（1）RGB颜色空间模型
在RGB模型中，颜色空间里所有的颜色都是由R、
G、B (红、绿、蓝)三种光依不同的比例相加而
成。
RGB的每一色光，含有亮度成分，例如R的成分
越多，表示越红越亮。各色光混合后，会比原来
单独的色光还亮，称为相加混色；
适合在以主动光源显示影像的场合使用，如电视、
电脑、投影等。
3. 颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
绿(0,1,0)
青(0,1,1)
黄(1,1,0)
黑(0,0,0)
蓝(0,0,1)
品红(1,0,1)
白(1,1,1)
红
(1,0,0
)
（1）RGB颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
R G B 颜色
0 0 0 黑
0 0 1 蓝
0 1 0 绿
0 1 1 青
1 0 0 红
1 0 1 品红
1 1 0 黄
1 1 1 白
（1）RGB颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
（2）CMY/CMYK颜色空间模型
任何一种由颜料呈现的颜色都可以用青（Cyan）、品红
（Magenta）和黄（Yellow）这三种基色按不同的比例混
合而成，我们称这种颜色空间为CMY颜色空间。
在彩色印刷、彩色胶片和绘画中的混色采用相减混色。
彩色印刷或彩色打印的纸张是不能发射光线的，因而印刷
机或彩色打印机就只能使用一些能够吸收特定的光波而反
射其他光波的油墨或颜料。
由于彩色墨水和颜料的化学特性，用等量的CMY三基色
得到的黑色不是真正的黑色，因此在印刷术中常加一种真
正的黑色墨水（Black Ink），于是CMY颜色空间也称为
CMYK颜色空间。
颜色的基本概念及颜色空间模型
CC YYMM
RR GG BB
颜色的基本概念及颜色空间模型
C(青色) M(品红) Y(黄色) 颜色
0 0 0 白
0 0 1 黄
0 1 0 品红
0 1 1 红
1 0 0 青
1 0 1 绿
1 1 0 蓝
1 1 1 黑
（2）CMY/CMYK颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
RGB和CMY关系
R G B 颜色
0 0 0 黑
0 0 1 蓝
0 1 0 绿
0 1 1 青
1 0 0 红
1 0 1 品红
1 1 0 黄
1 1 1 白
C(青
色)
M(品
红)
Y(黄
色) 颜色
0 0 0 白
0 0 1 黄
0 1 0 品红
0 1 1 红
1 0 0 青
1 0 1 绿
1 1 0 蓝
1 1 1 黑
RGB CMY
RGB和CMY值都归一到[0，1]
颜色的基本概念及颜色空间模型
YUV是PAL（Phase Alternating Line，逐行倒相）制彩色
电视系统所采用的一种颜色空间模型，其中Y表示亮度，
U表示蓝色色差（即B-Y ）， V代表红色色差（R-Y）。
采用YUV色彩空间的重要性：
亮度信号Y和色度信号U、V是分离的，解决彩色电视
和黑白电视兼容的问题。
可以利用人眼对彩色的敏感度低于对亮度的敏感度的
视觉特性，用较窄的频带传送U、V信号，优化彩色电
视信号的传输。
（3）YUV颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
RGB YUV
颜色的基本概念及颜色空间模型
YIQ颜色空间是由YUV推导而来，是NTSC (National
Television Systems Committee)制彩色电视系统所采
用的一种颜色空间模型；
I代表“同相”，Q代表“正交”，它们指的是用于发射颜色
信息的调制方法；
I、Q是通过将U、V轴逆时针旋转33度获得的。
优点：由人眼彩色视觉的特性表明，人眼分辨红、黄之间颜
色变化的能力最强，而分辨蓝、紫之间颜色变化的能力最弱。
通过一定的变化，I对应于人眼最敏感的色度，而Q对应于人
