1.2.8 图像的数字化编码

在计算机中，图像是指由输入设备捕捉的实际场景画面或以数字化形式存储的画面。

图像由许多像素组合而成，每个像素都可用若干二进制位来表示其颜色。每个像素所占二进制位数越多，则色彩越丰富，呈现的效果越逼真。位图图像的色彩在计算机中采用RGB模式，即红、绿、蓝3种基本颜色各占若干二进制位，通过3种基本颜色的组合来产生颜色。

例如，24位颜色中从低位到高位分别用1Byte表示红色、绿色和蓝色。红色为#FF0000，绿色为#00FF00，蓝色为#0000FF，白色为#FFFFFF，黑色为#000000。

对位图进行缩放时图像会失真，如图1-19所示。位图主要用于表现人物、动植物等真实存在的自然景物。

在日常生活中我们所看到的图像都是模拟图像，要在计算机中存储、显示和处理图像，必须将其转换为数字形式，即数字化。图像的采集和数字化主要通过数码相机、摄像头、扫描仪等多媒体输入设备完成。

（1）采样是对二维空间的模拟图像在水平和垂直方向上等间距地分割成矩形网状结构，每个微小方格称为一个像素。例如，一幅分辨率为640像素×480像素的图像由640×480（307 200）个像素组成。分辨率是指图像在横纵方向上像素的个数，分辨率越高，图像质量越好，文件也越大。

（2）量化是将采样的每个像素的颜色用相同位数的二进制数表示。采用的二进制数的位数称为量化字长，例如，量化字长为16位，表示每个像素为16位，可以描述2¹⁶（65 536）种颜色。量化字长一般有8位、16位、24位或32位等。

计算机中的图像分为X行Y列的点阵，每个点都用二进制数的编码表示其颜色，将所有点的二进制编码保存在一起成为一个图片文件。

例如，一张24位色、640像素×480像素的照片，表示宽为640列、高为480行的点阵，每个点用24位二进制编码表示其颜色，可以有2²⁴（16 777 216）种颜色，如#FF0000（红色）、#00FF00（绿色）、#0000FF（蓝色）等。存储该照片大约需要640×480×24/8B=921 600B=900KB的存储空间。

再如，一张24位色、4 288像素×2 848像素的照片，需要大约4 288×2 848×24bit=35 778KB=34.94MB的存储空间。

（3）由于采样、量化后得到的图像数据量巨大，必须采用编码技术来压缩其信息量。

彩色照片占用的存储空间可能很大，不利于照片的保存和网络传输，我们可以采用压缩的方法减少其占用的空间。例如，采用JPEG压缩方法，在不影响效果的情况下可以将一张24位色、4288像素×2848像素的照片压缩为约3.2MB的JPG文件。