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石岳峻 博士

影像. 石岳峻 博士. 數位影像. 數位影像 將圖片或照片等資料，利用電腦與周邊設備 ( 如掃描器、數位相機 ) 將其轉換成數位化資料影像 影像處理技術 主要是用來編輯、修改與處理靜態圖像，以產生不同的影像效果。. 點 陣 圖. 像素 (Pixel, Picture Element) 就是螢幕畫面上最基本的構成粒子，每一個像素都記錄著一種顏色。 影像是由螢幕上的像素所組成 。 像素的數目越多， 圖像的畫質就更佳。. X. Y. Pixel. 解析度 (resolution). 決定點陣圖影像品質與密度的重要因素 像素密度愈高，影像則愈細緻，解析度也越高。.

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Presentation Transcript

  1. 影像 石岳峻 博士

  2. 數位影像 • 數位影像 • 將圖片或照片等資料，利用電腦與周邊設備(如掃描器、數位相機)將其轉換成數位化資料影像 • 影像處理技術 • 主要是用來編輯、修改與處理靜態圖像，以產生不同的影像效果。

  3. 點 陣 圖 • 像素(Pixel, Picture Element) • 就是螢幕畫面上最基本的構成粒子，每一個像素都記錄著一種顏色。 • 影像是由螢幕上的像素所組成 。 • 像素的數目越多，圖像的畫質就更佳。 X Y Pixel

  4. 解析度(resolution) • 決定點陣圖影像品質與密度的重要因素 • 像素密度愈高，影像則愈細緻，解析度也越高。 解析度：300 解析度：150 解析度：72

  5. 解析度單位 • DPI (Dot Per Inch) • 適用於平面輸出單位例如：印表機解析度 • PPI (Pixel Per Inch) • 螢幕上的像素單位例如：顯示器解析度。

  6. 點陣圖 • 優點─可呈現真實風貌。 • 缺點─放大或是縮小處理後，容易失真。 點陣圖放大後會產生失真現象

  7. 向 量 圖 • 數學運算產生的幾何曲線所構成的繪圖方式，具有放大縮小均不會失真或產生鉅齒狀，檔案大小也通常不大。 • 無法表示精緻度較高的圖案，適合表示一般的卡通或漫畫圖。 向量圖放大時不會產生失真現象

  8. RGB色彩模式 • 色光三原色，則為紅、綠、三種。 • 每個像素是由24 位元(3個位元組)表示，每一種色光都有256種光線強度(也就是28種顏色)。三種色光正好可以調配出224=16,777,216種顏色，也稱為24位元全彩。

  9. CMYK色彩模式 • 稱為印刷四原色，屬於印刷專用，適合印表機與印刷相關用途。 • C是青色，M是洋紅， Y是黃色， K是黑色，以減法混色所形成，將此三色等量混合時，會產生黑色。

  10. CMYKv.s. RGB • CMYK模式所能呈現的顏色數量會比RGB模式少。 • RGB模式中，色光三原色越混合越明亮，而CMYK模式，色料三原色越混合越混濁，這是兩者間的主要差別。

  11. HSB模式 • 是指人眼對色彩的觀察來定義。 • 用H(色相,Hue)、S(飽和度,Saturation)及B(亮度,Brightness)來代表顏色，在螢幕上顯示色彩時，會有較逼真的效果。

  12. 色彩深度 • 影像是以位元來儲存，當位元數目越高，就代表影像所能夠具有的色彩數目越多，相對地，影像的漸層效果就越柔順。

  13. 黑白模式 • 像素用1個位元來表示，只有黑色與白色。 • 可以製作黑白的線稿 (Line Art) ，或是只有二階(2位元)的高反差影像。 • 圖檔容量小，影像比較單純。