眼最不敏感的色度。这样，传送Q可以用较窄的频带，而传
送分辨率较强的I信号时，可以用较宽的频带。
（4）YIQ颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
RGB YIQ
颜色的基本概念及颜色空间模型
彩色图像的灰度化处理
Gray(i,j)=*R(i,j)+*G(i,j)+*B(i,j)
观察该式，其中绿色所占的比重最大，转换时可以
直接使用G值作为转换后的灰度。
灰度图只能表现256种颜色。
由YUV颜色空间派生的一种颜色空间模型。
主要用于数字电视系统，是YUV颜色空间的缩放和偏移
版本。
（5）YCbCr颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
HSV(hue, saturation and value)的缩写
A. R. Smith根据颜色的直观特性于1978年创建的, 也称六
角锥体模型(hexcone model)
HSV的表示方法
色调（H）：用角度度量，0°～360°。红色为0°，按
逆时针方向计算，绿色为120°，蓝色为240°
饱和度（S）：取值范围为～
亮度值（V）：取值范围为(黑色)～(白色)
HSV和RGB之间没有转换矩阵，但可对它们之间的转换
算法进行描述
（6）HSV颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
图 HSV颜色空间
颜色的基本概念及颜色空间模型
HSL/HSB (hue, saturation and lightness/brightness)的缩写
利用三条轴定义颜色，用六角形锥体表示
用于台式机图形程序定义颜色
HSL 与HSV
HSL用光亮度(lightness)作坐标，HSV用亮度作坐标
HSL颜色饱和度最高时的光亮度L定义为，而HSV则
为
（7）HSL/HSB/HSI颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
颜色的基本概念及颜色空间模型
图像（Image）：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任意
画面。
静止的图像可用一个矩阵来表示，矩
阵列中的各个元素用来描述构成图像的各个
点（称为像素 pixel ）的强度与颜色等信息。
这种图像也称为位图（ Bitmap）。
位图图像
空间和亮度上已离散化了的图像，由数字阵列信息组成，阵列中的各
项数字描述构成图像各点亮度与颜色信息，与显示器上的点一一对应。
● 位图定义
4/65
位图图像
根据量化的颜色深度的不同，又可以分为单色图像、灰度图像和彩色
图像三大类。
● 位图分类
只有黑、白两色只有黑、白两色
单色图像单色图像
RR GG BB
彩色图像彩色图像
具有具有 256 256 级灰度级灰度
灰度图像灰度图像
5/65
位图图像
确定屏幕上显示图像区域的大小，即构成全屏显示的像素点个数，以
每行拥有的像素点数×屏幕显示行数来表示。
● 显示分辨率
确立组成一幅图像的像素数目，即该图像的水平和垂直方向上的像素
个数，用 dpi（每英寸多少点）表示。
● 图像分辨率
打印机输出图像时采用的分辨率。不同打印机最高分辨率不同的，而
同一台打印机也可以使用不同分辨率打印。
● 打印分辨率
11/65
位图图像的技术指标-----分辨率
300 dpi300 dpi
dpi dpi 的数值越大，图像越清晰的数值越大，图像越清晰
dpidpi
视觉效果视觉效果
清晰度清晰度
绝对清晰度绝对清晰度
96 dpi96 dpi 21 dpi21 dpi
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位图图像的技术指标
一幅彩色图像的每个像素用 R、G、B 这 3 个分量表示，如果每个分量
