錄影像內的個別圖像，後續的編修 較為不便 縮放時，影像會失真 應用領域 可表達任何形式圖案、應用範圍廣 點陣圖範例 基本原理 － 從點陣影像談起(1) 像素(pixel) 影像大小 在攝製影像時，單位長度所包含的像素個數，稱為解 析度 解析度愈高，影像看起來就愈精細 深度 8 影像的長度和寬度，單位為像素的個數 解析度 「點」是構成影像的基本單位，稱為「像素」 一個像素所需使用的位元數 基本原理 － 從點陣影像談起(2) 單色影像，基本色彩為黑、白兩色。彩色影像則 根據光的合成原理。 根據影像的色彩與像素深度，常見的色彩分為： 9 單色 (Mono) ：一個像素只有黑或白，需要1位元 256 灰階 (256 Gray level) ：共256層次、需要8位元 16 色 ：16色、需4位元 256 色 ：256色、一像素需8位元 65536 種顏色 (又稱為 Hi-Color) ：共65536色、一像 素需16位元 全彩模式 (又稱 True Color) ：一像素需24位元 色彩及解析度的平衡與取捨(1) 10 不同的色彩模式，顏色的表現能力不同 單色 256灰階 16色 全彩 色彩及解析度的平衡與取捨(2) 不同的解析度，影響整個影像細緻的程度 18點/cm 11 72點/cm 色彩及解析度的平衡與取捨(3) 影像的品質取決於它的解析度和所用的色彩模式 愈高的解析度與愈深的色彩模式所需要的記憶儲 存容量也愈大 儲存影像資訊所需的記憶空間大小可以用下列公 式來計算 影像儲存所需空間＝ 影像高 (點數) × 影像寬 (點數) × 像素深度 (位 元組) 12 色彩模型 RGB 色光的「加色」效果 顏料的「減色」效果 顏色的真實感受 13 RGB 色光的「加色」效果(1) 三原色光：紅(Red)、綠(Green)、藍(Blue) 紅色 洋紅色 黃色 藍色 綠色 14 青色 RGB 色光的「加色」效果(2) 拿三原色光來混合成其他色光的方法，稱為加法 混色 將三原色光兩兩混色 15 紅色+綠色=黃色 綠色+藍色=青色 藍色+紅色=洋紅色 將黃色與藍色混色得到白色，稱黃色是藍色的補 色、藍色也是黃色的補色 RGB色彩模型 16 可見光譜的色彩中有相當大 的部分可以用紅色、綠色和 藍色（RGB）三種色光以不 同的比率和強度混合表示。 這幾種色彩重疊之後，就可 以形成青色、洋紅和黃色。 由於RGB三種顏色混合之後 會形成白色，因此它們又稱 為「添加色」。 RGB色彩模型 17 將所有顏色加在一起，就會 形成白色，也就是說，所有 的光線都會反射到眼中。 添加色使用於燈光、視訊， 以及顯示器中。 以顯示器為例，它就是利用 紅色、綠色和藍色的燐質發 光，而形成彩色的。 顏料的「減色」效果(1) 顏料的三原色是青色、洋紅色與黃色 洋紅色 紅色 藍色 黃色 18 青色 綠色 顏料的「減色」效果(2) 顏料會吸收部分色光，同時將其他色光反射出去 19 例如把青色與洋紅色的顏料混在一起，青色顏料會吸 收紅光，洋紅色顏料會吸收綠光，只剩下藍光被反射 出來，因此青色與洋紅色顏料混合後變成藍色。 顏料混色的方法，稱為減法混色 CMYK色彩模型 20 CMYK模型以油墨印刷在紙 張上的光線吸收特性為基礎。 當白色光照射到半透明的油 墨時，部分光譜被吸收，另 外一部份則反射回您的眼中。 理論上，純粹的青色（C）、 洋紅（M）和黃色（Y）顏料 混合起來，就會吸收所有的 顏色，形成黑色，因此這些 顏色稱為「吸收色」 CMYK色彩模型 21 由於所有的印刷油墨都含有一些雜 質，因此這些油墨混合後，實際上 會形成深咖啡色，必須再加上黑色 （K）才能形成真正的黑色。（用K 而不用B來代表黑色，是為了避免和 藍色的B混淆）將這些油墨混合，形 成色彩，稱為「四色分色印刷」。 吸收色（CMY）和添加色（RGB） 互為「互補色」。任何兩種吸收色 混合後就可形成一種添加色，反之 亦同。 