圖像的壓縮與存儲(chǔ)

關(guān)于圖像的壓縮與存儲(chǔ)第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)目標(biāo)1、比較圖像文件常見的3種存儲(chǔ)格式（BMP、JPG、GIF），知道圖形、圖像文件存儲(chǔ)格式的多樣性；２、理解數(shù)據(jù)壓縮的意義；３、了解多媒體文件壓縮的宏觀原理；４、了解無損壓縮和有損壓縮的區(qū)別第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：重點(diǎn)：圖像文件存儲(chǔ)格式的多樣性；多媒體文件壓縮的宏觀原理；無損壓縮與有損壓縮

教學(xué)難點(diǎn)：無損壓縮和有損壓縮的區(qū)別第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教法1、直觀演示法利用微機(jī)室多媒體廣播軟件進(jìn)行直觀演示，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍課堂氣氛，促進(jìn)學(xué)生對知識的掌握。2、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)踐活動(dòng)一、實(shí)踐活動(dòng)二的探究，以學(xué)生為主體，使學(xué)生的獨(dú)立探索能力得到充分發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、思維能力、動(dòng)手能力。3、問題探究法針對教師設(shè)置的問題，如：在實(shí)踐活動(dòng)1中，我們可以在壓縮圖像文件體積的同時(shí)，基本保持圖像的原有清晰度，原因是什么？組織學(xué)生進(jìn)行分組討論，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)中解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三學(xué)法讓學(xué)生從機(jī)械的“學(xué)答”向“學(xué)問”轉(zhuǎn)變，從“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”轉(zhuǎn)變，成為真正的學(xué)習(xí)的主人。這節(jié)課在指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力方面主要采取以下方法：分析歸納法、自主探究法、總結(jié)反思法。第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)過程1、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)：利用多媒體課件展示本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)，做到有的放矢。2、實(shí)踐活動(dòng)一：通過實(shí)踐活動(dòng)一的開展，使學(xué)生掌握常見圖像的編碼形式不同及圖像的多樣性。第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)過程3、實(shí)踐活動(dòng)二：通過實(shí)踐活動(dòng)二的開展，使學(xué)生掌握壓縮工具的使用方法，明白無損壓縮的道理。4、歸納總結(jié)：師生共同歸納總結(jié)出有損壓縮與無損壓縮的區(qū)別。5、課堂小結(jié)：回歸到本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容及課時(shí)安排（1課時(shí)）：知識與技能1、了解圖形圖像文件存儲(chǔ)和壓縮的基本方法。2、掌握圖形、圖像文件壓縮工具的用法。情感、態(tài)度和價(jià)值觀：讓學(xué)生對圖形進(jìn)行觀察，對比、討論、交流激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲，并在不斷的發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中獲得成功的體驗(yàn)。過程與方法：通過觀察學(xué)生們提供的圖片大小清晰度的變化，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、歸納能力。通過通俗的案例遷移到圖像壓縮的基本過程抽象的知識體系，發(fā)展學(xué)生合情推理能力。教學(xué)重點(diǎn)：圖像文件存儲(chǔ)格式的多樣性；多媒體文件壓縮的宏觀原理；無損壓縮與有損壓縮

教學(xué)難點(diǎn)：無損壓縮和有損壓縮的區(qū)別第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三1、圖形、圖像的存儲(chǔ)格式圖形、圖像在計(jì)算機(jī)中總是以文件的形式存在，存儲(chǔ)格式即圖形、圖像文件的格式。體驗(yàn)觀察其顯示效果，比較各種圖像的特點(diǎn)：大家打開圖像格式文件夾欣賞里面的圖片。在欣賞的過程中你發(fā)現(xiàn)了什么，為什么？圖像名稱大小格式圖像一5.49Mbmp圖像二998Kgif圖像三483KJpg圖像四4.53Mpcx圖像五627Kpdf

