1.1 图形图像的基本概念

1.1.1 图形图像的分类

图形和图像是两个概念，人们常常将它们混为一谈。

在图形图像处理领域，图形一般是指计算机绘制的画面，如直线、圆、圆弧、矩形等任意曲线和图表，即由外部轮廓线条构成的矢量图。它是用一组指令集合来描述图的内容，如描述构成该图的各种图元的位置维数、形状等。图形可任意缩放，不会失真。

图像是指由扫描仪、摄像机等输入设备捕捉实际的画面产生的数字图像，如照片、电影胶片和物理图像（如人眼可见的自然图像）等，即由像素点阵构成的位图。它用数字任意描述像素点、强度和颜色。图像文件存储量较大，所描述对象在缩放过程中会损失细节或产生锯齿。

需要注意的是，在计算机中用位图和矢量图两种方式来表示图形和图像，但是为避免混淆起见，本书不再区分图形和图像。

1．位图

位图又称为点阵图像或绘制图像。位图图像是目前最常用的图像表示方法，不仅实现起来比较容易，而且可用于任何图像。位图是由称作像素的单个点组成的。这些点可以进行不同的排列和染色，以构成图样。当放大位图时，可以看见构成整个图像的无数单个方块，如图1-1所示。

位图表示的优点在于它可以记录任何一个想得到的图像，图像的颜色也可以达到真彩色，适用于具有复杂色彩、明暗多变、虚实丰富的图像，如照片、绘画等。其缺点在于图像的存储缺乏灵活性，处理和显示一个高分辨率的图像需要几兆字节的存储空间；放大或高清晰打印时，容易出现锯齿状边缘。

2．矢量图

矢量图又称为向量式图像，是用计算机指令来描述和记录图片的，由数学公式生成的直线、曲线、圆等构成的图形。矢量图不记录像素的数量，在任何分辨率下，输出的图形都同样清晰。在屏幕上显示矢量图，要有专门的软件将图形的指令转换成在屏幕上显示的形状和颜色。与位图相比，矢量图可以无限放大，且不会失真，如图1-2所示。

矢量图像有两个明显的优点，一个是存储容量不大，处理速度很快。另一个明显的优点是矢量图像有很大的灵活性，对于放缩、旋转以及其他操作，不仅方便，而且灵活。其缺点是色彩梯度和表现力不能与位图图像相比，位图图像可以与原始图像达到几乎完全一致，矢量图像则须经过人工处理。

3．矢量图像和位图图像的区别

矢量图像和位图图像的表示和存储方法不同，这两种图像的应用领域也各异。位图适用于表现含有大量细节（如明暗变化、场景复杂、轮廓色彩丰富）的对象，如照片、绘图等，通过图像软件可进行复杂图像的处理，以得到更清晰的图像或产生特殊效果。矢量格式适于描述轮廓不很复杂，色彩不很丰富的对象，如几何图形、工程图纸、CAD、3D造型软件等。

1.1.2 文件大小与分辨率的概念

文件大小是指图像存储或记录数据的大小，可以千字节（KB）、兆字节（MB）或千兆字节（GB）为度量单位。文件大小与图像的像素大小成正比，图像中包含的像素越多，需要的磁盘存储空间越大。因此，在图像品质和文件大小难以两全的情况下，图像分辨率成为折中办法。

分辨率是指单位长度所含的点（像素）的多少，即图像的清晰与模糊程度。单位长度所含像素越少，则分辨率越低，图像就越模糊；反之，单位长度所含像素越多，则分辨率就越高，图像就越清晰。

分辨率主要有以下几种。

1．图像分辨率

图像分辨率指每英寸图像所含点或像素的数量（dpi）。例如，一个图像由水平200像素、垂直300像素构成，则它的尺寸就用乘积“200×300”表示。一般来说，分辨率越高，图像越细腻，文件的存储量就越大，计算机同时处理文件的时间越长，对计算机硬件的要求也越高。因此，在制作图像时，要根据需要选择分辨率。

2．设备分辨率

设备分辨率又称输出分辨率，指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数，如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率也通过dpi来衡量。打印机分辨率以所有激光打印机（包括照排机）产生的每英寸的油墨点数（dpi）为度量单位。喷墨打印机产生细微的油墨喷雾，而不是真正的墨点。不过，大多数喷墨打印机大致的分辨率均为600～1200dpi。

3．扫描分辨率

扫描分辨率指在扫描一幅图像之前所设定的分辨率，它将影响所生成的图像文件的质量和使用性能，决定图像将以何种方式显示或打印。如果扫描图像用于640×480像素的屏幕显示，则扫描分辨率不必大于一般显示器屏幕的设备分辨率，即一般不超过120dpi。

4．专业印刷分辨率

专业印刷分辨率又称网屏频率（此为印刷术语），指的是印刷图像所用的网屏上每英寸的网线数（即挂网网线数），以lpi（每英寸线数）来衡量。例如，150lpi是指每英寸网屏上加有150条网线。一般情况下，对图像的扫描分辨率应该是专业印刷分辨率的2倍。

5．图像的位分辨率

图像的位分辨率又称位深，指描述图像中每个像素所占的二进制位数，是用来衡量每个像素储存信息的位数。所谓“位”，实际上是指“2”的平方次数，8位即2的8次方，也就是8个2相乘，等于256。所以，一幅16位色彩深度的图像所能表现的色彩等级是65536（=216）级。