1. 多媒體概論 mm04.ppt 1 圖形影像的介面與處理 圖形、影像的基本觀念 影像的擷取、處理、壓縮

2. 多媒體概論 mm04.ppt 2 數位圖形與影像的描述 向量圖 (vector based image) ：圖形 (Graphics) 向量圖 – 用一種命令來描述圖形。 – 繪圖程式 (draw program) ： AutoCAD 、 Corel Draw 、 3DS MAX – 檔案小 – 工程製圖、廣告設計、電腦輔助設計 (CAD) 、地圖等 點陣圖 (bit-mapped image) ：影像 (image) 點陣圖 – 描述畫面中每一個圖素的亮度或顏色。 – 畫圖程式 (paint program) ：小畫家、 Photo Shop – 影像檔：檔案大， PCX 、 BMP 、 TIFF 、 TGA 、 GIF

3. 影像分類 黑白 ( 二元化 ) 影像 (Binary images) 灰階影像 (Gray-scale images) 彩色影像 (Color images) 靜態與動態影像

4. 多媒體概論 mm04.ppt 4 點陣圖重要參數 影像尺寸 – 影像的大小，例如 320*200 彩色空間 – 顏色描述的方法（或稱顏色模型），有 RGB （紅綠藍）、 CMYK （青澄黃黑）、 YUV 、 YIQ 。 位元平面 (bit plane) – 一個位元所展開的平面。若 (R,G,B)=(3,3,2) ，則紅色就佔 3 個位元平面。 最大顏色數 – 彩色影像各分量 (R 、 G 、 B) 所佔的位元平面數總和的位元空間。若 (R,G,B)=(3,3,2) ，則有 256 色。 影像資料容量 – 影像所佔的空間（以 byte 為單位） = 影像寬度 * 影像長度 * 影像深度 /8 顏色的原理

5. 多媒體概論 mm04.ppt 5 常用的向量圖檔格式 WMF ： windows metafiles ，可嵌入點陣圖檔。 DRW ： micrografx 公司所建立的格式，內含數學運算式。 CDR ： Corel Systems 公司的 Corel Draw 所使用的格式。 EPS ： Encapsulated Post Script file ， Adobe Systems 公司所開發的格 式，可包含點陣圖檔。 DXF ： Draw-Exchange files ， Autodesk 公司的 AutoCAD 中所使用的 格式。 FLI ： Autodesk 公司的動畫檔格式。 FLC ： Autodesk 公司的動畫檔格式。 PCI ： Lotus 1-2-3 產生的檔案格式。

6. 多媒體概論 mm04.ppt 6 常用的點陣圖檔格式 BMP ： Microsoft windows BMP ， Microsoft windows 的原始檔。 DIB ： Device Independent Bit map ， Microsoft windows 的原始檔和 目的檔。 TGA ： Truevision 公司定義的格式，採用 RLE 無失真壓縮方法。 PCX ： Z-soft 公司定義的格式，採用 RLE 無失真壓縮方法。 GIF ： Graphics Interchange Format ， Compuserve 公司開發的格式， 使用 LZW 無失真壓縮技術，一個 GIF 檔可以有多幅彩色影像。 TIF ： Tag Image File Format ， Aldus 和 Microsoft 公司為掃描器所定 的格式。

7. 多媒體概論 mm04.ppt 7 掃瞄器 Scanner 光學成像 機械傳動 轉換電路 介面種類 Parallel, SCSI, USB 解析度 Optical resolution Color calibration 顏色量測校正 One-pass/3-pass 搭配軟體 了解了解掃瞄器

8. 多媒體概論 mm04.ppt 8 數位相機 Digital Camera Resolution Storage capacity Media: - Compact Flash - Smart Media Zoom LCD Viewer Interface 了解數位照相機

9. 多媒體概論 mm04.ppt 9 影像捕捉卡 Source: VCR, TV, Camcorder… A/D conversion NTSC -> MPEG EZCapture BallEyE

10. 多媒體概論 mm04.ppt 10 影像處理軟體 Photoshop, PhotoImpact, ImagePals, Paint Shop Pro…. 基本功能 : brightness, contrast, hue, saturation 等 調整 進階功能 : filters, thumbnail, file management, output format, GIF 動畫 …..

