圖書出版中數字圖像應用的研究

陸新民，時華

（中國科技出版傳媒股份有限公司，北京 1 00717）

圖書出版中數字圖像應用的研究

陸新民，時華

（中國科技出版傳媒股份有限公司，北京 1 00717）

0　引言

隨著計算機信息技術的快速發展，數字圖像技術也在高速發展，相同的一幅圖像參數不同，保存格式不同，文件所占用的空間大小不同，也適應于不同的領域，滿足不同的業務需要。如，以天津大學的校門為例：圖像是以RGB彩色模式、40cm×26cm，分辨率分別為90dpi、180dpi、270dpi為基礎，保存成不同的格式，查看文件的大小。

圖1　

文件的大小區別如表1所示。

表1

可以看出，相同的內容在不同的保存格式時差異很大，并且在保存為eps格式時，會同時生成后綴為：C Source文件，eps文件，K文件，M文件，Y文件；后綴為eps文件在不同的分辨率下容量大小相同，K文件、M文件、Y文件在同一分辨率下的大小也相同。

為什么會出現這樣的現象呢，這些不同的文件格式應用于怎樣的場合以及不同的業務需要呢？參與出版環節中的編輯、美編、排版以及印刷等人員如果要對圖像的特征、特性及應用范圍能夠熟練應用，就需要對圖像文件格式類型的含義以及技術結構有一定的了解。

1　圖像類型

在類型上，圖形圖像可分為兩大類：位圖與矢量圖。如表1種的tiff，jpg，png為位圖格式，eps為矢量圖，pdf不是圖像格式，由于經常應用，在此一并列出。

位圖由像素塊組成，有分辨率、色度、壓縮率等技術特征。分辨率直接影響圖像的清晰程度與顯示速度，色度與飽和度影響圖書的色彩程度，壓縮率影響圖像的大小，三者之間相互影響，直接影響著數字圖像顯示的效果與作用范圍所。

矢量圖是由一些點所組成的圖形，完全沒有分辨率、色度、壓縮等方面的特性，文件存儲比位圖要小。

1.1位圖圖像

位圖最顯著的特征，在被放大時，可以看見整個圖像由無數個方塊組成，如馬賽克一樣，在縮小時，顏色和形狀又連續、勻稱。下面一起來看看位圖的幾種重要的屬性。

分辨率：分辨率越大，能夠產生表現的細節越多，大小直接影響圖象細節層次與輸出質量，在不同的應用時，盡量采用從高分辨率到低分辨率的轉換，而非相反。

色度：每個點的顏色，用2的冪來表示。如：4位= 16色，色度越大，色彩越豐富。

壓縮率：可分為有損壓縮與無損壓縮。壓縮可以大大減少應用的空間，在條件允許的情況下，或展示色彩豐富圖像時，盡量不采用壓縮。

1.2矢量圖

矢量圖是一系列由線連接的點組成的圖形，每個對象都是一個自成一體的實體，它具有顏色、形狀、大小和位置等屬性。它與位圖有很大的區別：

與分辨率無關：矢量圖一般文件較小，與分辨率和圖像大小無關，只與圖形的復雜程度有關。在任何輸出設備或打印機上，可以設置高分辨率進行打印輸出。

自由縮放：對矢量圖可進行縮放，旋轉或變形操作，圖形不會產生鋸齒效果。

色度差：矢量圖難以表現色彩層次豐富的逼真圖像，這是它最大的缺點。

1.3 圖與矢量圖比較

矢量圖可以說是位圖的源碼，源碼是可以編輯的。它們的差別如表2所示。

表2

2　常用的位圖格式

在位圖中，格式多達100多種，在此重點研究在此領域經常應用的幾種數字圖像格式。

2.1TIFF數字圖像格式

TIFF（Tagged Image File Format），可以存儲黑白圖像、灰度圖像和彩色圖像而，現在己經成為出版領域經常使用的重要文件格式之一。

（1）TIFF圖像的應用

TIFF數字圖像格式最大的優點是圖像質量高，實現圖像細微層次的信息多，有利于原稿階調與色彩的復制，圖像的清晰度、色度、飽和度比較好。

在顏色應用方面，由于TIFF使用CMYK和RGB這兩種顏色模式，可以直接將圖像分成與印刷相匹配的C、M、Y、K四種套印顏色，在進行各色版曬版時，只是簡單地對應各色通道即可完成。

