Учебное пособие 1525

источников основных цветов, результат всегда один и тот же. Не существует физически реализуемых излучателей основных цветов, которые бы обеспечили возможность получения всех цветов видимого спектра путем аддитивного цветового синтеза.

смешения красного, зеленого и синего света, от трех смежными люминофорных точек.

Проблема заключается в том, что цвет, возникающий в результате такого смешения, зависит от вида люминофора. Имеется целый ряд различных люминофоров, которые находят применение при создании кинескопов. Если на электронный блок монитора подать определенную тройку значений RGB, скажем, R = 127, G = 67, В = 213, то эти значения не дадут однозначного ответа, как будет выглядеть результат смешения. Эти значения лишь задают интенсивности возбуждения трех люминофоров для одного элемента изображения. Какой цвет получится при этом в итоге, зависит от вида люминофора, а точнее говоря, от спектрального состава излучаемого люминофорами света. Именно это понимают под зависимостью от RGB-цветов конкретного аппарата. Это напоминает ситуацию с неоднозначным описанием пути. Если говорят: «Нужно ехать три часа прямо, а потом повернуть направо», то хотя указание и ясное, смысла в нем довольно мало, поскольку в зависимости от транспортного средства и характера водителя за это время можно преодолеть очень разные отрезки пути. Для аддитивного цветового синтеза это означает, что нельзя однозначно сказать, какой цвет получится в результате аддитивного смешения, если известна только тройка значений RGB. Такое однозначное определение цвета возможно только при учете характера излучателей основных цветов, а в нашем примере — спектрального состава люминофоров.

Прежде чем перейти к следующей важнейшей цветовой системе — системе CMYK, приведем еще раз краткую сводку того, что обсуждалось до сих пор. Цвета

источников света можно описывать с помощью цветовой системы RGB. В этой системе цвета рассматриваются как результаты смешения красного, зеленого и синего цветов. Технически возможно без особых трудностей разделить свет на три цветовых составляющих,

С учетом организации работы графической системы различают интерактивную и пассивную графику. В первом случае пользователь имеет возможность просматривать и модифицировать изображение на экране монитора, задавая команды с помощью клавиатуры и позиционирующих устройств; во втором — дисплей используется только для вывода изображений под управлением программы без вмешательства пользователя.

В зависимости от сферы использования, графические изображения имеют различный характер и смысловую нагрузку. Выделяют художественную, символьную и деловую графику.

Художественная графика является компьютерным аналогом традиционных форм прикладного искусства (рисунка, живописи, офорта и т.д.). Символьная (псевдографика) является результатом построения изображений на экране монитора из литер текста или литер специального «графического набора». Так называемая деловая графика (бизнес-графика) использует средства графического представления информации в виде, принятом в деловой практике (например, линейные графики и столбовые диаграммы с

Рис.17

поясняющими текстами, совмещение графиков и таблиц.

4.2 Растровое и векторное представление графической информации

Существуют два основных типа компьютерных изображений: векторные и растровые.

Растровое изображение (Bitmap) представляет собой сетку, или растр, ячейки которой называются пикселами В этом случае программа интерпретирует любой объект как набор окрашенных пикселов. При обработке растровых изображений редактируются не конкретные объекты и контуры, а составляющие их группы пикселов. Растровый тип является наилучшим для работы с тоновыми изображениями, например,

cфотографиями.

Вслучае Bitmap-программ изображение строится на растре маленьких фиксированных по величине квадратиков (элементов изображения) каждому из которых может быть присвоен любой цвет рабочей палитры. Благодаря системе кодирования цвета каждой точки, Bitmap-графика обладает почти неограниченными возможностями изменения цвета и обработки деталей изображения; однако такой подход к формированию изображения имеет и вполне определенные недостатки. Это, во-первых, наличие более или менее явных «ступенек» у кривых и наклонных линий; во-вторых — искажения при масштабировании, связанные с постоянством размера точек при изменении размера изображения.

