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電視節(jié)目制作中的圖形圖像格式
電視節(jié)目制作中的圖形圖像格式
`2000中南地區(qū)省級(jí)電視臺(tái)技術(shù)協(xié)會(huì)技術(shù)論文二等獎(jiǎng) 當(dāng)今隨著INTERNET及多媒體技術(shù)的高速發(fā)展， Web上或多媒體光盤中存在的大量生動(dòng)逼真的數(shù)字化圖形圖像，給電視節(jié)目制作人員帶來了許多非常優(yōu)美直觀的信息源，也使利用他人的藝術(shù)靈感,作品來豐富電視節(jié)目的制作,包裝成為可能,因而倍受人們的喜愛。但多數(shù)電視制作人員對(duì)種類繁多的計(jì)算機(jī)圖形圖像文件知之甚少，本文將重點(diǎn)介紹一些常見常用的計(jì)算機(jī)圖像文件格式,并對(duì)它們進(jìn)行比較,以便在各種不同的應(yīng)用中能夠很好的把握。
圖像數(shù)字化是計(jì)算機(jī)圖像處理之前的基本步驟，目的是把真實(shí)的圖像，轉(zhuǎn)變成計(jì)算機(jī)能夠接受的存儲(chǔ)格式。數(shù)字化過程分為采樣與量化處理兩個(gè)步驟，采樣的實(shí)質(zhì)就是要用多少點(diǎn)來描述一張圖像，比如，一幅640×480的圖像，就表示這幅圖像是由307200個(gè)點(diǎn)所組成�？梢�，想要得到更加清晰的圖像質(zhì)量，就需要使用更多的點(diǎn)來表示圖像，也就是使這幅圖像具有較高的分辨率。但相對(duì)需要付出更大的存儲(chǔ)空間的代價(jià)。采樣的結(jié)果就是通常所說的圖像分辨率。量化是指要使用多大范圍的數(shù)值，來表示圖像采樣之后的每一個(gè)點(diǎn)。這個(gè)數(shù)值范圍包括了圖像上所能使用的顏色總數(shù)。例如，以4個(gè)bits存儲(chǔ)一個(gè)點(diǎn)，就表示圖像只能有16種顏色。數(shù)值范圍越大，表示圖像可以擁有更多的顏色，自然可以產(chǎn)生更為細(xì)致的圖像效果。但是，也同樣必須占用更大的存儲(chǔ)空間。量化的結(jié)果是圖像能夠容納的顏色總數(shù)。兩者的基本問題都是視覺效果與存儲(chǔ)空間的取舍問題。
在采樣與量化處理后，才能產(chǎn)生一張數(shù)字化的圖像，再運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理軟件的各種技巧，對(duì)圖像進(jìn)行修飾或者轉(zhuǎn)換，方能進(jìn)一步達(dá)到所希望的圖像效果。
數(shù)字化后的圖像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中一般有兩種存儲(chǔ)方式，一種是位映射（Bitmap），即位圖模式；而另一種是向量處理(Vector)，也稱矢量圖模式。位映射是將圖像的每一點(diǎn)數(shù)值存放在以字節(jié)為單位的矩陣中。當(dāng)圖像是單色時(shí)，一字節(jié)可存放8點(diǎn)圖像數(shù)據(jù)；16色圖像每兩點(diǎn)用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)；256色圖像每一點(diǎn)用一字節(jié)存儲(chǔ)。這樣就能夠精確地描述各種不同顏色模式的圖像畫面。所以此種存儲(chǔ)模式比較適合于內(nèi)容復(fù)雜的圖像和真實(shí)的照片。
向量處理不存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)的每一點(diǎn)，而是存儲(chǔ)圖像內(nèi)容的輪廓部分。例如，一個(gè)圓形圖案只要存儲(chǔ)圓心的坐標(biāo)位置和半徑長度，以及圓形邊線和內(nèi)部的顏色。該存儲(chǔ)方式缺點(diǎn)是經(jīng)常耗費(fèi)大量的時(shí)間做一些復(fù)雜的分析演算工作；但圖像的縮放不會(huì)影響到顯示精度，也即圖像不會(huì)失真，且圖像的存儲(chǔ)空間較之位圖方式要少得多。所以，向量處理比較適合存儲(chǔ)各種圖表和工程設(shè)計(jì)圖，而一般圖像文件較少采用向量處理方式。