使用 8 个二进制位，则一个像素就需要 24 个二进制位来表示，此时图像深
度为 24 位。计算该图像可以表达的颜色数目是多少。
例:
可以表达的颜色数目为 224 = 16 777 216。解:
像素深度：描述图像中每个像素数据所占的二进制位数，它决定了彩色
图像中可出现的最多颜色数，或灰度图像中最大灰度等级数。
像素深度 图像颜色总数 图像名称
1 2(21) 单色图像（黑白二值）
4 16(24) 索引 16 色图像
8 256(28) 索引 256 色图像
16 65536(216) HI-Color 图像（实际只显示 32768 种颜色）
24 16772216(224) True Color 图像（真彩色）
32 4294967296(232) True Color 图像（真彩色）
13/65
位图图像的技术指标
图像中的每个像素值都分成 R、G、B 三个基色分量，每个基色分量直
接决定其基色的强度，这样产生的颜色称为真彩色。
● 真彩色
图像中每个像素值是一个索引或代码值，作为颜色查找表中某项入口
地址，查找出包含实际 R、G、B 的强度值，这样产生的颜色称伪彩色。
● 伪彩色
通过每个像素点 R、G、B 分量分别作为索引值进行变换，经相应颜色
变换表找出各自基色强度，用变换后的 R、G、B 强度值产生颜色。
● 直接色
15/65
位图图像的技术指标
显示深度：表示显示缓存中记录屏幕上一个点的二进制位数，即显示器
可显示的颜色数。
屏幕上的颜色能够比较真实屏幕上的颜色能够比较真实
地反映图像文件的颜色效果地反映图像文件的颜色效果
显示深度大于像素深度
屏幕上的颜色不能够真实反屏幕上的颜色不能够真实反
映图像文件颜色效果，失真映图像文件颜色效果，失真
显示深度小于像素深度
若真彩色显示模式显示真彩色图像，或显示调色板与图像调色板一致，则若真彩色显示模式显示真彩色图像，或显示调色板与图像调色板一致，则
屏幕上颜色能较真实地反映图像色彩效果；不一致则显示颜色会出现失真屏幕上颜色能较真实地反映图像色彩效果；不一致则显示颜色会出现失真
显示深度等于像素深度
14/65
位图图像的技术指标
● 表达图像逼真：与图像复杂程度无关，表现力强，适合表现细节和层次
● 对硬件要求高：当处理高质量彩色图像时，对计算机硬件平台要求较高
● 文件数据量大：由大量不同亮度和颜色像素点组成，因此文件数据量大
● 缺乏灵活性能：当位图图像被放大时，图像的清晰度会降低并出现锯齿
● 位图特点
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位图图像
图像文件格式—— BMP
BMP是英文Bitmap（位图）的简写，文件扩展名是
.BMP或.bmp
微软公司开发的在Windows环境下的标准位图文件
格式，被多种Windows应用程序所支持
有压缩和不压缩两种形式
以BMP格式存储的文件容量较大
与设备无关的位图(DIB)文件格式
device-independent bitmap的缩写
像素存储顺序和像素深度与具体设备无关
GIF——图形交换格式
Graphics Interchange Format的缩写
CompuServe公司开发的图像文件存储格式
1987年开发的版本号为GIF87a
1989年扩充后的版本号为GIF89a。
图像的相关信息以数据块(block)为单位
一个GIF文件由表示图形/图像的数 据块、数据子块以及显示图
形/图像的控制信息块组成
在一个GIF文件中可存放多幅彩色图形/图像，并可像幻
灯片那样显示或像动画那样演示
Internet上大量采用的彩色动画文件多为此格式
采用LZW （词典编码）无损压缩算法来压缩图像数据
用户可为图像设置透明(transparency)的背景
图像文件格式—— GIF
TIFF（Tag Image File Format，标记图像文件格式）是由
Aldus和Microsoft公司为扫描仪和桌面出版系统研制开发的
一种较为通用的图像文件格式。