在圖像壓縮方面，TIFF格式可進行壓縮或非壓縮的像素數據處理。壓縮方法（LZW）是非損失性的（圖像的數據沒有減少，即信息在處理過程中不會損失），能夠產生大約2：1的壓縮比，在沒有損失的情況下，可將原稿文件縮小一半左右。

在分辨率方面，TIFF格式支持高分辨率顏色，把一幅圖像的不同部分分成塊狀，對于每個部分，都保存一個標志，以提供塊狀看起來是什么樣的信息。它的優點是只顯示在屏幕上的那部分圖像，而沒有在屏幕上顯示的圖像部分還保存在硬盤中，等到需要時才裝入內存。這一特性，在編輯一幅非常大的高分辨率圖像時非常重要。

在實際印刷處理方面。無論是QuarkXPress還是InDesign，都能讀取TIFF的剪輯路徑，并能正確地減掉背景。

（2）TIFF圖像的文件結構

TIFF能夠有如此多的優點，在于它獨特的復雜的文件結構。一個TIFF文件由四個部分組成：文件頭、文件目錄、目錄內容、圖像數據。

2.2JPG的數組圖像格式

JPG圖像，由于其壓縮率比較高、損失率較小，是現在各種應用中最常用的一種數字圖像格式，可分為標準JPEG、漸進式JPEG及JPEG2000三種類型。

（1）JPG數字圖像的壓縮過程

JPEG的壓縮過程，一般分為四個步驟：

顏色轉換→DCT變換→量化→編碼，經過以上4個步驟都完成后的JPEG文件，其數據結構分為為兩大類：“段”和經過壓縮編碼的圖像數據。

（2）JPG圖像的數據結構

段的一般結構如表3所示。

表3

2.3PNG圖像格式

PNG（Portable Network Graphic Format）是一種流式網絡圖形格式圖像，是為滿足UI開發時，能自動填充而且不失真等背景的情況下產生的，因此PNG經常使用在網頁設計中。PNG有3種不同深度的格式：PNG8、PNG24、PNG32。PNG格式圖片特征有：

色度方面：使用彩色查找表或調色板可支持256種顏色的彩色圖像；

壓縮率方面：使用無損壓縮。

流式讀/寫性能：圖像文件格式允許連續讀出和寫入圖像數據。

逐次逼近顯示：先用低分辨率顯示圖像，然后逐步提高它的分辨率。

透明性：這個性能可使圖像中某些部分不顯示出來，用來創建一些有特色的圖像。

結構信息：PNG由兩種數據塊組成，一種為關鍵數據塊，也是標準的數據塊；另一種為輔助數據塊（ancillary chunks），也是可選的數據塊。關鍵數據塊定義了4個標準數據塊，每個PNG文件都必須包含它們。

2.4PDF數字文件

在進行數碼印刷以及CTP印刷時，一般會將圖書保存為PDF格式的文件。但PDF格式并不是一種圖像格式，它卻能夠保存任何源文檔的所有字體、格式、顏色和圖形，與所使用的應用程序和平臺無關，是一種通用的文件格式。

由于PDF格式不變形，無病毒，體積小。PDF文件的主要特性有：

閱讀方便：用戶可以從任何電腦上觀看，在放大后一般不會失真；

適合打印：PDF文件是以PostScript語言為基礎，可以在打印機上證精確的打印效果。但使用Word或InDesign軟件組版后，生成PDF文件，在印刷曬版時，會比直接曬版產生色彩信息的損失，如100%的白可能會變為90%的白等。

加密特性：讓你能夠控制機密文件的訪問權限。

跨平臺：PDF獨立于軟件，硬件和創建的操作系統。

文件結構：PDF的文件結構主要分為四個部分：文件頭（Header）、文件體（Body）、交叉引用表（Cross-referenceTable）和文件尾（Trailer）。

文件頭（Header）指明版本號；文件體（Body）由一系列obj及xref來組成，obj中包含：文件描述對象，如：作者，時間；組對象：文檔內容的起始結點；頁集合：里面聚合了大量的頁對象，頁對象中指明當前頁里面用到的字體，內容，活動對象，圖片等；活動對象：有鏈接，如：文字，聲音，電影等；圖片對象；字體對象；流對象；

