Увеличение числа Пикселов в растре

Повторное растрирование с увеличением количества пикселов в растре можно рассматривать как наложение поверх исходного растра второго растра с более частым расположением пикселов. При этом за исключением частного (но очень важного!) случая, при котором количество пикселов нового растра по строкам и столбцам кратно количеству пикселов исходного растра, границы пикселов ста­рого и нового растров не совпадают. Возникает проблема определения значений параметров цвета: какой цвет должен иметь пиксел нового растра, если треть его перекрывает синий пиксел старого растра, а две трети — расположенный рядом с ним красный пиксел? Для решения этой проблемы используется несколько ва­риантов интерполяции цвета.

Интерполяцией цвета называется определение значений параметров цвета при повторном растрировании. В большинстве современных графических программ интерполяция цвета выполняется в соответствии с одним из трех алгоритмов.

□ По ближайшему пикселу. В этом случае отыскивается пиксел старого растра, центр которого расположен ближе всех к центру пиксела нового растра, и содер­жащиеся в его дескрипторе значения параметров цвета копируются в дескрип­тор пиксела нового растра. Если от центра пиксела нового растра равноудалены центры нескольких пикселов старого растра, для извлечения значений пара­метров цвета выбирается один из них, например всегда верхний левый.

• По формуле линейной интерполяции. В этом случае параметры цвета пиксела нового растра определяются с учетом цветов всех пикселов старого растра, части которых он перекрывает. Вклад цветов пикселов старого растра в цвет пиксела нового растра определяется по методу линейной интерполяции.

• По формуле кубической интерполяции. В этом случае цвет пиксела нового рас­тра определяется также с учетом цветов всех пикселов старого растра, части которых он перекрывает, но интерполяция выполняется точнее за счет при­менения более сложного метода кубической интерполяции.

Таким образом, при повторном растрировании с увеличением числа пикселов в растре высока вероятность возникновения визуального шума, искажений пик­сельной структуры изображения и цвета отдельных пикселов. При многократном последовательном повторении этой операции искажения могут стать весьма значительными, существенно снижая качество изображения.

Уменьшение числа пикселов в растре

При повторном растрировании пиксельного изображения с уменьшением ко­личества пикселов, составляющих растр, возникают те же проблемы с опреде­лением значений параметров цвета. В случаях когда границы пикселов нового и старого растров не совпадают, цвет одного пиксела нового растра приходится определять на основе цветов нескольких пикселов старого растра. Если в случае увеличения числа пикселов интерполяцию приходится выполнять только для новых пикселов, пересекающих границы старых пикселов, при уменьшении чис­ла пикселов интерполяция выполняется для всех новых пикселов.

Рекомендации по повторному растрированию

На основе проведенного анализа повторного растрирования можно сделать важ­ные выводы

• Повторное растрирование всегда приводит к ухудшению качества изображе­ния за счет искажения или утраты визуальной информации.

• В тех случаях, когда повторного растрирования не избежать, следует по воз­можности выдерживать кратное соотношение числа пикселов в размерах но­вого и старого растров.

Пределы, в которых повторное растрирование допустимо, определяются из следующих соображений:

О сохранение эффекта смыкания пикселов изображения после выполнения растрирования при увеличении числа пикселов в растре;

О сохранение необходимой детализации изображения при уменьшении чис­ла пикселов в растре.

Наиболее желательной стратегией работы с пиксельным изображением оказывает­ся полное исключение повторного растрирования. Для этого еще в момент созда­ния пиксельного изображения (см. далее) необходимо знать, на каком устройст­ве вывода будет воспроизводиться это изображение. Если известны аппаратная разрешающая способность устройства вывода и требуемые габариты выведенного изображения, по формуле 6.6 (см. раздел «Расчет необходимых значений разре­шения» в главе 6) можно легко рассчитать необходимое количество пикселов в растре информационной модели, представляющей это изображение.

Источники: коллекция изображений, фотоаппарат, сканер.

12.Реализация цветовых моделей в рамках пиксельной графики. Характеристики и сравнительный анализ основных моделей (аддитивная, субтрактивная, монохроматическая, штриховая, индексированная, аппаратно-независимая).

