какая единица измерения обычно связана с разрешением графики
Разрешение (компьютерная графика)
Разреше́ние — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотопленки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение (больше элементов) типично обеспечивает более точные представления оригинала. Другой важной характеристикой изображения является разрядность цветовой палитры.
Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным.
Содержание
Разрешение изображения
Растровая графика
При выводе изображения на поверхность экрана или бумаги, оно занимает прямоугольник определённого размера. Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения. Если пикселы изображения выводятся пикселами устройства вывода один к одному, размер будет определяться только разрешением устройства вывода. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем больше точек отображается на той же площади и тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка. При большом количестве точек, размещённом на маленькой площади, глаз не замечает мозаичности рисунка. Справедливо и обратное: малое разрешение позволит глазу заметить растр изображения («ступеньки»). Высокое разрешение изображения при малом размере плоскости отображающего устройства не позволит вывести на него всё изображение, либо при выводе изображение будет «подгоняться», например для каждого отображаемого пиксела будут усредняться цвета попадающей в него части исходного изображения. При необходимости крупно отобразить изображение небольшого размера на устройстве с высоким разрешением приходится вычислять цвета промежуточных пикселей. Изменение фактического количества пикселей изображения называется передискретизация, и для неё существуют целый ряд алгоритмов разной сложности.
При выводе на бумагу такие изображения преобразуются под физические возможности принтера: проводится цветоделение, масштабирование и растеризация для вывода изображения красками фиксированного цвета и яркости, доступными принтеру. Принтеру для отображения цвета разной яркости и оттенка приходится группировать несколько меньшего размера точек доступного ему цвета, например один серый пиксел такого исходного изображения, как правило, на печати представляется несколькими маленькими чёрными точками на белом фоне бумаги. В случаях, не касающихся профессиональной допечатной подготовки, этот процесс производится с минимальным вмешательством пользователя, в соответствии с настройками принтера и желаемым размером отпечатка. Изображения в форматах, получаемых при допечатной подготовке и рассчитанные на непосредственный вывод печатающим устройством, для полноценного отображения на экране нуждаются в обратном преобразовании.
Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о желаемом масштабе при выводе на печать, то есть о желаемом разрешении в dpi (англ. dots per inch — эта величина говорит о каком-то количестве точек на единицу длины, например 300 dpi означает 300 точек на один дюйм). Это исключительно справочная величина. Как правило, для получения распечатка фотографии, который предназначен для рассматривания с расстояния порядка 20-30 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi. Исходя из этого можно прикинуть, какого размера отпечаток можно получить из имеющегося изображения или какого размера изображение надо получить, чтоб затем сделать отпечаток нужного размера.
Например, надо напечатать с разрешением в 300 dpi изображение на бумаге размером 10×10 см. Переведя размер в дюймы получим 3,9×3,9 дюймов. Теперь, умножив 3,9 на 300 и получаем размер фотографии в пикселях: 1170×1170. Таким образом, для печати изображения приемлемого качества размером 10×10 см, размер исходного изображения должен быть не менее 1170×1170 пикселей.
Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:
По историческим причинам величины стараются приводить к dpi, хотя с практической точки зрения ppi более однозначно характеризует для потребителя процессы печати или сканирования. Измерение в lpi широко используется в полиграфии. Измерение в spi используется для описания внутренних процессов устройств или алгоритмов.
Значение разрядности цвета
Для создания реалистичного изображения средствами компьютерной графики цвет иногда оказывается важнее (высокого) разрешения, поскольку человеческий глаз воспринимает картинку с большим количеством цветовых оттенков как более правдоподобную. Вид изображения на экране напрямую зависит от выбранного видеорежима, основу которого составляют три характеристики: кроме собственно разрешения (кол-ва точек по горизонтали и вертикали), отличаются частота обновления изображения (Гц) и количество отображаемых цветов (цветорежим или разрядность цвета)). Последний параметр (характеристику) часто также называют разрешение цвета, или частота разрешения (частотность или разрядность гаммы) цвета.
Разница между 24- и 32-разрядным цветом на глаз отсутствует, потому как в 32-разрядном представлении 8 разрядов просто не используются, облегчая адресацию пикселов, но увеличивая занимаемую изображением память, а 16-разрядный цвет заметно «грубее». У профессиональных цифровых фотокамер у сканеров (например, 48 или 51 бит на пиксел) более высокая разрядность оказывается полезна при последующей обработке фотографий: цветокоррекции, ретушировании и т. п.
Векторная графика
Для векторных изображений, в силу принципа построения изображения, понятие разрешения неприменимо.
