тонів, як і їх зорове сприйняття істотно відрізняються. Спочатку зупинимося на так званій проблемі гамма-корекції. Справа в тому, що яскравість люмінофору не пропорційна напрузі, підведеній до катодної трубки. Це степенева залежність виду , де значення і залежно від типу пристрою складає біля 0,45 і називається показником нелінійності датчика. Тоді обернена до і величина має значення приблизно 2,2, а відповідний графік залежності G від I має вигляд параболи. Проблему нелінійності добре ілюструє мал. 3.21, на якому зображені графіки прямої пропорційної і квадратичної залежностей ( ). При парабола проходить під прямою, тобто . Це значить, що інтенсивність світла менша, ніж при прямо пропорційній залежності, а тому ділянки тіні були б темнішими, ніж вони мали б бути. При графіки перетинаються, а далі . Ділянки світла світліші, ніж треба.
Гамма-корекція монітора полягає у виведенні на екран монітора замість величини інтенсивності G величини Gcor, що розраховується як , де Gmax - максимально можливе значення інтенсивності (білий колір). Проста гамма-корекція виконується апаратно. Складніші види корекції будуть розглянуті пізніше.
Друга проблема полягає в нелінійному характері зорового сприйняття. На мал. 3.22 зображена шкала сірих півтонів або "сірий клин". Від прямокутника до прямокутника інтенсивність змінюється на величину 0,05. В області світла прямокутники розрізняються чітко, в області тіні не розрізняються зовсім.
Сказане ще раз підтверджує необхідність точнішого кодування півтонів, принаймні достатнього для розрізнення в області максимального сприйняття. Закодовані в цифровому вигляді сірі зображення перетворюються на зображення в градаціях сірого кольору.
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