顏色的真實感受 一般人觀察周遭景物時，只會約略感受到這個景 物是偏向哪個色調、以及顏色成分的濃或淡、深 或淺。 根據人類這三種對色彩感受的組合為基礎所提出 的色彩模型，就是HSB色彩模型 HSB色彩模型包括 22 色相 (Hue) 彩度 (Saturation，也稱為飽和度) 明度 (Brightness，也稱為亮度) HSB 模型-色相(Hue) 色相是由物件所反射 或發散的顏色，它是 以標準色輪上的位置 來度量，以 0° 和 360° 之間的度數表示 HSB 模型-飽和度(Saturation) 飽和度 (有時也稱為色 度)，是指顏色的強度 或純度 飽和度代表與色相等 比例的灰色量，以百 分比 0% (灰色) 到 100% (完全飽和) 度 量。 在標準色輪上，飽和 度會從中央到邊緣依 序增加。 HSB 模型-亮度(Brightness) 亮度是顏色的相對明 亮度或暗度，通常是 以百分比 0% (黑色) 到 100% (白色) 度 量 影像儲存格式 影像壓縮概念 影像格式 26 影像壓縮概念 影像壓縮的基本原理是 將影像中重複的部份去掉(無損壓縮) 不重要的部分去掉(略損壓縮) 影像壓縮方法 變動長度編碼法 (Run Length Encoding) 離散餘弦轉換(Discrete Cosine Transform) 27 只記錄資料中重複多次內容的細節與出現的次數 將影像中較不重要的部分去掉，僅保留重要資訊 影像格式(1) 影像檔 28 影像說明部分 通常在檔案的前面部分，稱為檔頭(Heading)，儲存 影像的長度、寬度、色彩模式及壓縮方式等 影像資料部分 儲存各個像素的資料 影像格式(2) 常見的影像檔格式 29 BMP 微軟公司所提出的點陣圖格式，支援 RGB 全彩、索 引色、灰階及黑白等色彩類型 BMP 格式支援全彩、索引色、灰階及黑白等 影像格式(3) GIF 30 1987 年由 Compu-serve 所提出的影像壓縮格式， 是網頁上最常用的圖形格式 可存成透明圖、交錯圖和動畫 最多只能儲存 256 色的色彩深度（缺點） 提供「非破壞性壓縮」，存檔體積小、不失真 適合單純少數顏色的影像，如網頁文字與商標 影像格式(4) PNG 31 主要應用於 Internet 上， 用來取代 GIF 格式 PNG可說是結合了 JPG 與 GIF 的優點 可以存成交錯圖、透明圖 支援RGB 全彩影像、索引色、灰階及黑白模式 採「非破壞性壓縮」，檔案減小不失真 影像格式(5) 32 PCD 柯達 (Kodak) 公司制定的相片光碟 (Photo CD) 格式 存成相片光碟可以直接相底片「沖洗」成數位影像 品質高，可達4096 x6144像素，還可以配上聲音與文 字 TIF TIF 是影像處理界普遍支援的圖檔格式，適用於印刷輸出 跨平台 提供「非破壞性壓縮」 適用印刷輸出 大部分影像處理軟體及排版軟體皆支援 影像格式(6) UFO 33 UFO 是 PhotoImpact 專用的檔案格式 可以包含物件、路徑、選取區等 支援各種色彩 提供非破壞性壓縮 適合用來儲存「未完成」的影像作品 缺點：其他影像軟體不支援 影像格式(7) JPG 34 一種影像壓縮檔案格式，具有相當好的壓縮品質 屬於略損壓縮的格式（破壞性壓縮） 支援全彩影像壓縮，是目前應用最為廣泛的壓縮格式 存檔可以選擇壓縮層級：高壓縮，影像品質降低；高 品質壓縮，較不失真 影像格式(8) 特定影像軟體的儲存格式 一般影像軟體相容格式 35 PhotoImpact 的 UFO Paint Shop Pro 的 PSP PhotoShop 的 PSD JPEG、GIF、BMP、PCX、TIF、TGA、PNG… 影像的播放 利用 Windows 系統本身的預覽功能 使用 IE 瀏覽器 使用 ACDSee 36 利用 Windows 本身的預覽功能 37 利用「檔案總管」在「我的電腦」 中瀏覽檔案資 料時，若是影像格式的檔案，則只要用滑鼠點選 