圖像存儲與顯示原理

1、計算機圖像存儲與顯示原理,0112942-譚仁義,圖像存儲原理,從結(jié)構(gòu)上講，圖形文件分為兩種，即位圖和矢量圖。在位圖中，圖像由許多的屏幕小點（我們通常說的像素）組成，這些小點對應(yīng)顯存中的“位”，而就是這些 “位”決定了像素的圖形屬性，如像素的顏色、灰度、明暗對比度等。,當(dāng)一個像素所占的位數(shù)多時，它所能表現(xiàn)的顏色就更多、更豐富，從整體上看，圖像的色彩就更艷麗，分辨率就更高。位圖中所分的二位圖、八位圖等正是指像素所占的位數(shù)。當(dāng)位圖被放大或縮小時，由于像素的數(shù)量沒有改變，圖像的分辨率就會降低，圖像的外觀自然就大打折扣。,矢量圖,矢量圖就是用矢量代替位圖中的“位”。簡單說來，矢量圖不再給圖的全部像素作

2、統(tǒng)一的標記，而是用矢量給圖的幾何部分作標記。,多樣化的圖像存儲方式,我們現(xiàn)在所用的各式各樣的圖像存儲方式，歸根到底都離不開上面提到的兩種最基本的原理。下面我就現(xiàn)在大家常見的幾種圖形存儲方式作一個膚淺的介紹。,BMP（BitMap）位圖老祖宗,到現(xiàn)在為止，BMP還是Windows圖形界面的基本構(gòu)件之一，現(xiàn)在Windows的桌面依舊離不開它。BMP的顏色模式分為四種：2位（黑白）、4位（16色）、8位（256色）、24位（65535色）。由于這種格式無壓縮，所以體積巨大。一張640480的圖，若色彩豐富的話，可高達 1M2M。即便如此，到現(xiàn)在它還得到不少人青睞的原因是，它不會丟失任何的圖像細節(jié)，哪

3、怕是一個細小的點，十分適合對圖像要求嚴格的行業(yè)使用。,JPG、JPEG（Joined Photographic Experts Group）靜態(tài)圖像專家組,提供2:1到40:1的壓縮比例，在88面積像素單元內(nèi)進行壓縮，當(dāng)單元顏色值較單一時，則輸出一種顏色，也就是說，它在壓縮時只儲存單元內(nèi)相差較大的顏色值，隨著壓縮比例的上升，這一儲存值便相應(yīng)減少，利用人的視覺的靈敏度，將一些常人不易察覺的顏色變化略去。因此，在使用相同壓縮比的條件下，一些顏色較單一的圖像失真度較少，相反的就大一些。,GIF動態(tài)位圖開國元老,GIF包括三種格式，均為8位位圖，最大支持256種顏色。一種是靜態(tài)的GIF圖，數(shù)據(jù)經(jīng)過一定

4、的壓縮。另外兩種是GIF89a和GIF87a。支持動畫格式和透明效果，壓縮方式與靜態(tài)GIF圖類似，可說是GIF的延續(xù)，但是由于它對顏色的支持不是很豐富，所以不論是動態(tài)的還是靜態(tài)的GIF圖，它都會使用真彩色的圖像失真。因此，動態(tài)GIF圖一般僅在網(wǎng)頁中存在，而靜態(tài)GIF圖在JPEG及下面將提到的PNG格式的雙重夾擊下，越來越少人使用了。,PNGGIF補丁版,PNG是一種較新的位圖格式，比較少人用，由于它與GIF格式相類似，支持透明格式，可惜并不支持動畫效果，但最大可支持24位真彩色，多少彌補了靜態(tài) GIF的不足。PNG格式的壓縮算法有其獨到之處，對8位及以下位圖的壓縮能力比JPEG的壓縮算法要好。

5、在肉眼觀察失真度相當(dāng)?shù)那闆r下，JPEG格式僅有2025:1，某些8位圖片用PNG格式存儲可達4050:1的壓縮比！可見以前的JPEG還沒有到孤獨求敗的地步。但是，用PNG格式儲存24位真彩圖時，由于其要保留對透明格式的支持，狀況慘不忍睹，文件比BMP格式的還大，難以想像它是怎么計算的。,TIF、TIFF（Taggered Image File Format）標記圖像文件格式,PCD PhotoShop 的專利,WMFWindows位元文件 .,數(shù)字化圖像,所謂數(shù)字化圖像，就是將圖像上每個點的信息按某種規(guī)律（模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換）編成一系列二進制數(shù)碼（0 和1 ），即用數(shù)碼來表示圖像信息。這種用數(shù)碼

