Качество цифрового изображения определяется многими факторами.Один из них- разрешение.

Разрешение тесно связано с размером изображения. В зависимости от устройства, на котором выводится изображение, возможно использование следующих единиц измерения разрешения:

1) spi (sample per inch) - элементов на дюйм; 2) dpi (dot per inch) -точек на дюйм; 3) ppi (pixel per inch) - пикселов на дюйм; 4) lpi (line per inch) -линий на дюйм.

Пиксел - основной элемент растровых изображений.

Понятие разрешения включает в себя два компонента: 1)пространственное разрешение; 2)яркостное разрешение.

Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение.В случае разрешения с высоким разрешением отдельные пикселы очень малы, поэтому их можно увидеть только при большом увеличении.При низком разрешении отдельные пикселы достаточно велики, поэтому их можно видеть даже невооруженным взглядом. Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит озображение, и тем меньше размер отдельного пиксела.В результате изображение с более высоким пространственным разрешением характкризуется большим количеством деталей. Более высокое разрешение имеет и негативную сторону: большой размер файла изображения.Поэтому при подборе величины разрешения для конкретной работы тривиальных подход "чем больше, тем лучше" не всегда оправдан. Неоправданно высокие разрешения поглотят лишнее пространство на флешке и перегрузят сеть.

Яркостное (цветовое) разрешение

Яркостное разрешение характеризует количество уровней яркости, которые может принимать отдельный пиксел.Его также часто называют глубиной цвета. Чем выше яркостное разрешение, тем больше число уровней яркости ( или оттенков цвета) будет содержать файл изображения. В черно- белых изображениях уровни яркости представляются в виде оттенков серого. В цветных - в виде специфических цветовых тонов. Как правило, для черно - белых изображений яркостное разрешение состовляет 8 бит, что соответствует 256 градациям яркости; для цветных 24 бит, т.е. 16,7 млн. различных цветов. Например, для формирования RGB- цвета используется 256 оттенков красного, 256 оттенков зеленого, 256 оттенков синего.

Какое количество цветов может быть отображено на экране?

256 х 256 х 256 = 16 777 216 цветов. Растровые редакторы , такие как Adobe Photoshop и Corel PHOTOPAINT, поддерживают глубину цвета в 16 бит для черно - белых изображений и 48 бит для цветных.

Связь размера изображения с обоими типами разрешения

Разрешение - это совокупность размера изображения в пикселах и глубины цвета (цветового разрешения) ,например 800 х 600, 24 бита. Т.о., слова "это изображение сделано и CMYK на 300 dpi" означают, что изображение имеет глубину цвета в 32 бита на пиксел и такое количество пикселов, что при воспроизведении в натуральную величину (масштаб 100%) на каждый его дюйм будет приходиться 300 пикселов как по горизонтали, так и по вертикали. В итоге размер изображения будет определяться обоими составляющими разрешения: Размер файла[Кбайт] = Ширина х Высота х (Пространственное разрешение) х (Пространственное разрешение) х Цветовое разрешение, где Ширина и Высота измеряются в единицах длины (дюймы, см, мм); Пространственное разрешение - в байтах ( 1 байт - 8 бит). Если в графике много цветов (или градаций яркости изображений), разрешение может быть уменьшено ( в разумных пределах) без ущерба для качества.

Входное изображение

На этапе ввода изображения осуществляется его оцифровка.Для этого в основном используют сканеры и цифровые камеры. Пространственное разрешение в обоих случаях определяется типом используемого сенсорного устройства. Сенсоры- интегральные микросхемы, имеющие фоточувствительные элементы в виде линеек (обычно в сканерах) или матрицы (как у цифровых камер).Большое содержание элементарных фоточувствительных элементов в сенсоре формирует большее разрешение.