Векторные изображения cоставляются из математически заданных линий и кривых, называемых векторами. Допустим, что при помощи векторной программы вы нарисовали в определенном месте страницы голубой круг радиусом в один дюйм. После этого вы можете перемещать этот круг, изменять его цвет и размеры программа будет выполнять все

цвета, содержащиеся в световом спектре.

Здесь еще раз подчеркнем, что это не является следствием технического несовершенства. Оказывается, принципиально невозможно с помощью источников трех основных цветов, излучающих свет в диапазоне видимых длин волн, сформировать все остальные видимые цвета. И как часто бывает в физике, это положение легко доказывается математически, но остается сложным для понимания. Придется примириться с тем, что хотя красную, зеленую и синюю составляющие можно измерить для любого цвета, не всегда удается получить цвет из смеси основных. Цвета, которые действительно удается получать, образуют «цветовой охват» устройства отображения.

Что же можно сказать о так называемой аппаратной зависимости? Цвета в системе RGB получают путем смешения света от трех излучателей основных цветов. Понятно, что цвета, получаемые в результате смешения, должны зависеть от вида применяемых излучателей основных цветов. Поначалу это соображение кажется слишком теоретичным, однако имеет огромное значение на практике. Давайте рассмотрим эту проблему на при мере цветного кинескопа.

Важными деталями цветного кинескопа являются три электронных прожектора и экран, который содержит три разных люминофора. Точно так же, как и зрительные пигменты колбочек трех видов, эти люминофоры имеют разные спектральные характеристики. Но они не поглощают, а излучают свет. Один люминофор под действием попадающего на него электронного луча излучает красный свет. Соответственно остальные два люминофора излучают зеленый и синий свет. Возбуждение люминофорных точек, светящихся красным, зеленым и синим цветом, осуществляется тремя

отдельными электронными прожекторами. Цвет отдельной точки (элемента) изображения, воспроизводимого таким кинескопом, получается в результате

В противоположность модели RGB, цвета в модели CMYK получаются не аддитивно, а субтрактивно. Как это происходит? Голубой (сине-зеленый) цвет состоит из синего и зеленого. Следовательно, цветной краситель голубого цвета отражает синий и зеленый и поглощает красный. Соответственно, пурпурный краситель поглощает зеленый цвет, а желтый краситель поглощает синий цвет. Благодаря рациональной печати (без наложения и с наложением) смежных цветных точек трех основных цветов с учетом избирательного поглощения падающего света можно получить большинство цветов. Эту идею иллюстрирует рис.10.

Rкраситель устранит зеленую составляющую, а желтый

цветовое ощущение возникает не потому, что различные цвета суммируются, а потому, что цветные красители поглощают различные цветовые составляющие падающего света.

Отсюда также следует правило, согласно которому можно корректировать цветовой разбаланс в отпечатанных цветных

изображениях. Если изображение имеет излишне синий оттенок, то следует увеличить желтую составляющую, поскольку желтый

3.3 Планшетный сканер.

Все планшетные сканеры работают по одному принципу: считывающая каретка перемещается вдоль неподвижного оригинала. Оригинал помещается на стеклянный столик и прижимается к нему крышкой. Под стеклом движется каретка, в которую вмонтирована подсвечивающая оригинал лампа и подвижное (относительно оригинала, а не каретки) зеркало. Есть еще и неподвижное зеркало, направляющее отраженный оригиналом и подвижным зеркалом световой поток в объектив. Объектив фокусирует изображение на линейке фоточувствительных элементов (CCD — Couple Charge Device

— прибор с зарядовой связью, ПЗС). Снятый с элементов ПЗС электрический сигнал оцифровывается с помощью аналогоцифрового преобразователя (АЦП).

Планшетные сканеры применяются для считывания как непрозрачных (в отраженном свете), так и прозрачных (на просвет) оригиналов. Для сканирования слайдов необходимо иметь специальное приспособление. Это или прижимная крышка, в которой расположен источник света, или пирамидка из двух зеркал, поворачивающая на 180 градусов свет от лампы в каретке.