它是Macintosh和PC机上使用最广泛的位图格式，在这两种
硬件平台上移植TIFF格式的图像十分便捷，大多数扫描仪
也都可以输出TIFF格式的图像文件。该格式支持的色彩数
最高可达16M种。TIFF格式的图像文件后缀一般是
*.tif/*.tiff。
图像文件格式—— TIFF
TIFF文件的特点是：
1）存储的图像质量高，但占用的存储空间也大；
2）文件格式灵活易变，有四类不同的格式：TIFF-B适用于
二值图像；TIFF-G适用于黑白灰度图像；TIFF-P适用于带
调色板（palette）的彩色图像；TIFF-R适用于RGB真彩色
图像；
3）支持多种编码方法，其中包括RGB无压缩、LZW无损压
缩、RLE压缩及JPEG压缩等。
图像文件格式—— TIFF
JPEG是Joint Photographic Experts Group（联合图片专家组）
的缩写。
JPEG标准
由ISO和IEC两个组织机构联合组成的专家组，负责制定静态的数
字图像数据压缩编码标准
标准号：ISO/IEC 10918或ITU-T
标准名：Information technology — Digital compression and
coding of continuous-tone still images
(信息技术 — 连续色调静态图像的数字压缩和编码)
JPEG 标准适用范围
灰度图像、彩色图像
静止图像的压缩，视频序列帧内图像压缩
JPEG可以大范围地调节图像的数码率和质量
应用于数码相机
图像文件格式—— JPEG
JPEG文件格式
JPEG在制定JPEG标准时定义了许多标记(marker)，
用来区分和识别图像数据及其相关信息
广泛使用的JPEG文件格式是JPEG文件交换格式
(JPEG File Interchange Format，JFIF)
由于JFIF文件格式直接使用JPEG标准为应用程序定义
的许多标记，因此JFIF格式就成了事实上的JPEG文件
交换格式标准
以这种格式存放的图像文件的后缀是.JPG或.JFF，大
多数浏览器都支持这种格式的文件
图像文件格式—— JPEG
PNG——便携网络图形格式
Portable Network Graphic Format的简称
20世纪90年代中期开始开发的图像文件存储格式，其目的是企图替
代GIF和TIFF文件格式，同时增加一些GIF文件格式所不具备的特
性
PNG名称来源于非官方的“PNG‘s Not GIF”，是一种位图文件存储
格式，读成“ping”。它的特点主要有：压缩效率通常比GIF要高；
提供Alpha通道控制图像的透明度；支持γ校正机制用来调整图像的
亮度等。
PNG文件格式支持3种主要的图像类型：真彩色图像、灰度图像以及
颜色索引数据图像。用来存储灰度图像时，灰度图像的深度可多到
16 bit；存储彩色图像时，彩色图像的深度可多到48 bit，并且还可
存储多到16 bit的Alpha通道数据。
PNG使用从LZ77派生的数据无损压缩算法
图像文件格式—— PNG
PNG文件格式中增加了下列GIF文件格式所没有的下列特性：
每个像素为48 bit的真彩色图像。
每个像素为16 bit的灰度图像。
可为灰度图和真彩色图添加Alpha通道。
使用循环冗余码（CRC）检测破损的文件。
更优化的逐次逼近显示方式。
图像文件格式—— PNG
PSD（Photoshop Document）图像文件格式是Adobe公司的
图像处理软件Photoshop的专用文件格式，后缀为*.psd，可
以存储成RGB或CMYK颜色空间模型，还能够自定义颜色
数并加以存储。
在Photoshop所支持的各种图像格式中，以自定义的PSD格
式打开和保存图像的速度比其他格式都快。PSD格式还提供
了无损图像压缩功能。
Photoshop格式的缺点:在于除了Photoshop之外，其他程序
很少支持这种格式。
图像文件格式—— PSD
PCX是由Zsoft公司在80年代初期为其图像处理软件Paint
