Параметри растрових зображень

Як вже відмічалося раніше, растрове зображення представляється в пам’яті ЕОМ у вигляді матриці окремих пікселів. Нас цікавить якою повина бути кількість пікселів і яка кількість біт відводиться на один піксел, тобто які основні параметри растрового зображення – роздільна здатність та глибина кольору.

Роздільна здатність (resolution) — це степінь деталізації зображення, кількість пікселів (точок), які відводяться на одиницю площі. Тому має зміст говорити про роздільну здатність зображення тільки стосовно до якого-небудь пристрою вводу або виводу зображення. Наприклад, поки є звичайна фотографія на твердому носії, неможна казати про її роздільну здатність. Але як тільки ми спробуємо ввести цю фотографію в комп’ютер через сканер, нам необхідно буде визначити роздільну здатність оригінала, тобто вказати кількість точок, які зчитуються сканером з одного квадратного дюйма.

Оскільки зображення можна розглядати стосовно до різних пристроїв, то слід розрізняти:

- роздільну здатність оригіналу;

- роздільну здатність екранного зображення;

- роздільну здатність друкованого зображення.

п.5.1.1. Роздільна здатність оригіналу. Роздільна здатність оригіналу використовується при вводі зображення в комп’ютер і вимірюється в точках на дюйм. Встановлення роздільної здатності оригіналу залежить від вимог, які вимагаються до якості зображення та розміру файлу. В загальному випадку діє правило чим вище вимоги до якості, тим вище повинно бути роздільна здатність оригіналу.

п.5.1.2. Роздільна здатність екранного зображення. Для екранних копій зображення елементарної точки растра прийнято називати пікселем. Для визначення розширення екранного зображення, крім dpi, використовують ppi (pixel per inch). Розмір піксела змінюється в залежності від обраної екранної роздільної здатності (з діапазону стандартних значень), роздільної здатності оригіналу та масштабу відображення.

Монітори для обробки зображень з діагоналлю 20–21 дюйм (професійного класу), як правило, забезпечують стандартні екранні роздільні здатності 640х481, 800х600, 1024х768, 1280х1024, 1600х1200, 1600х1280, 1920х1200, 1920х1600 точок. Віддаль між сусідніми точками люмінофору у якісного монітора складає 0,22–0,25 мм.

Для екранної копії достатньо роздільної здатності 72 dpi, для друку на кольоровому або лазерному принтері – 150–200 dpi, для виводу на фотоекспонуючому пристрої – 200–300 dpi. Встановлено емпіричне правило, що при друці величина роздільної здатності оригіналу повинна бути в 1,5 рази більше, чим лініатура растру пристрою виводу. У випаду якщо тверда копія буде збільшена порівняно з оригіналом, ці величини слід помножити на коефіцієнт масштабування.

п.5.1.3. Роздільна здатність друкованого зображення та поняття лініатури. Розмір точки растрового зображення на твердій копії (папері, плівці і т. д.) залежить від методу, що застосовується та параметрів растрування оригіналу. При раструванні на оригінал як би накладається сітка ліній, комірки якої утворюють елемент растра. Частота сітки растра вимірюється числом ліній на дюйм (lines per inch — lpi) і називається лініатурою.

Розглянемо прості методи растрування чорно-білого оригіналу. Розмір точки растру розраховуються для кожного елемента и залежить від інтенсивності тону в даної комірці. Чим більше інтенсивність, тим щільніше заповнюється елемент растру, тобто якщо в комірку попав абсолютно чорний колір, розмір точки растра співпадає з розміром елементу растра. В цьому випадку говорять про 100% заповнення. Для абсолютно білого кольору значення заповнення складає 0%. На практиці заповнення елемента на відбитку звичайно складає від 3 до 98 %, при цьому всі точки растра мають однакову оптичну густину, яка в ідеалі наближається до абсолютно чорного кольору. Ілюзія більш темного тону створюється за рахунок збільшення розмірів точок і, як наслідок, скорочення пробельного поля між ними при однаковій віддалі між центрами елементів растра. Такий метод називають раструванням з амплітудною модуляціює (AM).

Існує і метод растрування з частотною модуляцію (ЧМ), коли інтенсивність тону регулюється зміною віддалі між сусідніми точками однакового розміру. Отже, при частотно-модульованому раструванні в комірках растра с різною інтенсивністю тону знаходиться різна кількість точок. Зображення, растровані ЧМ-методом, виглядають більш якісно, так як розмір точок мінімальний і суттєво менший, ніж середній розмір точки при АМ-раструванні. Ще більше підвищує якість зображення різновид ЧМ-методу, який називається стохастичним раструванням. В цьому випадку розраховується кількість точок, яка необхідна для відображення потрібної інтенсивності тону в комірці растра. Потім ці точки розташовуються всередині комірки на віддалях, які вираховуються квазівипадковим методом (використовується спеціальний математичний алгоритм), тобто регулярна структура растра всередині комірки, як і на зображенні в цілому, взагалі відсутня. Тому при стохастичному ЧМ-раструванні втрачає зміст поняття лініатури растра, має значення лише роздільна здатність пристрою виводу. Такий спосіб потребує більших затрат обчислювальних ресурсів і високій точності.

Рис. 2. Приклади амплітудної та частотної модуляції растра

Глибина кольору (color depth) — це кількість біт, які використовуються для представлення кожного піксела зображення, що визначається кольоровим або тоновим діапазоном.

Кольоровий (тоновий) діапазон (color range) — це максимальна кількість кольорів, що використовуються при створенні зображення.

Перевагою растрової графіки є можливість отримання фотореалістичного зображення високої якості в різному діапазоні кольорів.

Недоліками – висока точність та широкий діапазон кольорів потребує збільшення об’єму файлу для збереження зображення та оперативної пам’яті для його обробки, а це потребує високі технічні характеристики ЕОМ – оперативну пам’ять, високопродуктивний процесор для обробки та великий вінчестер для збереження. Неможливість збільшення деталей (пікселізація). Складності редагування, так як всі точки – окремі об’єкти, а їх в картинці середнього розміру – мільйони.