Процесс цветной цифровой фотосъемки

Модель цвета RGB
На заре фотографии снимки получались только черно-белыми. Дагерротипы приходилось раскрашивать от руки. И  только в 1860 г. Джеймс Клерк Максвелл  открыл методику использования цветовых фильтров. Он сфотографировал сцену три раза подряд с наложением на объектив трех различных цветных прозрачных пластин (красной, зеленой и синей). При проецировании этих трех снимков и посредством трех прожекторов (с наложением соответствующих этим дагерротипам фильтров) на белый экран и совмещении их друг с другом, было впервые получено полностью цветное  изображение. Более чем через сотню лет  подобную методику применили уже с использованием светочувствительных сенсоров.

Модель RGB описывает излучаемые цвета. Она основана на трех основных цветах — Red (Красный), Green (Зеленый), Blue (Синий). Остальные цвета образуются при смешивании этих трех и называются аддитивными. При смешении красного и зеленого получается желтый, при смешении зеленого и синего — голубой, синий и красный дают пурпурный. Смешение лучей обязательно даст в результате более светлый луч, чем исходные лучи (усиливается освещение). Если смешиваются все три цвета, образуется белый цвет. Смешав три основных цвета в разных пропорциях, можно получить все многообразие оттенков. Основные цвета иначе называются компонентами, или каналами. RGB — трехканальная цветовая модель (рис. 10).
Ее можно также представить в виде

трехмерного куба, по трем осям которого откладываются значения компонентов. В начале координат все составляющие равны нулю, излучение отсутствует (черный цвет). В точке, противоположной началу координат, все составляющие имеют максимальное значение (белый цвет). На линии, соединяющей эти точки по диагонали, три составляющих одинаковы и располагаются в диапазоне от нуля до максимального значения. Они образуют серые оттенки от черного до белого — серую шкалу. Три вершины куба отображают чистые исходные цвета, остальные три — двойные смешения исходных цветов. Количество каждого компонента RGB выражается либо в процентах (реже), либо числами от 0 до 255. Всего получается 256 оттенков каждого компонента и 256 оттенков серого. На каждый канал изображения отводится какое-то количество бит. Для монохромного достаточно 1 бита, в этом случае максимально возможное число цветов 2 (21 = 2). Для описания полутонового изображения отводится 8 бит. 256 — максимально возможное число значений восьмибитного канала (2* = 256). Этого достаточно, чтобы передать оттенки серого. Каждый канал полноцветного изображения представляет собой восьмибитное полутоновое изображение; максимальное число градаций канала, таким образом, составляет те же 256. Получение цвета Набор сенсоров ПЗС-матрицы захватывает только уровень яркости различных участков изображения и, в конечном итоге, на выходе получается черно-белое полутоновое изображение. Но каким же образом формируется цветное изображение? Для этого используются различные цветовые фильтры. Они разделяют на отдельные цвета отраженный свет, поступающий от фотографируемой сцены (рис. 11, 12). Однако в дорогостоящих камерах класса high-end используется CMYK-модель формирования цвета (Cyan-, Magenta- и Yellow-фильтры). Фильтры можно использовать по-разному:
• используются три сенсора, каждому из которых сопоставлен свой фильтр таким образом, что каждый сенсор в отдельности захватывает один из трех основных цветов (так называемые многослойные ПЗС-матрицы, в которых каждый слой распознает свой цвет);
• производятся три независимых выдержки подряд, каждая из которых соответствует определенному цвету;
• фильтры могут располагаться над определенными сенсорами матрицы таким образом, что 1/4 часть фотографии составляет красный цвет, 1/4 — синий и, наконец, 1/2 — зеленый. Зеленому цвету отводится больший объем, поскольку основная часть изображения содержится, как правило, в зеленой части спектра.

