Быстрая регистрация
Логин*
Полное имя*
E-mail*
Пароль*
Повторите пароль*
Защита от СПАМА*
If you have trouble reading the code, click on the code itself to generate a new random code.
Оборудование
Сувенирная продукция
Текстиль
Принтеры и материалы для печати
Постпечатные материалы
Материалы для рекламы и гравировки
Услуги
Курсы валют
27 Мая 2017
USD: 57.89 руб., EUR: 64.94 руб.

Разрешение растровых изображений

Главная » Инструкции » Разрешение растровых изображений

Цифровые технологии все больше завоевывают рынок. Резко удешевились сканеры и цифровые камеры, почти все издательства перешли на компьютерную обработку изображений. В итоге технологии, ранее применяемые лишь в специализированных репроцентрах, стали доступны всем. Однако здесь есть немало секретов. В этой статье дается обзор такого параметра как разрешение.

 

Все изображения, с точки зрения количества градаций, можно поделить на тоновые и штриховые. Тоновые иллюстрации содержат различные градации цветов (в случае цветных иллюстраций) или градации серого (в случае черно-белых иллюстраций). Штриховые иллюстрации содержат только два цвета: собственно краски и носителя. На практике наиболее часто приходится сталкиваться с тоновыми изображениями, о них и пойдет речь в статье.

 

Изображение, представленное в цифровой форме, состоит из мельчайших дискретных элементов - пикселей. Последовательность пикселей формирует строку, последовательность строк -- все изображение. Пиксел – величина виртуальная, и может быть характеризован своим цветом, имеющим самые разнообразные форматы представления.

 

Количество элементов (пикселей) на единицу длины называется – разрешением. Оно измеряется в распространенном программном обеспечении в dpi, сокращенное от dot per inch (точек на дюйм) или ppi, сокращенное от pixel per inch (пиксел на точку). Часто эти понятия смешиваются, потому что отображают одно и тоже. Разница лишь в том, что в первом случае единичный элемент изображения назван точкой (dot), а во втором - пикселем (pixel). Всем известная программа PhotoShop оперирует термином dpi, в то время как более верным было бы назвать единичный элемент изображения в цифровой форме - пикселем. Программное обеспечение сканеров также должно было бы оперировать термином ppi, а вот разрешение выводных устройств - всегда измеряется в dpi и в данном случае использование понятия "точка" верно. В целом термин dpi более прижился для обозначения разрешения устройств "ввода/вывода" и цифровых иллюстраций.

 

Разрешение цифровых изображений – понятие запутанное, поскольку каждая стадия процесса воспроизведения накладывает свои требования и ограничения. Рассмотрим этапы последовательно.

 

На этапе сканирования мы переводим изображение из аналоговой формы в цифровую. Разрешение, установленное в программном обеспечении сканера, обозначает, сколько пикселей будет получено на один дюйм реального оригинала. К примеру, если разрешение сканирования установлено, как 300 dpi, а оригинальная иллюстрация имеет десять дюймов в длину и пять дюймов в ширину, то полученное изображение будет содержать 3000x1500 пикселей.

 

Разрешение – один из важнейших параметров сканера. Оно бывает физическое и интерполяционное. Первое зависит от конструкции устройства и в ряде случаев может быть переменным, например как в Linotype-Hell Topaz, где количество различаемых точек на дюйм меняется в зависимости от положения оригинала на рабочем столе сканера. Практически во всех моделях сканеров (особенно недорогих) существует и второй тип разрешения ѕѕ интерполяционное. Дополнительное количество точек на дюйм в этом случае получается методом интерполяции. Суть его в том, что на некотором участке по имеющимся цифровым данным полиномом необходимой степени воспроизводится функция, в приближении отражающая существовавший аналоговый сигнал. Затем по этой функции производится перевыборка (изменение шага дискретизации). Таким образом, можно получить любое количество точек, то есть повысить разрешение сканера.

 

Разрешение цифровых камер дает понятие о том, из скольких точек будет состоять полученное изображение. На этапе преобразования цифрового изображения в компьютере понятие "разрешающая способность" весьма эфемерно. Фактически, это величина, которая показывает, какого размера будет иллюстрация в случае ее вывода. Ни на какие цифровые преобразования разрешение не влияет. Если изображение имеет 3000x1500 пикселей и разрешение 300 dpi, то оно будет выведено размером 10x5 дюймов. Однако если изменить разрешающую способность на 3000 dpi, то оно будет выведено размером 1x0,5 дюйма. При этом файл по-прежнему будет содержать 3000x1500 пикселей. Все цифровые преобразования производятся над пикселями, поэтому на этапе обработки на компьютере, значение разрешения роли не играет.

 

На этапе вывода мы сталкиваемся с огромным количеством разнообразных устройств. Все они связаны с разрешением. В этом случае под разрешением понимают количество точек, которое может "поставить" то или иное устройство на единицу длины.