Разрешение устройства
Разрешение устройства (inherent resolution) описывает максимальное разрешение изображения, получаемого с помощью устройства ввода или вывода.
Разрешение экрана монитора
Для типичных разрешений мониторов, индикаторных панелей и экранов устройств (inherent resolution) существуют устоявшиеся буквенные обозначения:
Разрешение (компьютерная графика)
Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным. Более того, возможна не квадратная решётка элементов изображения, а например шестигранная (гексагональная) или вовсе не регулярная (стохастическая), что не мешает говорить о максимальном количестве точек или управляемых элементов изображения на единицу длины или площади.
Связанные понятия
Ма́трица или светочувстви́тельная ма́трица — специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
Не следует путать с режимами автоматического управления экспозициейРежим измерения экспозиции — в современной фото- и киноаппаратуре определяет способ оценки яркости разных частей изображения при инструментальном измерении экспозиции, главным образом, при помощи встроенного в камеру экспонометра.
В компьютерной графике альфа-композитинг (англ. Alpha compositing) обозначает комбинирование изображения с фоном с целью создания эффекта частичной прозрачности. Этот метод часто применяется для многопроходной обработки изображения с последующей комбинацией этих частей в единое двумерное результирующее изображение.
В системах цифрового представления цвета, управление цветом — это контролируемое преобразование между разными моделями представления цвета различных устройств, таких как сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, мониторы, экраны телевизоров, принтеры и т. д.
Результатом сегментации изображения является множество сегментов, которые вместе покрывают всё изображение, или множество контуров, выделенных из изображения (см. Выделение границ). Все пиксели в сегменте похожи по некоторой характеристике или вычисленному свойству, например, по цвету, яркости или текстуре. Соседние сегменты значительно отличаются по этой характеристике.
В электронном растрировании преобразование полутонового изображения в растровое осуществляется без использования фотомеханического растрового эффекта, то есть изображение печатных элементов заданной площади формируется в оптическом тракте экспонирующего устройства.
Размер растрового изображения и его разрешение
Однако это правило справедливо только для этапа создания растрового изображения с помощью технических средств, коих как известно всего 2 — фотоаппарат и сканер. То есть для максимизации качества и детализации растрового изображения фотографировать и сканировать желательно в максимальном из имеющихся в аппарате разрешений. Именно на этом начальном этапе закладывается уровень детализации изображения. И последующее увеличение разрешения, например в программе Adobe Photoshop, не способно увеличить реальную детализацию изображения. Посудите сами — разве программа сможет восстановить утраченные детали, то есть добавить новую изобразительную информацию? Очевидно, что она сможет только перераспределить уже имеющиеся данные на большее число пикселей. В этом случае происходит не улучшение качества изображения, а скорее наоборот — ухудшение, например, резкости.
Тем не менее, возникает резонный вопрос — а для чего тогда нужна команда Фотошопа «Размер изображения» (Меню «Изображение»)?
А нужна она прежде всего для уменьшения пиксельного размера изображения, которое чаще всего необходимо при размещении фотографии в Internet. Но об этом есть отдельная статья. Подготовка фотографий для публикации в WEB. 
Нам же нужно обсудить еще понятие масштаба.
Прежде всего следует иметь в виду, что как устройства получения растровых изображений (устройства ввода), так и устройства вывода растровых изображений (мониторы и принтеры), также имеют пиксельную (растровую) природу. И разрешение всех этих устройств (и ввода и вывода) задаётся при их разработке и производстве. И увеличить его, больше чем оно было задано изначально, невозможно. И, естественно, разрешение всех этих приборов и самого растрового изображения могут быть весьма различны.
Для того чтобы не запутаться в этом разнообразии мы определим следующие понятия:
1. Пиксель — это мельчайший элемент растрового изображения.
2. Видеопиксель — это мельчайший элемент монитора.
3. Точка — это мельчайший элемент напечатанного на бумаге принтером изображения.
4. Масштаб — это соотношение разрешения растрового изображения и монитора. Отображается масштаб в левом нижнем углу рабочего экрана Фотошопа (см картинку выше 16,67% — это как раз масштаб). Измеряется в процентах. 100% масштаб — это когда один пиксель растрового изображения отображается одним видеопикселем монитора. При масштабе менее 100% происходит сжатие (интерполяция) изображения. Растягивание изображения с масштабом более 100% называют экстраполяцией. Интерполяция и, особенно, экстраполяция могут существенно ухудшить качество выводимого на монитор изображения. Поэтому только при масштабе 100% можно оценивать его резкость, поскольку изображение отображается при этом без искажений.
