图像的深度和颜色类型

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图像深度与颜色类型
图像深度是指位图中记录每个像素点所占的位数，它决定了彩色图像中可出现的最多颜色数，或者灰度图像中的最大灰度等级数。图像的颜色需用三维空间来表示，如RGB颜色空间，而颜色的空间表示法又不是惟一的，所以每个像素点的图像深度的分配还与图像所用的颜色空间有关。以最常用的RGB颜色空间为例，图像深度与颜色的映射关系主要有真彩色、伪彩色和直接色。

（一）真彩色（true-color）：真彩色是指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。例如图像深度为24，用R：G：B＝8：8：8来表示颜色，则R、G、B各用8位来表示各自基色分量的强度，每个基色分量的强度等级为28＝256种。图像可容纳224＝16M 种颜色。这样得到的颜色可以反映原图的真实颜色，故称真彩色。

（二）伪彩色（pseudo-color）：伪彩色图像的每个像素值实际上是一个索引值或代码，该代码值作为颜色查找表（CLUT，Color Look-Up Table）中某一项的入口地址，根据该地址可查找出包含实际R、G、B的强度值。这种用查找映射的方法产生的颜色称为伪彩色。用这种方式产生的颜色本身是真的，不过它不一定反映原图的颜色。在VGA显示系统中，调色板就相当于颜色查找表。从16色标准VGA调色板的定义可以看出这种伪彩色的工作方式（表06-03-2）。调色板的代码对应RGB颜色的入口地址，颜色即调色板中RGB混合后对应的颜色。

表06-03-2 16色标准VGA调色板

代码 R G B 颜色名称效果 0 0 0 0 黑(Black)
1 0 0 128 深蓝(Navy)
2 0 128 0 深绿(Dark Green)
3 0 128 128 深青(Dark Cyan)
4 128 0 0 深红(Maroon)
5 128 0 128 紫(Purple)
6 128 128 0 橄榄绿(Olive)
7 192 192 192 灰白(Light gray)
8 128 128 128 深灰(Dark gray)
9 0 0 255 蓝( blue)
10 0 255 0 绿( green)
11 0 255 255 青(cyan)
12 255 0 0 红( red)
13 255 0 255 品红( magenta)
14 255 255 0 黄(Yellow)
15 255 255 255 白(white)

伪彩色一般用于65K色以下的显示方式中。标准的调色板是在256K色谱中按色调均匀地选取16种或256种颜色。一般应用中，有的图像往往偏向于某一种或几种色调，此时如果采用标准调色板，则颜色失真较多。因此，同一幅

图像，采用不同的调色板显示可能会出现不同的颜色效果（图06-03-4）。

图像调色板说明
C5.4-2A.jpg (59041 bytes) 无真彩色显示，无需调色板
C5.4-2B.gif (64381 bytes) c4.5-2b-CB.jpg (22883 bytes) 调色板与图像原有颜色匹配，
故颜色偏差很小
C5.4-2Ba.gif (33731 bytes) c4.5-2Ba-cb.jpg (20095 bytes) 调色板与原图不匹配，图像出现色偏

图06-03-4 调色板的影响

（三）直接色（direct-color）：直接色的获取是通过每个像素点的R、G、B分量分别作为单独的索引值进行变换，经相应的颜色变换表找出各自的基色强度，用变换后的R、G、B强度值产生的颜色。

直接色与伪彩色相比，相同之处是都采用查找表，不同之处是前者对R、G、B分量分别进行查找变换，后者是把整个像素当作查找的索引进行查找变换。因此，直接色的效果一般比伪彩色好。

直接色与真彩色比，相同之处是都采用R、G、B分量来决定基色强度，不同之处是前者的基色强度是由R、G、B经变换后得到的，而后者是直接用R、G、B决定。在VGA显示系统中，用直接色可以得到相当逼真的彩色图像，虽然其颜色数受调色板的限制而只有256色。

五．图像深度与显示深度

图像深度是图像文件中记录一个像素点所需要的位数。显示深度表示显示缓存中记录屏幕上一个点的位数（bit），也即显示器可以显示的颜色数。因此，显示一幅图像时，屏幕上呈现的颜色效果与图像文件所提供的颜色信息有关，也即与图像深度有关；同时也与显示器当前可容纳的颜色容量有关，也即与显示深度有关。

（一）显示深度大于图像深度

在这种情况下屏幕上的颜色能较真实地反映图像文件的颜色效果。如当显示深度为24位，图像深度为8位时，屏幕上可以显示按该图像的调色板选取的256种颜色；图像深度为4位时可显示16色。这种情况下，显示的颜色完全取决于图像的颜色定义。

（二）显示深度等于图像深度

在这种情况下，如果用真彩色显示模式来显示真彩色图像，或者显示调色板与图像调色板一致时，屏幕上的颜色能较真实地反映图像文件的颜色效果。反之，如果显示调色板与图像调色板不一致，则显示颜色会出现失真。

（三）显示深度小于图像深度

此时显示的颜色会出现失真。例如，若显示深度为8位，需要显示一幅真彩色的图像时显然达不到应有的颜色效果。在这种情况下不同的图像软件有不同的处理方法。

根据以上的分析，我们很容易理解为什么有时用真彩色记录图像，但在VGA显示器上显示的颜色却不是原图像的颜色。因此，在多媒体应用中，图像深度的选取要从应用环境出发综合考虑。

六．图像数据的容量

在扫描生成一幅图像时，实际上就是按一定的图像分辨率和一定的图像深度对模拟图片或照片进行采样，从而生成一幅数字化的图像。图像的分辨率越高、图像深度越深，则数字化后的图像效果越逼真、图像数据量也越大。按照像素点及其深度映射的图像数据大小可用下面的公式来估算：

图像数据量＝图像的总像素×图像深度 / 8 （Byte）

一幅640×480、真彩色的图像，其文件大小约为：

640×480×24/ 8 = 1 M (Bytes)

通过以上的分析，我们可知如果要确定一幅图像的参数，要考虑的因素一是图像的容量，二是图像输出的效果。在多媒体应用中，更应考虑好图像容量与效果的关系。由于图像数据量很大，因此，数据的压缩就成为图像处理的重要内容之一。

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