總體來看，位圖是記錄每一個(gè)象素的顏色值，再把這些象素點(diǎn)組合成一幅圖像；而矢量圖是保存節(jié)點(diǎn)的位置和曲線、顏色的算法，所以，位圖占用的存儲(chǔ)空間較矢量圖要大的多，而矢量圖的顯示速度較位圖慢。
多媒體圖像處理中的調(diào)色板是包含不同顏色的顏色表，每種顏色以紅綠藍(lán)（ＲＧＢ）三種顏色的組合來表示，圖像的每一像素對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字，而該數(shù)字對(duì)應(yīng)調(diào)色板中的一種顏色，如某像素值為１，則表示該顏色為調(diào)色板的編號(hào)為１的顏色。調(diào)色板的單元個(gè)數(shù)是與圖像的顏色數(shù)對(duì)應(yīng)的，２５６色圖像的調(diào)色板就有２５６個(gè)單元。真彩色圖像的每個(gè)像素直接以三個(gè)字節(jié)（ＲＧＢ）表示顏色，因此不需要調(diào)色板。對(duì)于１６色或２５６色圖像并非全部的圖像都采用相同的１６種或２５６種顏色，由于調(diào)色板中定義的顏色不同，則不同圖像用到的顏色是千差萬別的，所謂１６色或２５６色圖像只是表示該幅圖像最多只能有１６種顏色或２５６種顏色。不同的圖像有不同的調(diào)色板，在多媒體系統(tǒng)中如果需要同時(shí)顯示多幅圖像時(shí)，由于系統(tǒng)在同一時(shí)刻只能支持有限的顏色，如使用２５６色驅(qū)動(dòng)程序，則系統(tǒng)必須以２５６色來同時(shí)顯示多幅圖像，因此，必須使用調(diào)色板編輯工具進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到不失真地同時(shí)顯示多幅圖像。
下面就針對(duì)幾種有代表性的圖形圖像文件作一些簡單說明。
BMP文件：是Microsoft Windows所定義的圖像文件格式，最早應(yīng)用在Microsoft公司的Microsoft Windows窗口系統(tǒng)。眾所周知，Microsoft Windows 現(xiàn)今已成為PC機(jī)環(huán)境下窗口系統(tǒng)的事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因而BMP圖像文件格式也越來越受到人們關(guān)注，在Windows環(huán)境中運(yùn)行的圖形圖像軟件都支持BMP圖像格式。
BMP圖像文件有下列五個(gè)特點(diǎn)：
（1） 該結(jié)構(gòu)只能存放一幅圖像。
（2） 只能存儲(chǔ)四種圖像數(shù)據(jù)：單色、16色、256色、全彩色。
（3） 圖像數(shù)據(jù)有壓縮或不壓縮兩種處理方式。
（4） 調(diào)色板的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)較為特殊。
（5） Windows設(shè)計(jì)了兩種壓縮方式：RLE4和RLE8。RLE4只能處理
16色圖像數(shù)據(jù)；而RLE8則只能壓縮256色圖像數(shù)據(jù)。
BMP圖像文件的文件結(jié)構(gòu)可分為三部分：表頭、調(diào)色板和圖像數(shù)據(jù)。表頭長度固定為54個(gè)字節(jié)。而只有全彩色BMP圖像文件內(nèi)沒有調(diào)色板數(shù)據(jù)，其余不超過256種顏色的圖像文件都必須設(shè)定調(diào)色板信息，可見其結(jié)構(gòu)較為簡單。對(duì)于BMP圖像文件的顯示，16色BMP圖像與256色圖像的掃描行數(shù)據(jù)組織都是從左上角開始。只是16色圖像采用緊縮像素法，每像素占用二分之一個(gè)字節(jié)，即4bits，而256色圖像的每一個(gè)像素占用一個(gè)字節(jié)。
GIF文件：GIF文件是"Graphics Interchange Format"（圖形交換格式）的縮寫，是由CompuServe公司為了方便網(wǎng)絡(luò)和BBS使用者傳送圖像數(shù)據(jù)而制定的一種圖像文件格式。目前，GIF圖像文件已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)和BBS上圖像傳輸?shù)耐ㄓ酶袷�，�?jīng)常用于像動(dòng)畫、透明等特技制作。
GIF文件有下面七個(gè)特點(diǎn)：
（1） 文件具有多元化結(jié)構(gòu)能夠存儲(chǔ)多張圖像，這是制作動(dòng)畫的基礎(chǔ)。
