图像处理基础知识之一——图形图像两兄弟

我们在计算机屏幕上看到的各种画面大致分为两种：一种是位图，还有一种是矢量图。
位图是由像素组成的，像素说得通俗一点就是一个一个不同颜色的小点，这些不同颜色的点一行行、一列列整齐地排列起来，最终我们就看到了由这些不同颜色的点组成的画面，我们称之为图像。

将照片中的局部放大到1200%，可以清楚地看到像素了。

矢量图是以数学的方式，对各种各样的形状进行记录，最终我们看到是由不同的形状所组成的画面，我们称之为图形。

归纳起来就是：
位图————像素————图像
矢量图———数学————图形
由此我们知道了：图形和图像是两回事。
简单地说，图像是我们看到的自然景物的直接反映，比如照片、摄像的画面等等。
 
而图形是我们按照自己的理解表述出来的形状，比如一条线、一个圆、一个卡通人物等等。
 
我们的PHOTOSHOP是图像处理软件，是以处理位图为主的。
PHOTOSHOP从6.0以后，加强了软件中的矢量功能，但最终还是要落实到像素，还是一个位图图像处理软件。

图像处理基础知识之二——图像精度莫随意

我们已经知道了：位图是由像素组成的图像。
那么，像素数量的多少就会直接影响到图像的质量。在一个单位长度之内，排列的像素多，表述的颜色信息多，这个图像就清晰，排列的像素少，表述的颜色信息少，这个图像就粗糙。

这就是图像的精度，我们也称之为“分辨率”。

注意：分辨率是指的单位长度内排列像素的多少，因而，只有位图才有分辨率，矢量图不存在分辨率问题。当别人给你一个图像文件，告诉你分辨率，你可千万不能问：是位图还是矢量图？那可就丢人现眼了。
我们说的分辨率的单位长度，全世界都是以英寸为单位的。也就是在1英寸之内排列多少像素。同时你应该知道：1英寸=2.54厘米。别人给你一个图像文件，同时告诉你：分辨率300的。意思是这个图像是由每英寸300个像素记录的。
现在我们知道，在这1英寸之内排列的像素越多，图像分辨率越高，图像也就越清晰。但是，我们不能一味地盲目增加像素，以图提高分辨率。比如，1英寸排列10000个像素行吗？不行！
实际上，图像分辨率的设定是很规矩的，通常：
铜版纸：300 Pixels/inch
胶板纸：200 Pixels/inch
新闻纸：150 Pixels/inch
大幅面喷绘：以90cm*120cm展板为例，100 Pixels/inch足矣。
计算机屏幕显示：72 Pixels/inch
这些数据应该烂熟于心，制作图像时根据输出的需要，从一开始建立新文件的时候，就要设定好所需的图像分辨率。

一般不能在以后重新更改分辨率，因为那样会严重影响图像的质量。
如果拿到的图像分辨率很低，输出时需要大幅度提高分辨率，或者拿到的图像尺寸很小，输出时需要大大扩展图像尺寸，这都涉及令人头疼的“像素插值理论”。

图像处理基础知识之三——图像插值心里明

如果现有图像的尺寸和分辨率不符合我们的要求，通常使用Image Size命令来做设置。
在Image Size面板中，可以清楚地看到当前图像的各项参数。改变这些参数，有三条基本原则：
1.改变像素宽度、高度的数量，它与图像的输出尺寸、文件容量成正比关系，而与图像分辨率没有关系。也就是说，只改变图像的尺寸，并没有改变图像的分辨率；
2.改变图像的分辨率，它与像素宽度、高度的数量以及文件容量成正比关系，而与图像尺寸没有关系。也就是说，只改变分辨率，并没有改变图像的尺寸；
3.锁定像素宽度、高度的参数不变，图像的尺寸与分辨率成反比关系。