第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三圖像編輯軟件是否支持某種圖像文件格式，這說明圖像文件的格式與圖像編輯軟件有關(guān)，即與圖像的存存儲(chǔ)方式有關(guān)。圖形、圖像在計(jì)算機(jī)中總是要以文件的形式存在，存儲(chǔ)格式即圖形、圖像文件的格式。第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三同樣的圖像為什么文件大小有變化？第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三圖形、圖像的存儲(chǔ)格式1.圖形與圖像常見文件存儲(chǔ)格式⑴BMP格式⑹PCX格式⑵DIB格式⑺JPG格式⑶GIF格式⑻EPS格式⑷TIFF格式⑼PNG格式⑸TGA格式如果同一張圖片保存不同格式，那么他們的色彩大小有什么不同？請完成實(shí)踐活動(dòng)一“轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)”第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)踐一“轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)”：使用畫圖或acdsee看圖工具，在教學(xué)素材中選擇一圖片，分別將其轉(zhuǎn)化為擴(kuò)展名為.jpg、.bmp、.gif、（.pcx、.tga、.tif）格式。觀察各種格式的文件尺寸大小及清晰度。文件格式文件大小(kb)清晰程度﹡.JPG﹡.BMP﹡.GIF﹡.PCX﹡.TGA﹡.TIF

學(xué)習(xí)指導(dǎo)：總結(jié)出圖像格式還有哪些？各有什么特點(diǎn)？第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三BMP格式標(biāo)準(zhǔn)windows圖像文件格式，圖像信息豐富，幾乎不進(jìn)行壓縮，存儲(chǔ)體積比較大，一般制作網(wǎng)頁時(shí)都不會(huì)選用。JPG格式支持有損壓縮，在獲取較高壓縮比的同時(shí)能夠展現(xiàn)生動(dòng)的圖像。比較受網(wǎng)絡(luò)的青睞。GIF格式壓縮比高，存儲(chǔ)容量小，同時(shí)支持2D動(dòng)畫。受網(wǎng)絡(luò)青睞，但色彩表現(xiàn)能力差。第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三1.BMP格式以bmp為擴(kuò)展名第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三BMP格式：

最典型的應(yīng)用BMP格式的程序就是Windows的畫筆，bmp文件幾乎不壓縮，占用磁盤空間較大，它的顏色存儲(chǔ)格式有1位、4位、8位及24位。開發(fā)Windows環(huán)境下的軟件時(shí)，BMP格式是最不容易出問題的格式，并且DOS與Windows環(huán)境下的圖像處理軟件都支持該格式，因此，該格式是當(dāng)今應(yīng)用比較廣泛的一種格式。但缺點(diǎn)是該格式文件比較大，所以只能應(yīng)用在單機(jī)上，不受網(wǎng)絡(luò)歡迎。

第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三BMP優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)色彩豐富，支持1—24位顏色深度，在MicrosoftWindows下廣泛使用除了MicrosoftWindows外難以在其他環(huán)境下使用，存儲(chǔ)空間要求高第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三2.JPG格式以jpg、jpeg為擴(kuò)展名第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三JPEG格式

JPEG文件的擴(kuò)展名為.jpg或.jpeg，其壓縮技術(shù)十分先進(jìn)，它用有損壓縮方式去除冗余的圖像和彩色數(shù)據(jù)，獲取得極高的壓縮率的同時(shí)能展現(xiàn)十分豐富生動(dòng)的圖像，由于它優(yōu)異的性能，所以應(yīng)用非常廣泛，而在Internet上，它更是主流圖形格式。第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三JPG優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)不適合放大觀看，放大存在一定程度失真壓縮與還原速度慢。是壓縮位圖格式，占用存儲(chǔ)空間小，色彩豐富，所以它被廣泛運(yùn)用在Internet上，以節(jié)約寶貴的網(wǎng)絡(luò)傳輸資源。