После выполнения трех выдержек с применением трех цветовых фильтров для у одной и той же сцены, три изображения, полученных в красном, зеленом и синем цвете комбинируются для воссоздания цветного снимка. Но в том случае, когда фильтры располагаются над определенными сенсорами матрицы, некоторые ячейки хранят информацию о красной составляющей изображения, а некоторые — о синей или зеленой. Для воспроизведения полно цветного изображения необходимо применить интерполяцию, то есть для вычисления двух недостающих цветов данного пикселя изображения использовать цвета двух соседних с ним ячеек. Комбинируя цвет самой ячейки с рассчитанными цветами получают действительный цвет пикселя изображения. Для этого существует специальная программа.
Если цвет данной ячейки ярко красный, у соседних — ярко-зеленый и ярко синий, следовательно, действительный цвет ячейки белый. Для того чтобы вычислить действительный цвет ячейки с наибольшей вероятностью, необходимо включить в рассмотрение 8 соседних ячеек (рис. 13).

ПЗС-матрицы

Приборы с зарядовой связью (ПЗС) или CCD (Coupled Charged Device) относятся к классу твердотельных полупроводниковых приемников. Изобретенный американскими учеными в конце 1960-х годов прибор с зарядовой связью изначально предполагалось использовать как элемент компьютерной памяти. Но вскоре стало ясно, что ПЗС можег успешно применяться в приложениях обработки изображений. Принцип работы ПЗС-матрицы следующий: на основе кремния создается матрица светочувствительных элементов (секция накопления). Каждый светочувствительный элемент имеет свойство накапливать заряды, пропорционально числу попавших на него фотонов. Таким образом, за некоторое время (время экспозиции) на секции накопления получается двумерная матрица зарядов. пропорциональных яркости исходного изображения. Накопленные заряды сначала переносятся в секцию хранения, а далее строка за строкой и пиксель за пикселем — на выход матрицы (рис. 14). Способность накапливать электроны характеризуется предельным уровнем заряда, именно от этой характеристики зависит способность ячейки матрицы отличать самые темные оттенки от самых светлых. Чем лучше такая способность, тем большее количество оттенков будет присутствовать на снимке.

Современные ПЗС, используемые в цифровых камерах, представляют собой матрицу из полупроводниковых чувствительных элементов, на которую проецируется проходящий через объектив свет. Различают три основных вида ПЗС-матриц:

• с полнокадровым переносом (Full-Frame Transfer CCD, FF CCD) (рис. 15);

• с кадровым переносом (Frame Transfer CCD, FT CCD) и с чересстрочным переносом (Interline CCD, IL CCD).

Матрица с кадровым переносом (рис. 16) в отличие от предыдущей схемы имеет промежуточную, покрытую защитным экраном буферную область, куда перемещается спроецированный на матрицу кадр. Непрерывная работа достигается без срабатывания электронного затвора, что повышает скорость переноса кадров. Однако необходимость работы с двумя полупроводниковыми матрицами приводит к снижению разрешения, повышению уровня шумов и стоимости прибора.

Матрицы с чересстрочным считыванием (рис. 17) состоят из нескольких линеек светочувствительных ячеек, параллельно которым размещены буферные линейки, покрытые защитным экраном, а также сдвиговые регистры. Захваченная линейками информация смещается в закрытые от света буферные области, откуда по сдвиговым регистрам передается в нижний сдвиговый регистр, усилитель и на блок аналогово-цифрового преобразования. Разрабатывалась данная архитектура для устранения недостатков схемы с кадровым переносом. Она снижает уровень шумов в матрице, но отличается схемотехнической сложностью. Один из недостатков — пониженная светочувствительность, связанная с уменьшением эффективной рабочей площади, воспринимающей свет.