Brush（画笔）配套推出的一种图像文件格式，后缀为.pcx。
在Windows尚未普及时，DOS下的绘图、排版软件都用
PCX文件格式。后来，Microsoft将PC Paint Brush移植到
Windows环境中，PCX图像文件格式也就得到了更多的图
形图像处理软件的支持。
图像文件格式—— PCX
图形
• 图形（Graphic）：是一种抽象化的图像，一般指用计
算机绘制（draw）的几何图(包含彩色图)，如直线、圆、
圆弧、矩形、任意曲线和图表等。
• 在几何学中，图形一般使用矢量表示，因此也称矢量图
(Vector Graphics)。
• 矢量图是用一组指令集合来描述图形的内容，这些指令用
来描述构成该图形的所有直线、圆、圆弧、矩形、曲线等
图元的位置、维数和形状等。
• 在计算机屏幕上显示矢量图形要有专门的软件，如
AutoCAD、Corel Draw、Adobe Illustrator等，这些软件
将描述图形的指令转换成在屏幕上显示的形状和颜色，也
可产生和操作矢量图形的各成分，并对矢量图形进行移动、
缩放、旋转和扭曲等变换。
用一组计算机指令集合描述图形内容，这些指令描述构成该图形所有
直线、圆、圆弧、矩形、曲线等图元的位置、维数和形状等。
● 矢量图定义
7/65
用数学方式来描述一幅图形。在计算机上显示一副图时，先要使用专
门软件读取并解释这些指令，再将它们转成屏幕上显示的形状和颜色，最
后通过使用实心的或有等级深浅的单色或色彩填充一些区域而形成图形。
● 矢量图原理
8/65
● 压缩后不变形：尺寸可以任意变化而不损失图像质量，压缩后不会变形
● 局部可处理性：各部件相对独立，无论放大、缩小或旋转等都不会失真
● 文件数据量小：对图像进行抽象化，它使用图形指令集合取代原始图像
● 不易描述复杂图：对复杂图，计算机要花费很长的时间去执行绘图指令
● 矢量图特点
9/65
100% 100% 矢量图放大到矢量图放大到 800% 800% 的效果的效果 100% 100% 位图放大到位图放大到 800% 800% 的效果的效果文件内容 文件容量 显示速度 应用特点
矢量图 图形指令
与图的复
杂程度有关
图越复杂，需要执行
指令越多，显示越慢
易于编辑，适合
“绘制” 和 “创建
”
但是表现力受限
位 图 图像点阵数据
与图尺寸
及彩色有关 与图内容有关
适合 “获取” 和
“复制”。表现力
强
但是编辑较复杂
矢量图形与位图图像的比较矢量图形与位图图像的比较
1
视频（Video）：是动态的图像序列，由一系列连续
的画面序列（帧）组成 ，这些画面以一定的速率（帧频）连
续地投射在屏幕上，使观察者具有图像连续运动的感觉。
一
帧
电
视
画
面 x
y
t
F(u,v)
k-1帧
k+1帧
k帧
k-1帧
视频信号的基本概念
活动图像利用人的眼睛有视觉暂留特性
我国电视每秒放送25幅图像(帧)
把每帧画面分先后两次来放送，这样，光亮度变化
的次数就增加到50次／秒
具体的做法就是隔行扫描
视频信号的基本概念
电视扫描指显示图像的方式。扫描有隔行扫描和
逐行扫描之分。
在逐行扫描中，电子束从显示屏的左上角一行接
一行地扫到右下角，在显示屏上扫一遍就显示一
幅完整的图像。
视频信号的基本概念
场 (Field):为了在有限的带宽和成本内使画面运动
更加平滑和消除闪烁感
奇数场 （Odd Field）
偶数场（Even Field）
帧（Frame）:单帧就是一副静止的画面
扫描行数：电视图像的扫描行数通常指水平行的数
目。
扫描行数也称为垂直分辨率（Vertical Resolution），
扫描行数越多，电视清晰度越高。我国的电视制式
（PAL）规定水平扫描行数为625。
视频信号的基本概念
同步：在传送电视节目的过程中，接收端与
发送端按照相同的步调（顺序）扫描像素时，
才能重显完整而稳定的图像，这叫做收发两
端同步。
接收与发送两端同步包含水平和垂直两个方向的
扫描同步。
