Цифровое фото в числах

Разрешение и графические форматы фотоизображений

Все цифровые изображения можно описать несколькими характеристиками, которые определяют их физический размер (число битов памяти, необходимое для хранения файла изображения) и качество. Эти характеристики взаимосвязаны. Так, например, чем выше качество фотографии, тем, как правило, больше размер файла, в котором она хранится. Для того, чтобы определить с чем связано качество цифрового изображения необходимо познакомиться с такими понятиями, как разрешение и графические форматы.

Разрешение

Цифровое изображение формируется из крошечных элементов, называемых пикселами. Пиксел является основным элементом (кирпичиком) растровых изображений. Это единица измерения, принятая в компьютерной графике, аналогичная привычным для нас метру, килограмму или литру в повседневной жизни. Именно количество пикселов в изображении и обозначают термином разрешение.

Чем выше разрешение, тем большее количество пикселов содержит изображение и тем, соответственно, выше качество такого изображения, поскольку изображение с более высоким разрешением характеризуется большим количеством деталей.

При сканировании, а также съемке цифровым фотоаппаратом или видеокамерой осуществляется преобразование аналогового изображения в цифровую форму (оцифровка). В настоящее время для этой цели в основном используются сенсорные устройства.

Сенсоры представляют собой интегральные микросхемы, в которых реализован набор фоточувствительных элементов, конструктивно выполненных в виде линеек (как в планшетных сканерах) или матриц (как в случае цифровых камер). Чем больше количество элементарных фоточувствительных элементов в сенсоре, тем большее разрешение он обеспечивает.

Сенсоры с небольшим количеством фоточувствительных элементов не позволяют получить изображение с высоким разрешением. В таком изображении отдельные элементы (пикселы) могут быть видны невооруженным глазом, что приводит к проявлению ступенек, т.е. эффекта пикселизации (рис. 2.4).

увеличить изображение
Рис. 2.4. Пример пикселизации текста

И наоборот, большое количество очень маленьких cветочувствительных элементов позволяет получать цифровую модель изображения, близкую к оригиналу. В технической документации по эксплуатации сканеров в качестве единиц, определяющих их разрешающую способность, обычно используют количество точек на дюйм — dpi (dots per inch). То есть, при установке режима сканирования необходимо задавать разрешение сканера в этих единицах, например, 300 dpi.

Разрешение оптическое (физическое) и программное (интерполяционное)

Оптическое разрешение указывает реальное количество светочувствительных элементов в квадратном дюйме (1 дюйм = 2,54 см).

Интерполяционное разрешение является не физической характеристикой цифрового устройства, а характеристикой его программного обеспечения. Поэтому качество изображений, полученных с использованием интерполированного разрешения, зависит от качества алгоритмов интерполяции, реализованных в программе.

Например, в паспорте сканера может быть указано оптическое разрешение 1200 dpi, а разрешение программное - 24000 dpi..

Разрешение монитора

Разрешающая способность монитора связана с максимальным количеством точек, которое он может генерировать и их размером, а измеряется числом точек в одной горизонтальной строке и числом горизонтальных строк экрана. При обычном на сегодня размере точки ("зерне") 0,2 мм для 17-дюймовых мониторов стандартным является разрешение 1024x768.

Разрешение принтера

Разрешающая способность лазерного принтера определяется количеством точек, которые принтер может напечатать на одном дюйме (dpi — dots per inch). Так, если лазерный принтер имеет разрешение 300 точек на дюйм, то в одном дюйме он может напечатать 300 точек.

Вы можете посмотреть разрешение установленного у вас принтера, выполнив команду Пуск Панель управления Принтеры и факсы (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Окно выбора разрешения принтера Samsung ML-1200

Разрешение цифровой камеры

В цифровой камере свет, прошедший через объектив, попадает на светочувствительную матрицу (занимающую место пленки) — совокупность сенсоров CCD (ПЗС) или CMOS (КМОП), которые и выполняют оцифровку изображения. В процессе оцифровки изображения с цифровой камеры содержащаяся в нем информация конвертируется в набор чисел, организованных в виде матрицы, называемой битовой матрицей (bit-map). При этом каждой фотоячейке сенсора соответствует определенный числовой элемент в битовой матрице.

Светочувствительная матрица (сенсор) является главным (и самым дорогим) компонентом цифровой камеры. Качество снимаемого камерой изображения зависит в основном от разрешения сенсоров и качества оптики фотокамеры.

В цифровых камерах основной единицей измерения разрешения является пиксел и его величина определяется размером отдельной ячейки ПЗС-матрицы.

