4.1 数字图像处理概述
计算机中的图像可以分为位图和矢量图两种类型。比如，Photoshop（以下简称PS）和Adobe Illustrator（以下简称AI）分别是典型的处理位图和矢量图的软件。下面先来了解位图和矢量图的概念，以及像素与分辨率的关系，为学习图像处理打下基础。
4.1.1 认识位图
位图也叫点阵图、栅格图像、像素图，它是由像素（Pixel）组成的，在PS中处理图像时，编辑的就是像素。在PS中，打开一幅图像，使用“缩放工具”在图像上连续单击，直到该工具上的“+”号消失，图像放至最大，画面中会出现许多彩色的小方块，它们便是像素，如图4-1所示。
■图4-1 像素点在位图中放大显示
使用数码照相机拍摄的照片、扫描仪扫描的图片以及在计算机屏幕上抓取的图像等都属于位图，其特点是可以表现色彩的变化和颜色的细微过渡，产生逼真的效果，并且很容易在不同的软件之间交换使用。但是在保存时，位图需要记录每一个像素的位置和颜色值，因此占用的存储空间也较大。
另外，由于受到分辨率的制约，位图包含固定数量的像素，在对其缩放或旋转时，PS无法生成新的像素，它只能将原有的像素变大以填充多出的空间，产生的结果往往会使清晰的图像变得模糊，也就是通常所说的图像变虚了。如图4-2所示，A为原图像，B为放大一些后的局部图像，图像已经变得模糊。
■图4-2 位图原图像和放大图像对比
4.1.2 认识矢量图
矢量图也叫向量图，就是缩放不失真的图像格式。例如，矢量图如同绘制在质量非常好的橡胶膜上的图，无论对橡胶膜进行何种的长宽等比成倍拉伸，画面依然清晰，不会看到图形最小单位。
矢量图的优点是，轮廓的形状更容易修改和控制，但是对于单独的图像，其在色彩变化上的实现没有位图方便。另外，支持矢量格式的应用程序没有支持位图的应用程序多，很多矢量图形都需要专门设计的程序才能浏览和编辑。矢量图形与分辨率无关，可以将它们缩放到任意尺寸，可以按任意分辨率打印，而且不会丢失细节或降低清晰度。因此，矢量图最适合表现醒目的图形。如图4-3所示，A为原图像，B为放大后的局部图像，图像依然很清晰。
■图4-3 矢量图原图像和放大图像对比
【实例分析4-1：位图转化为矢量图（见图4-4）】
■图4-4 logo转化为矢量图
现实中人们经常看见好看的图片或者logo等，随手用手机或者其他设备照下来试图编辑进其他素材里，这个时候会发现这个图片是位图模式，会出现分辨率低或者放进其他图片里面不清晰的问题，这个时候可以通过Photoshop将位图转化为矢量图。
步骤1：将素材导入Photoshop，如图4-5所示。
■图4-5 导入素材
步骤2：针对画面中的黑色部分执行“选择”→“色彩范围”命令，如图4-6所示。
■图4-6 执行“色彩范围”命令
步骤3：执行“反选”命令（Ctrl+Shift+I），将logo主体部分选出，如图4-7所示。
■图4-7 选择logo主体部分
步骤4：在“路径”面板中执行从选区生成工作路径，如图4-8所示。
■图4-8 生成工作路径
■图4-8 生成工作路径（续）
步骤5：执行“编辑”→“定义自定形状”命令，为形状命名，如图4-9所示。
■图4-9 命名自定义形状名称
步骤6：新建图层，在自定义形状工具中的自定义形状中找到刚刚存储的“APVP”图样，选择前景色为黑色，将其绘出，得到矢量图形，如图4-10所示。
■图4-10 位图logo转化为矢量图
将位图转化为形状存储进自定义形状里，这样以后就可以方便使用，并且为矢量图形了。
4.1.3 像素与分辨率
像素是组成位图图像的最基本元素。每一个像素都有自己的位置，并记载着图像的颜色信息。一个图像包含的像素越多，颜色信息越丰富，图像的效果也就越好，但文件也会随之增大。