行同步：当扫描时，在每一行使收发两端同步称
为水平同步，或叫做行同步
场同步 ：在每一场使收发两端同步称为垂直同
步，也叫做场同步
视频信号的基本概念
彩色电视的制式
实现电视的特定方式，称为电视的制式
制式的区分主要在于其帧频（场频）、分解率、信
号带宽以及载频、色彩空间的转换关系不同等
NTSC（National Television System
Committee）
PAL（Phase Alternation Line）“逐行倒相”
SECAM(法文:Sequential Coleur Avec Memoire)
“按顺序传送彩色与存储”
音频（Audio）可分为波形声音、语音和音乐。
波形声音
包含了所有的声音形式
自然界中的各种声音，包括人的说话声、音乐、天空的惊
雷等，可以用一种模拟的连续波形表示。
听觉媒体的种类
语音：不仅是一种波形声音，而且还具有内在的语言、
语音学内涵，可以经由特殊的方法而提取。波形声音也
可以表现和记录语音，但常把语音作为一种特殊的听觉
媒体。
音乐：符号化了的声音。这种符号就是
乐谱。音乐与语音相比，形式更为规范。
在多媒体计算机中，MIDI(Musical
Instrument Digital Interface乐器数字接
口)就是一种乐谱数字化描述的规范。
听觉媒体的种类
波形声音的数字化
声源
声波
传声器
模拟电信号
数字声音
模/数转换
采样（Sampling）：每隔一定的时间间隔，抽取信
号的一个瞬时幅度值（样本值），即在时间上将模
拟信号进行离散化。采样后所得到的一系列在时间
上离散的样本值称为样值序列。
奈奎斯特（Nyquist）采样定理：只要采样频率大于
或等于声音信号最高频率的两倍（ fs≥2fmax ），就
可以通过理想低通滤波器，从样值序列中无失真地
恢复原始模拟信号。
常用音频采样频率：8kHz、、、
32kHz、、48kHz、96kHz
波形声音的数字化
量化（Quantization）：对每个样值的连续幅度进
行离散化，即用有限个幅度值近似原来连续变化的
幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量、有
一定间隔的离散值。
均匀量化（线性量化）：量化器的每个量化间隔都相等，
量化电平取各量化区间的中间值。
非均匀量化（非线性量化）：量化器的各个量化间隔是
不相等的。
波形声音的数字化
编码（Encoding）：采样、量化后的信号还不是数字信号，需
要把它转换成数字编码脉冲，这一过程称为编码。最简单的编
码方式是二进制编码。具体说来，就是用n比特二进制码来表
示已经量化了的样值，每个二进制数对应一个量化电平，然后
把它们排列，得到由二值脉冲组成的数字信息流。
模/数转换 11011100 11001101
把声音(模拟量)按照固定时间间隔，转换成有限个数字表示的离散序列
波形声音的数字化
音质与数据量
未经压缩的WAV音频文件容量计算公式：
存储容量（字节）=采样频率×量化位数/8×声道数×时间
【例】一段持续1分钟的双声道声音文件，若采样频率为
，量化精度为8位，数字化后需要的存贮容量为多少？
×103×8/8×2×60= 计
算
波形声音的数字化
MIDI是Musical Instrument Digital Interface的缩写，意为
“乐器数字化接口”，是计算机和MIDI设备之间进行信息交
换的一整套规则，包括各种电子乐器之间传送数据的通信协议
在演奏与MIDI相连接的乐器时，键盘的按键、用力大小、
时间长短等信息被传送到MIDI设备中，形成与乐器键盘
相对应的数字键盘信息。
当需要播放时，只需从相应的MIDI文件中读出MIDI消息，
生成所需要的声音波形，经放大后由扬声器输出。
MIDI音乐
谢 谢
二月-
2313:39:5313:3913
:39二月-23二月-
2313:39
13:3913:39:5
3二月-23二月
-2313:39:53
2023/2/3 13:39:53