Для изображений, введенных в компьютер с помощью цифровой камеры, разрешение может быть задано или в виде конкретного числа мегапикселов (мегапиксельный сенсор содержит 1 миллион фоточувствительных ячеек) или как растровое изображение с указанным числом пикселов по горизонтали и вертикали. Например, цифровая камера, имеющая 2,1 мегапиксельное сенсорное устройство, создает файл изображения размером 1792*1200 пиксел (сохраненный в JPEG формате).

Форматы графических изображений

После того, как кадр в цифровом фотоаппарате снят, полученную картинку необходимо записать в память. Для этого чаще всего используются графические форматы JPEG или TIFF. Причем, для фотографа не столько важен формат записи, сколько возможности используемых в них режимов сжатия (желательно - с минимальной потерей качества), а также количество памяти в камере. Поговорим об этом подробнее.

Каждый из существующих сегодня форматов прошел естественный отбор, доказал свою жизнеспособность и практическую ценность. Все они имеют характерные особенности и возможности, делающие их незаменимыми в конкретных сферах применения: Web-дизайне, при печати, ретуши фотографий и других.

Все множество форматов, используемых для записи изображений, можно условно разделить на две категории:

• хранящие изображение в растровом виде (BMP, TIFF, JPEG, PNG, GIF и др.);
• хранящие изображение в векторном виде (WMF, CDR, AI, FH9 и др.);

Какому формату отдать предпочтение? Профессионалы знают, что лучше сохранять результаты работы в формате, который является "родным" для используемой программы. Например, в Photoshop — PSD, CorelDRAW — CDR, Flash — FLA. Это позволит в максимальной степени реализовать возможности программы и застраховаться от неприятных сюрпризов. Однако в данной лекции мы уделим внимание в основном растровым форматам, поскольку с фотографией приходится работать именно в растровых графических редакторах.

Растровые форматы

Растровое изображение (растр) напоминает сетку (таблицу) пикселов, которая в простейшем черно-белом варианте состоит из двух типов клеточек: белые или черные, и которые могут быть закодированы, соответственно, ноликом или единичкой. В отличие от черно-белого, в цветном RGB-изображении, например, глубиной 24 бита, каждый пиксел кодируется 24-битовым числом, поэтому в каждой ячейке битовой матрицы хранится число из 24 ноликов и единичек.

Теперь перейдем к рассмотрению наиболее распространенных форматов растровых изображений.

BMP

Формат BMP (от слова bitmap) — это родной формат Windows. Он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под управлением этой операционной системы. Применяется для хранения растровых изображений, предназначенных для использования в Windows, например, в качестве фона вашего рабочего стола. С помощью этого формата вы можете задать глубину цвета от 1 до 24 бит. Предоставляет возможность применения сжатия информации по алгоритму RLE.

Информация в этом формате хранится как бы в виде "снимка с экрана". Преимущества — очень быстрый вывод изображений, основной недостаток — огромные размеры файлов: размер BMP-файла = размер по горизонтали * размер по вертикали * глубину пиксела.

Формат является "родным" для графического редактора MS Paint. Использование формата BMP не для нужд Windows является распространенной ошибкой новичков. Ни на что другое он не годится: ни для фоторабот, ни для Web, ни для печати, ни для простого переноса и хранения информации.

TIFF

Формат TIFF (Tagged Image File Format) является одним из самых распространенных среди известных в настоящее время форматов. Ему доступен весь диапазон цветовых моделей — от монохромной до RGB и CMYK. Он был разработан совместно фирмами Aldus Corporation и Microsoft как универсальный открытый формат, допускающий модификации. Поэтому файл TIF-формата, созданный на IBM PC или совместимом компьютере, поддерживается операционной системой Macintosh и большинством Unix-подобных платформ. Он также поддерживается практически всеми основными пакетами растровой и векторной графики, программами редактирования и верстки текста. На сегодняшний день формат TIF является лучшим выбором при импорте растровой графики в векторные программы и издательские системы.

В отличие от BMP, формат TIF поддерживает ряд дополнительных функций:

• Использование дополнительных каналов ( альфа-каналов или, как их еще называют, каналов - масок).
• Использование сжатия. Это свойство позволяет уменьшать размеры файла до 50% от исходного с помощью LZW алгоритма сжатия, выполняемого практически без потери информации.
• Возможности выполнения предварительного цветоделения, что актуально при использовании данного формата в полиграфии.
• Поддержка работы с многослойными изображениями.

Формат TIFF постоянно развивается. Доказательством тому является разработка фирмой Adobe новой модифицированной версии, сделавшей его поистине универсальным форматом для использования в допечатном процессе. Так, например, недавно вышедшая восьмая версия Adobe Photoshop позволяет хранить в TIFF информацию о слоях, масках, использованных эффектах и др.