第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三3.GIF格式以gif為擴(kuò)展名第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三GIF格式隨著Internet的普及，GIF成了無人不曉的網(wǎng)絡(luò)圖形標(biāo)準(zhǔn)之一。GIF存儲(chǔ)格式由1位到8位，是經(jīng)過壓縮的格式，磁盤空間占用較少。由于它是制作2D動(dòng)畫軟件早期支持的文件格式，所以該格式曾被廣泛使用。但由于8位存儲(chǔ)格式的限制，使其不能存儲(chǔ)超過256色的圖像。雖然如此，但該圖形格式卻在Internet上被廣泛地應(yīng)用，原因主要有兩個(gè)：1、256種顏色已經(jīng)較能滿足Internet上的網(wǎng)頁圖形需要。2、該格式生成的文件比較小，適合像在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境傳輸和使用。第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三GIF優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)它的最大缺點(diǎn)是顏色深度最多為8位，故不能用于存儲(chǔ)真彩色的圖像文件。文件小巧，支持動(dòng)畫，廣泛流行于網(wǎng)絡(luò)。第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三想一想格式，特點(diǎn)BMPJPGGIF色彩豐富支持動(dòng)畫易于傳輸是是是是是第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三體驗(yàn)二：第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三計(jì)算一幅RGB圖像所占存儲(chǔ)空間的公式一幅彩色圖像的每個(gè)像素用R、G、B三個(gè)分量表示，若每個(gè)分量用8位，該圖像的色彩深度是多少？這一幅圖像可以有多少種顏色？如果你的計(jì)算機(jī)的顯示分辨率為600×480，該圖像與計(jì)算機(jī)顯示屏一樣大小，它所占據(jù)的存儲(chǔ)空間是多少？色彩深度：8×3=24（bit）顏色數(shù)：2=16777216（種）24存儲(chǔ)空間：600×480×24/8=864000（字節(jié)B）討論第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三圖像存儲(chǔ)空間的計(jì)算公式是：水平像素×垂直像素×每個(gè)像素色彩所需位數(shù)／8（單位：字節(jié)B）色彩深度結(jié)論我們可以感受到圖像數(shù)字化后的數(shù)據(jù)量非常巨大，這樣大的數(shù)據(jù)量，在網(wǎng)絡(luò)上傳輸很費(fèi)時(shí)間，在存儲(chǔ)介質(zhì)中很占“地盤”。因此，需要對圖像進(jìn)行壓縮。第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三圖形、圖像文件的壓縮1、數(shù)據(jù)壓縮的基本原理（1）數(shù)據(jù)壓縮有兩個(gè)算法：一個(gè)用于壓縮原文件中的數(shù)據(jù)，即編碼；另一個(gè)用于使壓縮數(shù)據(jù)還原成壓縮前的數(shù)據(jù)，即解碼；初始文件解壓后文件壓縮文件第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三數(shù)據(jù)壓縮的定義數(shù)據(jù)壓縮：對數(shù)據(jù)重新進(jìn)行編碼，以消除數(shù)據(jù)序列中的冗余性，實(shí)現(xiàn)原數(shù)據(jù)序列變換成較短的輸出數(shù)據(jù)序列（又稱壓縮數(shù)據(jù)序列）的技術(shù)。第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三壓縮比的定義壓縮比：壓縮數(shù)據(jù)序列與原數(shù)據(jù)序列長度之比。第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三壓縮比：壓縮前后文件大小的比值。實(shí)踐二：用WinRar工具分別對一個(gè)word文檔導(dǎo)學(xué)案（doc）和一個(gè)圖像文件小鳥（jpeg）進(jìn)行壓縮，并填寫下表格。文件名壓縮前文件大小(kb)壓縮后文件大小(kb)壓縮比導(dǎo)學(xué)案.doc小鳥.bmp

第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)踐第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)踐第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)踐第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三一、高質(zhì)量壓縮圖像文件的可能性1.由于相鄰像素之間的相關(guān)性，所以圖像包含想當(dāng)高的空間冗余度。2.由于圖像中不同色彩組成部分的相關(guān)性，所以圖像包含一定程度的色譜冗余度。3.人類視覺系統(tǒng)也造成了某種程度的心理視覺冗余度。壓縮的基本原理第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三有損壓縮：利用人眼的視覺特性有針對性地簡化不重要的數(shù)據(jù)，以減少總的數(shù)據(jù)量。它允許圖像愛壓縮前跟解壓縮后有一定程度的不同。有損壓縮是相對與無損壓縮而言的。選擇的原則：只要是損失的數(shù)據(jù)對人眼主觀接受的效果影響不大，就可以采用有損壓縮。有損眼常用于一般圖像的壓縮。用途：風(fēng)景、人物照片。提問：JPG圖像格式屬于哪種壓縮？無損壓縮是可逆的,有損壓縮是不可逆的.第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三壓縮圖像文件的字節(jié)數(shù)=圖像分辨率×圖像深度/8當(dāng)bmp圖轉(zhuǎn)成jpg，犧牲了清晰度，轉(zhuǎn)成gif犧牲了色彩第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三有損壓縮第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三壓縮的基本原理二、有損壓縮與無損壓縮1.有損壓縮：利用人眼的視覺特性有針對性地簡化不重要的數(shù)據(jù)，以減少總的數(shù)據(jù)量。有損壓縮不可逆。特點(diǎn)：要求壓縮前＝＝＝壓縮后，不一樣；范圍：圖像、音頻、視頻等多媒體文件。

用途：風(fēng)景、人物照片。第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三有損壓縮示意圖第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三