asyan.org
добавить свой файл
1
.

Способи формування та характеристики зображення.

Існують два способи формування зображення технічними засобами: матричний (растровий) і векторний.

В основі матричного способу формування зображення лежить принцип розкладання його на елементи скінчених розмірів, як правило, у формі точки або прямокутника. Елемент зображення - піксель (англ.: pіcture cell - комірка малюнку) при матричному способі створення зображення не може мати структури, а тільки колір і/або яскравість. Розкладання зображення виконується технічними засобами

Матричний спосіб створення зображення використовується у телебаченні, при передаванні зображень за допомогою факсимільних апаратів тощо. З точки зору інформаційної ємності, матричне зображення має досить значну надлишковість, тобто передається багато інформації, необов'язкової для сприйняття графічного образу. Наприклад, для створення суцільного тла, фону картини, зовсім необов'язково передавати інформацію окремо про колір та яскравість кожного пікселю фону.

Іншим способом опису зображення є векторний спосіб. Найменшим елементом зображення при векторному способі його формування є графічний образ або примітив, який, крім кольору і яскравості, має певну форму і розміри. Причому його розміри, колір та вид ліній побудови можуть змінюватись, а форма є характерною ознакою.

Таким чином, створення зображення векторним способом схоже на створення аплікації з готових елементів, які можна деформувати, розфарбовувати, робити прозорими тощо. Основними елементами зображення, як правило, є лінія (відрізок прямої), прямокутник, коло (еліпс), точка.

Оперуючи більш складними елементами зображення, ніж піксель, векторний спосіб формування графічного образу інформативно більш економний, ніж матричний, але ця перевага виявляється на зображеннях, які подібні до креслень, технічних малюнків, тобто на зображеннях, які піддаються формалізації. Формалізація полягає у виділенні у зображенні скінченої кількості однотипних елементів.

Процес утворення векторного описання растрового зображення також може бути формалізований і виконаний за допомогою програмно-апаратних засобів.

З технічної точки зору графічний образ, картина, характеризується певними, чітко визначеними об'єктивними характеристиками.

Серед них можна виділити такі: розмір найменшого елементу зображення, діапазон яскравостей елементів, колористична гама, кількість утворюючих її кольорів та їх значення, загальний кольоровий тон зображення.

Розмір найменшого елементу реального, виконаного на папері, картоні тощо, зображення визначається технікою, у якій виконано малюнок, тобто інструментами, технічними засобами, які використовує художник, гравер.

Зокрема, мінімальні розміри елементу зображення при виконанні художніх мініатюр, гравюр, можуть становити 0,1 мм, а густина їх, тобто кількість їх на 1 мм2 зображення - 5...1. Середній розмір мінімального елементу рисунку олівцем - також близько 0,1 - 0,5 мм. Для акварелі характерним є розмір мінімального елементу близько 1 мм. Олійний живопис характеризується ще більшими розмірами елементу зображення - від 2...5 мм до 20 мм і більше.

Співвідношення між яскравістю найяскравішого і найтемнішого елементів зображення (контрастність) визначається як технікою виконання, так і сюжетом.

Наприклад діапазон яскравості малюнку вугільним олівцем на крейдованому (баритованому) папері становить приблизно 1:100, приблизно таким може бути співвідношення між яскравостями елементів чорно-білої фотографії, на якій зображено об'єкт у контражурному (проти світла) освітленні.

Контрастність реальних об'єктів може сягати 1:100000 (вигляд з приміщення на залитий сонцем зимовий пейзаж) або становити 1:10...1:20 (обличчя людини з світлим волоссям у м'якому лобовому або діагональному освітленні).

Для об’єктивного опису зображень та характеристик технічних засобів їх відтворення використовують такі основні параметри.

  • Роздільна здатність зображення (рос.: – разрешающая способность изображения) є його об’єктивною характеристикою, яка визначається кількістю точкових елементів (пікселів, англ.: picture cell, комірка зображення), які утворюють це зображення. Для цифрових засобів відтворення зображення роздільна здатність визначається також обсягом пам’яті, виділеним для зберігання зображення. Найменшою роздільною здатністю засобу відтворення зображення, за якої зображення розмірами приблизно 16х24 см може вважатись достатньо якісним для спостереження на відстані найкращого зору, є така, що забезпечується кількістю елементів зображення 640х480=307200 (стандарт VGA).. Як правило, визначається за кількістю ліній, яку можна відтворити на одиниці довжини або на всій ширині (висоті) екрану. Наприклад, роздільна здатність телевізійного зображення по горизонталі становить близько 500 ліній (тобто по ширині телевізійного екрану розміщується приблизно 1000 пікселів). Роздільна здатність зображення, утвореного у стандарті фірми ІBM "VGA 640*480" по горизонталі становить не більше 320 ліній, по вертикалі – 240 ліній. Більш якісне зображення створюється за роздільної здатності 800х600=480000 елементів (стандарт SVGA). Більшість сучасних цифрових засобів відтворення зображення забезпечують роздільну здатність 1024х768=786432 елементів (стандарт XGA) та 1152х864, 1280х720, 1280х768, 1280х1024 і більші значення.

  • Контрастність - визначається як співвідношення об'єктивних яскравостей елементів з найбільшою і найменшою можливою яскравістю. Наприклад, для звичайних засобів відображення відео інформації (відео дисплеї на електронно-променевих трубках) контрастність становить 1:5 - 1:7.

