Характер дискретизации изображений

Чтобы двигаться в нужном направлении, предварительно необходимо выяснить своеобразие графического сигнала, скажем, в сравнении с абстрактным сигналом, который выше уже обсуждался.

Информацию о работе с абстрактным аналоговым сигналом см. в части II.

Совершенно очевидно, что этот вопрос был поставлен только из соображений системности. Всякому, кто стремится войти в прекрасный мир изображений, понятно, что подавляющее число

произведений традиционных направлений живописи, графики и фотографии располагаются на плоскости, соответственно, и все их содержательные элементы должны представлять какие-то плоскостные элементы: из совокупности площадей разной формы и цвета строится любое изображение.

Исходя из этого, способ дискретизации тоже должен основываться на плоских элементах, обладающих площадью, а, следовательно, двумя измерениями.

Замечание

В каких случаях нам достаточно одной линейной дискретизации? Конечно, когда, нужно выяснить размер с помощью измерительного устройства типа "линейка": линейка снабжается дискретными отметками.

В этом случае необходимо плоскостное изображение дискретизировать на какие-то плоские элементы, обладающие параметрами площади, т. е. длиной и шириной.

Какую форму могут (или должны) иметь дискретные элементы в самом общем случае? В принципе, любую.

Справка

Характерным примером изображений, составленных из очевидно дискретных элементов, является мозаика, которая возникла в античную эпоху как элемент украшения зданий (рис. 7.1). Когда она создается (а это долгий и сложный в технологическом плане процесс), используются камни (смальта, керамические плитки) самых разных форм и размеров. Нет никаких принципиальных ограничений. Художник-мозаичист сам свободно выбирает камень, исходя из требуемого цвета и его площади ("каменного мазка"), т. е. учитываются, в первую очередь, содержание и творческая манера. В одном случае требуется камень большой площади, в другом — используются несколько мелких элементов.

О чем это говорит? Только о том, что для такой произвольной и очень гибкой дискретизации необходимы опыт, взгляд и рука художника. И даже, более того, желателен именно специалист по мозаике с достаточной практикой.

Для использования в технических системах указанный способ не может устроить, потому что он не технологичен. Тут требуется универсальный принцип, который можно было бы "поручить" электронному устройству.

Следовательно, нужно выбрать самый элементарный способ, а именно такой, который можно совершенно надежно алгоритмизировать и который всегда будет работать.

Рис. 7.1. Пример мозаики ("Дмитрий Солунский", мозаика начала XII века, Третьяковская галерея): дискретизация произвольная и адаптивная

Остается единственно возможное в этой ситуации решение — не пытаться искать в каждом отдельном изображении какие-то особые элементы (оставим это художникам), а наоборот, "навязать" всему огромному изобразительному корпусу свое простое, экономное и универсальное решение — принудительную дискретизацию (enforcement discretization) площади изображения на условные элементы одинаковой и максимально упрощенной формы (простой геометрической формы).

В данный момент ключевое слово - "принудительная". Дискретизация принудительна, т. к. никоим образом не учитывает содержание "картинки". Для принудительной дискретизации не играет роли, какую часть изображения мы "разбиваем" — фон или важные детали, часть рисунка или окружающие его поля и т. д. Если выразиться резко, то это — дискретизация "по живому" ("невзирая на лица").

Важная мысль

Принудительная дискретизация изображений позволяет создать универсальный способ создания элементов для последующего квантования и кодирования.

Таким образом, принудительная дискретизация позволяет решить поставленную выше задачу легко и изящно. В простоте этого метода кроется огромный запас "жизненной силы" и одно из главных его достоинств. Но вместе с тем, как всегда в жизни, главное достоинство является причиной очень многих огорчений, связанных с этим методом.

Подробную информацию о "плюсах" и "минусах" этого метода см. в части V.

Вторым по важности ключевым словом является "простой", т. е. речь в данном случае идет о том, что необходимо выбрать самый простой элемент дискретизации. А что может быть проще "квадратика"?! (Только линия, которая, как мы выяснили, для реализации этой задачи не подходит.)

При этом, правда, неизбежно возникают следующие вопросы.

Формальный вопрос: как описать различие в местоположении совершенно одинаковых элементов?
Содержательный вопрос: как описать фактическое различие между элементами?

Формальный вопрос решается введением координатной сетки, а содержательный — последующим этапом квантования.

Информацию о координатной сетке см, в следующем разделе, а о квантовании — в разд. "Квантование штрихового изображения" данной главы.

Содержание раздела