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图像基础技术

图像与屏幕

一个像素可以有两层含义:

  • 图像数据的一个点。
  • 屏幕上的一个点。

图像与屏幕的关系:

  • 图像是数据;

  • 屏幕是显示设备;

  • 图像数据经过驱动程序让屏幕显示图像。

屏幕指标:

  • PPI,pixel per inch
  • DPI,Dots per inch

PPI 和 DPI 一般都相同。如果 PPI > 300 就属于视网膜屏(人眼区分不出每个都像素点)。

每个像素具有位深,即使用多少位来保存一个像素。可以根据位深维度划分不同的像素格式:

  • RGB888(24位)
  • RGBA(32位)

存储模式:

  • RGB565:使用16位表示一个像素。R:5位,G:6位,B:5位。
  • RGB888:使用24位来表示一个像素,每个分量都用8位表示。
  • ARGB8888:使用32位来表示一个像素,R、G、B都用8位表示,另外A(Alpha)表示透明度,也用8位表示。

图像的像素信息

https://www.yuque.com/quandong/pqm3wg/nfzu3o

像素格式包含以下信息:

  1. 每个分量的位数,即在一个像素中每个独立颜色分量的位数。对于一个图像遮罩,这个值是源像素中遮罩bit的数目。例如,如果源图片是8-bit的遮罩,则指定每个分量是8位。

  2. 每个像素的位数,即一个源像素所占的总的位数。这个值必须至少是每个分量的位数乘以每个像素中分量的数目。

  3. 每行的字节数,即图像中水平行的字节数。

位图布局

https://www.yuque.com/quandong/pqm3wg/nfzu3o

以下的常量指定了alpha分量的位置及颜色分量是否做预处理:

  1. kCGImageAlphaLast:alpha分量存储在每个像素中最不显著的位置,如RGBA。

  2. kCGImageAlphaFirst:alpha分量存储在每个像素中最显著的位置,如ARGB。

  3. kCGImageAlphaPremultipliedLast:alpha分量存储在每个像素中最不显著的位置,但颜色分量已经乘以了alpha值。

  4. kCGImageAlphaPremultipliedFirst:alpha分量存储在每个像素中最显著的位置,同时颜色分量已经乘以了alpha值。

  5. kCGImageAlphaNoneSkipLast:没有alpha分量。如果像素的总大小大于颜色空间中颜色分量数目所需要的空间,则最不显著位置的位将被忽略。

  6. kCGImageAlphaNoneSkipFirst:没有alpha分量。如果像素的总大小大于颜色空间中颜色分量数目所需要的空间,则最显著位置的位将被忽略。

  7. kCGImageAlphaNone:等于kCGImageAlphaNoneSkipLast。

图11-2演示了一个像素在使用16-或32-bit整型像素格式的CMYK和RGB颜色空间中如何表示。32-bit整型像素格式中,每个分量占8位。16-bit整型像素格式中每个分量占5位。Quartz同样支持128-bit浮点像素格式,每个分量占32位。128-bit格式没有显示在下图中。

Figure 11-2 32-bit and 16-bit pixel formats for CMYK and RGB color spaces in Quartz 2D16- and 32-bit pixel formats for CMYK and RGB color spaces in Quartz 2D

色彩空间

https://www.cnblogs.com/leisure_chn/p/10290575.html

颜色是不同波长的光对人眼刺激产生的色彩感觉。色彩空间(Color Space)是颜色的数学表示,根据不同的表示方法分为不同的色彩模型。最常用的色彩模型有三类:RGB(用于计算机图形学), YUV(用于视频系统), CMYK(用于彩色印刷)。

描述光的常用物理量有四个:光通量、光强、照度、亮度。

彩色三要素

光的颜色取决于客观和主观两方面的因素。客观因素是光的功率波谱分布,它影响光源的颜色。主观因素是人眼视频特性,它影响人眼对色彩的感觉。 彩色三要素指亮度(Lightness)、色调(Hue)和饱和度(Saturation),任一色彩都可以用这三个基本参量来表示:

亮度:表示颜色明暗的程度,是光作用于人眼时引起的明亮程度的感觉。

色调:是指颜色的类别,例如红色、蓝色、绿色指的就是色调。

饱和度:指颜色的深浅程度,也称彩度。例如深绿、浅绿指的就是绿色这个色调的饱和度,饱和度越高,颜色越深。

RGB色彩空间

人眼看到的物体颜色,是光源照射到物体,物体吸收(还有透射)部分颜色的光,然后从物体表面反射的光线进入人眼后人眼得到的色彩感觉。

人眼看到物体为黑色,是因为物体将光线完全吸收,没有光从物体表面反射出来(例如白天我们看一件黑衣服);或者没有任何光线照射到物体(例如黑底我们看一张白纸)。

人眼看到物体为白色,是因为在白光源照射下,物体不吸收光线而将光线全部反射(例如白天我们看一张白纸)。

颜色与光源和物体的吸色特性密切相关,基于此,引出混色方法中的加色法和减色法。

加色法利用光源发射特性,将各分色的光谱成分相加得到混合颜色。RGB色彩空间采用加色法。当无任何光线照射时,R、G、B三种颜色分量都为0时,物体呈现黑色;当R、G、B三种颜色分量达到最大时,物体不吸收光线只反射的情况下,物体呈现白色。我们称黑色为最暗,白色为最亮,要达到最亮状态,需要三色分量最大程度混合,因此称为加色。

加色法用于自发光物体。RGB颜色空间主要应用于计算机显示器、电视机、舞台灯光等,都具有发光特性。彩色像素在显示器屏幕上不会重叠,但足够的距离时,光线从像素扩散到视网膜上会重叠,人眼会感觉到重叠后的颜色效果。

减色法是利用颜料吸色特性,每加一种颜色的颜料,会吸收掉对应的补色成分。CMYK色彩空间采用减色法。例如,我们在白纸(白光照射、不吸收、全反射)上涂颜料,黄色颜料能吸收蓝色(黄色的补色),因此在白光照射下显示黄色,当黄(Y)、青(C)、品红(M)三色混在一起且颜色分量都为最大时,它们的补色成分被吸收掉,变成了黑色;当三色分量为0即什么也不涂时,白纸显现白色。要达到最大亮度,需要三色分量完全消失,因此称为减色。

印刷时,无法达到理想程度,C、M、Y最大程度混合后无法得到纯黑色,只能得到深灰色,因此在C、M、Y三色之外引入了K(黑色)。

减色法用于无法发光的物体。CMYK颜色空间主要应用于印刷、绘画、布料染色等。

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