Сканер

При сканировании происходит два основных действия: 1) дискретизация; 2) кодирование. Во время дискретизации сканер просматривает изображение сквозь воображаемую сетку и присваивает каждой клеточке этой сетки соответствующую цветовую величину, равнозначную интегральному цветовому значению этой ячейки исходного изображения.Полученное количество элементов ( дискретов) характеризует величину разрешения, которая определяется числом цифровых элементов, создаваемых сканером на один дюйм изображения.Сенсоры с малым количеством фоточувствительных элементов не позволяют получить изображение с высоким разрешением.В таком изображении некоторые отдельные элементы могут быть видны невооруженным глазом, это ведет к появлению пикселизации. В качестве термина, определяющего разрешающую способность,используют количество точек на дюйм ( dpi- dots per inch). Т.о.,понятие "точка" зависит от типа устройства. Кодирование (квантование) - вторая фаза сканирования.Для кодирования используют цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). ЦАП сравнивает аналоговый сигнал ,поступающий с фоточувствительной ячейки сенсорного устройства, с эталоном - источником опорного напряжения. Растровые изображения могут быть нескольких типов: монохромные черно-белые,оттенки серого, индексированный цвет (режим Палитра), созданные с использованием цветовых моделей RGB, CMYK и LAB.

Цветовое разрешение (глубина цвета)

Современные сканеры поддерживают практически все цветовые режимы: 1) режим черно- белой графики (Bitmap mode или Line art), формирующий однобитовое изображение, содержащее черный и белый цвета; 2) режим оттенки серого (Grayscale), используемый для получения 8- битового изображения, содержащего белый черный и 254 оттенка серого цвета; 3) RGB, предоставляющий возможность сканирования полноцветных изображений, содержащих белый, черный и 16 млн. других цветов. В режиме RGB стандартом является 8- битное представление цвета на канал, поэтому для цветных настольных сканеров базовым является 24- битовое представление цвета. Кроме того, современные сканеры обеспечивают более высокую глубину цвета. В 30-битовом сканере для кодирования каждого цвета используется по 10 бит, а в 36-битном - по 12 бит.Особенность таких сканеров заключается в том, что в большинстве из них дополнительные разряды используются для внутренних целей, а в компьютер передаются все равно 24 бита, т.к. при записи данных о сканированном изображении в любом стандартном для полиграфии формате информация хранится в 8-битовом представлении на канал. В цветных сканерах обычно используются АЦП с повышенной разрядностью, что позволяет за счет избыточности информации проводить цветовую коррекцию изображения без потери качества. Необходимость в такой коррекции обусловлена чувствительностью ПЗС к фоновому электрическому шуму (темновым токам),характеризуемой отношением сигнал/шум, и так называемыми перекрестными помехами между смежными элементами датчика. Представление каждого цвета большим числом бит повышает динамический диапазон сканера,проявляющийся в уменьшении шага перехода от оттенка к оттенку, способствуя устранению эффекта постеризации, который проявляется при резких изменениях цветового оттенка соседних пикселов.Важным фактором является еще и то, что дополнительные биты позволяют сканеру различать больше деталей в темных областях (обычно это наиболее информативные области) сканируемого изображения.

Оптическое и интерполяционное разрешение

Оптическое разрешение измеряется в ppi (pixels per inch- пикселах на дюйм). "Точка" - это элемент, не имеющий конкрктной формы, поэтому оно наиболее подходит для характеристики разрешения печатающих устройств.Сканеры и растровые графические файлы оперируют пикселами, имещими форму квадрата. Оптическое разрешение указывает, сколько пикселов сканер может считать в квадратном дюйме ( 1 дюйм = 2,54 см). Например, 500 х 700;500 - количество считывающих информацию датчиков, это основное число. Интерполяционное разрешение - характеристика поддерживающего програмного обеспечения.Качество изображений, полученных с использованием интерполированного разрешения, зависит от сканера и от функций интерполяции. Интерполяция - способ увеличения-уменьшения размера или разрешения файла посредством программы.При уменьшении данные отбрасываются, при увеличении - программа их "сочиняет" и сильно увеличенные картинки выглядят размытыми или зубчатыми (это зависит от способа интерполяции).Таким образом, интерполяция искусственно добавляет элементы цифровой модели, но количество деталей изображения не увеличивает.