При этом надо иметь в виду следующие простые эмпирические закономерности:
1. Сам файл растрового изображения не имеет никакого разрешения, поскольку файл в компьютере не имеет физического размера, измеряемого в единицах длины — дюймах, метрах, сантиметрах или миллиметрах.
2. Говорить о разрешении растрового изображения можно только применительно к его выводу на техническим устройстве, которое только и обладает заданным на заводе максимальным разрешением, которое можно уменьшить, но увеличить нельзя.
3. В силу своей различной физической природы (светимости) пиксели монитора в 3 раза хуже различимы, чем точки напечатанные на бумаге. Поэтому разрешение изображения для печати должно быть в 3 раза больше, чем разрешение изображения для публикации в Интернете.
4. Нормальное разрешение монитора от 72 до 150 dpi. У мониторов телефонов и планшетов оно может быть и еще больше, но это связано с тем, что телефон мы можем подносить к глазам существенно ближе, чем монитор. Кроме того рост разрешения имеет и часто и маркетинговый характер и не подтвержден технической необходимостью.
5. Нормальное разрешение для печати, которое гарантирует неразличимость точек невооруженным глазом, составляет 300dpi. Если изображение будет напечатано довольно крупным размером, например 300*450 мм, то у такого изображения возможно снижение разрешения до 200dpi, поскольку рассматривать его будут скорее всего с расстояния не менее 0,5м. Для более крупных изображений, например с размером длинной стороны более 1 метра (фото-обои) можно уменьшить разрешение и до 100dpi, поскольку вряд ли это изображение будут рассматривать с расстояния ближе сем 1 метр.
Разрешение экрана монитора
Разрешение — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Более высокое разрешение (больше элементов) обычно обеспечивает более точные представления оригинала изображения.
Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным.
Для типичных разрешений мониторов, индикаторных панелей и экранов устройств (inherent resolution) существуют устоявшиеся буквенные обозначения:
Связанные понятия
Ма́трица или светочувстви́тельная ма́трица — специализированная аналоговая или цифро-аналоговая интегральная микросхема, состоящая из светочувствительных элементов — фотодиодов.
Не следует путать с режимами автоматического управления экспозициейРежим измерения экспозиции — в современной фото- и киноаппаратуре определяет способ оценки яркости разных частей изображения при инструментальном измерении экспозиции, главным образом, при помощи встроенного в камеру экспонометра.
Дисплей на основе интерферометрической модуляции (IMOD) — технология формирования изображения от компании Qualcomm, известная под названием Мирасол (Mirasol), в основе которой лежит идея формирования цветного изображения методом интерференции световых волн, точно так же, как это происходит в природе, например, в крыльях бабочки. Если точнее — как в резонаторе Фабри — Перо.
Мáтричный индикáтор — разновидность знакосинтезирующего индикатора, в котором элементы индикации сгруппированы по строкам и столбцам. Матричный индикатор предназначен для отображения символов, специальных знаков и графических изображений в различных устройствах.
Результатом сегментации изображения является множество сегментов, которые вместе покрывают всё изображение, или множество контуров, выделенных из изображения (см. Выделение границ). Все пиксели в сегменте похожи по некоторой характеристике или вычисленному свойству, например, по цвету, яркости или текстуре. Соседние сегменты значительно отличаются по этой характеристике.
В компьютерной графике альфа-композитинг (англ. Alpha compositing) обозначает комбинирование изображения с фоном с целью создания эффекта частичной прозрачности. Этот метод часто применяется для многопроходной обработки изображения с последующей комбинацией этих частей в единое двумерное результирующее изображение.
В электронном растрировании преобразование полутонового изображения в растровое осуществляется без использования фотомеханического растрового эффекта, то есть изображение печатных элементов заданной площади формируется в оптическом тракте экспонирующего устройства.
В системах цифрового представления цвета, управление цветом — это контролируемое преобразование между разными моделями представления цвета различных устройств, таких как сканеры, цифровые фото- и видеокамеры, мониторы, экраны телевизоров, принтеры и т. д.
Какая единица измерения обычно связана с разрешением графики
Качество компьютерного изображения определяется многими факторами. Одним из ключевых является понятие разрешения.
Вне зависимости от того, сохраняете ли вы изображение на жестком диске, просматриваете на мониторе или выводите на печать, изображение формируется из крошечных элементов. Как вы уже знаете из предыдущих глав, они называются пикселами. Именно количество пикселов в изображении и обозначают термином разрешение (иногда под разрешением понимают расстояние между пикселами, что, впрочем, одно и то же).