根据这三条原则：我们将一个图像从小尺寸改变为大尺寸的时候，就要增加新的像素；我们将一个低分辨率的图像提高分辨率的时候，也是要增加新的像素。这些新增加进来的像素，我们称为“插值”。
建立一个新文件，参数为：2px*1px，分辨率72px/inch

将这个图像放大到1600%，并且将其中的一个像素填充为黑色，另一个像素为白色。
打开Image Size面板，将像素宽度参数2px改为20px，单击OK键。

图像处理基础知识之四——三种插值各不同

如果我们不得不将小尺寸的图像扩大尺寸，不得不将低分辨率的图像提高分辨率，这就不得不增加像素，也就是说不得不“插值”。
在Image Size命令中为我们提供了三种不同的插值方式：
Bicubic 二次立方
Nearest Neighbor 邻近
Bilinear 二次线性
这是三种不同的插值算法。所有的教科书（除了我的以外）都鹦鹉学舌地说“二次立方的插值是最好的”，这种说法是极不负责任的。
我们来做一个试验。从屏幕上截取一小部分图像建立一个新文件，并且将这个图像文件在制作两个副本备用。
打开Image Size命令面板，可以看到当前图像文件的各项参数。

将目前的图像分辨率从72px/inch改成300px，单击OK键。图像以默认的二次立方的插值方式大大提高了分辨率。我们已经知道二次立方的插值方式是在原有的两个像素之间插过渡值，因此我们看到：尽管画面已经虚了，可画面中的图像部分还是合乎情理的，但文字部分已经虚的不能忍受了。

将另外一个副本图像的分辨率也提高到300px，设定邻近的差值方式，单击OK键。我们可以看到：按照邻近方式插值后，画面中的文字部分十分清晰，而图像部分则呈现明显的马赛克现象。当然，文字的这种所谓“清晰”也是相对的，它在曲线上是不可能做到平滑的。

再将最后一个副本图像的分辨率也提高到300px，设定二次线性的差值方式，单击OK键，可以看到这种插值的结果介于二次立方与二次线性之间。图像部分比二次立方要软，文字部分比邻近要硬。

将三种插值方式所产生的效果放在一起，仔细比较可以看出它们的明显差别。这个结果告诉我们：如果画面中以图像为主，应该用二次立方或者二次线性的办法来插值；如果画面中以文字为主，则应该用邻近的方式来插值。

对于画面中图像和文字都要兼顾的问题，只好采取一个变通的办法：将图像分别用两种方式做插值，然后从一个图像中拷贝局部图像粘贴到另一个图像中。我们形象的称这种做法为：打补丁。

图像处理基础知识之五——扫描精度算清楚

新建一个图像文件，参数为：10cm*5cm，分辨率100px/cm（图像分辨率通常是按照英寸来设置的，这里只是为了计算方便而使用厘米为单位。）

现在可知：(100px*10)*(100px*5)=500000px 这幅图像是由50万个像素组成的。
将总像素数量50万锁死不变，如果把它的分辨率提高到200px/cm，那么，图像的尺寸就会降低到5cm*2.5cm。反之，如果把分辨率降低到50px/cm，那么，图像的尺寸就会提高到20cm*10cm。

为什么要懂得这个道理？因为这直接涉及扫描图像的分辨率计算问题。
扫描图像的时候，按多少像素分辨率来扫描是需要进行科学计算的。公式如下：

扫描精度=输出尺寸/输入尺寸*输出精度

解释如下：
扫描精度：在扫描仪的界面上需要填入的分辨率参数；
输出尺寸：最终该图像所需的成品的单边尺寸；
输入尺寸：现在放在扫描仪中即将开始扫描的原始图像的同一单边尺寸；
输出精度：该图像最终需要输出的分辨率精度
举个例子：要将一张照片印刷到图书的封面上，这张照片的单边尺寸（输入尺寸）为10cm，印刷到纸上后同一单边的尺寸（输出尺寸）需要为20cm。铜版纸印刷的图像分辨率（输出精度）为300px/inch