分辨率是指单位长度内包含的像素点的数量，它的单位通常为像素/英寸（ppi），如72ppi表示每英寸包含72个像素点。分辨率决定了位图细节的精细程度，通常情况下，分辨率越高，包含的像素越多，图像也就越清晰。
像素和分辨率是两个密不可分的重要概念，它们的组合方式决定了图像的数据量。在打印时，高分辨率的图像要比低分辨率的图像包含更多的像素，因此，像素点更小，像素的密度越高，所以可以重现更多的细节和更细微的颜色过渡效果。
虽然分辨率越高，图像的质量越好，但是也会增加占用的存储空间，只有根据图像的用途设置适合的分辨率才能取得最佳的使用效果。
4.1.4 图像处理软件
图像处理软件是指工作在特定平台下的图像显示、运算和编辑工具。图像处理软件的主要作用是重新解释并显示文件数据，按照所提供的虚拟工具（画笔、喷枪、橡皮等）对图像进行诸如拼合、调整色彩等工作，并可将修改和处理后的结果保存输出。图像处理软件一般主要处理像素类图像，常见的图像处理软件有PS及其简化版Photoshop Elements、JASC Paint Shop pro等。
PS（见图4-11）是业界最为流行的专业图像处理软件，具有丰富的特性和强大的功能。另外，由于其强大的影像和开放的接口，也使得众多厂商为其设计了功能丰富的插件。插件（Plug-in）是一种独立安装的图像处理软件，它一般不能脱离PS单独运行，借助对PS本身功能的创造性运用，插件通常可以更直观高效地完成许多PS本身不具备的运算功能和效果。
■图4-11 Adobe Photoshop CC
4.1.5 图像处理特点
计算机在问世之初只是作为科研机构进行科学计算的工具，体积庞大、价格昂贵、使用复杂是其特点。到20世纪50至70年代，一些科学家像Noll、Harman、Knowton以及Nake等利用计算机程序语言从事计算机图形图像处理的研究，研究的主题多是图形形成原理的探索。例如，如何编程使得计算机的二进制代码能够表现为一条弧线或是一个三角形等简单的几何图形。70年代，伴随着个人计算机的出现，计算机的体积缩小许多，价格亦降低许多，平面图像技术也逐步成熟，使有兴趣从事计算机艺术创作的人有更多的机会，不用编写烦琐的代码程序就能随心所欲地进行艺术创作。在80年代的10年中，随着计算机的发展推广，计算机桌上排版（Desk Top Publishing，DTP）和数字印前行业（Prepress）得以迅速发展，使计算机的输出展现出新的面貌。通过专业的设备，图像自计算机直接输出的精度、准确和美观的程度，几乎可以同照片媲美，甚至在某些方面远远超出照片的效果。数字图像处理具有以下显著特点：
①处理信息量大，对计算机的计算速度.存储容量等要求高。
②占用频带较宽，与语言信息相比，占用的频带要大几个数量级。
③数字图像中各个像素不是独立的，其相关性大。
④数字图像处理后的图像受人为因素影响大。
【实例分析4-2：存储容量】
存储容量是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器MAR的编址数与存储字位数的乘积表示。
每一千个字节称为1KB，注意，这里的“千”不是我们通常意义上的1000，而是指1024，即1KB=1024B。但如果不要求严格计算的话，也可以近似地认为1K就是1000。每1024个KB就是1MB（同样这里的K是指1024），即1MB=1024KB=1024×1024B=1048576B。如果不精确要求的话，也可认为1MB=1000KB=1000000B。
另外需要注意的是，存储产品生产商会直接以1GB=1000MB，1MB=1000KB，1KB=1000B的计算方式统计产品的容量，这就是为何买回的存储设备容量达不到标称容量的主要原因。