Динамический диапазон

Динамический диапазон определяет способность к дифференциации оттенков сканируемого изображения.На практике динамический диапазон определяется как разность между оптической плотностью самых темных и самых светлых тонов, которые он может различать.Чем выше динимический диапазон сканера, тем большее число градаций яркости он сможет распознать и зафиксировать большее число деталей изображения.

Цифровая камера

Один из самых главных элементов цифровой камеры - сенсор. Качество изображения во многом зависит от разрешения сенсоров. Основная единица измерения здесь - пиксел.Его величина определяется размером отдельной ячейки ПЗС - матрицы (светочувствительного элемента). В процессе оцифровки изображения с помощью сканера или цифровой камеры содержащаяся в нем информация конвертируется в набор чисел, образованных в виде битовой матрицы (bit-map).При этом каждой фотоячейке сенсора соответствует орпеделенный числовой элемент в битовой матрице. Посе этого картинка записывается в память.Для этого используются форматы JPEG, TIFF, PICT, FlashPix. JPEG и TIFF наиболее популярны, поэтому совместимы с большинством программ.

Выходное разрешение

Разрешение монитора

Физическая разрешающая способность монитора определяет максимальное количество отдельных точек, которые он может генерировать.Измеряется эта величина числом точек в одной горизонтальной строке и числом горизонтальных строк экрана.Физическая разрешающая способность зависит от размеров экрана и качества монитора.Но разрешающая способность дисплея зависит не только от монитора, но и от видеокарты и от програмного обеспечения, поддерживающего работу видеокарты. Разрешающая способность здесь определяется количеством видеопикселов, отображаемых на экране. Для IBM-совместимых компьютеров разрешение дисплея может быть 640 х 480, 600 х 800, 1024 х 768, 1240 х 1024.

Разрешение принтера

Разрешающая способность лазерного принтера определяется количеством точек, которые принтер может напечатать на одном дюйме (dpi).Если лазерный принтер имеет разрешение 100 точек на дюйм, то в одном дюйме он может напечатать 100 точек. Но в печати чаще используют другую единицу измерения - линиатуру(lpi). Изображения, которые преобразуются на мониторе, имеют непрерывное распределение тона и гладкие переходы между смежными цветами или градациями серого.Печатная же машинка не может закрасить точку наполовину, она закрашивает ее на 100%, сероватый оотенок передать она не может. Хотя в последнее время было разработано два метода устранения этого недостатка: 1) использование полутонов; 2) частотно-модулированное растрирование. При получении полутонов используется технология амплитудного растрирования, когда при фотографировании оригинала через сетку определенной пространственной частоты оригинал преобразуется в скопление точек разного размера.На этом принципе основана работа черно-белых лазерных принтеров, большинства цветных лазерных принтеров, а также фотонаборных автоматов. Технология частотно-модулируемого растрирования использует метод размещения точек фиксированного размера в квазислучайных позициях. Растрирование основано на ограниченном разрешении человеческого глаза, воспринимающего отдельные близкорасположенные напечатанные точки в виде одного поля.Линиатура растра определяет плотность сетки полутонового растра, устанавливающей уровень отображения деталей изображения.Линиатура измеряется в линиях на дюйм.Чем больше значение линиатуры, тем больше количество деталей оригинала может быть отображено при его распечатке.Варьирование размеров и плотности растровых элементов создает в изображении иллюзию изменения светлоты серых тонов или плавных цветовых переходов. Единица измерения разрешения принтера lpi по физическому смыслу близка к единице измерения разрешения сканера spi. Схожесть состоит в том, что в обоих случаях реальное изображение разбивается на отдельные элементы: дискреты для сканера и полутона для принтера. Разница - в способе заполнения этих элементов: однородное в случае дискретов и неоднородное в случае полутонов. В технологии печати имитация различных оттенков серого достигается путем варьирования степени заполнения растровой ячейки черными точками (http://www.magyra.com/content/view/368/66/) Знасение серого для такой полутоновой ячейки определяется соотношением между закрашенной и не закрашенной частями ячейки.В приведенном примере растровая ячейка - это квадрат со стороной в 8 печатных точек.В ней может поместиться до 64-х печатных точек, что позволяет имитировать 65 (64+1) градаций яркости. Взаимосвязь разрешения принтера и линиатуры растра с такими характеристиками изображения, как контраст и тосность изображения деталей, можно наблюдать на примере лазерного принтера.Принтер с разрешением 300 dpi при использовании линиатуры растра 53 lpi может вывести при печати не более 33 градаций яркости. Увеличение линиатуры растра при таком разрешении до 75 lpi позволит получить большое количество деталей, одновременно повысится контраст изображения за счет снижения количества воспроизводимых тонов (17 вместо 33). Принтер с разрешением 600 dpi может воспроизвести 65 тонов при линиатуре растра 75 lpi, а принтер с разрешением 1200 dpi - 178 тонов при линиатуре растра 90 lpi. Практически идеальные параметры обеспечивает фотонаборный автомат с разрешением 2400 dpi - 256 тонов для каждого цвета при линиатуре растра порядка 150 lpi, при этом качество изображения определяется линиатурой, чем она выше, тем лучше качество напечптанного изображения.