指定的檔案，便可以在視窗的左側看到一個小縮 圖 使用 IE 瀏覽器 執行 IE 瀏覽器 執行主功能表的『檔案/開啟舊檔』，開啟要瀏覽 的影像檔案 若系統已安裝其他影像繪圖軟體，且指定相關影 像圖檔格式與其對應關係時，則 IE 會主動執行此 軟體來開啟所指定的影像圖檔 38 使用 ACDSee ACDSee是一個共享軟體(shareware) 39 請直接到ACD Systems公司去下載試用版(10.0版) 下載完成，請按照指示安裝 安裝完成後，有七天試用期 若以e-mail向ACD System公司申請解除鎖定密碼 ， 則可以有30天的試用期。 影像來源 掃描器 數位相機 光碟片的影像圖庫 網際網路多采多姿的網頁圖片 電腦螢幕畫面擷取 40 掃描器 可用來將平面、實體影像或文字經過掃瞄 的過程，轉換到電腦中 配合軟體，可運用於光學字元辨識（OCR ）->丹青中英文辨識系統 可配合印表機將資料掃瞄後，直接印出 現在趨勢： 多功能事務機（結合掃瞄、印表、影印、 傳真） 41 掃描器 目前的主流是平台式掃描器 掃描器主體分為 光源 感光源件：有CCD與CMOS兩種 連接介面有 USB、SCSI、1394 FireWire與平行埠介面 掃描解析度 掃描一般照片，以200~300dpi解析度來掃描 即可得到清晰的影像（dpi：dot per inch） 42 光學解析度與最高解析度 光學解析度 是掃描器感光元件實際可達到的解析度 最高解析度 資料掃瞄後，再輔以插點演算法運算，以提 昇單位長度（面積）內的像素點數 會有失真的可能性 43 解析度的迷思 解析度欲高，獲得的影像一定比較好？ 掃瞄書報、雜誌等印刷品等反射稿，光學解析 度不適合設定太高 因為這些影像來源在製作時，「影像解析度」通常 不高，本身所含資訊量不足雜訊 透射稿（如底片、幻燈片），光學解析度 適合調高，可以取得較佳的影像 44 數位相機的優點 優點 即拍即看 不需底片，透過CCD、CMOS感光、記憶體儲 存 可重複使用 可設定不同的拍攝品質 數位照片可長久保存 可自行印製相片 45 數位相機鏡頭 46 數位相機CCD感光元件 47 數位相機的控制與處理模組 48 數位相機的感光元件 CCD： 優點：感光能力強、感光點密度小、 色彩較飽和 缺點：耗電量大、價格昂貴、大面積CCD生產量率低 CMOS： 優點：生產成本低、耗電少、長時間感光時雜訊少 缺點：影像色彩與景深差 解析度 感光元件像素的多寡，會影響數位相機的解析度 ，像素越多，相機的解析度越高。 49 數位相片 沖洗相片，解析度大約設定為 300 dpi(dot per inch) 來沖洗 若欲沖洗出的4in x 6in 相片，只要兩、三百萬像 素的相機即可 (300 dot/inch x 4 inch) x (300 dot/inch x 6 inch) = 1200 x 1800 = 2,160,000 像素 50 數位相機規格-焦距 焦距（焦長、焦距長） 指透鏡軸心線上的中心點至影像可清晰成像時的距離 長度 在相機中是指整個鏡頭組的焦距 一般而言，焦距愈長，鏡頭可視範圍（視角）欲窄， 但是有放大、近攝的效果。如望遠鏡等 焦距愈短，拍攝的範圍愈廣，適合近距離拍攝較大的 場景。如廣角鏡頭 相機的焦距：焦距愈長，鏡頭組的深度愈深 如”f=5.5 mm” 或 “5.5 mm”等 51 數位相機規格-變焦 傳統相機依照焦距大小將鏡頭分為三類 標準鏡頭：焦距在35~70mm之間 望遠鏡頭：焦距超過70mm以上 廣角鏡頭：焦距在35mm以下 變焦鏡頭：焦距可以在一定範圍內變化大小，會以 類似”38~114mm”方式表示該鏡頭焦距可變化 的範圍 數位相機利用內部程式產生的「數位變焦」（ Digital Zoom）的能力-是以數學演算法補差點， 將影像拉近放大以獲得類似望遠鏡效果，其品質不 若真的變焦鏡頭 52 數位相機規格-快門與光圈 快門決定拍照時光線可進入相機內的時間 光圈決定光線進入相機內時的通道（進光 量）的大小 一般傻光相機與數位相機可採用「自動控 制」，由相機自行決定光圈與快門 欲拍攝特殊照片時，往往要利用手動調整 光圈與快門 53 數位相機規格-快門與光圈 數位相機提供的方式有： 快門優先 使用者自行決定快門速度，讓相機自動計算合適的光圈 值。