 

Рассмотрим, например, вывод черно-белого тонового изображения. Для того чтобы воспроизвести черный цвет, нужно ставить черные точки подряд. Для воспроизведения белого - их не надо ставить вовсе. Все промежуточные тона воспроизводятся большим или меньшим количеством точек на единицу площади. Для воспроизведения серого 50 % поля площадь черных точек и пустого пространства должна быть одинакова. Чем светлее поле, тем меньше точек будет ставить выводное устройство.

 

Принтер, как правило, ставит точки случайным образом, но в его программном обеспечении заложено, что для воспроизведения определенного оттенка, надо поставить соответствующее количество точек на единицу площади. Поэтому, пиксел цифрового изображения, характеризующийся многими оттенками, при выводе отображается некоторым количеством черных точек на единицу площади. Вот почему один пиксел иллюстрации в цифровом виде не равен одному пикселю устройства вывода. Процесс преобразования тонового изображения в массу одноцветных точек, расставленных определенным образом по площади листа, называют растрированием.

 

Итак, для воспроизведения оттенков устройство вывода (например, принтер) вынуждено ставить определенное количество черных дискретных точек на единицу площади, которая называется растровой точкой (ячейкой). Если точки в пределах единичной области ставятся случайным образом, то это стохастическое растрирование. Если точки образуют круги или, например, эллипсы, то такой растр называют регулярным. Понятно, что каждая растровая точка образована большим количеством единичных точек. Считается, что растровая ячейка должна состоять из 16x16 единичных точек. В этом случае количество воспроизводимых оттенков составит 16x16 = 256. Такое же количество градаций имеет каждый пиксел в стандартном черно-белом тоновом изображении цифрового формата Grayscale.

 

Растровые точки составляют линии. Совокупность всех линий составляет изображение. Количество линий на единицу длины называют линиатурой (рис. 1). Обычно в программном обеспечении линиатура измеряется в линиях на дюйм или lpi (lines per inch).

 

Линия растровых точек

 

В принципе, каждая растровая точка выводимого изображения может соответствовать одному пикселю цифрового формата. То есть линиатура вывода может соответствовать разрешению цифрового изображения. Но для достижения наилучшего качества, разрешение должно быть вдвое большее линиатура или, другими словами, для формирования одной растровой точки следует взять 4 пикселя. Эту зависимость можно представить в виде формулы

 

d = l х Qf [1],

 

где d – разрешение цифрового файла, l – линиатура вывода, Qf – коэффициент качества, изменяющийся от 1 для малозначимых иллюстраций до 2 для высококачественной продукции. Если исходить из того, что растровая точка состоит из 16x16 единичных точек, то по формуле [1], приняв Qf = 2, получим, что разрешение цифрового файла должно быть в 8 раз меньше, чем разрешение выводного устройства.

 

Для того чтобы проиллюстрировать эту зависимость приведем четыре одинаковых изображения Рис 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4. Для первого коэффициент качества равен 0,5, для второго - 1, для третьего - 2, для четвертого - 4. Линиатура, с которой печатается журнал "РТ", составляет 150 lpi. Исходя из этого, получаем, что для иллюстраций разрешение будет равно 75 dpi, 150 dpi, 300 dpi, 600 dpi соответственно. По приведенным примерам видно, что качество передачи мелких деталей возрастает при изменении Qf от 0,5 до 2. Иллюстрация с Qf = 4 неотличима от той, что имеет Qf = 2.

 

В практике полиграфического производства для печати журнальной продукции и художественных альбомов в большинстве случаев используются три линиатуры: 133, 150, 175 lpi. Иные значения крайне редки. Практически всегда одна растровая точка составляется как минимум из 16x16 единичных точек, поскольку разрешение фотовыводных устройств высоко и может достигать 5000 dpi. Производители драйверов (RIP – Raster Image Processor) подобных устройств также прибегают к некоторым уловкам для улучшения передачи мелких деталей, оставляя линиатуру прежней. Например, можно сместить центр растровой точки для лучшего подчеркивания контура. В силу этого, для определения максимально необходимого разрешения цифрового файла возможно применять формулу [1], приняв Qf = 2.

 

Итак, если вы планируете разместить иллюстрацию размером в страницу А4 в журнале, использующем линиатуру 175 lpi, то максимальный размер цифрового файла составит 2891x4186 точек (8,26 дюймов x 350 точек/дюйм и 11,69 дюймов x 350 точек/дюйм). Для журнала с линиатурой 150 lpi он составит 2478 x 3507 точек.

 

В газетном производстве значение используемой линиатуры изменяется от 85 до 100 lpi. Таким образом, для вывода изображения форматом А4 потребуется цифровая иллюстрация, состоящая максимум из 1652x2338 точек.

 

В качестве примера мы привели максимальный размер цифрового файла при Qf = 2. Также возможно принять Qf = 1, тогда размер файлов уменьшится в 4 раза, но оптимальное качество достигнуто не будет.

 

Теперь поговорим о цифровом разрешении аналоговой пленки. Хотелось бы разделить эту задачу на две:

 

1. Всю информацию, находящуюся на кадре пленки, нужно сохранить в цифровом виде.

