Реферат: Роздільна здатність моніторів принтерів сканерів

Нарешті останній тип зображення - це повноколірне півтонове зображення. Таке зображення можна кодувати в колірній моделі RGB, використовуючи по 256 відтінків кожного з кольорів. Всього це дасть 256 х 256 х 256 = 16,8 млн. кольорів. Це так званий 24-бітовий колір або стандарт true color.

Насправді стільки кольорів не потрібно. Вважається, що око сприймає 128 кольорів при 30 значеннях насиченості та 50 значеннях яскравості. Це складе 128 х 30 х 50 = 192 тис. кольорів. Якщо зображення не містить тонких колірних переходів, то високої якості зображення можна досягти, обмежившись лише 5 бітами на колірну складову або 32 768 кольорами. На цьому ірунтується так званий 15-бітовий стандарт high color, що забезпечує досить якісне кольорове зображення. На малюнку подано зображення відповідно в 24-, 8- і 4-х бітовому кольорах

3.2.5. Співвідношення роздільної здатності та об'єму файлу.

Звичайно просторова роздільна здатність може змінюватися від 20 до 2400 ppi. Програми створення зображень влаштовано так, що розміри зображення можна вибирати вибирати в дюймах, сантиметрах або пікселах. Якщо ми встановили роздільну здатність 72 ppi, то кожен квадратний дюйм зображення міститиме 72 х 72 = 5184 піксела, при здатності 300 ppi - 300 х 300 = 90 000 пікселів.

Для штрихового малюнка кількість пікселів зображення співпадає з кількістю бітів, необхідних для його кодування. Для зображення в градаціях сірого зображення кількість пікселів дасть його розмір в байтах. Для повноколірного півтонового зображення в моделях RGB, HSV або CIE Lab кількість пікселів множимо на 3, а в моделі CMYK - на 3.

Наприклад, для кодування екрану 640 х 480 кольорового монітора в 24-бітовому форматі RGB потрібно 640 х 480 х 3 = 920 Кб, а монохромного монітора 920 Кб : 3 = 307 Кб. Для екрану 1024 х 768 ця цифра зростає до 1024 х 768 х 3 = 2304 Кб = 2,25 Мб. Це говорить про те, що при такій роздільній здатності відео пам'яті в 2Мб вже не достатньо. Розміри відеопамяті при різних роздільних здатностях наведено у таблиці

Роздільна здатність	256 кольорів (8-біт)	65,000 кольорів (16-біт, high color)	16.7 млн. кольорів (24-біт, true color)
640x480	512K	1 MB	1 MB
800x600	512K	1 MB	2 MB
1,024x768	1 MB	2 MB	4 MB
1,152x1,024	2 MB	2 MB	4 MB
1,280x1,024	2 MB	4 MB	4 MB
1,600x1,200	2 MB	4 MB	6 MB

Тепер оцінимо пам'ять, виходячи з розмірів роздруку графічного файлу. Візьмемо зображення, що вимагає стандартного аркушу формату А4 в колірній моделі CMYK. Нехай роздільна здатність складе 300 ppi, тоді 1 кв. дюйм міститиме 90 000 пікселів, а все зображення (8,3 х 11,7) кв. дюйми х 90 000 х 4 = 34 812 142 байт = 33 Мб.

Проведені розрахунки показують, що графічні зображення можуть вимагати значних обсягів пам'яті, а тому їх використання вимагає ретельного вибору роздільної здатності та колірної моделі.

Роздільна здатність сканера

Цифрове кодування художніх оригіналів виконується за допомогою сканерів, цифрове фотографування як оригіналів, так і живої натури - за допомогою цифрових фотокамер. Цифрове кодування виконує дві основні функції. По-перше, розбиває неперервне зображення на точки - піксели. По-друге, кожній точці приписує (три) цифрові колірні характеристики, а у випадку монохромних зображень, характеристику яскравості.

Попри деякі конструктивні відмінності, принцип дії сканера, як і цифрової камери, полягає в освітленні оригіналу або живої натури за допомогою штучного або сонячного світла та вимірюванні за допомогою світлочутливого сенсора яскравості світлового потоку, пропущеного прозорим або відсвіченого непрозорим оригіналом чи живою натурою. Сонячне світло використовується виключно цифровими камерами, штучне освітлення всіма видами цифрувальної апаратури. Принцип кольорового сканування - той же, що і монохромного. Тільки в останньому випадку кожен піксел створюється одним сенсором, а в першому - трьома за кількістю колірних каналів. Сенсори ті ж самі: тільки на шляху світла до сенсора знаходиться відповідна лінза, що виділяє яскравість потрібної колірної складової - червоної, синьої або зеленої.