11. 多媒體概論 mm04.ppt 11 動畫 人眼的視覺暫留。 把一系列的逐漸變化的圖形分別一張張的拍攝，然後 以每秒 24 張的速度連續播放。 美國迪士尼 (Disney) 公司最有名。 電腦動畫：電腦在起始和終點兩張『關鍵偵』間插入 數張逐漸變化的偵（ frames) 。 魔鬼終結者 II 、侏羅記公園、玩具總動員

12. 資料重複 ( 多餘 ) 性 編碼重複 ( 多餘 ) 性 Coding redundancy ：出現機率較大的資料用較短 的碼來取代 像素間重複 ( 多餘 ) 性 Inter-pixel redundancy ：由於相鄰影像點的重複性 高，可利用已知的影像點來推導相鄰的影像點 視覺心理重複 ( 多餘 ) 性 Psychovisual redundancy ：由於視覺上的盲點，可 去除影像中醫些微小的變化而不會影響視覺效果

13. 多媒體概論 mm04.ppt 13 影像壓縮的標準 JPEG –Joint Photographic Experts Group – 灰度影像及彩色影像的壓縮標準 JBIG – 二值影像或圖形的壓縮標準

14. 多媒體概論 mm04.ppt 14 JPEG 影像格式 Joint Photographic Experts Group 失真式壓縮 適用於各種灰階, 彩色影像 不適用於黑白影像 可調整影像品質 ( 壓縮比 ) 有 Blocking effect

15. 多媒體概論 mm04.ppt 15 JPEG 工作原理 以 Discrete Cosine Transform 為基礎 將影像切割為 8x8 區塊作轉換 Quantization ( 量化 ) Encoding( 編碼 )

16. 多媒體概論 mm04.ppt 16 JPEG 工作原理 DCT QUANTIZER ( 量化 ) ENTROPY QUANTIZER TABLE HUFFMAN TABLE 8x8 Image Block

17. 多媒體概論 mm04.ppt 17 Quantization 量化 依據人眼視覺系統之特性, 對轉換後之 DCT 係數進行 adaptive Quantization 用 Zigzag 折線掃描法將 2D 資料轉成 1D 資 料 (why?) Y(0,0)->Y(0,1)->Y(0,2)->Y(1,1)->Y(2,0) ->Y(3,0)-….->Y(7,7)

18. 多媒體概論 mm04.ppt 18 Encoding 編碼 經 Zigzag 後的 1-D 資料再以 Huffman encoding (lossless compression) 壓縮 出現機率高的以較少位元來表示 出現機率低的以較多位元來表示

19. 多媒體概論 mm04.ppt 19 解壓縮的過程 收到 1-D data stream 以 Entropy Decoding 排回原來 8x8 係數 De-quantization Inverse DCT

20. 多媒體概論 mm04.ppt 20 JPEG 2000 Uses new "wavelet" technology for improved compression (20% better) and less degradation than current JPEG's. Level of interest access—user controls how much resolution to download. Lossless save will be possible too. Increased capacity for color information. Improved metadata capability

21. 多媒體概論 mm04.ppt 21 相關網站 JPEG 2000 與 MPEG 4 簡介 GIF 、 JPEG 與 PNG 影像格式的區別GIF 、 JPEG 與 PNG 影像格式的區別 淺談影像壓縮

22. 多媒體概論 mm04.ppt 22 二值影像 定義： 只有黑白兩種顏色的影像 取代灰階影像： 一幅 256 色的灰階影像可以按位元平面分解成 8 幅二值影像 應用： 文字、報紙、傳真、速寫 二值影像的編碼方法（無失真） – 改進型霍夫曼編碼 (MH: Modified Huffman) : 1980, CCITT T.4 – 改進型相對位置碼 (MR: Modified Relative Element Address Designate) : 1980, CCITT T.4 – 二維 MR 編碼 (MMR) : 1984, CCITT T.6

23. 多媒體概論 mm04.ppt 23 改進型霍夫曼編碼 (MH) – 文件傳真三類機 (G3) 的 1 維編碼 – 根據各種連續出現的白圖素 (white pixels) 個數和連 續出現的黑圖素 (black pixels) 個數的機率編出霍夫 曼碼表，編碼解碼過程都是查表。

24. 多媒體概論 mm04.ppt 24 改進型相對位置碼 (MR) – 文件傳真三類機 (G3) 的 2 維編碼 – 把一頁的檔案沿著掃描方向分成若干組，每組有 K 列影像資料，其中第一列用 MH 編碼，其餘利用影 像的列間相關性對當前圖素模式進行識別後在編碼。

25. 多媒體概論 mm04.ppt 25 JBIG 演算法的特點 編碼效率高：由於能自適應影像的特徵，較具穩健性 (robustness) 。 使用累進編碼 ：逐步降低標準 (PRES: progressive reduction standard) ，產生解析度減半 (half-resolution) 影 像時，其品質優於原來兩點取一點的亞取樣 (sub- sampling) 方法。 也可用於灰度影像獲彩色影像的資訊保持型壓縮編碼： 一幅 256 色的灰階影像可以按位元平面分解成 8 幅二值影像，然後 獨立用二值影像編碼 。