按照公式计算可以得知：20/10*300=600
在扫描仪界面中分辨率设定为600dpi、100%扫描。并做好其他相应设置。

扫描后的图像在PHOTOSHOP中打开。将Resample Image（重定图像像素）的钩去掉，总像素数量被锁定，将分辨率Resolution分辨率从600px/inch调整为所需的300px/inch。这时，图像的尺寸就从原来的10cm变成了所需的20cm了。
 

这样做所遵循的一条原则就是：不插值！
插值将会严重损害图像质量，这是我们过去反复讲过的。
需要注意的是：在这个例子中所列举的数值都是整数，将来实际操作中计算出来的通常不是整数，可以向上取整，然后在Image Size图像大小面板中进行调整。另外，计算出来的扫描精度数值不应高于扫描仪的光学分辨率，否则扫描仪将按插值分辨率操作。

图像处理基础知识之六——色彩模式莫混淆

我们做图像处理，要接触各种各样的颜色，那么，就必须懂得各种色模式之间的关系。

色彩模式
RGB模式
是由红、绿、蓝三种颜色的光线构成的，主要应用于显示器屏幕的显示，因此也被称为色光模式。
每一种颜色的光线从0到255被分成256阶，0表示这种光线没有，255表示这种光线最饱和的状态，由此就形成了RGB这种色光模式。黑色是由于三种光线都不亮。三种光线两两相加，又形成了青、品、黄色。光线越强，颜色越亮，最后，RGB三种光线和在一起是白色，所以RGB模式被称为加色法。

CMYK模式
是由青、品、黄、黑四种颜色的油墨构成的，主要应用于印刷品，因此也被称为色料模式。
每一种油墨的使用量从0%到100%，由CMY三种油墨混合而产生了更多的颜色，两两相加形成的正好是红、绿、蓝三色。由于CMY三种油墨在印刷中并不能形成纯正的黑色，因此需要单独的黑色油墨K，由此形成CMYK这种色料模式。油墨量越大，颜色越重、越暗；反之，油墨量越少，颜色越亮。没有油墨的时候看到的是什么都没有印上的白纸，所以CMYK模式被称为减色法。

Lab模式
是一种理论的纪录光线色彩的模式。
L表示亮度，a表示从绿到红的颜色范围，b表示从蓝到黄的颜色范围。

三种模式的色域关系
每一种颜色都有其相应的颜色范围，称之为色域。
在RGB、CMYK和Lab三种色彩模式中，Lab的色域最大，它包括了人的眼睛的所有的可见光。人们看到的颜色是按照波长来记录的，人的眼睛能够看到的是赤橙黄绿青蓝紫，在这些光线的两端还包括了红外线和紫外线，而这两种光纤的波长过长或者过短，人眼是看不到的，也就被排除在Lab之外。换言之，只要我们能看到的光线，Lab都包括了。

在Lab里边，包括了RGB颜色，也就是说，RGB的色域小于Lab。这也就同时告诉我们，不是什么颜色都能够在显示器上表现出来的，比如金色、某些荧光色等等。
在Lab里边的另外一个区域是CMKY。总体上说，CMKY的色域小于RGB，这两种颜色的色域中相当大的部分是重合的，但是CMYK中的某些颜色在RGB之外。这也就告诉我们，某些印刷的颜色在显示器上也不能正确反映。

在实际工作中，您可能在屏幕上选择了某非常满意的颜色，而这个颜色肯定在RGB之内，恰好在CMYK之外。当您需要打印输出这张图像的时候，需要提醒您的是：所有的打印机都是CMYK的，打印机会自动将RGB的颜色值转换为最接近的CMYK值。这一转换就造成了打印颜色与显示颜色的明显色差，排除打印机、显示器等等一切外在因素的误差，这种色差依旧是必然的。因此，我们制作图像的时候要按照输出的要求，正确地选择相应的色彩模式。
将RGB模式转换成为CMYK模式以后，颜色会产生的明显差别