Плюсы ПЗС   предоставление свадебных услуг в Запорожье
Если для получения изображения далекой слабоизлучающей галактики на фотопленку требуются порой часовые выдержки, то ПЗС позволяет сократить время экспозиции до нескольких минут или секунд!
Известно, что фотографическая эмульсия способна сохранять свою чувствительность к свету лишь кое время в самом начале экспозиции и резко теряет ее при длительных выдержках. ПЗС-матрица, напротив, обладает чувствительностью, которая остается стабильной в течение всего времени экспозиции. Помимо большого диапазона воспроизводимых яркостей ПЗС обладает еще и широким спектральным диапазоном, значительно превосходящим возможности фотопленки. ПЗС реагируют на .зет в диапазоне от рентгеновского до ближнего инфракрасного излучения (от нескольких ангстрем :    примерно, 11 тыс. ангстрем). Таким образом, на сегодняшний день ПЗС обладают самым широким спектральным диапазоном среди всех известных приемников излучения.
Минусы ПЗС  предоставление свадебных услуг в Запорожье
При всех своих положительных качествах ПЗС обладают одним серьезным недостатком — они очень малы. К примеру, большинство матриц имеет немного более 80 тыс. пикселей, расположенных ; 336 рядов и 242 колонки. Размеры одного пикселя в этой матрице составляют 10 микрон, поэтому :общая площадь светособирающей поверхности занимает менее одного процента площади кадра обычной 35-мм пленки! В результате этого, поле зрения при использовании такой ПЗС оказывается намного . меньше поля зрения, которое мы можем получить при съемке на фотопленку.
Далее работа с ПЗС предъявляет высокие требования к компьютеру — ведь для обработки изображений он должен обладать достаточным объемом оперативной памяти и хорошим быстродействием.
Еще одним недостатком является ограничение быстродействия, поскольку информация посыла¬ется по строке, сенсор за сенсором, и затем считывается.

СМOS-матрица

До последнего времени ССD-матрицы практически не имели конкуренции в цифровых камерах. На протяжении многих лет они применялись и применяются в таких устройствах, как сканеры и видеотехника. Но на смену этому распространенному типу сенсоров приходит новый, более дешевый, но почти с такими же характеристиками тип
ПЗС-матрицы — СМОS-матрица. Использование СМОS технологии дает несколько очевидных преимуществ. Здесь в отличие от приборов с зарядовой связью каждый элемент сенсора может быть считан отдельно, и быстродействие этих сенсоров оказывается значительно выше, чем у их конкурентов ПЗС-матриц (рис. 18).

НА сегодняшний день известны два типа CMOS-сенсоров

• сенсоры с пассивными пикселями PPS (Passive Pixel Sensor), разработанные еще в 1960-х гг. Ячейки преобразуют фотоны в электрический сигнал. Этот заряд извлекается из сенсоров, после чего подается на усилитель. Размер ячеек гораздо меньше, чем в CCD-матрице, но достаточен для выполнения своих функций. Матрица весьма быстродействующая. Основной недостаток такой матрицы заключается в том, что она шумит и не слишком чувствительна. Поэтому после получения цифровых снимков требуется их обязательная дальнейшая обработка на компьютере.
• сенсоры с активными пикселями APSs (Active-pixel sensors) отличаются гораздо меньшим шумом по сравнению с PPS. Здесь прямо на самом кристалле с матрицей размещаются специальные электронные схемы, позволяющие определять и устранять шум в каждой отдельно взятой ячейке. Как раз благодаря этим схемам в названии матрицы закрепилось слово «активные».

Плюсы СМОS-устройства: устранение шума, позволяющие получать конечное изображение лучшего качества, чем ПЗС, а также меньший размер ячеек и большее количество размещаемых на кристаллах одинаковой площади сенсоров.
Минусы СМОS-матриц. Хотя чувствительность АРS СМ0S-матрицы является ее сильным преимуществом при хорошем освещении, она оказывается столь же существенным недостатком при освещении слабом. Это происходит потому, что над каждым сенсором располагается описанная выше схема шумоподавления, которая занимает часть его площади. Здесь вводится такой параметр, как коэффициент заполненности, то есть процент активной площади сенсора (рис. 19). При этом у сенсора ССD-матрицы он составляет 100%, в то время как у ячейки СМОS-матрицы он значительно меньше. Чем меньше значение этого коэффициента, тем меньше чувствительность сенсора и, следовательно, тем большее время выдержки необходимо, для получения качественного снимка. Если значение коэффициента заполненности для какой-то цифровой камеры очень мало, то она не сможет правильно зафиксировать снимаемую сцену без использования фотовспышки. Чтобы устранить этот недостаток, для каждого сенсора применяют микролинзы, фокусирующие на него наибольшее количество светового потока.

