Параметры растровых изображений

Как уже говорилось ранее, растровое изображение представляется в памяти ЭВМ в виде матрицы отдельных пикселей. В этой связи возникает вопрос о том, каково должно быть число этих пикселей и какое число бит отводится на один пиксель, т. е. каковы основные параметры растрового изображения – разрешение и глубина цвета.

Разрешение (resolution) — это степень детализации изображения, число пик-селей (точек), отводимых на единицу площади. Поэтому имеет смысл говорить о разрешении изображения только применительно к какому-либо устройству ввода или вывода изображения. Например, пока имеется обычная фотография на твер-дом носителе, нельзя сказать о ее разрешении. Но как только мы попытаемся вве-сти эту фотографию в компьютер через сканер, нам необходимо будет определить разрешение оригинала, т. е. указать количество точек, считываемых сканером с одного квадратного дюйма.

Поскольку изображение можно рассматривать применительно к различным устройствам, то следует различать:

 разрешение оригинала;

 разрешение экранного изображения;

 разрешение печатного изображения.

 

Разрешение оригинала. Разрешение оригинала используется при вводе изображения в компьютер и измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi). Установка разрешения оригинала зависит от требований, предъявляемых к каче-ству изображения и размеру файла. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.

Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселом (pixel). Для измерения разрешения экранного изображения, кроме dpi, используют ppi (pixel per inch). Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отобра-жения.

Мониторы для обработки изображений с диагональю 20–21 дюйм (професси-онального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640481 800600, 1024768,12801024, 16001200, 16001280, 19201200, 19201600 точек. Расстояние между соседними точками люминофора у каче-ственного монитора составляет 0,22–0,25 мм.

Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цвет-ном или лазерном принтере – 150–200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве – 200–300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае если твердая копия будет увеличена по срав-нению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштаби-рования.

Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения на твердой копии (бумаге, пленке и т. д.) зависит от при-мененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра. Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch — lpi) и называется линиатурой.

Рассмотрим простейшие методы растрирования черно-белого оригинала. Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсив-ности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра, т. е. если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100 % за-полняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0 %. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98 %, при этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона со-здается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробель-ного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра. Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM). 13

 

Существует и метод растрирования с частотной модуляцией (ЧМ), когда интенсивность тона регулируется изменением расстояния между соседними точ-ками одинакового размера. Таким образом, при частотно-модулированном рас-трировании в ячейках растра с разной интенсивностью тона находится разное чис-ло точек. Изображения, растрированные ЧМ-методом, выглядят более качествен-но, так как размер точек минимален и, во всяком случае, существенно меньше, чем средний размер точки при АМ-растрировании. Еще более повышает качество изображения разновидность ЧМ-метода, называемая стохастическим растриро-ванием. В этом случае рассчитывается число точек, необходимое для отображения требуемой интенсивности тона в ячейке растра. Затем эти точки располагаются внутри ячейки на расстояниях, вычисленных квазислучайным методом (на самом деле используется специальный математический алгоритм), т. е. регулярная струк-тура растра внутри ячейки, как и на изображении в целом, вообще отсутствует. Поэтому при стохастическом ЧМ-растрировании теряет смысл понятие линиатуры растра, имеет значение лишь разрешающая способность устройства вывода. Такой способ требует больших затрат вычислительных ресурсов и высокой точности.

Рис. 1.5. Примеры амплитудной и частотной модуляции растра

Задание: зная, что размер экрана в пикселях 800600, а разрешение 72 ppi, установить реальные размеры экрана в сантиметрах.

Глубина цвета (color depth) — это число бит, используемых для представле-ния каждого пикселя изображения, определяемое цветовым или тоновым диапазо-ном.

Цветовой (тоновый) диапазон (color range) — это максимальное число цве-тов, используемых при создании изображения.