Введение в цифровую графику

купить giant (черный) для секса


Дискретизация минимального элемента штрихового изображения


Рассмотрим, например, в качестве оригинала небольшой фрагмент чертежа (рис. 8.6). Характерной особенностью чертежей и довольно большого числа условных графических изображений являются линии определенной толщины, которые необходимо адекватно преобразовать в цифровое изображение ("битовую карту").

Рис. 8.6. Условный фрагмент чертежа

Если мы выберем разрешение столь же произвольно, как раньше, и высота пиксела значительно превысит толщину линии (рис. 8.7), то в этом случае необходимая исходная линия вовсе не может быть отражена в битовой карте.

Рис. 8.7. Соотношение толщины линии и высоты пиксела

Это происходит потому, что сетка дискретизации, которая накладывается на изображение, просто "не увидит" этой линии.

Пример-метафора

Существует дневной снимок московской Красной площади, которая абсолютно безлюдна, что практически невозможно (там день и ночь снуют люди, туристы). Что случилось, с чем связано отсутствие людей на снимке? Причина кроется в свойстве, которое называется светочувствительностью фотопластинки. Поскольку светочувствительность данной фотопластинки была очень низкой, была установлена настолько длительная экспозиция ("выдержка", т. е. длительность открытого объектива), что на пленке оказалось зафиксированным только то, что в течение этого длительного времени было неподвижно (здания, площадь и т. д.). Объектив несколько часов стоял открытым, при этом, естественно, люди бродили и в камеру заглядывали. Движение публики, видимо, было интенсивным, и, тем не менее, это оказалось незафиксированным. Также мы не замечаем медленного изменения облаков, хотя понятно, что они непрерывно перемещаются.

Справка

Фотографическая светочувствительность означает способность соединений серебра (галогенидов серебра) изменять свое состояние под действием света. Эта способность может быть измерена, и количественная мера такой способности называется также светочувствительностью. Точное знание светочувствительности необходимо для выбора оптимальных условий экспонирования в процессе съемки или печати.

При дискретизации штриховых изображений - аналогичный случай: в оригинале существуют линии, но коль скоро условия регистрации не соответствуют требуемым, то в этом случае они не могут быть зафиксированы.

Замечание

На таких условиях строятся многочисленные приемы художественной фотографии, а также компьютерной графики.

Рассматривая этот случай, мы приходим к мысли, что в понятие разрешения входит и определенная качественная сторона дела. До сих пор мы говорили только о количественной.

Вы помните, что сначала не получилось "более сложное изображение", соответствующее оригиналу.

Информацию об этом см. в разд. "Более сложное изображение" данной главы.

А теперь не получаются линии, имеющие место в оригинале.

Таким образом, действительно в понятие разрешения входит качественная составляющая (в чем мы еще не один раз сможем убедиться). Но можем ли мы этой качественной составляющей дать точное определение?

Пример-метафора

Скажем, в понятие качества пищевых продуктов мы вкладываем их вкус, отсутствие вредных примесей и, наоборот, присутствие полезных ингредиентов и прочего.

Поэтому выбор разрешения и определяет взаимосвязь между оригиналом и цифровым изображением, а именно, нужно таким образом определить разрешение, чтобы цифровое изображение соответствовало исходному оригиналу.

Примечание

Впрочем, не факт (мы забегаем вперед), что можно на самом деле получить адекватное качественное изображение на оттиске, даже имея "качественное битовое изображение". Надо понимать, что проблем между входом и выходом еще достаточно много.

Поэтому основное значение разрешения состоит в обеспечении качества изображения. А как следует понимать качество? Разумеется, сугубо метрологически.

Справка

Метрология — это наука об измерениях и методах достижения заранее определенной точности. Ее название происходит от греческих слов "metron", что означает "мера", и "logos" — "слово" или "учение". Эта наука занимается построением общей теории измерений; формированием систем единиц физических величин, разработкой методов измерений, созданием и поддержкой эталонов, проверкой мер и средств измерений. Важнейшими вехами в истории науки и технологии являются установление эталона метра (Франция, конец VIII века), а также разработка и принятие в 1960 году Международной системы единиц (СИ).