Таким образом, СМОS-матрицы находят широкое применение в дешевых цифровых аппаратах бюджетного класса. Однако благодаря своему быстродействию, СМОS-матрицы применяются также и в видеокамерах, а точнее в Web-Kaмepax, поскольку из-за огромных массивов информации, поступающих от такой матрицы необходима постоянная связь с компьютером. И, кроме того, она не может захватывать изображение со скоростью большей, чем 20 кадров в секунду, что и делает ее непригодной для использования в полноценных видеокамерах. В настоящий момент выпуск телевизионных матриц и камер по СМОS технологиям только налаживается. Информация о параметрах таких устройств весьма скудна. Можно лишь отметить, что параметры этих матриц не превосходят достигнутых сейчас, что же касается цены, то тут их преимущества неоспоримы (рис. 20).

Разрешение изображения. Физическое и оптическое разрешение

Как уже было сказано ранее, чем больше разрешение изображения, а, следовательно, количество пикселей, использованных для его получения, тем большей четкости, деталировки и , резкости фотографии можно добиться при его дальнейшей ее обработке (рис. 21). Рассмотрим сравнительную таблицу, в которой приводятся различные источники получения циф¬ровых изображений и среднее количество пикселей, приходящихся на каждое из них.

В компьютерном мире понятие разрешения было впервые использовано как один из пара¬метров, экрана монитора. В начале экраны имели разрешение СОА и УвА. И только гораздо позднее были введены другие термины для описания мониторов с большим разрешением. Они. как правило, описывали количество пикселей по горизонтали и вертикали данного монитора. К примеру, УОА монитор имел разрешение 640 пикселей в ширину, 480 в длину. Записывается как 640 х 480. Однако в те времена эти термины еще не применялись, и во время появления цифровой фотографии, когда большинство пользователей являлись не программистами, а дизайнерами, инженерами-конструкторами и людьми других, далеких от программирования профессий, понятие «разрешение» стало неотъемлемой частью спецификации практически любого компьютерного видеоустройства. Оптическое разрешение — количество элементов в линии матрицы, поделенное на ширину рабочей области. Определяется матрицей и шириной рабочей зоны как меньшая из всех приводимых цифр разрешения, но может и не приводиться вовсе. Механическое разрешение — это количество раз «считывания» информации ПЗС-матрицей, поде¬ленное на длину пути, пройденного за это время сканирующей кареткой. Иногда его тоже называют оптическим («оптическое разрешение 300 х 600»), но на самом деле это не так (оптическое будет 300, а 600 — это тоже реальное разрешение, но механизма, а не оптики). Как правило, механическое разрешение задается изготовителем в 2 раза больше оптического (иногда равным ему или в 4 раза большим). при этом, поскольку ССD-матрица не может сканировать с разрешением выше оптического, а  сканируемый квадрат должен остаться квадратом, недостающие «по ширине» точки рассчитываются (инерполируются). Интерполяция же не только не дает видимого повышения качества при фотографировании или сканировании полноцветных оригиналов, но и может ухудшить четкость и заметно : снизить скорость получения цифрового фотоснимка.
Физическое разрешение, истинное разрешение, реальное разрешение: все, что как-то определяется механизмом фотокамеры. Интерполяционное — произвольно выбранное разрешение, до которого специальная программа берется «сама рассчитать» недостающие точки (например выдать 16 х 16 . чек, получив с матрицы 3x3 точки). Ценность величины этого показателя сомнительна и он не имеет совсем никакого отношения к механизму фотокамеры. Заметим, что масштабирование цветного изображения обычно всегда лучше делать в АdоЬе Рhtoshор и фотографировать при этом с разрешением, равным оптическому.