（2） 調(diào)色板數(shù)據(jù)有通用調(diào)色板和局部調(diào)色板之分。
（3） 采用改進(jìn)版LZW壓縮法，該壓縮優(yōu)于RLE壓縮法。
（4） 圖像數(shù)據(jù)用一個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一點(diǎn)。GIF圖像文件在壓縮圖像數(shù)據(jù)之前，必須先將圖像數(shù)據(jù)處理成一個(gè)字節(jié)只存儲(chǔ)一個(gè)圖像點(diǎn)的值。
（5） 根據(jù)標(biāo)識(shí)符尋找數(shù)據(jù)區(qū)。GIF圖像文件內(nèi)的各種圖像數(shù)據(jù)區(qū)和補(bǔ)充區(qū)，多數(shù)沒有固定的數(shù)據(jù)長度和存放位置。為了方便程序?qū)ふ覕?shù)據(jù)區(qū)就以數(shù)據(jù)區(qū)的第一個(gè)字節(jié)做為標(biāo)識(shí)符，讓程序能夠判斷所讀到的是哪種數(shù)據(jù)區(qū)。
（6） 圖像數(shù)據(jù)有兩種排列方式：①順序排列；②交叉排列。
（7） 最多只能存儲(chǔ)256色圖像。
GIF圖像文件結(jié)構(gòu)一般是由七個(gè)數(shù)據(jù)單元組成，它們是：表頭、通用調(diào)色板、圖像數(shù)據(jù)區(qū)以及4個(gè)補(bǔ)充區(qū)。而只有表頭和圖像數(shù)據(jù)區(qū)是文件不可缺少的單元，對(duì)于通用調(diào)色板和其余的4個(gè)補(bǔ)充區(qū)不一定會(huì)出現(xiàn)在文件內(nèi)。
在GIF圖像文件內(nèi)可以有多個(gè)圖像數(shù)據(jù)區(qū)，而每個(gè)圖像數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)一幅圖像，通過軟件處理和控制（如Paint Shop Pro和Animation Shop）使得這些分離的圖像能夠形成一個(gè)連續(xù)有動(dòng)感的畫面，即動(dòng)畫圖像。所以，GIF圖像文件常用于制作Web網(wǎng)頁和多媒體系統(tǒng)的特技效果。
TIF（TIFF）文件：TIFF文件是"Tag Image File Format"的縮寫，是由Aldus公司與微軟公司共同開發(fā)設(shè)計(jì)的圖像文件格式。它有如下特點(diǎn)：
（1） 善于應(yīng)用指針的功能，可以存儲(chǔ)多幅圖像。
（2） 文件內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)沒有固定的排列順序，只規(guī)定表頭必須在文件前端，對(duì)于標(biāo)識(shí)信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)在文件中可以隨意存放。
（3） 可制定私人用的標(biāo)識(shí)信息。
（4） 除了一般圖像處理常用的RGB模式之外，TIFF圖像文件還能夠接受CMYK、YcbCr等多種不同的圖像模式。
（5） 可存儲(chǔ)多份調(diào)色板數(shù)據(jù)。
（6） 調(diào)色板的數(shù)據(jù)類型和排列順序較為特殊。
（7） 能提供多種不同的壓縮數(shù)據(jù)的方法，便于使用者選擇。
（8） 圖像數(shù)據(jù)可分割成幾個(gè)部分分別存檔。
TIFF圖像文件主要由三部分組成：表頭、標(biāo)識(shí)信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)。文件內(nèi)固定只有一個(gè)表頭，且一定要位于文件前端。表頭有一個(gè)標(biāo)志參數(shù)指出標(biāo)識(shí)信息區(qū)在文件中的存儲(chǔ)地址，而標(biāo)識(shí)信息區(qū)也有一組標(biāo)識(shí)信息，用于存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)區(qū)的地址。標(biāo)識(shí)信息區(qū)內(nèi)有多組標(biāo)識(shí)信息，每組標(biāo)識(shí)信息長度固定為12個(gè)字節(jié)。