При вводе цветных изображений поочередно оцифровывается отраженный от цветного оригинала красный, зеленый и синий свет. Раньше многие сканеры сканировали за полный проход сначала один цвет, затем второй и, наконец, третий. Но эта схема устарела, сегодня трехпроходный сканер найти непросто. При однопроходном сканировании каждая строка оригинала считывается тремя ПЗС-линейками, расположенными параллельно и оснащенными разными светофильтрами. После этого каретка перемещается на шаг, и

все повторяется. Этот метод ускоряет сканирование и улучшает приводку основных цветов (цветовые каналы изображения состыковываются точнее).

4.Виды компьютерной графики

4.1 Понятия компьютерной графики

Понятие компьютерной графики очень обширно, и однозначно нельзя сказать, что оно в себя включает. Для одних это архитектурный дизайн, для других — спецэффекты в «Quake» или «Duna», для третьих — новые возможности в технике рисования и т.д.

Процесс создания «компьютерной» графики, рисунка или живописи по своим методологическим и художественным подходом во многом повторяет методы аналогичных традиционных видов прикладного искусства. Как и мастер, воплощающий свои идеи на холсте или бумаге с помощью пера, карандаша, цветных мелков или кисти, художник, работающий с ПК в процессе работы, решает четыре основных проблемы, а именно:

—какой способ передачи конструкции и формы изображаемых объектов наиболее эффективен в данном конкретном случае;

—каким образом скомпоновать изображенные объекты и персонажи на ограниченном поле (в данном случае — на экране монитора), чтобы получить уравновешенную для зрительного восприятия систему;

—какая цветовая гамма наиболее полно будет соответствовать настроению и уровню напряженности сюжета;

—и, наконец, какими средствами передать цвета, одновременно подчеркнув и композиционные, и художественные особенности выполняемой работы.

Под термином «компьютерная графика» принято

пронимать систему и средства ввода, вывода, отображения, преобразования и редактирования графических объектов под управлением компьютера.

измерить их интенсивность и на этой основе математически точно описать цвет через тройку значений RGB, задающих относительные интенсивности красной, зеленой и синей цветовых составляющих. Однако этот процесс обратим лишь условно. Используя физически реализуемые источники света, невозможно получить все цвета путем смешения света от красного, зеленого и синего источников цветов. Кроме того, в зависимости от вида применяемых источников основных цветов результаты цветового синтеза меняются. Цветовая система RGB ориентирована на решение практических задач и поэтому неизбежно оказывается зависимой от типа применяемых устройств (по крайней мере, в отношении получения RGB-цветов).

Субтрактивный цветовой синтез и цветовая система

CMYK.

До сих пор речь шла почти исключительно об источниках света. Что же получается с объектами, которые освещаются подобными источниками? Здесь цветность возникает благодаря тому, что из-за свойств материала объекта из падающего света отражаются только волны определенной длины. Если цвет предмета оказывается красным, это означает, что его поверхность отражает только более длинные световые волны, тогда как все другие волны поглощаются. Для описания этих явлений используют другую цветовую модель, которая объясняет возникновение цветов как результат субтрактивного цветового синтеза. Обычно ее называют моделью CMYK — по английским названиям цветов Cyan, Magenta, Yellow, Black, т.е.

голубой, пурпурный, желтый и черный цвета, которые соответствуют основным цветам, используемым в

четырехцветной печати. Более того, модель субтрактивного цветового синтеза служит теоретической основой цветовой печати.

назвать золотистый цвет. Такие специальные цвета называют декоративными. Поскольку эти цвета нельзя образовать из отдельных цветных точек, фрагменты изображения, отпечатанные с помощью таких декоративных цветов, представляются особенно насыщенными и резкими. Это нужно хорошо понимать, например, рассматривая в лупу рекламный проспект или глядя с близкого расстояния на рекламный плакат. При этом видно, что большинство фрагментов изображения представляет собой сложную структуру точек, каждая из которых окрашена в один из основных цветов. Наоборот, насыщенно черный шрифт отпечатан сплошным как бы с помощью особой печати. Пример представлен на рис.11. С учетом принципа получения цветов при цветной печати вполне очевидно, что цветовая система CMYK также является аппаратно-зависимой. И здесь также нельзя предсказать, какой цвет получится в результате, зная только значения CMYK Проблема даже еще более многогранна, чем при получении смешанных цветов из RGB-составляющих. При аддитивном цветовом синтезе трудности по существу сводятся к определению излучателей основных цветов. Поскольку в качестве источников цвета на практике используют исключительно кинескопы, путем точной стандартизации люминофоров можно относительно легко обеспечить однозначное соответствие между значениями RGB и смешанными цветами. Наоборот, при цветной печати решающее действие оказывают не только цветные красители, используемые для создания печатных цветов. Цветовое ощущение определяется еще и типом применяемой бумаги, способом печати и, не в последнюю очередь, окружающим освещением. Вспомните о часто применяемых для уличного

