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电视节目制作中的图形图像格式
电视节目制作中的图形图像格式
`2000中南地区省级电视台技术协会技术论文二等奖 当今随着INTERNET及多媒体技术的高速发展， Web上或多媒体光盘中存在的大量生动逼真的数字化图形图像，给电视节目制作人员带来了许多非常优美直观的信息源，也使利用他人的艺术灵感,作品来丰富电视节目的制作,包装成为可能,因而倍受人们的喜爱。但多数电视制作人员对种类繁多的计算机图形图像文件知之甚少，本文将重点介绍一些常见常用的计算机图像文件格式,并对它们进行比较,以便在各种不同的应用中能够很好的把握。
图像数字化是计算机图像处理之前的基本步骤，目的是把真实的图像，转变成计算机能够接受的存储格式。数字化过程分为采样与量化处理两个步骤，采样的实质就是要用多少点来描述一张图像，比如，一幅640×480的图像，就表示这幅图像是由307200个点所组成。可见，想要得到更加清晰的图像质量，就需要使用更多的点来表示图像，也就是使这幅图像具有较高的分辨率。但相对需要付出更大的存储空间的代价。采样的结果就是通常所说的图像分辨率。量化是指要使用多大范围的数值，来表示图像采样之后的每一个点。这个数值范围包括了图像上所能使用的颜色总数。例如，以4个bits存储一个点，就表示图像只能有16种颜色。数值范围越大，表示图像可以拥有更多的颜色，自然可以产生更为细致的图像效果。但是，也同样必须占用更大的存储空间。量化的结果是图像能够容纳的颜色总数。两者的基本问题都是视觉效果与存储空间的取舍问题。
在采样与量化处理后，才能产生一张数字化的图像，再运用计算机图像处理软件的各种技巧，对图像进行修饰或者转换，方能进一步达到所希望的图像效果。
数字化后的图像数据在计算机中一般有两种存储方式，一种是位映射（Bitmap），即位图模式；而另一种是向量处理(Vector)，也称矢量图模式。位映射是将图像的每一点数值存放在以字节为单位的矩阵中。当图像是单色时，一字节可存放8点图像数据；16色图像每两点用一个字节存储；256色图像每一点用一字节存储。这样就能够精确地描述各种不同颜色模式的图像画面。所以此种存储模式比较适合于内容复杂的图像和真实的照片。
向量处理不存储图像数据的每一点，而是存储图像内容的轮廓部分。例如，一个圆形图案只要存储圆心的坐标位置和半径长度，以及圆形边线和内部的颜色。该存储方式缺点是经常耗费大量的时间做一些复杂的分析演算工作；但图像的缩放不会影响到显示精度，也即图像不会失真，且图像的存储空间较之位图方式要少得多。所以，向量处理比较适合存储各种图表和工程设计图，而一般图像文件较少采用向量处理方式。
总体来看，位图是记录每一个象素的颜色值，再把这些象素点组合成一幅图像；而矢量图是保存节点的位置和曲线、颜色的算法，所以，位图占用的存储空间较矢量图要大的多，而矢量图的显示速度较位图慢。
多媒体图像处理中的调色板是包含不同颜色的颜色表，每种颜色以红绿蓝（ＲＧＢ）三种颜色的组合来表示，图像的每一像素对应一个数字，而该数字对应调色板中的一种颜色，如某像素值为１，则表示该颜色为调色板的编号为１的颜色。调色板的单元个数是与图像的颜色数对应的，２５６色图像的调色板就有２５６个单元。真彩色图像的每个像素直接以三个字节（ＲＧＢ）表示颜色，因此不需要调色板。对于１６色或２５６色图像并非全部的图像都采用相同的１６种或２５６种颜色，由于调色板中定义的颜色不同，则不同图像用到的颜色是千差万别的，所谓１６色或２５６色图像只是表示该幅图像最多只能有１６种颜色或２５６种颜色。不同的图像有不同的调色板，在多媒体系统中如果需要同时显示多幅图像时，由于系统在同一时刻只能支持有限的颜色，如使用２５６色驱动程序，则系统必须以２５６色来同时显示多幅图像，因此，必须使用调色板编辑工具进行调整，以达到不失真地同时显示多幅图像。
下面就针对几种有代表性的图形图像文件作一些简单说明。
BMP文件：是Microsoft Windows所定义的图像文件格式，最早应用在Microsoft公司的Microsoft Windows窗口系统。众所周知，Microsoft Windows 现今已成为PC机环境下窗口系统的事实上的工业标准，因而BMP图像文件格式也越来越受到人们关注，在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。
BMP图像文件有下列五个特点：
（1） 该结构只能存放一幅图像。
（2） 只能存储四种图像数据：单色、16色、256色、全彩色。
（3） 图像数据有压缩或不压缩两种处理方式。
（4） 调色板的数据存储结构较为特殊。