Кожен сенсор перетворює величину освітленості в електричну напругу, яка поступає на вхід аналогово-цифрового перетворювача. Останній перетворює її в цифровий код, що поступає на вхід процесору цифрової обробки сигналів. Процесор виконує первинну обробку, стиснення та передачу цифрових даних у пам'ять. Колірна роздільна здатність безпосередньо залежить від яскравості світла. Вона визначається глибиною кольору сканера. Звичайно це 24 біти, але все частіше використовуються сканери з глибиною кольору 36 (12 біт на колір). Підвищена точність дає можливість уникнути похибок цифрового кодування. Кількість сенсорів, що припадає на одиницю довжини оригіналу, називається оптичною роздільною здатністю сканера. Вона визначає просторову роздільну здатність зображення. існують прийоми підвищення оптичної роздільної здатності шляхом апаратної або програмної інтерполяції. Звичайно сканери забезпечують 300, 600 або 1200 ppi. Схема цифрової обробки зображень подана на мал.

За будовою розрізняють сканери барабанні та планшетні. Вони відрізняються конструктивно способами розміщення та пересування освітлювача, сенсорів та оригіналів. Барабанні сканери - це сканери суперкласу і, природно, супервартості, призначені для надзвичайно якісних робіт. Ми обмежимося розглядом лише планшетних сканерів.

Оригінал освітлюється потужною флуоресцентною лампою або лампою з холодним катодом. Останні довше в процесі експлуатації тримають характеристики білого світла, а крім того не перегрівають сканер. Лінійка світлочутливих елементів фіксує яскравість світла, пропущеного або відсвіченого, уздовж однієї лінії. Кожен світлочутливий елемент створює один піксел в лінії. Потім лінійка пересувається вздовж оригіналу на величину свого кроку і процес повторюється знову. Оптична роздільна здатність в планшетних сканерах ділиться на горизонтальну та вертикальну. Горизонтальна залежить від двох параметрів: кількості датчиків у лінійці та ширини лінійки. Вертикальна залежить від кроку і може бути вищою від горизонтальної. Тоді довіряємо горизонтальній, бо вертикальна, швидше всього, буде інтерпольованою. Зауважимо, що вже при роздільній здатності 600 ppi та ширині лінійки 8,5 дюйма ( стандарт А4) необхідно 5100 сенсорів, а при роздільній здатності 1000 ppi - 8500 сенсорів на лінійці. Ясно, що роздільна здатність планшетного сканера не може зростати безмежно.

Але найважливішим параметром сканера є його оптична щільність. Вона виражає логарифм непрозорості оригіналу, тобто логарифм відношення загального потоку світла, до потоку світла, відсвіченого непрозорим або пропущеного прозорим оригіналом. Абсолютно білий папір або абсолютно прозора плівка мають оптичну щільність нуль. Дійсно, якщо , тобто , або відсвічений (пропущений) потік дорівнює повному . Звичайно, це ідеальний випадок. На практиці частина світлового потоку поглинається навіть білим папером або прозорою плівкою. Вважається, що або вже є досить добрим показником білизни (прозорості). Звичайно 0,1 є значенням мінімальної оптичної щільності сканера Dmax. Мінімальність означає, що сканер не відрізнить ділянку оригінала з показником від ділянки з показником або . Оптична щільність, рівна 1,означає ослабленість потоку в 10 разів , рівна 2 - в 100, 3 - в 1000, а максимальним значенням оптичної щільності Dmax вважається 4, що відповідає потоку, ослабленому в 10000 разів . Максимальне значення досягається лише прозорими високоякісними оригіналами, для непрозорих оригіналів оптична щільність, рівна 2,5, вже недосяжна.

Значення можливої оптичної щільності того чи іншого типу оригіналу корисно знати, вибираючи тип сканера. Найбільш уживані оригінали наведені в таблиці:

Характеристики оригіналів	Оптична щільність
газетний папір	0,9
крейдяний папір	1,5-1,9
Фотознімки	2,3
негативи	2,8
Слайди	2,7-3,0
Високоякісні слайди	3,0-4,0

Оптична щільність оригіналу виражає його здатність містити тонкі тонові переходи, в свою чергу різниця Dmax - Dmax називається динамічним діапазоном сканера. Вона виражає його здатність відтворювати тонкі півтонові переходи Dmax - Dmax = 4,0 - 0,1 = 3,9 визначає можливість сканера розрізняти десятки тисяч відтінків кольору. Ясно що динамічний діапазон сканера прямо залежить від його глибини кольору. 24-бітовий колір відповідає діапазону 2,4. Для забезпечення максимального динамічного діапазону потрібно принаймні 36 біт (212 = 4096). Наступна обробка (корекція кольору, гамма-корекція) можуть привести до зменшення глибини кольору, але низький динамічний діапазон неминуче виливається у втрату дрібних деталей зображення особливо у області тіні.

За динамічними діапазонами розрізняється якість сканерів:

Характеристики сканерів	Динамічний діапазон
Прості	2,2-2,5
Середні	2,8-3,2
Планшетні високої якості	3,4-3,9
Барабанні	3,4-4,0