освещения натриевых лампах. Здесь особенно резко заметно, как сильно цветовое ощущение зависит от освещения. Ведь никакой объект не может отразить цвет, который не излучается источником освещения.

Воспроизведение цветных оригиналов представляет собой

более высоким разрешением, чем безусловно необходимо. Вопервых, следует учитывать, что оцифровка всегда происходит с определенной ошибкой. Как правило, самый малозначащий бит измеряемого значения из-за ограниченной точности устройства оказывается ненадежным. Это означает, что при оцифровке с 6 бит только 5 бит надежны, и, следовательно, можно различать не 64, а только 32 уровня серого.

Во-вторых, существует важное различие между электронным и биологическим зрением.

Сканер воспринимает уровни серого линейно, а не логарифмически, как зрительная система человека. Это означает, что на нижнюю часть диапазона уровней серого, столь важную для биологического зрения, приходится примерно столько же уровней, что и на верхнюю часть диапазона. Из-за этого значительно сокращается число полезных уровней серого, которые могут различаться с помощью указанного сканера. Многие операции обработки изображений, особенно такие, как изменение яркости и контрастности, вызывают дальнейшее «поджатие» отдельных уровней серого, так что происходит быстрое приближение к нижней границе точности оцифровки в 64 уровня серого. Поэтому для профессиональных нужд выпускают сканеры с разрешением 10 бит и выше.

Где лежит нижняя граница точности измерений при оцифровке цветных изображений? Глаз человека имеет разную чувствительность к различным цветам. Желто-зеленые цветовые тона мы можем различать почти так же хорошо, как полутона серого; красные и синие тона различаются гораздо

хуже. Следовательно, в принципе было бы разумно вводить отдельные цветовые составляющие, используя в соответствии с их весомостью разную точность. Однако это имеет смысл только в исключительных случаях, например при сокращении объема данных, получаемых при оцифровке. Поэтому при оцифровке

цветных изображений также следует обеспечивать точность измерений не менее 8 бит для каждой из цветовых составляющих.

Что касается разрешения по элементам изображения, то если это разрешение сделать ниже определенного значения, то будет возникать так называемый муар-эффект, который проявляется в виде волнистых линий, пятен и нерезких контуров, либо в виде еще каких-то искажений, и изображение становится практически неприемлемым. Пример приведен на рис.16.

Левое изображение было просканировано с разрешением 100 dpi (точек на дюйм), а правое — с разрешением 400 dpi. Четко видно, что при более низком разрешении не только пропадают мелкие детали, но возникает также паразитный узор, которого не было в изображении.

Что для исключения муар-эффекта размер элемента

Рис.16. Влияние разрешения сканера на муар-эффект

изображения в оцифровываемом изображении не должен превышать половины ширины содержащейся в нем самой тонкой детали.

поглощает синие составляющие. Соответственно, излишне зеленый оттенок можно корректировать увеличением пурпурной составляющей, а излишне синий — увеличением голубой составляющей.