Форма полутоновой точки Существуют разнообразные варианты форм точек для растрирования - окружности, квадраты, ромбы, эллипсы и др. Например, для печати фотоснимков чаще используют круглые точки. Круглые точки обычно подходят для черно-белой печати, эллиптические - для цветной.

Выбор бумаги

1) для газетной бумаги установите линиатуру растра впределах 70 - 90 lpi; 2) для бумаги высокого сорта (например бланк) - 90 - 100 lpi; 3) для бумаги с покрытием или глянцевой - 133 - 175 lpi; 4) для альбомов репродукций и прочей художественной продукции - до 200 lpi.

Угол поворота растра

Угол поворота растра - наклон линий, образующих растр относительно горизонтальной линии. Его величина определяет полноту соответствия внешнего вида растрированного изображения и оригинала. При печати оцифрованных полутоновых изображений растровую структуру всегда поворачивают на некоторый угол. При растрировании черно-белых изображений по умолчанию используется угол, равный 45 градусам. Для цветных изображений полутоновые растры всех четырех базовых цветов CMYK-модели поворачиваются на разные углы. Стандартные углы поворота: голубой- 105 градусов, пурпурный-75, желтый -0 или 90 градусов, черный- 45 градусов. Если при печати цветного изображения установить для всех печатных форм одинаковый угол растра, полученные цвета будут выглядеть грязными. При печати происходит совмещение растровых структур всех четырех форм.Это приводит к сведению четырех цветов, результатом чего является формирование цветных кластеров, напоминающих по форме розу,- розеток. При рассоглосовании углов поворота растровых форм или неточном совмещении растровых структур появляется муар. Муар - раздражающая глаз виидимая растровая структура, которая отвлекает зрителя от сюжета изображения. Для борьбы с муаром существуют технологии, называемые частотно-модулированным растрированием.При нем используются точки фиксированного размера, разделенные случайными интервалами.Этот метод, реализующий квазислучайное размещение точек, основан на специальном математическом алгоритме, который позволяет устранить распознаваемые глазом растровые области и муар. Области изображения сповышенной плотностью кажутся темными, а с меньшей - светлыми.При использовании частотно-модулированного растрирования линиатура теряет смысл, имеет смысл лишь разрешающая способность устройства вывода. С каким изображением сканировать для печати? В контрастной, насыщенной мелкими деталями картинке желательно использовать коэффициент 2. В плавной, пастельной -1,5.В газете нужен всегда коэффициент 2.