第 4章、影像媒體

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本章大綱 影像原理 影像儲存格式 影像播放

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影像原理 從畫面的內容來看

具規則特性的幾何形狀 如具規則特性的幾何形狀，如圓形、方形等圖案所構成的畫面

不規則形狀的畫面 自然界的景像較多

從電腦儲存影像的角度來看 向量式 點陣式

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記錄影像的座標及圖形種類與相關參數 以一個空心方塊為例：

視為四條由一串的連續點所構成的直線組成的圖形

若 1 代表黑色， 0 代表白色則電腦儲存的結果為：

{00000000, 01111110, 01000010, 01000010, 01000010, 01000010, 01111110, 00000000}

向量式影像表示方法

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點陣式 不管圖形的內涵，將整個影像分割成為如棋盤式的方格點，進而儲存每一個點的資訊

以一個空心方塊為例： 以 { 圖形種類 , 起點座標 , 長度 , 寬度 } 表示，結果為：

{ 方形 , (1, 1), 6, 6}

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向量式 vs. 點陣式向量式 點陣式

畫面特性 以幾何圖形構成 表達任意內容的影像表示方式 將幾何圖案記錄為物

件，並依物件種類賦與不同的屬性

以「點陣式」方式表示，每個點必須記錄其顏色值

優點 1. 改變屬性值即可改變圖形2. 儲存空間小3. 處理速度快

1. 可作各式影像處理2. 效果逼真3. 用途廣泛

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向量式 vs. 點陣式向量式 點陣式

缺點

表現不規則內容的影像時十分困難

1. 缺乏物件導向觀念，後續的編修不便2. 放大或縮小影像內容時會實質地破壞或改變了影像的內容

應用領域

1. 建築、機械製圖、流程圖繪製等幾何繪圖2. 虛擬實境、 3D 影像繪圖

應用範圍廣。如：相片的保存、處理，各種影像的製作、編輯

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特殊的影像表示方法─碎形幾何 利用一組具有規律形態的幾何圖案，配合數學式子的描述，可用以表現任意內容的影像

                                                            

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數位影像常見專有名詞 像素 影像大小 解析度 深度

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像素 構成一張影像的基本單位就是『點』，稱之為『像素』 (pixel)

一張影像可以視為一堆密密麻麻相鄰的點所構成

以圍棋棋盤為例：用黑、白棋子填滿棋盤的方格即構成一個含 19 ×19 個像素的圖案

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影像大小 指一張影像的長度和寬度 單位可以用像素的個數來表示

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解析度 單位面積所包含的像素個數 在影像大小不變的情形下，所含的點愈多，點就愈小，解析度愈高，影像看起來就愈精細。

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深度 表示一個像素所需佔用的位元數 方格內可填入的顏色愈多，用來表示一個像素所需的位元數也就愈多

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影像顏色的顯示原理 每一個像素必須將其所具有的色彩資訊表現出來 就單色影像而言，構成的基本顏色就是黑白兩色

彩色影像則根據光的合成原理，由紅色、綠色、藍色等三原色構成

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色彩的表示 單色 (Mono) 256 灰階 (256 Gray level) 16 色 256 色 65536 種顏色 (又稱為 Hi-Color) 全彩模式 (又稱 True Color)

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單色 (Mono) 一個像素只有黑或白兩種情形 只需要一個位元便可以表示一個像素的顏色資訊

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256 灰階 (256 Gray level) 由黑白兩色構成，但是依明暗度分成 2

56 個層次，因此稱為 256 灰階 一個像素要能表示 256 種不同的黑白明暗度需要 8 個位元 (28=256)

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16 色 最簡單的彩色模式 表示 16 種顏色的狀況需要 4 個位元 (24=16) 調色盤

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256 色 是一般彩色影像最常採用的模式 要表示 256 種不同顏色，和 256 灰階一樣，一個像素需要 8 個位元

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65536 種顏色 (Hi-Color) 這個模式中的每一個像素可以表現出 6

5536 種顏色 本模式下一個像素以 16 個位元來表示其色彩的資訊，其中紅色佔 5 個位元、藍色佔 5 個位元、綠色佔 6 個位元，所以紅色、藍色、綠色各有 32 、 32 、64 種明暗度的變化總共可以組合出 65536 種顏色

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全彩模式 (True Color) 紅色、藍色、綠色各佔 8 個位元，因此每種原色各有 256 種明暗度的變化，可以表現出的顏色共有 224=16777216 (16.7M ，也就是一千六百多萬 ) 種顏色

類似電視所用的『紅、藍、綠 (RGB) 』三槍投影映像管的原理，可以真實的表現出一個點的顏色出來

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影像構成的基本要素 影像的長寬所佔的像素點數 影像所採用的色彩模式 如果是 16 色或是 256 色的色彩模式時則必須記錄所採用的調色盤

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不同色彩模式之比較 單色 256 灰階

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不同色彩模式之比較 16 色 全彩

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不同解析度所產生的效果 18 點 /吋 72 點 /吋

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關於影像品質 取決於解析度和所使用的色彩模式 愈高的解析度與愈多種類的色彩模式所需要的記憶儲存容量也愈大

計算儲存影像所需的記憶空間大小：

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 )

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計算影像品質 以一個寬 400 像素、高 300 像素的影像為例： 單色： 400×300×1/8＝ 15,000 位元組 全彩： 400×300×3＝ 360,000 位元組