前8個(gè)字節(jié)分別代表標(biāo)識(shí)信息的代號(hào)（2字節(jié)）、數(shù)據(jù)類型（2字節(jié)）、數(shù)據(jù)量（4字節(jié)）。最后4個(gè)字節(jié)則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)值或標(biāo)志參數(shù)。文件有時(shí)還存放一些標(biāo)識(shí)信息區(qū)容納不下的數(shù)據(jù)，例如調(diào)色板數(shù)據(jù)就是其中的一項(xiàng)。 由于應(yīng)用了標(biāo)志的功能，TIFF圖像文件才能夠?qū)崿F(xiàn)多幅圖像的存儲(chǔ)。若文件內(nèi)只存儲(chǔ)一幅圖像，則將標(biāo)識(shí)信息區(qū)內(nèi)容置0，表示文件內(nèi)無其他標(biāo)識(shí)信息區(qū)，只存儲(chǔ)單幅的TIFF圖像文件結(jié)構(gòu)。若文件內(nèi)存放多幅圖像，則在第一個(gè)標(biāo)識(shí)信息區(qū)末端的標(biāo)志參數(shù)，將是一個(gè)值非0的長整數(shù)，表示下一個(gè)標(biāo)識(shí)信息區(qū)在文件中的地址，只有最后一個(gè)標(biāo)識(shí)信息區(qū)的末端才會(huì)出現(xiàn)值為0的長整數(shù)，表示圖像文件內(nèi)不再有其他的標(biāo)識(shí)信息區(qū)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)。
PCX文件：PCX圖像文件是由Zsoft公司在80年代初期設(shè)計(jì)的，專用于存儲(chǔ)該公司開發(fā)的PC Paintbrush繪圖軟件所生成的圖像畫面數(shù)據(jù)。目前PCX文件已成為PC機(jī)上較為流行的圖像文件。
下面是PCX圖像文件的幾個(gè)特點(diǎn)：
（1） 一個(gè)PCX圖像文件只能存放一張圖像畫面。
（2） 它是使用RLE壓縮方法來進(jìn)行壓縮的。
（3） PCX圖像文件有多個(gè)版本，能處理多種不同模式下的圖像數(shù)據(jù)。 （4） 4色和16色PCX圖像文件有可設(shè)定或不設(shè)定調(diào)色板數(shù)據(jù)的兩種選項(xiàng)。
（5） 16色圖像數(shù)據(jù)可分為一個(gè)或四個(gè)bit Plane來處理。
TGA格式是由Truevision公司為視頻攝象機(jī)圖象而設(shè)計(jì)，用于幀捕捉的最主要的24位圖象格式，其典型的圖象尺寸為400*512個(gè)像素，每像素16 . 24或32位彩色。目前各電視臺(tái)節(jié)目制作時(shí)疊加的臺(tái)標(biāo)或欄目標(biāo)花多是以 .tga圖片文件引入字幕機(jī)的。在電視臺(tái)節(jié)目的制作中，制作人員有時(shí)也需要利用非線性編輯設(shè)備從錄象帶上抓取畫面（抓幀），然后將所抓畫面用于印刷或上網(wǎng)發(fā)布新聞圖片。這時(shí)抓幀所得的圖象就是TGA文件格式，可以利用PhotoShop進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換。
JPEG格式一般用來顯示照片和WWW以及在線服務(wù)的HTML（超文本標(biāo)記語言）文件，它能保存RGB圖象中的所有顏色信息。JPEG也是一種帶壓縮的文件格式，但在壓縮時(shí)文件有信息損失。當(dāng)需要在INTERNET上發(fā)布新聞圖片時(shí)，一般以 .jpg格式的圖片上載，不能太大，一般為180*160像素，以免文件過大，影響網(wǎng)民下載興趣。
以上粗略地對(duì)一些常用的圖像文件作了一點(diǎn)簡單的介紹，無論選擇哪種文件格式，都要考慮文件的大小。下面以一副8英寸*11英寸，分辨率為72dpi的圖象為例，來比較一下不同的文件保存它時(shí)的文件大小。
本例中的圖象僅有幾種顏色，所以用GIF格式壓縮較好。
作為電視制作人員，面對(duì)如此多的紛繁復(fù)雜的圖象格式，怎樣做到心中有數(shù)，使用起來得心應(yīng)手？本人以為首先必須區(qū)分清楚各種文件格式在計(jì)算機(jī)中何時(shí)出現(xiàn)？如何實(shí)現(xiàn)它們彼此之間的格式轉(zhuǎn)換？以及在什么情況之下，一種格式好于另一種格式，然后就可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，有區(qū)別的決定選取的文件格式。