С точки зрения метрологии качество понимается как соответствие результата заранее заданному уровню. Так что, если в оригинале имеется минимальная линия определенной толщины, то метрологически качественным будет такое цифровое изображение, которое достоверно отображает эту линию.

Важная мысль

В метрологии качество понимается формально: как соответствие результата заранее заданному уровню.

Разумеется, если известно значение толщины минимального элемента оригинала, можно рассчитать соответствующее разрешение (создать соответствующую сетку дискретизации) и, тем самым, определить требуемый размер пиксела.

Также логично предположить, что если мы так рассчитаем разрешение, что размер стороны пиксела (не забываем, Что пиксел — это "квадратик") будет равен толщине линии, нам удастся однозначно оцифровать такой чертеж (рис. 8.8).

Рис. 8.8. Равные значения высоты пиксела и толщины линии

Таким образом, если высота пиксела оказывается равной (или очень близкой, т. е. в пределах погрешности) минимальному элементу изображения, то мы можем передать такую линию вполне достоверно. А так ли это?

Дело в том, что если посмотреть внимательнее, данный случай напоминает идеальную ситуацию, какая имела место при оцифровке квадрата.

Информацию об "идеальном квадрате" см. в главе 7.

На самом деле сетка дискретизации (пиксельная сетка) вряд ли так четко совпадет с линиями оригинала. Вероятнее всего, никогда не совпадет. А в таком случае возможны два основных варианта (повторяем: по-прежнему при равенстве высоты пиксела и толщины линии).

  • Сетка дискретизации может быть слегка сдвинута по отношению к исходной линии вверх или вниз (рис. 8.9). По правилам квантования (округления), о которых можно прочесть ниже, получается следующий результат (рис. 8.10): линия, создаваемая пикселами в битовой карте, "съезжает", соответственно, вверх или вниз на целый пиксел.

    Подробную информацию о правилах квантования см. в главе 9.

  • Сетка дискретизации проходит строго по середине исходной линии (рис. 8.11). Если уж мы предположили, что линия сетки дискретизации проходит по краям линии, то и такой вариант возможен. По тем же правилам получается следующий результат (рис. 8.12): линия, создаваемая пикселами в битовой карте, увеличивается по толщине вдвое.

Рис. 8.9. Сетка дискретизации слегка сдвинута по отношению к линии оригинала

Рис. 8.10. Результат дискретизации (серым цветом обозначен сдвиг)

Рис. 8.11. Сетка дискретизации проходит строго по середине линии

Рис. 8.12. Результат дискретизации

Приведенные выше результаты убеждают в том, что наш идеальный вариант (равенство размера сетки дискретизации толщине линии) далеко не идеален, как это может показаться на первый взгляд. В обоих случаях наблюдаются достаточно серьезные погрешности, которые препятствуют обеспечению достоверного качества исходного изображения.

Следовательно, необходимо внести коррективы в выбор разрешения, и единственный путь — увеличить разрешение. Но тут возникает естественный вопрос: насколько требуется увеличить разрешение?

Скажем, можно увеличить разрешение до максимального (10 000 ppi и выше). Такой вариант может оказаться очень дорогим, т. к. придется использовать совокупность очень дорогостоящего оборудования. Такое разрешение присуще только барабанным сканерам, которые "работают" только с прозрачных оригиналов, в частности со слайдов. Если требуется слайд для чертежа, даже его фрагмента, то — это слайд довольно большого размера, для обработки которого также необходимо особое профессиональное оборудование.

Исходя из этого, затраты вряд ли окажутся соизмеримыми задаче, поэтому давайте найдем условия минимизации этой задачи: насколько нужно увеличить разрешение, чтобы соблюсти экономию и решить проблему качества.

Если сформулировать эту задачу проще, необходимо определить соотношение между размером минимального элемента оригинала и размером пиксела.

Важная мысль

Соотношение между размером минимального элемента и размером пиксела должно быть оптимальным: обеспечивать требуемое качество изображения и не увеличивать чрезмерно объем документа.

Исходя из этой задачи, посмотрим на процесс дискретизации с другой (более простой) точки зрения.

Назад Начало Вперед