A4-4.2.1
色彩产生，色彩的表达方法，色彩空间。
常见色彩空间模型对比（专转本高频必考）
必记RGB 模型
- 三基色 / 组成要素
- 红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）
- 色彩合成物理原理
- 加色法原理（色光叠加越混越亮，RGB 全为 255 时为白色，全为 0 为黑色）
- 主要应用领域
- 显示器、电视机屏幕、手机屏幕、扫描仪、数码相机等发光显示设备
CMYK 模型
- 三基色 / 组成要素
- 青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（blacK）
- 色彩合成物理原理
- 减色法原理（颜料吸收光线越混越暗，CMY 三色等量混合为深灰色，引入专门黑色 K 提高浓度与节约成本）
- 主要应用领域
- 彩色印刷、彩印机、喷墨打印机、油墨出版物
HSB / HSV 模型
- 三基色 / 组成要素
- 色调（Hue）、饱和度（Saturation）、明度（Brightness/Value）
- 色彩合成物理原理
- 符合人类视觉感知心理的色彩描述模型（色调表示颜色种类，饱和度表示纯度）
- 主要应用领域
- 艺术设计、Photoshop 调色板选色
YUV / YIQ 模型
- 三基色 / 组成要素
- 亮度（Y）、色度（U、V）
- 色彩合成物理原理
- 将明暗亮度信号与色彩色度信号完全分离传输，兼容黑白电视
- 主要应用领域
- 彩色电视广播与视频压缩编码（如 MPEG、H.264）
| 色彩模型 | 三基色 / 组成要素 | 色彩合成物理原理 | 主要应用领域 |
|---|---|---|---|
| RGB 模型 | 红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue） | 加色法原理（色光叠加越混越亮，RGB 全为 255 时为白色，全为 0 为黑色） | 显示器、电视机屏幕、手机屏幕、扫描仪、数码相机等发光显示设备 |
| CMYK 模型 | 青（Cyan）、品红（Magenta）、黄（Yellow）、黑（blacK） | 减色法原理（颜料吸收光线越混越暗，CMY 三色等量混合为深灰色，引入专门黑色 K 提高浓度与节约成本） | 彩色印刷、彩印机、喷墨打印机、油墨出版物 |
| HSB / HSV 模型 | 色调（Hue）、饱和度（Saturation）、明度（Brightness/Value） | 符合人类视觉感知心理的色彩描述模型（色调表示颜色种类，饱和度表示纯度） | 艺术设计、Photoshop 调色板选色 |
| YUV / YIQ 模型 | 亮度（Y）、色度（U、V） | 将明暗亮度信号与色彩色度信号完全分离传输，兼容黑白电视 | 彩色电视广播与视频压缩编码（如 MPEG、H.264） |
加色法 vs 减色法混淆陷阱
必记易错陷阱
牢记口诀：“屏上亮光用 RGB 加色法，纸上油墨用 CMYK 减色法”。显示器显示纯红+纯绿光混合呈现黄色（Yellow），红+蓝混合呈现品红（Magenta），绿+蓝混合呈现青色（Cyan）
随堂自测（3 题 · 共 81 道关联题）展开作答
彩色显示器的彩色是由三个基色 R、G、B 合成得到的,如果 R、G、B 分别用 5 个二进位表示,则显示器可以显示 ____ 种不同的颜色
在显示器中的三原色是____、____和____。
RGB模型是由红、绿、黑三种基本色构成颜色空间，计算机显示器采用这种颜色模型。
A4-4.2.2
数字图像的获取与重现。
常见图像输入与采集设备核心部件
必记数码相机（Digital Camera）
- 核心图像传感器
- CCD（电荷耦合器件）或 CMOS（互补金属氧化物半导体）
- 主要性能指标
- 有效像素数（如 4800 万像素）、光学变焦倍数、感光度 ISO
- 特点与工作机制
- 通过透镜成像在感光阵列上，直接转换为数字信号存储在闪存卡中
平板扫描仪（Scanner）
- 核心图像传感器
- 线性 CCD 感光阵列与步进电机、冷阴极荧光灯/LED 光源
- 主要性能指标
- 光学分辨率（DPI，点每英寸）、色彩位数（如 48 位色）
- 特点与工作机制
- 对平面印刷照片、图纸逐行扫描采样输入
智能手机摄像头
- 核心图像传感器
- 高灵敏度背照式 CMOS、ISP 图像信号处理器
- 主要性能指标