Т ермин разрешение тесно связан с другим термином — размер изображения, кото рый определяет физическую длину и ширину изображения. Преимущество использ ования пикселов в качестве единицы измерения размера изображения состоит в том, что в данном случае размер изображения получается как бы зафиксированным.
Например, когда мы говорим о фотографии размером 900 х 600 пикселов, вы мо жете представить себе, насколько она велика. В случае использования других еди ниц измерения реальный размер изображения будет зависеть от его разрешения. Так, если вам дадут цифровую фотографию размером 3×2 дюйма, то вы вынужде ны будете уточнить: «При каком разрешении?»
Однако в реальной жизни связанная с разрешением терминология не так одно значна, как может показаться на первый взгляд. В зависимости от устройства, на котором выводится изображение, возможно использование следующих единиц измерения разрешения:
• spi (sample per inch) — элементов на дюйм ;
• dpi (dot per inch) — точек на дюйм ;
• ppi (pixel per inch) — пикселов на дюйм;
И все же, несмотря на то, что пикселы, точки и элементы характеризуют разные аспекты изображения, между ними много общего. Пиксел является основным эле ментом (кирпичиком) растровых изображений. Это единица измерения, принятая в компьютерной графике, аналогичная привычным для нас сантиметру или литру в повседневной жизни.
Время от времени вы встречаетесь с упоминанием других терминов компьютерной графики: точки и элементы. И пикселы, и точки, и элементы используются для измерения объема работы, выполняемой на различных этапах создания цифрово го изображения. По этой причине, а также из-за некорректного использования их профессионалами пользователь часто воспринимает эти понятия как одно и то же.
Терминологическая путаница в этом вопросе усугубляется еще тем, что часто в качестве универсальной единицы измерения используется единица dpi . Результат — еще меньше определенности. Так, сочетание 300 dpi может характеризовать мо дель сканера и лазерного принтера. Для одних величина 2400 dpi ассоциируется со сканером, а для других — с фотонаборным автоматом. Значение 72 dpi может быть связано с разрешением монитора, но может быть и частотой растра в газете.
Для устранения этих заблуждений мы попытаемся далее установить различие между пикселами, точками и элементами. Но прежде, чем это сделать, вначале коснем ся основных этапов обработки изображения. Это необходимо прежде всего для понимания физических процессов, лежащих в основе формирования понятий раз личных типов разрешения.
Каждый из перечисленных этапов работы с изображением характеризуется своим типом разрешения. Но вместе с тем вне зависимости от стадии обработки само понятие разрешения включает два компонента:
Рассмотрим физическую сущность каждого из этих понятий.
Пространственное разрешение (или просто разрешение) характеризует количество мельчайших элементов информации, из которых состоит изображение. Часто все эти мелкие составные части имеют одинаковый размер, как, например, отдельные пикселы в файле растрового изображения. Однако на нецифровых эта пах допечатного процесса эти части могут отличаться по размеру: например, зерно на фотопленке, которое, можно сказать, является ее разрешением, или полутоно вые точки, образующие разрешение печатной машины.
В случае изображения с высоким разрешением отдельные пикселы очень малы, по этому их можно увидеть только при большом увеличении. Для низкого разреше ния отдельные пикселы достаточно велики, чтобы их можно было наблюдать даже невооруженным взглядом.
Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и тем, соответственно, меньше размер отдельного пиксела. В результате изображе ние с более высоким пространственным разрешением характеризуется большим количеством деталей.
Яркостное разрешение характеризует количество уровней яркости, которые мо жет принимать отдельный пиксел. В литературе его часто называют глубиной цве та. Чем выше яркостное разрешение, тем большее число уровней яркости (или оттенков цвета) будет содержать файл изображения.
В черно-белых изображениях уровни яркости представляются в виде оттенков серого. В цветных изображениях уровни проявляются в виде специфических цветовых тонов. Как правило, для черно-белых изображений яркостное разрешение со ставляет 8 бит, что соответствует 256 градациям яркости; для цветных — 24 бит (или 16,7 млн различных цветов)
На этапе ввода (или захвата) изображения осуществляется его преобразование в цифровую форму (оцифровка). В настоящее время для этой цели в основном используются два типа специальных устройств: сканеры и цифровые камеры (пер вые сведения об этих устройствах вы уже получили ранее в главе 1.
В обоих случаях пространственное разрешение определяется типом используемо го сенсорного устройства.
Сенсоры представляют собой интегральные микросхемы, в которых реализован набор фоточувствительных элементов, конструктивно выполненных в виде лине ек (как в большинстве сканеров) или матриц (как в случае цифровых камер).
Большее количество элементарных фоточувствительных элементов в сенсоре обес печивает большее разрешение.