Технически при цветной печати раскладывают изображение (если это не было выполнено заранее) на голубую, пурпурную и желтую цветовые составляющие. Затем эти цветоделенные составляющие

растрируют. Как конечный результат получают три печатных оригинала, с которых печатаемые цвета переносят на бумагу в виде сложного точечного растра. Применяемые на практике цветные красители по своим отражательным и поглощающим характеристикам оказываются далеко не столь идеальными, как этого бы хотелось. Поэтому при цветной печати, как правило, не удовлетворяются черным цветом, который может быть получен с помощью трех основных цветов. Для повышения контрастности применяют еще чисто черный краситель, который обеспечивает лучшее зачернение, чем любой черный, который мог быть получен печатью с наложением основных цветов. Поэтому при обычной четырехцветной печати в качестве печатных цветов применяют голубой, пурпурный, желтый и черный цвета. Наряду с черным при цветной печати

зачастую применяют также и другие чистые цвета, и в частности такие, которые плохо получаются с помощью трех основных цветов. В качестве типичного примера здесь можно было бы

возникающий в результате смешанный цвет. Это становится возможным, если учесть еще и характеристики аппаратуры, применяемой для получения цвета.

Как же теперь перейти к аппаратно-независимому определению цвета? Прежде всего следует понять различия между двумя основными свойствами цвета, а именно яркостью и цветностью. Благодаря этому мы выиграем сразу в нескольких отношениях.

Во-первых, с цветом можно будет обращаться на гораздо более интуитивном уровне. Во-вторых, можно существенно упростить проблему согласования цветов, очень просто определять яркость цвета и обеспечить ее точное воспроизведение на различных аппаратах. Точность воспроизведения цвета является постоянной проблемой. Разделение яркости и цветности позволит сосредоточиться на рассмотрении более важной проблемы.

В качестве прототипа всех цветовых систем, в которых различают яркость и цветность цвета, можно использовать модель HSV. К другим подобным системам относятся системы HSI, HLS и YUV. Общим для них является то, что цвет задается уже не как смесь трех основных цветов — красного, зеленого и синего, а определяется путем указания цветового тона, насыщенности и интенсивности. Например, HSV

образуется из слов «hue», «saturation» и «value», которые означают цветовой тон, насыщенность и величину; HSI

означает «hue», «saturation» и «intensity» (интенсивность); HLS означает «hue», «lightness» (светлота) и «saturation». Модель

YUV представляет собой вариант системы HSV, который был разработан специально для передачи телевизионных

изображений в системе цветного телевидения PAL. Что понимают под цветовым тоном, насыщенностью и величиной цвета? Как и в системе RGB, для определения цветовой системы HSV воспользуемся

цветности. В простейшем случае можно ограничиться вводом только информации о яркости. При этом цветное изображение превратится в двухградационое или полутоновое (бесцветное) изображение.

Когда требуется вводить и информацию о цветности, процедура оказывается более сложной. В отличие от сетчатки глаза, где имеются колбочки разных видов, светочувствительные датчики принципиально способны измерять только интенсивность света. Не существует технической возможности непосредственно различать свет по длине волны. Для этого необходимо применять цветные фильтры, которые обеспечивают попадание на светочувствительный датчик света только с длинами волн, лежащими в определенном диапазоне. При этом в разных устройствах применяются совершенно различные способы решения этой задачи. В высококачественных цветных телевизионных камерах задачу разделения цветов решает стеклянная призма. В сканерах и упрощенных телевизионных камерах применяют ПЗС-кристаллы, на которые непосредственно нанесены цветные светофильтры.

Оцифровка цветных изображений не имеет принципиальных отличий от оцифровки черно-белых изображений. Единственное различие состоит в том, что отражаемый от изображения свет расщепляется на зеленую, красную и синюю составляющие, которые затем оцифровываются по отдельности. Цвет каждой точки изображения после оцифровки описывается тремя числами — тройкой значений RGB, которые соответствуют интенсивностям трех основных цветов. Качество оцифрованных цветных и полутоновых изображений зависит,

очевидно, от двух факторов, а именно, от числа отдельных точек, на которые раскладывается изображение, и от точности, с которой производится измерение яркости или соотношения цветов в точках изображения. Далее эти два

фактора будем называть разрешением по элементам и разрешением по уровням серого. Наряду с качеством оптики и светочувствительного датчика на разрешение по уровням серого первоочередное влияние оказывает измерительная электроника, и особенно аналого-цифровой преобразователь. Получили распространение преобразователи с разрешением 4, 5, 6 и 8 бит.