6、來表示的圖像信息可以存儲在磁盤、光盤等存儲設(shè)備里，也可以不失真地進行通信傳輸，更可以有利于計算機進行分析處理。,圖像顯示原理,談到計算機圖形顯示技術(shù)，可分為硬件和軟件兩大部分，且這兩大部分密切相關(guān)。就廣義的圖形來說，可以分為由計算機生成的字幕與圖形、由掃描儀輸入的圖形、由圖像卡輸入的活動圖像及由該卡捕捉到的單幀圖像（可以用某一規(guī)定的圖形格式來存儲）等。當(dāng)這些圖形圖像以文件形式存儲下來時，可以有靜態(tài)或動態(tài)、低分辨率或高分辨率等數(shù)十種格式。,1圖形適配器及其顯示模式,從1981年問世的ibmpc機到當(dāng)今的pentium系列微機，其圖形顯示方式都是通過圖形適配器送到光柵掃描幀緩沖式顯示器進行顯示的，

7、而圖形適配器則是一塊插在計算機主板上總線擴充槽內(nèi)的插卡，它溝通了主機與顯示器的聯(lián)系，一般簡稱作顯示卡。,2光柵圖形顯示器的工作原理,在圖形顯示卡上都有一個由視頻存儲器vram組成的顯示緩沖區(qū)，它接受并暫存計算機送來的圖形圖像數(shù)字信息，經(jīng)da轉(zhuǎn)換為模擬信號后，再送到顯示器去顯示。早期的mda卡上僅有4kb容量的顯示緩沖存儲器，到標準vga卡時容量增至512kb。增強vga卡一般為1mb容量，而目前擴展功能的顯示卡上，顯示緩沖區(qū)的容量已達到2mb到4mb。,顯示緩沖區(qū)可以看成是一個與屏幕上像素分布一一對應(yīng)的二維矩陣，其中的每一個存儲單元對應(yīng)著屏幕上的一個像素，其位置可以由二維坐標（x，y）來表示。

8、顯示緩沖區(qū)的存儲單元與顯示器屏幕坐標的對應(yīng)關(guān)系可以由圖1來示意。,顯示緩沖區(qū)的存儲單元與顯示器屏幕 坐標的對應(yīng)關(guān)系,二、圖形的生成,1初始化 各種圖形顯示模式已經(jīng)寫入到機器主板上的rombios中。通過對rombios的合理調(diào)用，就可以獲得所需的顯示模式。由于各種顯示卡可以有許多種顯示模式，因此，在計算機生成任何圖形之前，必須進行圖形的初始化工作，也就是說必須要裝入圖形驅(qū)動程序，以確定計算機是工作在哪一種圖形顯示模式。,2點的顯示,由于圖形顯示器件的顯示方式具有離散性質(zhì)，使得任何圖形的顯示都是由點的集合形式呈現(xiàn)的，也就是說，點是構(gòu)成直線、圓弧、拋物線及其它任意曲線的最基本元素，也是構(gòu)成面、體等

9、圖形的最基本元素，因此在討論計算機生成任何圖形之前，首先應(yīng)了解點的顯示原理。,點的顯示一般有兩種方式：其一，是采用dos操作系統(tǒng)的rombios的系統(tǒng)中斷調(diào)用，其int10中斷處理子程序就是對顯示屏幕進行處理的；其二，是直接存儲器存取（dma）的快速寫點方式，即直接對顯示卡上的視頻vram進行存取。,dosbios的調(diào)用方法一般比較簡單，但由于需要經(jīng)過ah、al、cx、dx等幾個寄存器的存取動作，寫點的速度要慢些。 dma方式的寫點速度要比dosbios調(diào)用方式的寫點速度快得多，但算法稍復(fù)雜一些。,近些年來，對于圖形圖像顯示技術(shù)的研究一直是計算機領(lǐng)域的一個熱門話題，不少公司也相繼推出了各式各樣

10、的圖形圖像加速技術(shù)。如最近新推出的directdraw直接寫屏技術(shù)，可以使圖形圖像的顯示速度進一步加快，這對于大量3d圖形的顯示尤為顯得重要。而基于directdraw技術(shù)的應(yīng)用程序一般可以通過visual basic、visual c、borland c或delphi等編程語言來編制。,3基本圖形的生成,基本圖形一般指直線段、圓弧以及由它們構(gòu)成的簡單幾何圖形。根據(jù)前面關(guān)于在屏幕上寫點的說明可知，要生成基本圖形，只需根據(jù)構(gòu)成基本圖形的各曲線段的方程找出所有符合曲線方程的點（即x、y坐標值），并在屏幕坐標的相應(yīng)位置上以給定的顏色正確顯示這些點，即可在屏幕上完整顯示出由計算機所畫出的圖形。值得說明的是，計算機顯示器屏幕上所能顯示的最大點數(shù)由顯示卡的不同顯示模式所決定。,因此，在進入圖形顯示方式時，首先要在顯示器的屏幕上建立一個坐標系，且水平和垂直坐標均取為整數(shù)。當(dāng)通過方程計算出來的x、y坐標值不為整數(shù)時，還應(yīng)對該坐標值以四舍五入方式