- 大光圈、多摄组合、计算摄影与防抖算法
- 特点与工作机制
- 集成度极高，随身便携拍摄
| 设备名称 | 核心图像传感器 | 主要性能指标 | 特点与工作机制 |
|---|---|---|---|
| 数码相机（Digital Camera） | CCD（电荷耦合器件）或 CMOS（互补金属氧化物半导体） | 有效像素数（如 4800 万像素）、光学变焦倍数、感光度 ISO | 通过透镜成像在感光阵列上，直接转换为数字信号存储在闪存卡中 |
| 平板扫描仪（Scanner） | 线性 CCD 感光阵列与步进电机、冷阴极荧光灯/LED 光源 | 光学分辨率（DPI，点每英寸）、色彩位数（如 48 位色） | 对平面印刷照片、图纸逐行扫描采样输入 |
| 智能手机摄像头 | 高灵敏度背照式 CMOS、ISP 图像信号处理器 | 大光圈、多摄组合、计算摄影与防抖算法 | 集成度极高，随身便携拍摄 |
CCD vs CMOS 传感器
重点复习提示
CCD 成像质量高、噪点低，但功耗高、制造工艺昂贵；CMOS 功耗低、成本低、集成度高，已成为现代手机和绝大多数数码相机的主流感光元件
随堂自测（3 题 · 共 140 道关联题）展开作答
目前数码相机使用的成像芯片主要有 ____ 芯片和 CMOS 芯片两大类。
扫描仪的色彩位数(色彩深度)反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力。假设色彩位数为8位，则可以分辨出______种不同的颜色。
目前数码相机使用的成像芯片主要有____芯片和 CMOS 芯片两大类。
A4-4.2.3
模拟图像的数字化过程。
图像数字化三大核心步骤（空间离散化与色彩离散化）
必记1
- 处理步骤名称
- 采样（Sampling）
- 物理本质与处理动作
- 将连续二维空间坐标分割为离散规则网格点（网格越密，像素越多）
- 直接决定的技术指标
- 决定图像的分辨率（水平像素 × 垂直像素，如 1920×1080）
2
- 处理步骤名称
- 量化（Quantization）
- 物理本质与处理动作
- 将每个像素点上的连续模拟亮度和色彩强度取值近似为有限个离散整数级
- 直接决定的技术指标
- 决定图像的色彩深度（像素深度，如 8 位、24 位真彩色）
3
- 处理步骤名称
- 编码（Encoding）
- 物理本质与处理动作
- 将量化后的数值按照特定格式转换为二进制计算机代码并予以排列压缩
- 直接决定的技术指标
- 决定图像的文件存储格式与压缩比率（如 BMP、JPEG）
| 步骤序号 | 处理步骤名称 | 物理本质与处理动作 | 直接决定的技术指标 |
|---|---|---|---|
| 1 | 采样（Sampling） | 将连续二维空间坐标分割为离散规则网格点（网格越密，像素越多） | 决定图像的分辨率（水平像素 × 垂直像素，如 1920×1080） |
| 2 | 量化（Quantization） | 将每个像素点上的连续模拟亮度和色彩强度取值近似为有限个离散整数级 | 决定图像的色彩深度（像素深度，如 8 位、24 位真彩色） |
| 3 | 编码（Encoding） | 将量化后的数值按照特定格式转换为二进制计算机代码并予以排列压缩 | 决定图像的文件存储格式与压缩比率（如 BMP、JPEG） |
采样与量化对应关系常考
必记易错陷阱
专转本必考题：“采样”是将空间连续的图像离散化为像素点（影响分辨率）；“量化”是将连续的明暗与色彩离散化为阶梯数值（影响色彩深度/颜色丰富度）
随堂自测（3 题 · 共 40 道关联题）展开作答
数字图像获取过程实质上是模拟信号的数字化过程, 它的处理步骤包括: 扫描、分色、____和量化。
分色:将彩色图像取样点的颜色分解成 RGB 三个基色。
一幅取样图像由 M(列) xN（行）个取样点组成，每个取样点是组成图像的基本单位，称为____。
A4-4.2.4
数字图像的表示及存储数据量的计算，压缩编码类型，数字图像的性能指标。
数字图像未压缩数据量黄金计算公式（每年必考计算大题）
必记复习提示
==图像存储容量（字节 Byte） = (水平像素点数 × 垂直像素点数 × 像素色彩深度 bit) ÷ 8== 若要求换算为 KB，除以 1024；若要求换算为 MB，再除以 1024。
常用色彩深度与单像素占用位数对应表
必记黑白二值图
- 色彩深度（bpp）