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影像儲存格式 影像壓縮原理 影像壓縮方法概說 影像格式

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影像壓縮原理─依照壓縮方法分類 無損壓縮 略損壓縮

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無損壓縮 資料本身壓縮後再還原保持原貌 有不得失真的限制 壓縮效果有限 對於文數字、程式等資料型態適用

例：某份薪資文件薪水欄記錄著 70000 元，那資料壓縮再還原就不應變為別的數值，即使是 70001 元也不行

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略損壓縮 經壓縮後的資料，再還原後，內容會與原來的資料略有不同

限制較為寬鬆 壓縮的效果遠比無損壓縮好 對於影像、視訊與聲音等媒體適用

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無損壓縮 v.s 略損壓縮無損壓縮 略損壓縮

壓縮後還原效果 保持原貌 略有不同

限制 不得失真 寬鬆

壓縮效果 有限 比無損壓縮好很多

適用範圍 文數字、程式等資料 影像、視訊與聲音等媒體

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影像壓縮方法概說 變動長度編碼法 (Run Length Encoding Encoding ，簡稱 RLE)

離散餘弦轉換 (DCT ， Discrete Cosine Transform)

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變動長度編碼法 原理：把資料中重複多次的內容，記錄其內容細節與出現的次數

不一定能達到壓縮的效果，遇到重複性很低的資料，壓過的大小可能不減反增

可以直接應用外、也可以與其他壓縮方法搭配

例如： ABCDEABCDEABCDEABCDE ，我們可記錄 ABCDE 出現 4 次

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離散餘弦轉換 將影像資料中較不重要的部分去掉，僅保留重要資訊，來達到高壓縮比的效果

失真比例可以利用參數來加以控制 用於 JPEG 格式之影像，當壓縮比在

5% ～ 15% 間時，依然能保証其適當的影像品質

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影像格式 BMP GIF PNG PCD TIF UFO JPG

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BMP 微軟公司所提出的點陣圖格式 原本專門用在 Windows 作業系統 支援 RGB 全彩、索引色、灰階及黑白等色彩類型

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GIF 網頁上最常用的圖形格式 將原始影像資料中重複區塊編碼，然後再利用此代碼 (索引值 ) 來取代原始影像資料，每個索引值對應到一個影像區塊

有壓縮的效果 可以存成透明圖、交錯圖、和動畫，且提供「非破壞性壓縮」

存檔後的體積小，圖片不失真 缺點：最多只能儲存 256 色的色彩數

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PNG 採非破壞性壓縮，減少檔案的體積時也保有影像原本的品質

用來取代 GIF 格式，結合了 JPG 與 GIF 的優點

主要應用於 Internet 上 可存成交錯圖、透明圖 支援的色彩類型有： RGB 全彩、索引色、灰階及黑白模式

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PCD 是柯達 (Kodak)公司制定的相片光碟 ( Phot

o CD) 格式 ( 相片光碟是直接將底片「沖洗」成數位影像存在光碟片裡面 )

品質非常高，最高可達 4096×6144 個像素 可以配上聲音及文字 , 做成多媒體光碟播放 可以開啟成 1024×1536 、 512×768 等大小， 並可用全彩、 256 色或灰階來檢視，而不影響檔案本身的內容

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TIF 影像處理界普遍支援的圖檔格式 可以跨平台 提供非破壞性壓縮 適用於印刷輸出 大多數的影像處理軟體及排版軟體都會支援 TIF 圖檔

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UFO PhotoImpact 專用的檔案格式 其它影像處理軟體並不支援 UFO 格式 支援各種色彩類型，也提供非破壞性壓縮

適合用來儲存未完成的影像處理工作，或是當成已完成的作品備份

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JPG 以 DCT 技術將影像壓縮，壓縮時先省略影像中變化較細微的部分

儲存檔案時可選擇壓縮的層級： 高壓縮的方式影像的品質會降低 高品質的壓縮方式，影像比較接近原來的品質，但檔案也相對較大

例：原本 1 MB 的圖片 , 存成 JPG 檔後可能只剩幾十 K 而已

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JPG 的優缺點 優點：

壓縮率驚人 適用於全彩影像的壓縮 是目前應用最為廣泛的壓縮格式

缺點： 屬於略損壓縮的格式 可能造成圖片失真

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JPG 不同壓縮比較 90 品質、檔案大小

499KB 10 品質、檔案大小

69KB

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影像播放 利用 Windows 系統本身的預覽功能 使用 IE 瀏覽器 使用 ACDSee

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利用 Windows 系統本身的預覽功能 在 Windows 的「我的電腦」中或是「檔案總管」瀏覽檔案資料

若是影像格式的檔案，在視窗的左側可以看到小縮圖

只要滑鼠點選指定的檔案就可以看到預覽的內容

缺點：預覽的圖案很小，只能作概略性的查看

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利用 Windows 系統本身的預覽功能 使用「我的電腦」預覽影像檔：

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使用 IE 瀏覽器 執行 IE 瀏覽器後，從主功能表的「檔案」「開啟舊檔」，可開啟要瀏覽的影像檔案

主動執行系統已安裝的影像繪圖軟體來開啟所指定的影像圖檔

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使用 ACDSee 顯示目前影像檔的同時會把下一張影像先讀取到記憶體中

特色為瀏覽影像非常快速 提供各種不同瀏覽方式 提供簡單的影像處理功能 支援 QuickTime 及 Adobe 格式檔案的瀏覽

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以 ACDSee 瀏覽影像圖檔