  14. 灰階模式 • 像素用8個位元來表示，亮度值範圍為0~255，0表示黑色、255表示白色，共有256(28)個不同層次深淺的灰色變化，也稱為256灰階。

  15. 16色模式 • 像素用4位元來表示，共可表示16種顏色，為最簡單的色彩模式，如果把某些圖片以此方式儲存，會有某些顏色無法顯示。

  16. 256色模式 • 像素用8位元來表示，共可表示256種顏色，已經可以把一般的影像效果表達的相當逼真，也是目前常用的彩色模式。

  17. 高彩模式 • 像素用16位元來表示，其中紅色佔5位元，藍色佔5位元，綠色佔6位元，共可表示65536種顏色。 • 資料量過多，礙於儲存空間的限制。

  18. 全彩模式 • 像素用24位元來表示，其中紅色佔8位元，藍色佔8位元，綠色佔8位元，共可表示16,777,216種顏色 • 表現上非常的豐富、完整，但使用全彩模式及256色模式，光是檔案資料量的大小就差了三倍之多。

  19. RGBA格式 • 像素用32 位元來表示，其中紅色佔8位元，藍色佔8位元，綠色佔8位元，另一個位元稱為Alpha，它代表不透明度(Opacity)，越高越不透明。 • 影像就可以做半透明重疊影像的效果，稱這為Alpha Blending。

  20. 螢幕解析度 • 螢幕解析度是由顯示卡（Display Card）所決定的，並不是由螢幕所決定。

  21. BMP檔案格式 • BMP 是 Bit Mapped 的縮寫 • 是 Microsoft 為 Windows 發展的影像檔格式 • Windows 中畫面的捲動、視窗開啟及恢復，均需高速運作，不能有太多的計算過程，因此真實的將螢幕內容一點一點地儲存在檔案內，避免解壓縮時浪費時間，因此有了 BMP 的誕生。

  22. BMP檔案格式 • BMP 格式是與裝置無關的，故又稱 DIB (Device-Independent Bitmap)。 • 可以是 2 色、16 色、256 色或 16777216 色 • 每個影像檔都有兩部份 • 部份一是記錄影像相關資料的檔頭， • 部份二是影像資料。

  23. 影像壓縮 • 根據原始影像資料與某些演算法，來產生另外一組資料，方式可區分為 • 破壞性壓縮 • 壓縮比率大，但容易失真 • JPG • 非破壞性壓縮 • 壓縮比率小，不過還原後不容易失真。 • TIF、GIF 、 PNG

  24. TIF(Tagged Image File Format) • 所有圖檔的「母檔」，最高品質的檔案 • 非破壞性壓縮模式， • 支援儲存CMYK的色彩模式與256色， • 能儲存Alpha色版。 • 檔案格式較大 ， • 不同軟體與平台交換傳輸圖片， • 為文件排版軟體的專用格式。

  25. JPG(Joint Photographic Experts Group) • 副檔名為.jpg或jpeg • 屬於破壞性壓縮 • 儲存後的影像會造成失真的現象 • 支援CMYK、RGB 和灰階色彩模式，但不支援Alpha 色版。 • 壓縮比率可相當高 • 適合大自然或人物等連續色調的全彩相片

  26. GIF (Graphics Interchange Format) • 副檔名為.gif • GIF圖檔最多只能儲存256色(8 bits) 。 • GIF 僅能顯示RGB 色彩，不能用於CMYK • 不支援Alpha 色版 • 支援透明度、交錯顯示，以及多重影像圖片 (動畫 GIF)。 • 適合卡通類小型圖片或按鈕圖示。

  27. 交錯顯示(Interlacing) • 圖形的顯示一般是由上而下一條線一條線地依序顯示，直到圖形資料下載完後，才能看到完整的圖形； • 交錯顯示則是以相隔八條線的方式跳著顯示，可以讓瀏覽者在圖形未完全出現前，先對圖案有個概念 • 製作GIF動畫時，不適合使用交錯顯示，會有鬼影殘留的現象。

  28. GIF 動畫(GIF89a)

  29. TIFF、JPEG、GIF 之比較

  30. PNG (Portable Network Graphic) • 高階無失真壓縮 • • 支援Alpha 色板透明度 • 支援Gamma 修正 (圖像亮度控制) • 支援交錯顯示 • 新的網頁瀏覽器才支援 • 壓縮小於 JPG

  31. gamma 值 • 人眼所能分辨的亮差層次是以對數方式分佈，而非以線性方式分佈。 • 人眼對低亮度變化的感覺比對高亮度變化的感覺來得敏銳 ─>犧牲亮部層次來換取更多的暗部表現 • 亮度＝ 255  (RGB 值 / 255) Gamma PC 選用 2.2 Gamma 值