  • Кількість градацій яскравості - характеристика зображення, яка визначає яскравісну шкалу, визначається характеристиками засобів відтворення відео інформації та об'ємами пам'яті ПЕОМ, яка виділяється для цього. Наприклад, графічний дисплей CGA 2 мав дві градації яскравості - чорне і біле, телевізійне зображення - сім, а сучасний монохромний дисплей - від 16 до 1024 і більше.

  • Кількість кольорів та палітра. Фахівець-колорист може розрізняти до 1000 відтінків одного кольору, а око нетренованої людини розрізняє приблизно не більше 1000 кольорів. Кращі відео відтворюючі пристрої забезпечують більше 2000 кольорів і відтінків у одній палітрі.

  • Розмір зображення на екрані визначається як розмірами самого екрану, так і якістю зображення, яке подається на пристрій відтворення. Наприклад, навіть якщо засіб відтворення зображення має великі розміри, але зображення відтворюється з недостатньою роздільною здатністю, збільшення розмірів зображення до розмірів екрану не забезпечить відтворення додаткових його деталей, необхідних для передавання додаткової інформації. Також дуже важливим є підбір точної відповідності між роздільною здатністю зображення, яке подається з відеокарти комп’ютера, і роздільною здатністю матриці проектора. Наприклад, якщо роздільна здатність зображення, закодованого в сигналі з відеокарти, становить 1280х1024, а роздільна здатність матриці проектора – 1024х768, якість зображення на екрані може бути гіршою, ніж за роздільної здатності зображення, що подається з комп’ютера, 800х600. Цей, на перший погляд парадоксальний, результат виникає внаслідок необхідності здійснювати в проекторі перетворення цифрового подання зображення, внаслідок якого виникає так звана інтерференція, тобто поява на екрані невеликих (два…три пікселя) зон "розмитості" зображення. Найкращим виходом із ситуації може бути встановлення такої роздільної здатності зображення (на комп’ютері), яка точно дорівнює роздільний здатності матриці проектора.

  • Чіткість зображення визначається можливістю відтворення дрібних деталей зображення на екрані. Зображення на папері, світлині, вважається достатньо чітким, якщо можна відрізнити 50 ліній на 1 мм зображення. Така чіткість вимагається від зображень, які людина з нормальним зором спостерігає з відстані найкращого зору (20...30 см). Для зображень, які призначені для спостереження на іншій відстані, враховуються кутові розміри найменшого елементу зображення. Чіткість зображення, яка забезпечується сучасними засобами відтворення, визначається кількістю світних точок на характерному розмірі (ширині або висоті). Чіткість зображення залежить від контрастності у дрібних деталях, тобто від того, як відрізняються яскравості двох точок, розташованих на відстані, порівнянній із розмірами найменшого елементу зображення. Людське око не розрізняє кольорів дрібних деталей зображення, тому чіткість зображення, як правило, визначає якість каналу, що передає яскравість. Чіткість зображення, таким чином, є частково суб’єктивною його характеристикою.

Оскільки при створенні кольорового зображення технічними засобами на певних етапах використовується дискретне змішування, то при фіксованій кількості основних кольорів – червоний, зелений та синій (RGB), кількість утворюваних кольорів визначається можливістю зміни інтенсивності основних кольорів.

Наприклад, при кодуванні кольору простим вимкненням основних (RGB) кольорів можна відтворити не більше восьми кольорів, при кодуванні яскравості кожного основного кольору на двох рівнях – шістнадцяти.

Можлива ситуація, коли апаратні засоби дозволяють більш широкі можливості зміни інтенсивності основних кольорів, ніж програмні. У такому випадкові використовують поняття "палітра", тобто фіксований набір кольорів, який одночасно може бути відображено на технічному засобі (дисплеї).

Спосіб математичного описання кольору і яскравості точкового елементу зображення прийнято називати кольоровою моделлю. У техніці використовується більше десяти кольорових моделей. Деякі моделі іменують за першими літерами англійських назв кольорів, прийнятих у моделі за основні.

У моделі RGB (англ.: Red Green Blue – Червоний Зелений -Синій) колір точки утворюється трьома світними компонентами, інтенсивність кожного з яких вказується окремо. Цю модель використовують для описання високоякісного кольорового зображення, яке може надалі виводитись на дисплей.

Модель CMY (англ.: Cyan Magenta Yellow - Бузковий Пурпуровий Жовтий), доповнена даними про сумарну яскравість кольорів, називається CMYK і досить широко використовується у поліграфії. Якщо передбачається виведення зображення на папір, то використовують моделі CMYK, CMYK255.

Робота із графічною інформацією стала можливою після появи обчислювальних систем із досить значними обсягами оперативних запам'ятовуючих пристроїв і достатньою швидкодією. Найпершим застосуванням графічних можливостей ЕОМ стали різноманітні системи автоматичного проектування (САПР), які, починаючи з середини 70-х років, впроваджувались у практику як компоненти автоматизованих місць конструктора (АРМ) або як самостійні засоби розробки креслень нової техніки.

Усі сучасні ПЕОМ обов'язково забезпечують роботу у графічному режимі, який характеризується якістю зображення, як правило, вищою, ніж зображення, що створюються за діючим стандартом кольорового телебачення.

Сучасні апаратні і програмні засоби ПЕОМ надають можливість користувачеві працювати з графічними образами у інтерактивному режимі, причому використовуючи інструменти і прийоми, подібні до традиційних (олівець, пензель, розтушовка тощо).