Примечание  

Чем больше разрешение камеры, тем большее количество пикселей будет содержаться в фотоснимке, и, следовательно, потребуется огромный объем памяти для хранения файла этого изображения. Эти снимки по многим параметрам будут пригодны для профессиональной фотоработы и публикации в различных глянцевых журналах, а в некоторых случаях (если камера очень дорогая), то и для печати постеров. Но в большинстве случаев — при создании домашнего фотоархива, выкладывании снимков в Интернет, обмене фотографиями по электронной почте — большое разрешение не принципиально. Наоборот, небольшой размер файлов, в которых хранятся изображения, способствует записи большего их количества в памяти фотокамеры. С этой целью в цифровых фотоаппаратах предусматривают возможность выбора разрешения из перечня возможных: от низкого до высокого.
Для повышения оптического разрешения камер существует единственный способ: увеличить количество сенсоров ПЗС-матрицы. Однако эго вызывает ряд других трудностей:
•    увеличение размера кристалла приводит к увеличению общего количества сенсоров на нем, это повышает сложность, и, в свою очередь, затратность производства. Уменьшенные сенсоры должны обладать повышенной чувствительностью, чтобы захватывать достаточное количество света;
•    значительное количество сенсоров приводит к образованию файлов больших размеров, что вызывает проблемы при работе с запоминающими устройствами.

Пиксели на экране компьютера и на бумаге 

Разрешение монитора всегда задается в виде пары чисел, выражающих высоту и ширину экрана в пикселях 640 х 480, 800 х 600, 1024 х 768 и др. Здесь первое число ширина экрана, второе — его высота (рис. 22).

Изображения на экране компьютера имеют очень низкое разрешение. Как видно из приведенной ниже таблицы, действительное количество пикселей на дюйм зависит и от разрешения монитора, и от  размера экрана. В основном, еще со времен появления первых компьютеров фирмы Apple, разрешение изображений на экране составляет всего лишь 72 ppi (points per inch — точек на дюйм). Числа, выделенные красным, — разрешение изображения в ppi для данной комбинации разрешения экрана  и его размера по диагонали. Как видно из таблицы, не существует определенного разрешения для каждого типа монитора, но намечается явное тяготение к приведенному нами выше среднему значению разрешения.
Разрешение принтера выражается в dpi (dots per inch — точках на дюйм ). И если для отображения текстовой и графической информации монитор использует 72 пикселя на дюйм, то в струйном принтере разрешение достигает 1700 dpi, а в профессиональных печатных системах — от 1000 до 2400 dpi.

Отображение цвета 

Хотя цветовой спектр есть непрерывный континуум, компьютер способен хранить лишь конечное число отличающихся друг от друга цветов. Поэтому здесь особенно важно, сколько оттенков способен различить человеческий глаз: если «цветовое разрешение» формата превышает тонкость нашего зрения, цветовые переходы в изображении будут казаться плавными, в обратном же случае неизбежны «ступеньки». В свою очередь, количество доступных цветов определяется тем, сколько бит информации приходится на каждый пиксель (черно-белое изображение типа bitmap использует значения длиной в 1 разряд). А чтобы вычислить количество цветов нужно возвести число 2 в степень, показатель которой равен количеству отведенных на каждую составляющую цвета бит. Так, если на один пиксель отводится от 1 до 8 бит, следовательно, можно отображать от 2' = 2 до 28 = 256 цветов. Качество, при котором невозможно отличить компьютерную фотографию от настоящей, достигается только при не менее чем трех байтах на пиксель, что дает 224, или около 16 млн, цветов. Кроме идеального для цветопередачи трехбайтового режима («true color»), у многих дисплеев есть промежуточный режим — «high color», отводящий по два байта (точнее, по 15 битов) на пиксель. На широких плавных цветовых переходах в режиме high color можно, приглядевшись, заметить «ступеньки», но в большинстве случаев режим этот ничем не уступает true color (рис. 23). Если сам компьютер не в состоянии отобразить больше 256 цветов (а таких систем еще достаточно много среди подключенных к Интернету компьютеров), то от хранящегося в файле миллионного богатства оттенков проку будет мало. Поэтому для размещения фотографии в Интернете хранить ее в формате «true color» нет никакого смысла.