  32. RAW • 相機的CCD或CMOS將光信號轉換為電信號的原始數據的記錄 • 是未經處理、也未經壓縮的格式，可以把RAW比作“數位底片” • JPEG、TIFF等是數位相機在RAW格式基礎上，調整白平衡和飽和度等參數，產生的圖檔。

  33. RAW 影象儲存壓縮比： JPEG：主要是破壞性( 失真 )的壓縮方式 TIFF：將最原始的訊號資料加以解析換算，最終產生一個三色頻道 （RGB） RAW：擷取在影像處理之前的源頭訊號

  34. 傳統相機 v.s. 數位相機

  35. 感光裝置 • 像傳統相機的底片一樣，是感應光線的裝置，負責把影像變成電訊號。有兩大類: • 電子耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD) • 當光線與影像從鏡頭透過、投射到CCD表面時，CCD就會產生電流，將感應到的內容轉換成數位資料儲存起來。 • 優點是影像質素非常好， • 缺點是生產成本較昂貴，耗電量也較大。

  36. 感光裝置 • 互補金屬氧化半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS) • 採用CMOS晶片製造技術生產的。 • 優點是可令生產成本大大降低，只需CCD感光晶片的三分之一。 • 缺點是噪音較多，影像質素不及CCD感光晶片 • 常被用於低階數位相機或Webcam。

  37. CCDv.s. CMOS

  38. 傳統相機 v.s. 數位相機

  39. 數位相機─正面 觀景窗 模式轉盤/電源 喇叭 閃光燈 鏡頭/鏡頭蓋 快門按鈕 握持處 腕帶連接處 感光器 自拍/錄影 指示燈 麥克風

  40. 數位相機─背面 就緒顯示燈 廣角變焦鈕 遠攝變焦鈕 資訊\求助 液晶螢幕 刪除鈕 五向操作鈕 記憶卡 底座介面 USB/AV 輸出 三腳架連接孔 直流電輸入 分享指示燈 功能表鈕 查看鈕 電池座

  41. 數位相機內部構造 快門鈕 觀景器 閃光燈 感光晶片 快門 鏡頭組 成像 拍攝物 電池組 鏡頭組 快門 感光晶片 記憶卡

  42. 畫素 • 4”x 6”的相片以一般相片的解析度約300 dpi • (相片長度*解析度) x (相片寬度*解析度) = (4 * 300) x (6 * 300)     = 1200 x 1800 = 2160000 (約2百萬像素) • 目前已到千萬像素以上

  43. 重要操作

  44. 螢幕資訊

  45. 照片拍的好要訣一 • 光線要充足 • 不可過多(曝光過量),照片過亮 • 不可過少(曝光不足),照片太暗

  46. 影響曝光的因素─ISO • 傳統相機時指的是底片的感光度。而數位相機的感光度則是在感光元件CCD上的能力。 • ISO值越高就越能在昏暗場合拍出明亮的照片 • ISO值越高，放大後的效果較差。 • 最高已有 ISO 80 ISO 100 ISO 200 ISO 400

  47. 影響曝光的因素─光圈 • 鏡頭內用來控制光線透過鏡頭，進入機身內感光面的光量的裝置。 • 光圈f值 = 鏡頭的焦距 / 鏡頭口徑的直徑 • 光圈f值愈小，進光量便愈多，而且上一級的進光量剛是下一級的一倍。

  48. 光圈與景深 清晰度下降 可接受的清晰範圍 清晰度下降 當光圈愈大 (光圈值愈小) ，則景深愈小。當光圈愈小 (光圈值愈大) ，則景深愈大

  49. 光圈與景深

  50. 光圈與景深 50mm F/1.8 50mm F/4 50mm F/5.6 50mm F/8

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