- 1 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 2^1 = 2 种（纯黑与纯白）
- 每个像素占用字节数
- 1/8 字节
16 色图
- 色彩深度（bpp）
- 4 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 2^4 = 16 种颜色
- 每个像素占用字节数
- 0.5 字节
256 色图 / 256级灰度图
- 色彩深度（bpp）
- 8 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 2^8 = 256 种颜色 / 灰阶
- 每个像素占用字节数
- 1 字节
65536 增强色（高彩色）
- 色彩深度（bpp）
- 16 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 2^16 = 65536 种颜色
- 每个像素占用字节数
- 2 字节
真彩色（True Color）
- 色彩深度（bpp）
- 24 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 2^24 = 16777216 种颜色（约 1677 万色，人眼极限）
- 每个像素占用字节数
- 3 字节（R/G/B 各占 8 位）
32 位带透明度（RGBA）
- 色彩深度（bpp）
- 32 bit
- 能表达的最大颜色种类数
- 1677 万色 + 256 级 Alpha 透明度
- 每个像素占用字节数
- 4 字节
| 色彩类型 | 色彩深度（bpp） | 能表达的最大颜色种类数 | 每个像素占用字节数 |
|---|---|---|---|
| 黑白二值图 | 1 bit | 2^1 = 2 种（纯黑与纯白） | 1/8 字节 |
| 16 色图 | 4 bit | 2^4 = 16 种颜色 | 0.5 字节 |
| 256 色图 / 256级灰度图 | 8 bit | 2^8 = 256 种颜色 / 灰阶 | 1 字节 |
| 65536 增强色（高彩色） | 16 bit | 2^16 = 65536 种颜色 | 2 字节 |
| 真彩色（True Color） | 24 bit | 2^24 = 16777216 种颜色（约 1677 万色，人眼极限） | 3 字节（R/G/B 各占 8 位） |
| 32 位带透明度（RGBA） | 32 bit | 1677 万色 + 256 级 Alpha 透明度 | 4 字节 |
无损压缩 vs 有损压缩核心对比
必记| 对比项 | 无损压缩（Lossless） | 有损压缩（Lossy） |
|---|---|---|
| 数据还原保真度 | 完全无损，解压缩后数据与原始数据 100% 毫无差异 | 存在失真，丢弃人眼视觉不敏感的高频细节，无法完全还原原始数据 |
| 压缩比率 | 压缩比较低（通常为 2:1 ~ 4:1） | 压缩比极高（可达 10:1 到 50:1 以上） |
| 常用算法与格式 | Huffman 编码、行程编码（RLE）、LZW 字典编码；BMP、PNG、GIF、TIFF | 离散余弦变换（DCT）、小波变换；JPEG、MP3、MPEG 视频 |
随堂自测（3 题 · 共 348 道关联题）展开作答
色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力。色彩位数为16位的彩色扫描仪，可以分辨出____种不同的颜色。
一架数码相机，一次可以连续拍摄65536色的1024×1024的彩色相片40张，如不进行数据压缩，则它使用的flash ROM存储器容量至少是80MB，其中像素深度是____位。
色彩位数（色彩深度）反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力。色彩位数为 12 的彩色扫描仪，可以反 映____种颜色（填整数）。
A4-4.2.5
常用图像文件格式，数字图像处理及应用，常用软件。
常见位图图像文件格式特性全览（专转本高频必背）
必记BMP
- 压缩类型
- 通常无压缩
- 色彩深度支持
- 1 ~ 32 位
- 核心特点与最佳应用场景
- Windows 操作系统标准位图格式，未压缩，文件体积最大
JPEG / JPG
- 压缩类型