Форматы файлов цифровых изображений

После получения цифрового изображения, его необходимо сохранить в одном из наиболее часто используемых форматов файлов. Давайте, прежде всего, подсчитаем какое количество памяти нам потребуется хотя бы для запоминания снимка с низким разрешением 640 х 480, содержащим, как нетрудно подсчитать 307 200 пикселей.
Если при этом использовалась модель цветопередачи трехбайтового (24 бит) режима «true color», то изображению потребуется около 1 Мбайта памяти. Если же увеличить разрешение до величины 1024 х 768, то размер изображения увеличится уже до 2,5 Мбайт. Таким образом, размер файла изображения выступает своеобразным индикатором качества изображения.
Для того чтобы уменьшить размеры файлов изображений и, следовательно, сделать более удобным процесс работы с ними широко применяются различные методы сжатия информации, которые не только позволяют сохранять в памяти фотоаппарата большее количество снимков, но значительно ускоряют процесс их загрузки и отображения на  экране фотокамеры. Большинство цифровых камер позволяет регулировать размер файла выбирая размер (формат) изображения (т.е. фотографий размером 640 х 480 разместится в памяти гораздо больше, чем снимков размером 1024 х 768).

Сжатие без потерь

Сжатие без потерь — метод сжатия информации, при котором первоначальная информация полностью восстанавливается, после применения алгоритма сжатия. Однако несмотря на всю привлекательность названия этого метода, он не обеспечивает достаточной степени сжатия видеоинформации, т.е. размер конечного файла получается в среднем на треть меньше первоначального, что во многих случаях считается недостаточным. Поэтому методы сжатия информации без потерь применяются в основном в медицине для хранения рентгеновских снимков, а также в аэронавтике - для хранения спутниковых снимков. Самым популярным алгоритмом при реализации этого метода является алгоритм LZW (назван по заглавным буквам имен его создателей Lempel-Ziv-Welch). Он используется при создании таких известных форматов файлов как GIF и TIFF. Коэффициенты сжатия имеют значения от 50% до 90%.

Сжатие с потерями

 В последнее время алгоритмы сжатия без потерь перестали удовлетворять требованиям, предъявляемым к архивации. Многие изображения практически не сжимались, хотя на первый взгляд обладали явной избыточностью. Поэтому были созданы новые методы сжатия — с потерей информации. Как правило, степень сжатия и, следовательно, степень потерь качества в них можно задавать. При этом достигается компромисс между размером и качеством изображений. Во многих случаях, например при размещении в Интернете или обмене фотографиями по электронной почте, некоторая потеря качества не заметна. Однако в случае вывода изображения на печать это сразу бросается в глаза.
 Архивация с потерями позволяет сжимать изображения с высокой степенью сжатия и незаметными для человеческого глаза потерями. Такой эффект основан на том, что человеческое зрение, анализируя изображения, в первую очередь обращает внимание на контуры, общий переход цветов и нс замечает малые изменения в изображении. Самым распространенным на текущий момент времени алгоритмом сжатия с потерями является JPEG (Joint Photographie Experts Group), позволяющий выбирать степень сжатия информации от 10:1 до 40:1. Поэтому в большинстве цифровых фотоаппаратов можно задавать степень сжатия изображения, что позволяет фотографу выбирать между качеством изображения и его размером. Чем лучше качество изображения (т.е. отсекается меньшее количество информации), тем больше его размер, и наоборот, чем хуже изображение, тем меньше памяти требуется для его сохранения. Большинство камер имеют две или три степени качества изображения: Good, Better, Best (хорошее, нормальное, улучшенное).
 Некоторые камеры имеют возможность выбора режима, при котором изображение записывается в память фотоаппарата как есть, без сжатия. Качество изображения в этом случае наилучшее, но и размер файла также наибольший. Поэтому таких изображений в памяти камеры может храниться очень мало. Помимо этого в некоторых аппаратах предусмотрен формат хранения снимков типа RAW. В этом случае в памяти сохраняется информация снятая непосредственно с ПЗС- матрицы, без цветового преобразования внутренними схемами фотоаппарата. Все преобразования по расчету правильного цвета каждого пикселя выполняются позже при помощи компьютера.