常用來捕捉物體快速移動的瞬間（高速快門）、或 產生特殊移動軌跡效果（低速快門） 光圈優先 使用者自行決定光圈大小。可用來控制「景深」的深淺 與特殊攝影 手動控制 光圈與快門接由使用者自行決定。一般若非擅於攝影的 使用者，通常比較不會使用此功能 54 數位相機規格-拍攝距離與微距拍攝 拍攝距離 是指被拍攝物體與鏡頭之間的距離，亦是相機可 以正常拍攝的距離範圍。 例如”0.5m~∞”表示拍攝對象必須距相機0.5m 以上，太靠近無法成像 微距拍攝（Macro） 如果需要近距離拍攝或特寫小東西的時後，相機 必須具備微距拍攝的能力才可 55 數位相機規格-測光模式 測光的目的就是要幫攝影者找到合適的曝光組合， 讓欲拍攝的主題能夠以最適合人眼觀看的「亮度」 來呈現 好的數位相機會提供多種不同的測光方式，如 多測量區域測光 將整個畫面分成多個區域，依主題所在決定每個區域的 測光比重，整體計算後定出曝光值 中央重點測光 測光偏重中央，其餘區域以平均測光 點測光 測光範圍以畫面中央為限，所以最不受周圍背景的光線 強弱。適合太亮或太暗的情形。 56 數位相機規格-閃光燈 在昏暗的光線下攝影，可以利用閃光燈來補足主 體光源不足的問題 一般的傻光相機均會內附閃光燈以備不時之需， 且有不同的模式設定：Auto（自動開啟）、On（ 強迫閃光）、Off（強迫關閉） 平常只要設定在Auto模式，讓相機自行判斷即可 一般相機的閃光燈有效距離為 3公尺以內，所以 主體不能太遠 57 數位相機規格-紅眼的預防 在光線不足的環境下拍攝人像時，很容易發現被拍 攝者的眼睛上會產生紅色的異樣環狀反光，稱為「 紅眼」（Red Eyes） 產生「紅眼」原因 在昏暗環境時瞳孔會自然放大，此時閃光燈開啟瞬 間瞳孔來不及反應收縮，光線直接反射回來所致 部分相機會增加Red Eyes模式，在正式拍攝之前 先連續多次小閃光，讓瞳孔適時收縮，以避免紅眼 現象產生 58 數位相機規格-白平衡 色溫：色溫是加熱於標準黑體，在不同溫度下所發 出的光。例如：某一顏色的光是標準黑體加熱到 3200k所發出的色光，則稱該色光的色溫為當時 標準黑體的溫度 不同的環境光源（自然光、日光燈）也會有不一樣 的色溫，不同的色光。白色物體在不同的色光下， 其表面反射光會偏向該色光的顏色 數位相機在不同的光源下，會讓相同的物體與拍攝 出來的照片產生不同的顏色變化，而透過數學公式 來修正顏色變化的功能，稱為「白平衡」 相機提供：自動白平衡、手動白平衡 59 電腦螢幕畫面擷取 全螢幕擷取 按下「PrtScr」鍵，擷取螢幕畫面 開啟影像處理軟體，將擷取的畫面貼上。 儲存檔案 視窗畫面擷取 按下「Alt + PrtScr」鍵，擷取作用中的視 窗畫面。 開啟影像處理軟體，將擷取的畫面貼上。 儲存檔案 60 取像的基本原則（一） 黃金分割構圖 按下快門前，確認重要的主題位於直線與橫線的 交點上（四個交點都可以，可依整個畫面的佈局 來決定） 61 取像的基本原則（二） 光線控制 亦即決定曝光量，數位相機一般有下列方式 自動曝光組合 光圈、快門都由相機自動決定 快門優先 拍照者設定快門速度，光圈大小由相機自動算出。 可以拍出「動感」效果的照片。 光圈優先 拍照者決定光圈大小後，相機自動算出快門速度。 可以拍出淺景深，突顯主題的效果。 全手動調整 光圈、快門都可由拍照者自行調整。 62 取像的基本原則（三） 快門的瞬間 基本：對焦清楚 自動對焦：現在的相機均提供此功能 兩段式快門： 半按：對焦 全按：完成影像記錄 快按的後果： 失焦 光線不足