- 有损压缩（基于 DCT 变换）
- 色彩深度支持
- 24 位真彩色
- 核心特点与最佳应用场景
- 文件体积小、特别适合保存色彩丰富细腻的自然风景与人物摄影照片；不支持透明通道、不支持动画
PNG
- 压缩类型
- 无损压缩（基于 LZ77 算法）
- 色彩深度支持
- 最高 48 位
- 核心特点与最佳应用场景
- 支持 Alpha 渐变透明通道（透明背景）、无损高保真，Web UI 图标及线条插画首选
GIF
- 压缩类型
- 无损压缩（基于 LZW 编码）
- 色彩深度支持
- 最大仅支持 8 位（256 色）
- 核心特点与最佳应用场景
- 支持多帧动态图片播放（动图表情包）、支持简单单色透明
TIFF
- 压缩类型
- 可选无损或有损
- 色彩深度支持
- 支持高位深与 CMYK
- 核心特点与最佳应用场景
- 高保真专业印刷出版、医学影像与扫描存档
WebP
- 压缩类型
- Google 开发，支持有损/无损
- 色彩深度支持
- 24/32 位
- 核心特点与最佳应用场景
- 全面兼顾高压缩率、透明通道与动图，现代新一代 Web 图像格式
| 格式扩展名 | 压缩类型 | 色彩深度支持 | 核心特点与最佳应用场景 |
|---|---|---|---|
| BMP | 通常无压缩 | 1 ~ 32 位 | Windows 操作系统标准位图格式，未压缩，文件体积最大 |
| JPEG / JPG | 有损压缩（基于 DCT 变换） | 24 位真彩色 | 文件体积小、特别适合保存色彩丰富细腻的自然风景与人物摄影照片；不支持透明通道、不支持动画 |
| PNG | 无损压缩（基于 LZ77 算法） | 最高 48 位 | 支持 Alpha 渐变透明通道（透明背景）、无损高保真，Web UI 图标及线条插画首选 |
| GIF | 无损压缩（基于 LZW 编码） | 最大仅支持 8 位（256 色） | 支持多帧动态图片播放（动图表情包）、支持简单单色透明 |
| TIFF | 可选无损或有损 | 支持高位深与 CMYK | 高保真专业印刷出版、医学影像与扫描存档 |
| WebP | Google 开发，支持有损/无损 | 24/32 位 | 全面兼顾高压缩率、透明通道与动图，现代新一代 Web 图像格式 |
主流数字图像处理软件代表
重点- 位图专业处理软件：Adobe Photoshop（行业霸主，专业图像精修合成）、GIMP（开源跨平台图像处理神器）
- 常用基础图像处理操作：色彩与对比度校正、几何旋转裁剪、滤波降噪与锐化、仿制图章去瑕疵、图层混合与抠图蒙版
随堂自测（3 题 · 共 219 道关联题）展开作答
TIFF 图像格式的压缩类型和用途？
TIF 格式的用途是什么？
JP2 格式的压缩类型与用途？
A4-4.2.6
计算机合成图像，合成过程，优点，常见的绘图软件。
位图（点阵图） vs 矢量图（图形）核心终极对比（专转本必考题）
必记| 对比项 | 位图（点阵图像，Image） | 矢量图（计算机绘图，Graphic） |
|---|---|---|
| 基本组成单元 | 像素点阵（Pixel） | 几何数学图形基元（直线、圆、椭圆、贝塞尔曲线等轮廓方程） |
| 放大缩放表现 | 放大后出现明显马赛克方块和边缘锯齿模糊 | 无限放大缩小旋转，边缘始终绝对平滑清晰，无任何失真 |
| 文件体积大小 | 与图像尺寸（像素数）成正比，通常体积很大 | 与图形尺寸大小无关，仅取决于图形元素复杂程度，文件体积非常小 |
| 表现色彩层次 | 擅长表现色彩极其丰富、层次细腻复杂的情景（如真实照片） | 擅长展现规整轮廓、平滑色块，难表现复杂色彩光影过渡 |
| 常见文件格式 | BMP, JPEG, PNG, GIF, TIFF | SVG, AI, CDR, WMF, EPS, DXF |
| 主流编辑软件 | Photoshop, GIMP | Adobe Illustrator（AI）, CorelDRAW, AutoCAD |
记忆口诀
必记易错陷阱
“位图由像素组成，放大失真变模糊；矢量图由数学指令描述，无限放大依然清晰！” 工程图纸、Logo 商标、字体通常必须设计为矢量图。
随堂自测（3 题 · 共 120 道关联题）展开作答
在电影《头号玩家》中，人们沉浸在一个被称为“绿洲”的游戏世界里。该游戏采用的技术主要是全息成像。
下列软件____不是矢量图编辑软件。
下列不具有矢量绘图功能的软件是