Оцифровыватель с разрешением 4 бит способен преобразовывать значения аналогового напряжения, полученного от светочувствительного датчика, в 16 дискретных значений. Таким образом, он может различать 16 уровней серого. Разрешение по уровням серого оцифровывателя напрямую зависит от качества АЦП. Чем выше разрешение АЦП, тем больше уровней серого он способен различать.

Сколько же уровней серого должен различать оцифровыватель, чтобы обеспечить преобразование полутонового изображения в пригодную для компьютера форму без заметной потери качества? Если изображение не предназначено для научного исследования, а будет только рассматриваться наблюдателем или печататься, то все определяется разрешением по уровням серого, характерным для зрения человека. Как показали исследования, это разрешение составляет около 2% по уровню серого. Следовательно, человеческий глаз способен различать приблизительно 64 уровня серого. Разрешение по уровням серого зависит от ряда факторов, и в особенности от абсолютной яркости распознаваемых уровней серого и яркости уровней серого, расположенных по соседству. Однако для практики это не так уж важно. Фактически никто не в

состоянии уверенно судить о том, отпечатано ли полутоновое изображение с 64 или с 256 уровнями серого. Поэтому для высококачественной оцифровки в принципе достаточно 6 бит.

Несмотря на это, изображение должно оцифровываться с

сложный процесс, особенно когда необходима очень высокая точность цветопередачи. Не всегда печать выполняется стандартным образом. В частности, при изготовлении простой печатной продукции процесс балансировки цвета часто выполняется в интерактивном режиме. Это означает, что оператор сравнивает результат печати с оригиналом и вносит изменения в цветовой синтез на печатном станке до тех пор, пока цвета не окажутся согласованными. Однако такой путь решения в эпоху цифровой обработки изображений, когда изображения во все большей мере синтезируются на компьютерах и поэтому у них нет оригинала как такового, становится все более трудным.

По этой причине приобретают все большее значение системы управления цветом (Color Management Systems). Эти система представляет собой программы, с помощью которых можно устранять различия при воспроизведении цвета на разных устройствах, включая мониторы, цветные лазерные принтеры, диапроекторы, машины офсетной печати и т.п. Чтобы понять принцип действия системы управления цветом, нужно обратиться к цветовой системе, которая не опирается на реально существующие устройства, а описывает цвет в абстрактной форме.

Цветовая система HSV.

Существенная особенность описанных выше цветовых систем состоит в том, что цвета определялись как результат смешения. В цветовой системе RGB цвета получались путем смешения красного, зеленого и синего. Эта система особенно удобна для определения цветов, которые образуются с помощью кинескопа. Наоборот, в цветовой системе CMYK из

смеси цветов RGB удаляются некоторые цветовые составляющие. Эта система лежит в основе цветной печати. Общей для обеих систем чертой является их аппаратная зависимость. Указания только значений RGB либо CMYK недостаточно, чтобы однозначно определить

В цветовом круге различные насыщенности цвета представляются как радиальные характеристики. Это означает, что насыщенность цвета постоянно возрастает при движении по радиусу от центра круга к его границе. При этом угол цветовой стрелки определяет цветовой тон, а ее длина указывает насыщенность. Поскольку обычно цветовой круг определяется как единичный, насыщенность цвета может принимать значения между 0 и 1, причем 0 соответствует белому цвету, а 1 — полностью насыщенному чистому цвету. Однако практичнее значения насыщенности выражать в процентах между 0 и 100%.

Величина цвета просто указывает яркость цвета. Она также меняется в пределах от 0 до 1 или соответственно от 0% до 100%. В нашем упрощенном примере эта величина является независимой и не связана с цветовым кругом.

Система HSV является абстрактной цветовой системой. Это значит, в частности, что цветовой тон и насыщенность цвета нельзя измерить непосредственно. Любая форма ввода цветовой информации всегда начинается с определения красной, зеленой и синей составляющих. Значения HSV получают затем с помощью математического пересчета.