ＢＭＰ格式是WINDOWS和OS/2機(jī)的本機(jī)文件格式，當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)是基于這兩種軟件時(shí)，我們打開計(jì)算機(jī)最常見到的屏幕保護(hù)畫面（即壁紙）一般就是 . BMP文件。這可以通過打開控制面板中的顯示設(shè)置看到。當(dāng)然如果您使用WINDOWS系列操作系統(tǒng)附件提供的畫圖板（PAINT）創(chuàng)作時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)的保存格式也是 . BMP，您也可以選擇存為 .JPEG或 .GIF格式，并把它們用作屏幕保護(hù)畫面，使您的屏保與眾不同。BMP格式也是您與沒有圖象處理軟件的用戶共享圖象文件的一種很好的格式。在一些個(gè)人計(jì)算機(jī)中還普遍支持另外一種圖象文件格式，即PCX。PCX文件是壓縮的，因此同一幅圖象用PCX格式保存比用BMP格式小。PICT是Macintosh系統(tǒng)的本機(jī)文件格式。
TIFF（帶標(biāo)記的圖象文件格式）是一種很好的跨平臺(tái)格式，如果需要保存帶有選擇區(qū)域信息的Alpha通道圖象，可以選擇這種格式，TIFF文件能夠保存一個(gè)Alpha通道。
JPEG格式包含有顏色深度信息，在保存照片和具有平滑漸變或混合模式的圖象時(shí)，最好選擇JPEG格式。它的壓縮比可以達(dá)到100：1，壓縮比越高，圖象質(zhì)量受到的損失越大。使用時(shí)系統(tǒng)一般會(huì)要求選擇圖象大小和分辨率。
GIF格式用于保存許多幀可一幅接一幅顯示的畫面，通過軟件處理和控制，這些畫面能夠演示一個(gè)連續(xù)有動(dòng)感的畫面。這種能力使得GIF成為網(wǎng)上最流行的選擇。由于WWW瀏覽器只支持GIF和JPEG格式，所以目前從INTERNET上下載的某個(gè)網(wǎng)頁的內(nèi)容時(shí)，除了可以得到文字及JPEG格式的圖片外，還會(huì)得到許多的GIF文件，一般為一組或幾組分離的小畫面，它們就是該網(wǎng)頁所含動(dòng)畫的組成子畫面。其實(shí)利用Photoshop可以很容易的創(chuàng)作動(dòng)畫。在Photoshop上創(chuàng)建一幅每層有一幀新畫面的圖象，然后將它存為本機(jī)PSD格式，并輸出給一個(gè)動(dòng)畫程序，如Gamma公司的GIF Movie Gear，并設(shè)置每一幀畫面的持續(xù)時(shí)間，然后執(zhí)行轉(zhuǎn)換，就可以生成一個(gè)動(dòng)畫文件了。制作自己的網(wǎng)頁時(shí)，動(dòng)畫制作是免不了的。
PSD是Adobe公司的Photoshop軟件默認(rèn)的格式，它可以將Photoshop創(chuàng)建的所有層 . 通道 .遮罩和選擇區(qū)域一同保存，便于對(duì)畫面的重做 .更新和改變，但由此帶來文件占用空間比較大。另外，Adobe還開發(fā)了另一種可移植的文件格式，即PDF，采用這種格式輸出的頁面，可以在任何計(jì)算機(jī)上使用免費(fèi)閱讀器Adobe Acrobat Reader閱讀。應(yīng)用PDF格式可以創(chuàng)建在線手冊(cè)，并可將其發(fā)送上網(wǎng)或通過電子郵件傳送。
上文提到的所有文件格式，均可以用Photoshop打開并實(shí)現(xiàn)互相的轉(zhuǎn)換。Photoshop的文件菜單的"存為副本"的功能中，提供了10種文件格式可供選擇。另外，我們?cè)陔娨暪?jié)目制作中，經(jīng)常需要由掃描儀引入一些圖片，在Photoshop界面下使用TWAIN32引入的圖象默認(rèn)格式也是PSD，可以方便地進(jìn)行各種處理及轉(zhuǎn)換。因此可以看出，在計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)迅速發(fā)展的今天，任何一個(gè)電視節(jié)目制作人員，都必須熟練掌握一種圖象處理工具軟件并對(duì)各種圖象格式有所了解，希望本文能在這方面給您提供一些幫助。
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