图像的数字化是指将连续色调的模拟图像经采样量化后转换成数字影像的过程，包括静态图像数字化和动态图像数字化。

1）静态图像数字化

（1）静态图像的数字化过程

如图4.3所示，图像获取的过程实质上是模拟图像信号的数字化过程，它的处理步骤为扫描、分色、取样、量化。

扫描是将画面划分为网格，每个网格称为一个取样点。分色是将彩色图像取样点的颜色分解成三个基色（红、绿、蓝）。取样主要是测量取样点每个颜色分量的亮度值。量化是对取样点每个颜色分量的亮度值进行A／D转换，把模拟量使用数字量来表示。

图4.3　静态图像的数字化过程

（2）静态图像的相关参数

取样点是组成数字取样图像的基本单位，称为“像素”。彩色图像的像素通常由三个彩色分量组成。存储图像颜色的二进制数的位数，称为颜色深度，如颜色深度为N位，则可以表示2N种颜色，真彩色图的颜色深度为24，可以表示224＝16 777 412种颜色。

图像大小（图像分辨率）使用水平分辨率×垂直分辨率表示。图像的数据量＝水平分辨率×垂直分辨率×像素深度／8（字节）。

（3）静态图像的获取设备及编辑软件

常用的图像获取设备有扫描仪、数码照相机、摄像头、摄像机等。常用的图像编辑软件有Windows附件中的“画图”软件、ACD System公司的ACDSee软件、Adobe公司的PhotoShop软件，微软公司的Word和PowerPoint也具有基本的图像编辑功能。常见的矢量绘图软件有Autodesk公司的AutoCAD软件、Corel公司的CorelDraw软件、Adobe公司的Illustration软件，微软公司的Word和PowerPoint也具有简单的二维图形绘图功能。

（4）静态图像的常见文件格式

存储图像文件的格式有很多种，常见的图像的文件格式有如下几种：

①BMP文件

BMP是Windows中的标准图像文件格式，是一种与硬件设备无关的图像文件格式，使用非常广泛，在Windows环境中运行的图形图像软件都支持BMP图像格式。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此BMP文件所占用的空间很大。

②GIF文件

GIF图像文件的数据是经过压缩的，而且是采用了可变长度等压缩算法。正因为它是经过压缩的图像文件格式，所以大多用在网络传输上，速度要比传输其他图像文件格式快得多。它的最大缺点是最多只能处理256种色彩，故不能用于存储真彩色的图像文件，但其GIF89a格式能够存储成背景透明的形式，并且可以将数张图存成一个文件，从而形成动画效果。

③TIFF文件

TIFF是一种二进制文件格式。其特点是存储的图像质量高，但占用的存储空间也非常大，广泛应用于文字出版系统，大多数扫描仪也都可以输出TIFF格式的图像文件。

④PNG文件

PNG是一种能存储32位信息的位图文件格式，其开发目的是替代GIF和TIFF文件格式。PNG也使用无损压缩方式来减少文件的大小，PNG图像使用的是高速交替显示方案，显示速度很快；与GIF不同的是，PNG图像格式不支持动画。

⑤WMF文件

WMF是Microsoft Windows中常见的一种图元文件格式，它具有文件短小、图案造型化的特点，整个图形常由各个独立的组成部分拼接而成，但其图形往往较粗糙。

⑥JPEG文件

JPEG是24位的图像文件格式，也是一种高效率的压缩格式。JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，同样一幅画面，用JPG／JPEG格式储存的文件大小是其他类型图形文件的十分之一。一般情况下，JPG／JPEG文件只有几十千字节，而色彩数最高可达到24位，所以JPEG格式的应用非常广泛，特别是在网络和光盘读物上，都能找到它的身影。目前各类浏览器均支持JPEG这种图像格式，因为JPEG格式的文件尺寸较小，下载速度较快。

2）动态图像数字化

（1）模拟视频的数字化过程(www.daowen.com)

由于人眼看到的一幅图像消失后，还将在视网膜上滞留几毫秒，动态图像正是根据这样的原理而产生的。动态图像是将静态图像以n幅／s的速度播放，当n≥25幅／s时，显示在人眼中的就是连续的画面。视频信号的数字化过程与图像、声音的数字化过程相仿，但更复杂一些。如图4.4所示为模拟视频信号的数字化过程。

图4.4　模拟视频信号的数字化过程

（2）视频的获取设备

视频的获取设备包括视频采集卡（简称视频卡，PC中用于视频信号数字化的插卡）、数字摄像头（在线获取数字视频的设备）、数码摄像机（一种离线的数字视频获取设备），如图4.5所示。

图4.5　模拟视频的获取设备

（3）计算机动画

计算机动画是采用计算机生成一系列可供实时演播的连续画面的一种技术，其基础是计算机图形学。其制作过程是：在计算机中生成场景和形体的模型→设置它们的运动→生成图像并转换为视频信号输出。创作软件有二维动画软件，如Pro Animator；三维动画软件，如3DStudio MAX等。

（4）常见的视频编辑软件

数字视频的编辑处理通常是在称为非线性编辑器的软件（如Adobe Premiere和Windows Movie Maker）支持下进行的。

（5）常用的数字视频文件格式

常用的数字视频文件格式有如下几种：

①MP4文件

MP4是一种继MP3之后的音乐格式，MP4使用AAC音频编码技术。它的特点是音质更加完美而压缩比更大。它增加了诸如对立体声的完美再现、比特流效果音扫描、多媒体控制、降噪等MP3没有的特性，使得在音频压缩后仍能完美地再现CD的音质。

②AVI文件

AVI是Windows操作系统中数字视频文件的标准格式，AVI文件使用“音频视频交错”技术，即AVI文件将视频和音频封装在一个文件里，并且允许音频同步于视频播放。这种视频格式的优点是图像质量好，可以跨多个平台使用，其缺点是体积过于庞大，压缩标准不统一。

③WMV文件

WMV是微软公司推出的一种流媒体格式，WMV格式的体积非常小，因此很适合在网上播放和传输。

④ASF文件

ASF是微软公司的流式视频文件，这是一种包含音频、视频、图像以及控制命令脚本的数据格式。

⑤RM文件

RM格式是RealNetworks公司开发的一种流媒体视频文件格式。它的特点是文件小，但画质仍能相对保持良好，适合在线播放。RM作为目前主流网络视频格式，它还可以通过其Real Server服务器将其他格式的视频转换成RM视频，并由Real Server服务器负责对外发布和播放。

⑥MOV文件

MOV即QuickTime影片格式，它是Apple公司开发的一种音频、视频文件格式，用于存储常用数字媒体类型。在某些方面它甚至比WMV和RM更优秀，并能被众多的多媒体编辑及视频处理软件所支持，用MOV格式来保存影片是一个MOV视频非常好的选择。

⑦FLV文件

FLV是Flash Video的简称，FLV流媒体格式是随着Flash MX的推出发展而来的视频格式。由于它形成的文件极小、加载速度极快，使得网络观看视频文件成为可能，它的出现有效地解决了视频文件导入Flash后，使导出的SWF文件体积庞大、不能在网络上很好使用等缺点。