1.3. Оценка разрешающей способности растра

Глаз человека с нормальным зрением мо­жет различать объекты с угловым разме­ром около одной минуты. Если расстояние до объекта равно R, то можно приблизи­тельно оценить этот размер (dP) как длину дуги, равную Ra (рис. 1.9). Можно пред­положить, что человек различает дискрет­ность растра (шаг) также соответственно этому минимально различимому размеру.

Рис.1.9. Минимальный видимый размер

Иначе говоря, отдельные точки (пикселы), смещенные менее чем на dP, уже не воспринимаются смещенными. Тогда можно оценить разрешающую спо­собность растра, который не воспринимается как растр, следующей вели­чиной:

dpi = 25.4/dP [мм].

Приведем несколько значений dpi для различных R (табл. 1.1).

Таблица 1.1

Оценка разрешающей способности

Расстояние R, мм	Размер dP, мм	Разрешающая способность dpi
500	0,14	181
300	0,09	282

Если считать расстояние, с которого человек обычно разглядывает бумажные документы, равным 300 мм, то можно оценить минимальную разрешающую способность, при которой уже не заметны отдельные пикселы, как приблизи­тельно 300 dpi (примерно 0,085 мм). Лазерные черно-белые принтеры пол­ностью удовлетворяют такому требованию.

Дисплеи обычно рекомендуется разглядывать с расстояния не ближе 0.5 м. В соответствии с приведенной выше оценкой минимальной разрешающей способности расстоянию 0,5 м соответствует около 200 dpi. В современных дисплеях минимальный размер пикселов (пятна) примерно 0,25 мм, что дает 100 dpi — это плохо, например, дисплей 15" по диагонали должен обеспечи­вать не 1024 на 768 пикселов, а вдвое больше. Но на современном уровне техники это пока что невозможно.

1.4. Примеры изображений для некоторых растровых устройств

Для иллюстрации работы реальных растровых устройств рассмотрим резуль­таты вывода одной и той же картинки. Поскольку в этом пособии невозможно показать цветные изображения, то в качестве тестового образца выбран чер­но-белый рисунок, состоящий из текста и простейшей графики. Образец изо­бражен в натуральную величину. Текст ("Строчка текста") набран шрифтом TrueType Times New Roman, размер 8 пунктов. Графика — вектор­ный рисунок из линий минимально возможной толщины. Тестовый образец изготовлен и выводился на устройства с помощью редактора Word.

Почему именно такой образец? Для того чтобы оценить погрешности вывода, тест следует подобрать так, чтобы устройства работали в режиме, близкому к предельно возможному. Тогда и можно оценить их возможности. Однако за­дача усложняется тем, что проверяются устройства различного класса. Ока­залось, что некоторые устройства почти не в состоянии удовлетворительно отобразить даже такой простой образец, а некоторые устройства продемонст­рировали значительный запас точности — для них нужны другие тесты.

После вывода образца на графическом устройстве соответствующее растро­вое изображение оцифровывалось сканером с оптическим разрешением 600x600 dpi (2400x2400 в режиме интерполяции). Отсканированные изобра­жения в увеличенном масштабе приведены ниже. Безусловно, погрешность сканера существенна для изображений, полученных устройствами, обладаю­щих соизмеримым, а также более высоким разрешением. Однако полученные здесь результаты не следует рассматривать как точные измерения. Здесь ста­вилась иная цель — проиллюстрировать геометрические свойства растров (расположение, форму и размеры отдельных пикселов) для устройств раз­личного типа, показать наиболее характерные особенности отображения.

Для сравнения были выбраны графические устройства, которые можно встретить практически в любом современном офисе, — это дисплеи и прин­теры.

Торговые марки устройств не приводятся. Приведенные образцы не следует рассматривать как тестирование или рекламу.

Рис. 1.10. Монитор на электронно-лучевой трубке

Экран 15”, пятно 0,28 мм, видеорежим 800 на 600, 24 бит цвет

Изображение, полученное на экране, было сфотографировано и оцифровано. Картинка имеет множество градаций серого цвета, которые здесь, к сожале­нию, не могут быть точно воспроизведены. Для печати иллюстраций на бу­маге (в том числе и для этой книги) используется дизеринг — имитация от­тенков серого цвета многими близко расположенными черными точками. Поэтому при просмотре с помощью лупы данная картинка "рассыпается" на отдельные мелкие точки. На рис. 1.11 показано увеличенное изображение фрагмента рис. 1.10. Здесь уже отчетливо видна шестиугольная структура растра, характерная для цветного кинескопа.

Рис. 1.11. Растр электронно-лучевой трубки

Растровый характер изображения монитора на жидких кристаллах (рис. 1.12) выражен значительно четче, нежели монитора на электронно-лучевой трубке.

Рис. 1.12.Монитор на жидких кристаллах.

Экран ноутбука 14”, видеорежим 1024 на 768, 24 бит цвет

Четкость отдельных пикселов обуславливает заметный лестничный эффект наклонных линий (рис. 1.13).

Рис. 1.13.Растр монитора на жидких кристаллах

Рис. 1.14. Матричный 9-игольный принтер 120 на 144 dpi

Качество печати для матричных принтеров определяется погрешностями ме­ханики и износом красящей ленты. Здесь красящая лента выработала свой ресурс наполовину, поэтому изображение получилось как бы "в градациях серого цвета". Кроме того, полутоновый характер изображение имеет и из-за того, что чернота уменьшается на краях впадин оттиска игл (рис. 1.15). Во­обще говоря, матричные принтеры могут печатать и намного лучше. Даже испытуемый принтер может печатать с разрешением 240x216 dpi. Однако драйвер для Windows позволяет установить только 240x144 dpi, а качество практически не улучшается по сравнению с 120x144 dpi (вероятно из-за из­носа механики).

Рис. 1.15. Увеличенный фрагмент

Рис. 1.16. Лазерный черно-белый принтер, 600 dpi

Лазерные принтеры, как правило, безупречно отрабатывают свое паспортное разрешение. Немаловажным является то, что качество печати стабильно и практически не зависит от качества бумаги. Принтеры данного типа вне кон­куренции (по крайней мере, в настоящее время) по быстродействию и каче­ству черно-белой печати среди других типов принтеров. Более дорогие моде­ли лазерных принтеров обладают в несколько раз большим разрешением, при этом качество печати, как правило, возрастает соответственно паспортному разрешению. Оптического разрешения сканера в 600 dpi (2400 dpi интерпо­ляция) уже не достаточно, чтобы точно отобразить фрагмент растра в мель­чайших деталях (рис. 1.17).

Рис. 1.17. Фрагмент растра

Рис. 1.18. Струйный цветной фотопринтер, черно-белый режим, 1440 dpi, печать на специальной принтерной фотобумаге

Струйные принтеры достаточно редко соответствуют заявляемой паспортной разрешающей способности. Данная модель, возможно, исключение из обще­го правила. В черно-белом режиме здесь фактически продемонстрирована точность печати на уровне 600 dpi лазерного принтера (рис. 1.19). Многие другие струйные принтеры с рекламируемым разрешением более тысячи dpi работают еще хуже. И это при печати на специальной бумаге.

Рис. 1.19. Фрагмент изображения

Достоинством струйных принтеров является то, что это относительно недо­рогое устройство для цветной печати. С приемлемым качеством для цветной

фотографии работают струйные фотопринтеры. Технология струйной печати также используется и в достаточно популярных крупноформатных (АЗ-А1) цветных растровых принтерах.