3.2.3. (Просторова) роздільна здатність (растрового) зображення.

Два слова в назві підрозділу взяті в дужки, бо їх звичайно випускають, кажучи про роздільну здатність зображення, мають на думці просторову (бо є ще колірна) роздільну здатність растрового (бо зображення бувають ще контурними) зображення. Растрове зображення дуже нагадує вишивку хрестиком, бо складається з пікселів, які саме тому і називаються picture element. При скороченні "ct" перетворилося на "x", так з'явився pixel.

Растрові зображення ідеально підходять до відтворення на екрані монітора, який теж складається з точок. Правда, існує певна проблема, викликана відсутністю одно-однозначної відповідності між пікселами зображення і точками екрану. Загальна кількість точок найбільш детального екрану складає, як ми бачили, 1 920 000. Точок в зображенні може бути набагато більше. Цьому існує декілька причин, найзрозумілішою з яких є потреба масштабування. Дійсно, збільшивши масштаб виводу зображення на екран вдвічі, ми розмістимо на екрані тепер лише одну четверту частину зображення, а тому все воно тепер може складатися з 4 х 1 920 000 = 7 680 000 пікселів. Ще одне подвоєння масштабу приведе до 30 720 000 пікселів і так далі. Якщо таке детальне зображення ми захочемо потім цілком вивести на екран або його частину, то доведеться його узагальнювати, об'єднуючи для виводу декілька сусідніх пікселів в одну точку екрану.

Розміри зображення в пікселах є його абсолютними розмірами, але для вимірювання розмірів вживають також звичайні одиниці довжини метричної системи (міліметри, сантиметри) або дюйми. Трохи пізніше, розглядаючи вимірювання шрифтів, ми зрозуміємо причину популярності дюйму як одиниці довжини. Метричні розміри або розміри в дюймах є умовними розмірами зображення, що показують, яким це зображення буде на папері, але не обов'язково на екрані. Дійсно зображення, що складається з 480 000 точок займе всю поверхню екрану при роздільній здатності монітора 800 х 600. Це ж саме зображення займе лише 61% поверхні цього ж екрану при його роботі в режимі використання роздільної здатності 1,024 х 768. Якщо ж цей же екран перевести в режим 1,600 х 1,200, то зображення з тими ж розмірами тепер складатиме лише четверту частину екрану.

Виходячи з лінійних розмірів зображення в дюймах, його роздільну здатність подають в кількості пікселів на дюйм - ppi (pixel per inch). Звичайно зображення зберігають з роздільною здатністю 72 ppi в тих випадках, коли вони призначені виключно для відтворення на екрані в масштабі 1:1. Необхідність масштабування або якісного роздруку вимагають більших роздільних здатностей. На малюнку наведено зображення з роздільними здатностями відповідно 1000 ppi, 225 ppi, 72 ppi, 20ppi.У випадку масштабування ситуація більш менш зрозуміла. Проблема розрахунку роздільної здатності зображень, призначених також для роздруку, буде розглянута пізніше.

3.2.4. Колірна роздільна здатність зображення.

Для того, щоб домовитись про кількість кольорів, які будуть розрізнятися в зображенні, спочатку з'ясуємо потребу зображень щодо кількості кольорів.

Найпростішим зображенням є штриховий малюнок (line art). Штриховий малюнок - двоколірний, бо необхідно розрізняти лише колір лінії і колір фону (Мал. 3.17). Кожному елементові штрихового малюнка, наприклад, пікселові, якщо малюнок растровий, відповідає одна з двох можливостей: колір є, кольору немає. Колірна роздільна здатність штрихових малюнків дорівнює двом (кольорам).

Наступними за складністю є зображення, в яких використовується невелика (до 256) кількість кольорів. Називатимемо їх плашковими зображеннями, оскільки звичайно вони складаються із областей (плашок), залитих певних кольором. Прикладами служать, діаграми, схеми, графіки, карти, тощо (мал. 3.18).

Колір плашкових зображень задають номером кольору в реєстрі кольорів - палітрі (мал. 3.19). Палітра може бути стандартною, для посилання на яку досить назвати її на ім'я, або власною палітрою того чи іншого зображення. В останньому випадку палітра повинна додаватися до зображення. Виходячи з особливостей двійкового кодування, палітри складаються не більше, ніж з 256 кольорів. Тоді для кодування кольору використовують один байт. Можливі економніші палітри, наприклад, 4 біти - 16 кольорів. У випадку 16 кольорів одного байту досить для розміщення інформації про два колірні елементи.

Одноколірні півтонові зображення (gray picture), прикладом яких можуть служити чорно-білі фотографії - ще один тип зображень. Півтоновими їх називають тому, що вони містять необмежену кількість відтінків сірого кольору - від чисто білого до чорного.

Як це прийнято в цифрових технологіях, необмежена кількість відтінків сірого при цифровому кодуванні замінюється обмеженою кількістю їх кодів. Роздільна здатність за відтінками сірого визначає кількість значень відтінків, які ми здатні закодувати. Якщо обмежитися 4 бітами, то зображення міститиме 4 відтінки сірого. Якщо для кодування використовується один байт, то матимемо 256 різних значень відтінків сірого. Якщо позначити відтінок, що відповідатиме чорному кольору через нуль, а білому - через одиницю, цифрові коди повинні давати дискретну лінійну залежність з кроком h8 = 1:255 = 0,0039215 H 0,03.

Скільки рівнів сірого потрібно для реалістичного відтворення зображень? Вважається, що око розрізняє не більше від 64 рівнів. Значення кроку h6 складе h6 = 1:64 = 0,016 H 0,02. На мал. 3.20 подані приклади зображень з різною роздільною здатністю відтінків сірого. Для цифрового кодування відтінків сірого кольору в принципі можна було б обмежитися 6 бітами. Але потрібно пам'ятати про похибки, що виникнуть при цифровому кодуванні, а особливо при скануванні зображення (див. відповідний розділ). А тому прийнято використовувати звичайне байтове кодування, що дає 256 відтінків.  

Цікаво, що роль темних і світлих