（5） Windows设计了两种压缩方式：RLE4和RLE8。RLE4只能处理
16色图像数据；而RLE8则只能压缩256色图像数据。
BMP图像文件的文件结构可分为三部分：表头、调色板和图像数据。表头长度固定为54个字节。而只有全彩色BMP图像文件内没有调色板数据，其余不超过256种颜色的图像文件都必须设定调色板信息，可见其结构较为简单。对于BMP图像文件的显示，16色BMP图像与256色图像的扫描行数据组织都是从左上角开始。只是16色图像采用紧缩像素法，每像素占用二分之一个字节，即4bits，而256色图像的每一个像素占用一个字节。
GIF文件：GIF文件是"Graphics Interchange Format"（图形交换格式）的缩写，是由CompuServe公司为了方便网络和BBS使用者传送图像数据而制定的一种图像文件格式。目前，GIF图像文件已经成为网络和BBS上图像传输的通用格式，经常用于像动画、透明等特技制作。
GIF文件有下面七个特点：
（1） 文件具有多元化结构能够存储多张图像，这是制作动画的基础。
（2） 调色板数据有通用调色板和局部调色板之分。
（3） 采用改进版LZW压缩法，该压缩优于RLE压缩法。
（4） 图像数据用一个字节存储一点。GIF图像文件在压缩图像数据之前，必须先将图像数据处理成一个字节只存储一个图像点的值。
（5） 根据标识符寻找数据区。GIF图像文件内的各种图像数据区和补充区，多数没有固定的数据长度和存放位置。为了方便程序寻找数据区就以数据区的第一个字节做为标识符，让程序能够判断所读到的是哪种数据区。
（6） 图像数据有两种排列方式：①顺序排列；②交叉排列。
（7） 最多只能存储256色图像。
GIF图像文件结构一般是由七个数据单元组成，它们是：表头、通用调色板、图像数据区以及4个补充区。而只有表头和图像数据区是文件不可缺少的单元，对于通用调色板和其余的4个补充区不一定会出现在文件内。
在GIF图像文件内可以有多个图像数据区，而每个图像数据区存储一幅图像，通过软件处理和控制（如Paint Shop Pro和Animation Shop）使得这些分离的图像能够形成一个连续有动感的画面，即动画图像。所以，GIF图像文件常用于制作Web网页和多媒体系统的特技效果。
TIF（TIFF）文件：TIFF文件是"Tag Image File Format"的缩写，是由Aldus公司与微软公司共同开发设计的图像文件格式。它有如下特点：
（1） 善于应用指针的功能，可以存储多幅图像。
（2） 文件内数据区没有固定的排列顺序，只规定表头必须在文件前端，对于标识信息区和图像数据区在文件中可以随意存放。
（3） 可制定私人用的标识信息。
（4） 除了一般图像处理常用的RGB模式之外，TIFF图像文件还能够接受CMYK、YcbCr等多种不同的图像模式。
（5） 可存储多份调色板数据。
（6） 调色板的数据类型和排列顺序较为特殊。
（7） 能提供多种不同的压缩数据的方法，便于使用者选择。
（8） 图像数据可分割成几个部分分别存档。
TIFF图像文件主要由三部分组成：表头、标识信息区和图像数据区。文件内固定只有一个表头，且一定要位于文件前端。表头有一个标志参数指出标识信息区在文件中的存储地址，而标识信息区也有一组标识信息，用于存储图像数据区的地址。标识信息区内有多组标识信息，每组标识信息长度固定为12个字节。前8个字节分别代表标识信息的代号（2字节）、数据类型（2字节）、数据量（4字节）。最后4个字节则存储数据值或标志参数。文件有时还存放一些标识信息区容纳不下的数据，例如调色板数据就是其中的一项。 由于应用了标志的功能，TIFF图像文件才能够实现多幅图像的存储。若文件内只存储一幅图像，则将标识信息区内容置0，表示文件内无其他标识信息区，只存储单幅的TIFF图像文件结构。若文件内存放多幅图像，则在第一个标识信息区末端的标志参数，将是一个值非0的长整数，表示下一个标识信息区在文件中的地址，只有最后一个标识信息区的末端才会出现值为0的长整数，表示图像文件内不再有其他的标识信息区和图像数据区。
PCX文件：PCX图像文件是由Zsoft公司在80年代初期设计的，专用于存储该公司开发的PC Paintbrush绘图软件所生成的图像画面数据。目前PCX文件已成为PC机上较为流行的图像文件。
下面是PCX图像文件的几个特点：
（1） 一个PCX图像文件只能存放一张图像画面。
（2） 它是使用RLE压缩方法来进行压缩的。
（3） PCX图像文件有多个版本，能处理多种不同模式下的图像数据。 （4） 4色和16色PCX图像文件有可设定或不设定调色板数据的两种选项。
（5） 16色图像数据可分为一个或四个bit Plane来处理。