Переход от системы RGB к системе HSV приводит к некоторому усложнению. Поскольку не существует устройств, которые могут непосредственно измерять или определять цвета HSV, каждый раз приходится производить пересчет. Для того чтобы ввести изображение с помощью сканера, затем обработать его в форме данных HSV с помощью соответствующей программы обработки и, наконец, отобразить

на мониторе, после сканирования и перед отображением на экране нужно выполнить соответствующие пересчеты. Если изображение нужно вывести на принтер, требуется конвертирование значений HSV в значения CMYK.

Работа в системе HSV имеет два преимущества, а именно

программном обеспечении, либо могут быть получены дополнительно. На втором этапе производится интеграция программы управления цветом и данных калибровки.

Преобразование аналоговых значений в пригодную для компьютера форму и называется оцифровкой.. Этот процесс необходим потому, что компьютер может перерабатывать только дискретные числа, а не практически непрерывные значения напряжений. В данном контексте «дискретный» означает целочисленный. К допустимым дискретным значениям относятся числа 1, 2 или 50, тогда как дробные числа с запятой, как например 2,33, не могут непосредственно перерабатываться компьютером. Их можно обрабатывать, только используя программно-технические приемы, которые позволяют воспринимать такие дробные числа как особую форму дискретных чисел. Оцифровка производится с помощью электронного блока, называемого аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Принцип действия преобразователя иллюстрирует рис.15.

Понятие «цифровой» — по-английски «digital», имеет латинское происхождение и означает «на пальцах». В отношении к цифровой технике самому слову «цифровой» больше подходит значение «ступенчатый». При этом понятие «оцифровка» в самом общем виде означает «преобразование в цифровую форму», или «преобразование в ступенчатую форму».

Решающий этап при оцифровке — это преобразование непрерывных аналоговых данных, которые возникают при измерениях, в ступенчатые, или «дискретные» значения,

которые могут быть выражены целыми числами. Этот процесс сразу приводит к потере точности. Теперь измеренное значение уже не может составить, например, 123,456789, а может принять только значение 123 или 124. Однако преимущества «преобразования в цифры» существенно перевешивают этот недостаток. Цифровые

значения можно запоминать на различных носителях, обрабатывать на компьютерах и хранить без потерь практически неограниченное время, причем при наличии достаточных средств коррекции ошибок любая копия данных будет точным повторением оригинала.

Чем мельче ступени, на которые разбивается аналоговый сигнал, тем выше качество оцифровки.

В едином процессе, называемом в общем оцифровкой, изображение раскладывается на точки, и информация о яркости каждой точки (а в случае цветных изображений и о ее цветности) вводится в компьютер. Наиболее широко распространенными устройствами оцифровки являются сканеры и видео-АЦП.

В простейшем случае после оцифровки получается двухградационое изображение. При этом оцифровыватель работает с заранее установленным порогом. Ниже этого порога точка изображения воспринимается как черная (цифровое значение 0), а выше порога — как белая (цифровое значение 1). Такой режим работы обычно используется при оцифровке штриховых рисунков (чертежей) или страниц текста. В случае оцифровки фотографий, содержащих множество тонких оттенков серого, применяют полутоновый режим. В результате для каждой точки изображения получают цифровые значения, которые соответствуют яркости этих точек. При использовании оцифровывателя, который способен различать 256 уровней серого, на компьютер для черных точек будет передаваться значение 0, а для белых — значение 255. Значения для серых

точек будут лежать между этими граничными значениями.

3.2 Оцифровка цветных изображений.

Рассмотрим теперь процессы, происходящие при оцифровке цветных изображений. В цветном изображении наряду с информацией о яркости содержится также информация о

геометрическим способом. В несколько упрощенном виде эта система представляется в виде круга. На этом круге располагаются цвета видимого спектра. Цветовой тон («hue») цвета определяется углом стрелки, выходящей из центра круга.

240°. Хотя это соглашение выдерживается, по меньшей мере, в большинстве программ обработки знаков и изображений, в конечном счете это вопрос определения. Например, в телевизионной технике красный в цветовом круге имеет угол

104°.

Величина насыщения указывает, насколько тусклым или соответственно насыщенным должен являться цвет. Различные