Информатика в техническом университете / Информатика в техническом университете. Компьютерная графика

1.6. Теоретические основы оцифровки

Нет единых рекомендаций по выбору тактики и параметров сканирования для технических систем со столь различным устройством. Все советы, приведенные в этом разделе, относятся к планшетным сканерам офисного и полупрофессионального применения.

1.6.2.Разрешение

Разрешение— один из самых распространенных терминов в компьютерной графике. Его употребляют по отношению к самым различным приборам и объектам и, может быть, этим объясняется значительная часть тех сложностей, с которыми сталкиваются пользователи, начинающие свой путь в компьютерной графике.

Растровые изображения состоят из совокупности элементарных графических элементов — точек, которые иногда называют пикселами (от англ. picture element). На элементарном уровне любая растровая картинка представляет собой регулярную сетку точек, каждая из которых обладает независимыми параметрами яркости и цветности. Сложение цветов и яркостей этих элементарных частичек изображения воспринимается наблюдателем как целостный графический образ.

Важнейшей характеристикой точечного изображения является его разрешение. Разрешение — количество точек (dot) или пикселов (pixel), приходящееся на единицу длины. Как правило, в качестве линейной единицы измерения используются дюймы (inch). Отсюда наименование этого параметра — dpi (dot per inch) или ppi (pixel per inch).

Разрешение — логическая единица измерения. Она описывает плотность точек графического изображения. На логическом уровне описания ни сами пикселы, ни результирующее изображение не имеют физических размеров. Они обретают конкретную протяженность только при выводе на определенное техническое устройство — принтер, монитор, проектор и пр.

Пусть изображение с разрешением в 100 dpi имеет высоту и ширину по 200 пикселов. Его фактическая высота (ширина) легко находится делением высоты (ширины), измеренной в точках, на разрешение. Изображение представляет собой квадрат со стороной 2 дюйма. Если, не меняя количества точек по сторонам, увеличить разрешение в 2 раза, то фигура получит новые размеры, равные 1 дюйму. И наоборот, уменьшение разрешения влечет за собой увеличение фактических размеров, если пиксельные размеры остаются неизменными.

Если известны физические размеры изображения и его разрешение, то легко найти количество составляющих точек. Пусть сканируется квадратная картинка со стороной в 3 дюйма и разрешением 100 dpi, тогда оцифрованное изображение будет включать в себя 300 точек по каждому направлению.

Что произойдет, если оставляя число точек неизменным, менять фактические линейные размеры изображения? Точные ответы дает простая и наглядная аналогия. Представим, что носителем изображения является материал с неограниченной способностью к растяжению и сжатию. Если сильно растянуть такую

59

/. Введение в компьютерную графику

страницу, то увеличатся и размеры отдельных точек. В результате дискретная структура картинки, ранее не заметная для наблюдателя, станет очевидной. Типичный пример такой ситуации иллюстрирует рис. 9 цветной вклейки, где приведено изображение с разрешением в 72 dpi и его вариант, увеличенный в 5 раз.

Понятие «разрешение» применяется не только к растровым изображениям; оно служит важнейшей характеристикой многих цифровых приборов и процессов. Так, качество сканера, объем графической информации, который способен обработать этот прибор, во многом зависит от его разрешения. Это в полной мере относится к планшетным, ручным, листовым сканерам и оцифровывающим устройствам, предназначенным для обработки слайдов и диапозитивов. У приборов, построенных по классической схеме, горизонтальное разрешение зависит от плотности фоторецепторов сканирующей головки, вертикальное — определяется минимальным шагом смещения каретки вдоль оригинала. Иногда первую величину называют оптическим разрешением, а вторую — механическим. У многих современных моделей сканеров эти параметры различаются. Как правило, механическое разрешение выше оптического. Обычное разрешение современных планшетных сканеров равняется 1200x2400 dpi, а у моделей полупрофессионального класса оно может достигать 2400x4800 dpi, лучшие представители этого типа приборов могут иметь еще более высокое разрешение.

Очевидна связь между разрешением сканера и качеством оцифровки. Сканирование с более высокими установками разрешения при прочих равных условиях позволяет получить более качественный вариант картинки. Большая плотность выборки позволяет внести в цифровую версию мелкие детали, которые в противном случае могли бы быть просто пропущены.

Иногда применительно к сканерам слово «выборка» вместо «точка», и единицы измерения плотности оцифровки spi (sample per inch) вместо dpi. Их аргументацию можно принять, если бы не многолетняя терминологическая традиция, которая разрешает описывать привычными терминами «точка» и dpi любые цифровые устройства (мониторы, сканеры, видеокамеры) и процессы (сканирование, видеомонтаж и пр.).

Результат оцифровки зависит от размеров пикселов. Точки большого размера огрубляют растровое изображение, делают видимой его дискретную структуру. При неизменных размерах оригинала плотность выборки и размеры точек связаны по закону обратной пропорциональности. Чем выше разрешение, тем меньше размеры элементов изображения, снятых приборов с оригинала (рис. 10 цветной вклейки).

Утверждение о положительном влиянии высокого разрешения на результаты оцифровки хорошо согласуется с нашим повседневным опытом и легко принимается на веру. Однако, как и большинство постулатов, очевидных для здравого смысла, оно справедливо только для некоторой усредненной ситуации. Можно привести примеры, когда увеличение плотности выборки не дает заметного улучшения качества и, более того, способно повлечь за собой деградацию оцифрованного изображения.

60