Фундаментальные различия механизмов образования цвета излученным или отраженным светом приводит к необходимости применения различных цветовых моделей. Преобразование представления цветов изображения при переходе от одной цветовой модели к другой может привести к искажению цветов. Чтобы этого не происходило, необходимо четко представлять устройство цветовых моделей, использующихся в компьютерной графике.

Модель RGB (аддитивная модель)

Название модели RGB представляет собой аббревиатуру, составленную из на­чальных букв английских слов Red (Красный), Green (Зеленый) и Blue (Синий). Эти слова соответствуют трем базовым цветам наиболее распространенной моде­ли излучаемого цвета. Выбор именно этих базовых цветов обусловлен физиологи­ей человеческого зрения, непосредственно воспринимающего только эти цвета. Все остальные цвета в этой модели образуются за счет смешения базовых цветов в различных пропорциях. Это смешение при рассматривании происходит в ре­зультате смыкания в глазу зрителя изображений близко расположенных друг к другу источников света, имеющих небольшие поперечные размеры. Тройки смежных источников излучают свет базовых цветов модели. Регулировка про­порций, в которых смешиваются базовые цвета, выполняется за счет изменения интенсивности излучения источников.

Другое название модели RGB (и ее базовых цветов) — аддитивная, от англий­ского add (складывать). В самом деле, при сложении (смешении) базовых цветов модели получившийся цвет становится более светлым (чем интенсивней свет, тем светлее) и за счет смыкания образует новый цветовой оттенок, отличный от базовых. Смешение красного и зеленого в равных пропорциях дает оттенки мо­нохроматической шкалы с желтым и белым базовыми цветами, зеленого и сине­го — оттенки голубого, синего и красного — оттенки пурпурного. Смешение трех базовых цветов в равных пропорциях дает оттенки монохроматической шкалы серого цвета, в неравных пропорциях — хроматические оттенки.

Три параметра аддитивной цветовой модели, описывающие интенсивность излу­чения базовых цветов модели, могут принимать значения от 0 до 256. Следова­тельно, для их хранения в памяти достаточно 3 байт, или 24 бит. Поэтому цвето­вая разрешающая способность аддитивной модели составляет 24 Ьрр.

Цветовое пространство (совокупность всех цветов)' модели RGB может быть представлено в виде куба, на гранях которого и внутри него расположены все цвета, которые можно воспроизвести в рамках Этой цветовой модели (рис. 4.3).

Рассмотрим характерные точки и линии этой модели. В начале координат излу­чение отсутствует, поэтому эта точка соответствует черному цвету. Ближайшая к зрителю точка, принадлежащая верхней грани куба, соответствует максималь­ной интенсивности излучения всех трех источников и, следовательно, белому цвету. Эти две точки соединяет большая диагональ куба, соответствующая моно­хромной шкале оттенков серого цвета. Три лежащие на осях координат вер­шины куба соответствуют базовым цветам аддитивной модели, остальные три — дополнительным цветам этой модели. Дополнительные цвета аддитивной мо­дели образованы попарным смешением базовых цветов этой модели в равных пропорциях.

Проекция вершин куба аддитивной цветовой модели на плоскость в направ­лении линии, соответствующей монохромной шкале оттенков серого цвета, образует очень часто используемую в литературе по компьютерной графике и цветоведению абстракцию — так называемый цветовой круг.

Отметим лишь важнейшие особенности цветового круга: последовательность цветов в нем соответствует спектральной, а базовые (основные) цвета аддитив­ной модели расположены напротив дополнительных (комплементарных к ним).

Комплементарными, или взаимно дополняющими, называется пара цветов, распо­лагающихся на цветовом круге напротив друг друга. Это название объясняется тем, что при смешении комплементарных цветов в равных пропорциях получа­ется оттенок монохромной шкалы серого цвета.

Важность аддитивной цветовой модели в художественной компьютерной графи­ке невозможно переоценить. Достаточно отметить, что именно с применением этой модели кодируется цвет в сканированных изображениях, и эта же модель используется при воспроизведении изображений на экране монитора.