交叉引用表（Cross-reference Table）則是為了能對間接對象進行隨機存取而設立的一個間接對象地址索引表。

文件尾（Trailer）聲明交叉引用表的地址，指明文件體的根對象（Catalog），并保存加密等安全信息。

3　不同格式圖像的應用范圍

根據以上各種圖像的文件格式可以看出：在設計時，既可以采用矢量圖，也可以采用位圖的格式，但是在印刷時，都要轉換成位圖的格式；

TIFF格式：由于其復雜的文件結構從而記錄了豐富的內容信息，可以實現高分辨率與層次豐富的圖像，一般應用于傳統印刷中高質量的印品。根據經驗，設計時的圖像分辨率要高于或等于實際應用時的分辨率。利用組版軟件進行組版，解釋后直接曬版印刷，效果比轉換成其它的格式后在印刷要好！

JPG格式：由于該格式是一種圖像壓縮的標準，因此其在傳統印刷中印刷效果的好壞，與原圖像有直接的關系。根據應用不同，壓縮率可調整，目前80%以上的出版中，其圖像都采用該類型的格式，并可與文字、表格、公式等一起編排后，適用于傳統或網絡出版；

PNG文件由于自身的特性，一般應用于網絡的開始設計以及網絡出版中，在傳統的印刷設計中，最好不要使用這種格式文件。

PDF文件：是將文字、表格、公式、圖形圖像融合在一起，進行展示的一種文件，在生成PDF的過程中，可以生成為可編輯的PDF文件與圖像形式的PDF文件。一般印刷中，可以將排版文件生成PDF去印刷，而制作精品時，需要直接將排版文件生成js文件印刷比較好。

4　PfdSIS系統中圖像格式檢查與轉變的功能設計

從以上的介紹中，我們知道不同的圖像格式應用于不同質量的產品，即使在圖書中應用了正確的格式，但由于分辨率的不同，也會對圖書的產品質量有著重要的影響。一本圖書中有幾百個圖像，適用于印刷的圖像一般分辨率都要在300dpi以上，而在數字出版中，分辨率一般在70-100dpi之間。如何快速地檢測圖像格式與分辨率，以及從原圖像到適用格式分辨率的轉換呢。中國科技出版傳媒股分有限公司開發了一套Pfd-SIS系統，以實現檢測圖像分辨率，調整圖像分辨率以及圖像格式相互轉換的功能，該系統也是科技部科技支撐計劃項目專項“科技文獻采編、生產環節動態出版關鍵技術研發與應用示范”課題原型系統之一。

流程如圖2所示。

圖2　

部分程序代碼如下：

檢測分辨率程序：

實現的功能：

功能1：在應用時批量檢查圖像的分辨率是否符合出版的要求，給出統計數據；

功能2：根據要求，采用分辨率自高到低的原則，將原圖像進行分辨率轉換，并給出統計數據；

功能3：根據要求，將原圖像轉換成適用于出版類型相一致的格式圖像，并進行分辨率轉換。

在各項功能完成后，給出最后的統計結果。

5　結語

通過以上的分析，了解到不同的圖像格式適用于不同的產品，經過系統的實現，可以快速將圖像轉換為與出版類型相一致的格式類型，多大加快了排版人員的排版速度，同時在編輯前，對圖像進行檢測與轉換，避免了由于格式不同，以及分辨率不足而產生的各項錯誤。經過對200多種圖書的檢測，除個別采用系統之外的圖像而沒有檢測出問題外，都按預定給出了準確的統計結果。

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Image Format；Resolution Ratio；Compression Ratio；Technological Structure

Research on the Application of Digital Image in Book Publishing

LU Xin-min，SHI Hua
（China Science Publishing&Media Co.，Ltd.，Beijing 100717）

1007-1423（2015）29-0049-06

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.29.013

陸新民（1971-），男，河北衡水人，碩士研究生，副編審，研究方向為計算機圖像處理應用技術

2015-07-14

2015-09-20

介紹傳統出版與數字出版中，會經常應用到各種各樣的圖形圖像，這些圖形圖像格式從類型上，有位圖、矢量圖之分，在位圖中又tiff格式、jpg格式、png格式以及pdf文件格式等，這些文件格式不同，應用環境不同，效果不同，通過PfdSIS系統實現格式、分辨率的檢驗與轉換等技術的有效性。

圖像格式；分辨率；壓縮率；技術結構

國家科技支撐項目（No.2012BAH90F00）

時華（1981-），男，河北高碑店人，本科，高工，研究方向為項目管理、數字出版

In the presentation of both traditional publishing and digital publishing，various graphs and images will be used.In terms of types，these graphs and images have two formats:bitmaps and vectors，with the former being further classified into such formats as tiff，jpg，png and pdf files.These files，due to their different formats，can be applied for different purposes，creating different effects.Via PfdSIS system，the effectiveness of such technologies as testing and conversion of formats and resolution ratios can be realized.