Модул 4 - Обработка на изображения

4.1. Създавайте изображения

Могат да възникнат два случая:

съществува изображение или някакъв физически обект и човек иска да направи електронно представяне на него, което може да бъде обработено от компютър, става въпрос за „дигитализация“;
искаме да създадем изображение от нулата: говорим повече за "синтез" на изображение.

4.1.1. Дигитализация

Да се дигитализира изображение означава да му се даде електронно представяне от реалния обект, който служи като негова опора (хартия, филм, слайд, негатив, но също и 3D обект).

През повечето време това представяне ще бъде матрица, т.е. матрица (масив), където всяка точка ще бъде представена с цвят.

Това електронно представяне на изображението ще се характеризира с два параметъра:

резолюцията: изразено в dpi (точка на инч = точка на инч) това е броят точки от представянето на единица дължина на физическия обект, който трябва да се дигитализира.
Динамиката: броя на наличните цветове за кодиране на изображението.

Резолюцията

Повечето от наличните днес материали ви позволяват да изберете разделителната способност на сканиране и следователно фината представа на изображението. Следващите примери показват как изглежда сканирането на едно и също изображение, когато променяте настройката на разделителната способност.

Трябва обаче да знаете, че за всеки материал има оптимална разделителна способност: тази, която ще даде резултат с по-добро качество и която съответства на максималния капацитет на сензорите. Дори ако софтуерът, който използвате, ви предлага по-високи разделителни способности, всъщност няма да има повече точки, придобити от сензорите, допълнителните точки всъщност ще бъдат изчислени чрез интерполация (цветът им няма да бъде получен чрез измерване, извършено върху първоначалния обект но ще се изчислява от тези на съседните точки). Тази техника не се препоръчва: всъщност след това ще получите по-тежко изображение (тъй като е по-плътно), но съдържащо не повече информация от тази, сканирана с оптимална разделителна способност (това съответства на обработките, които сме приложили към изображението). при 50 dpi в следващата таблица).

Ще вземем като подкрепа за нашите илюстрации хартиения отпечатък на мадагаскарска хамелеонска снимка.
Изображенията в лявата колона се получават чрез сканиране на един и същ квадрат от 1 сантиметър (1 инч = 2,54 см или 1 см = 0,4 инча) настрани при различни резолюции, централната колона дава размера на изображението, дясната колона се състои от изображения, интерполирани от изображението, сканирано при 50 dpi:

50 dpi
(0,4 * 50) * (0,4 * 50)
= 387 точки

100 dpi
(0,4 * 100) * (0,4 * 100)
= 1550 точки

200 dpi
(0,4 * 200) * (0,4 * 200)
= 6200 точки

300 dpi
(0,4 * 300) * (0,4 * 300)
= 13 950 точки

400 dpi
(0,4 * 400) * (0,4 * 400)
= 25 600 точки

600 dpi
(0,4 * 600) * (0,4 * 600)
= 55 800 точки

В допълнение към ограниченията, свързани с материала, използван за сканиране, е необходимо да се вземат предвид и ограниченията на изображението, което трябва да се сканира: това важи особено за печатните изображения: високата резолюция на сканиране няма да даде по-добро качество към изображението (изображението е по-фин на детайлите), но ще разкрие екранирането на печата. Както е показано на следващите две изображения, сканирането на разпечатка със стандартно качество (използвано например за периодични издания) показва екрана от 300 dpi.

Изображения, получени чрез сканиране на снимка на списание:

Следователно трябва да намерим правилния баланс между качеството и теглото на изображението. Критериите, които ще определят този баланс, всъщност ще бъдат свързани с естеството на използването, което искате да използвате на изображенията. "Стандартните" компромиси са:

за показване на екрана: разделителна способност 72 dpi (разделителна способност на екрана);
за печат: разделителна способност 300 dpi (Забележка: за много спретнати отпечатъци обикновено приемаме разделителна способност от 1,5 до 2 пъти екрана (lpi) на принтера).

Динамиката

Динамиката на изображението е степента на използваемата гама от цветове. Той е свързан с дължината на кодирането на всеки цвят:

ако цветът е представен от един бит, ще има две възможни стойности, 0 или 1, т.е. бяло или черно. Казва се, че изображението е двоично.
ако цвят е представен на един байт (8 бита), ще имаме 2 8 = 256 възможни цвята. Такъв е случаят с така наречените изображения с „фалшиви цветове“ или „палитра“ (GIF формат например) и изображения в „сива скала“.
накрая, говорим за „истински цветове“, когато използваме байт, за да съхраняваме всеки компонент в пространството на цветовото представяне (червено - зелено - синьо), ще имаме 2 8 * 2 8 * 2 8 = 16 милиона цвята, но всяка точка ще бъде кодиран на 3 байта.

Нека се върнем например към нашето изображение от 1 см страна, сканирано при 300 dpi; видяхме, че тя е представена от матрица от 13 950 точки:

в двоичен файл, размерът му ще бъде 13 950 бита, т.е. 1743 байта
в 256 цвята (или 256 нива на сивото), размерът му ще бъде 13 950 байта
в "истински цветове" ще имаме размер от 41 850 байта

Определяме най-подходящата дължина на кодиране според естеството на обекта, който ще се дигитализира:

ако това е документ, отпечатан в черно и бяло, без възпроизвеждане на снимки, двоично (или "редово") сканиране и двоично кодиране ще работят много добре,
ако е просто изображение (лога, диаграми, графики и криви.) или сложен документ, но черно-бял: по-скоро ще изберем кодиране в 256 цвята или нива на сивото,
накрая, ако това е снимка или изображение с разширен цветен диапазон, ние ще изберем кодиране в 16 милиона цвята.

Следващата таблица дава общ преглед на това, което варирането на динамичния параметър произвежда върху едно и също изображение, сканирано при 300 dpi:

Черно и бяло
(2 kb)

256 нива на сивото (17 kb)

256 цвята (10 kb)

16 милиона цвята - компресирани (19 kb)

16 милиона цвята - некомпресиран (30 KB)