TGA格式是由Truevision公司为视频摄象机图象而设计，用于帧捕捉的最主要的24位图象格式，其典型的图象尺寸为400*512个像素，每像素16 . 24或32位彩色。目前各电视台节目制作时叠加的台标或栏目标花多是以 .tga图片文件引入字幕机的。在电视台节目的制作中，制作人员有时也需要利用非线性编辑设备从录象带上抓取画面（抓帧），然后将所抓画面用于印刷或上网发布新闻图片。这时抓帧所得的图象就是TGA文件格式，可以利用PhotoShop进行格式转换。
JPEG格式一般用来显示照片和WWW以及在线服务的HTML（超文本标记语言）文件，它能保存RGB图象中的所有颜色信息。JPEG也是一种带压缩的文件格式，但在压缩时文件有信息损失。当需要在INTERNET上发布新闻图片时，一般以 .jpg格式的图片上载，不能太大，一般为180*160像素，以免文件过大，影响网民下载兴趣。
以上粗略地对一些常用的图像文件作了一点简单的介绍，无论选择哪种文件格式，都要考虑文件的大小。下面以一副8英寸*11英寸，分辨率为72dpi的图象为例，来比较一下不同的文件保存它时的文件大小。
本例中的图象仅有几种颜色，所以用GIF格式压缩较好。
作为电视制作人员，面对如此多的纷繁复杂的图象格式，怎样做到心中有数，使用起来得心应手？本人以为首先必须区分清楚各种文件格式在计算机中何时出现？如何实现它们彼此之间的格式转换？以及在什么情况之下，一种格式好于另一种格式，然后就可以根据实际应用情况，有区别的决定选取的文件格式。
ＢＭＰ格式是WINDOWS和OS/2机的本机文件格式，当计算机系统平台是基于这两种软件时，我们打开计算机最常见到的屏幕保护画面（即壁纸）一般就是 . BMP文件。这可以通过打开控制面板中的显示设置看到。当然如果您使用WINDOWS系列操作系统附件提供的画图板（PAINT）创作时，系统默认的保存格式也是 . BMP，您也可以选择存为 .JPEG或 .GIF格式，并把它们用作屏幕保护画面，使您的屏保与众不同。BMP格式也是您与没有图象处理软件的用户共享图象文件的一种很好的格式。在一些个人计算机中还普遍支持另外一种图象文件格式，即PCX。PCX文件是压缩的，因此同一幅图象用PCX格式保存比用BMP格式小。PICT是Macintosh系统的本机文件格式。
TIFF（带标记的图象文件格式）是一种很好的跨平台格式，如果需要保存带有选择区域信息的Alpha通道图象，可以选择这种格式，TIFF文件能够保存一个Alpha通道。
JPEG格式包含有颜色深度信息，在保存照片和具有平滑渐变或混合模式的图象时，最好选择JPEG格式。它的压缩比可以达到100：1，压缩比越高，图象质量受到的损失越大。使用时系统一般会要求选择图象大小和分辨率。
GIF格式用于保存许多帧可一幅接一幅显示的画面，通过软件处理和控制，这些画面能够演示一个连续有动感的画面。这种能力使得GIF成为网上最流行的选择。由于WWW浏览器只支持GIF和JPEG格式，所以目前从INTERNET上下载的某个网页的内容时，除了可以得到文字及JPEG格式的图片外，还会得到许多的GIF文件，一般为一组或几组分离的小画面，它们就是该网页所含动画的组成子画面。其实利用Photoshop可以很容易的创作动画。在Photoshop上创建一幅每层有一帧新画面的图象，然后将它存为本机PSD格式，并输出给一个动画程序，如Gamma公司的GIF Movie Gear，并设置每一帧画面的持续时间，然后执行转换，就可以生成一个动画文件了。制作自己的网页时，动画制作是免不了的。
PSD是Adobe公司的Photoshop软件默认的格式，它可以将Photoshop创建的所有层 . 通道 .遮罩和选择区域一同保存，便于对画面的重做 .更新和改变，但由此带来文件占用空间比较大。另外，Adobe还开发了另一种可移植的文件格式，即PDF，采用这种格式输出的页面，可以在任何计算机上使用免费阅读器Adobe Acrobat Reader阅读。应用PDF格式可以创建在线手册，并可将其发送上网或通过电子邮件传送。
上文提到的所有文件格式，均可以用Photoshop打开并实现互相的转换。Photoshop的文件菜单的"存为副本"的功能中，提供了10种文件格式可供选择。另外，我们在电视节目制作中，经常需要由扫描仪引入一些图片，在Photoshop界面下使用TWAIN32引入的图象默认格式也是PSD，可以方便地进行各种处理及转换。因此可以看出，在计算机多媒体技术迅速发展的今天，任何一个电视节目制作人员，都必须熟练掌握一种图象处理工具软件并对各种图象格式有所了解，希望本文能在这方面给您提供一些帮助。
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