 

2. Необходимо создать цифровой файл максимального качества.

 

Первая задача может возникнуть при необходимости сохранить какой-нибудь фотошедевр навечно, не потеряв ни одной мелкой детали. Требования, предъявляемые к процессу сканирования, будут соответствующие.

 

Как известно, разрешение пленки и объектива оценивается функцией передачи модуляции. Оба эти звена одинаково важны. Для оценки информационной емкости важна максимальная пространственная частота системы "объектив-пленка", т. е. максимальная разрешающая способность. Этот параметр в большинстве случаев колеблется в пределах 80-120 лин/мм.

 

Для того чтобы понять, сколько же точек на миллиметр понадобится для сохранения такого количества информации, вспомним теорему Котельникова. Она может быть сформулирована следующим образом: имеется сигнал с ограниченным спектром, например F(t), есть последовательность отсчетов F(t1), F(t2)…F(n). Для того чтобы исходный сигнал можно было бы восстановить абсолютно точно, частота отсчета должна быть вдвое больше, чем максимальная частота исходного сигнала. Ее следствием является то, что для передачи пространственной частоты (скажем, 100 лин/мм) потребуется сканирование с вдвое большей частотой (200 линий на мм). Это легко представить практически. Если бы мы сканировали миру с разрешением 100 лин/мм с таким же шагом в 100 линий на мм, то можно было бы сохранить ее полностью, если каждая линия миры попадет на каждую линию сканирующего устройства. Но если каждая линия миры попадет между сканирующими линиями, то получится серое поле (рис. 3). Пространственная частота устройства считывания (сканера) в 200 лин/мм, означает, что имеется 400 переходов черное/белое или 400 элементов, т.е. для создания такой пространственной частоты потребуется 400 считывающих элементов на мм. Получаем, что для сканирования миры с разрешением 100 лин/мм необходимо взять разрешение сканирующего устройства как минимум 400 точек на мм.

 

Если разрешение совокупности пленки и объектива составляет 80 лин/мм (что понимается как 80 пар линий или 160 переходов черное/белое), то для того, чтобы без потерь сохранить такое количество информации в цифровой форме, потребуется 320 точек на мм или 8128 точек на дюйм. Для формата 24x36 мм это равняется 7680x11520 точек.

 

Таким образом, для считывания всей информации с пленки потребуется разрешение сканирования около 8000 dpi. При таком значении фактически каждое зернышко фотошедевра будет сохранено в цифровом формате. На практике такая задача встречается редко.

 

Рассмотрим задачу получения цифрового файла максимального качества. В данном случае цель состоит в том, чтобы перенести в цифровое изображение только то, что реально сохранено на пленке. Предположим, что разрешающая способность пленки и объектива составляет 80 лин/мм. По теореме, обратной теореме Котельникова получаем, что у существовавшего в плоскости пленки изображения реально сохранена пространственная частота 40 лин/мм. Для восстановления такой частоты необходимо будет сканировать с разрешением 80 точек на мм или 2032 dpi. Получаем, что для создания цифрового файла максимально качества необходимо разрешение сканера в пределах 2000-2500 dpi. Сканеры с таким параметром вполне доступны.

 

Используя разрешение, скажем, в 2000 dpi, мы получим из одного кадра формата 24x36 мм файл, размером 1890x2834 пикселей. Если вернуться к рассмотренному вопросу о необходимой информации для публикации в журнале, то, приняв Qf = 2 и линиатуру журнала равной 150 lpi один кадр узкой пленки может быть напечатан с максимальным качеством форматом 16x24 см, то есть чуть больше, чем половина полосы. Примерно до этого формата не имеет значения, возьмем мы узкую пленку или широкую. Как известно, кадр с узкого формата все же можно поместить на целую полосу (Qf будет равен примерно 1,5), но отличие от среднего формата уже будет заметно.

 

Если пересчитать максимальное разрешение цифрового изображения, полученного с кадра 24x36 мм в мегапикселы, получается 1890 x 2834 = = 5356260 (~ 5,3 мегапикселей). Примерно таким разрешением должна обладать цифровая камера, чтобы сравниться с пленочным аналогом.

 

В заключение хотелось бы отметить, что все приведенные значения не следует понимать буквально. Отличие разрешающей способности пар "объектив – пленка" может быть велико и колеблется от 40 до 150 лин/мм. Поэтому размер полученного цифрового файла с максимальным качеством будет различным. Все рекомендации относительно разрешения цифрового файла для печати могут незначительно меняться, в частности, в зависимости от алгоритма растрирования.

 

Смотрите также:

 

Принтер останавливается во время печати

Защита от неприятностей

Что делать если произошло загрязнение печатающей головки или помпы Вашего струйного принтера

Взаимосвязанное расположение картриджа и печатающей головки струйного принтера

Подходы к фотопечати с помощью струйных принтеров. Управление размером точки

Склеивание трубок-капиляров в шлейф. Изготовление многоканального шлейфа для СНПЧ