Правила преобразования размеров изображений

Зачастую при работе с цифровыми изображениями требуется переводить размер изображения из одной формы записи в другую в зависимости от того, какую операцию над ним необходимо провести (вывод изображения на экран, перерасчет размера изображения в зависимости от его разрешения и т.д.) Рассмотрим некоторые часто встречающиеся на практике ситуации. Допустим, у вас есть размер изображения выраженный в пикселях. Для вывода изображения на печать необходимо рассчитать действительный размер изображения в сантиметрах или дюймах. Для этого необходимо размер снимка в пикселях разделить на разрешение принтера в пикселях на дюйм (ррі).
Например, сделаем перевод размера изображения в пикселях 1500 х 1200 в дюймы, если известно, что разрешение принтера составляет 300 ррі:
Ширина: 1500 пикселей / 300 ррі = 5 дюймов.
Высота: 1200 пикселей / 300 ррі = 4 дюйма.
Таким образом, изображение при выводе на принтер с данным разрешением будет иметь размеры 5 х 4 дюйма. Однако если бы разрешение принтера было 600 ррі, то результат был бы 2,5 х 2 дюйма. Ширина: 1500 пикселей / 600 ррі = 2,5 дюйма.
Высота: 1200 пикселей / 600 ррі = 2 дюйма (рис. 24). Сканирование — процедура обратная выводу на печать. Обычно размер сканируемого изображения выражаегся в дюймах, а размер изображения файла на экране в пикселях. Для перевода дюймов в пиксели необходимо умножить количество дюймов на разрешение сканера, выраженное в пикселях на дюйм (ррi). Например, если размер сканируемого изображения составляет 4x5 дюймов и разрешение сканера 300 ррi размер каждой из сторон цифрового изображения в пикселях получим путем умножения количества дюймов на количество пикселей на дюйм:
Ширина: 5 дюймов / 300 ррi = 1500 пикселей.
Высота: 4 дюйма / 300 ррi = 1200 пикселей.
Странно, но по количеству пикселей трудно сделать окончательный вывод о четкости изображения и даже о его размере. Одним и тем же количеством пикселей может заполняться разная площадь экрана или листа бумаги. Если их разнести на весь экран, визуально станет заметно уменьшение резкости изображения. И наоборот, если разместить то же количество пикселей на существенно более меньшей поверхности, резкость значительно увеличится. Изображения на принтере или экране, имеющие высокое разрешение, выглядят гораздо четче, потому что имеющиеся в наличии пиксели размещаются на очень маленькой площади, а не потому, что их много.
Окончательный размер изображения зависит именно от разрешения устройства вывода. Представим себе две одинаковых по площади поверхности, одна выложена более крупной плиткой, а другая — мелкой. Во втором случае округлые контуры получаются более четкие и ровные, чем в первом. Однако если у нас есть одинаковое количество плиток разного размера, площадь поверхности выложенной мелкой плиткой окажется гораздо меньше. При многократном увеличении изображения резкость начинает резко падать и в результате становятся визуально заметны отдельные квадратики (так называемый эффект пикселизации).
Чтобы увеличить или уменьшить размер изображения для выбранного устройства вывода, необходимо провести масштабирование изображения в какой-либо программе редактирования изображений. В основе масштабирования лежит процесс интерполяции. При увеличении изображения добавляются новые пиксели, цвет которых совпадает с окружающими их соседями. При уменьшении изображения лишние пиксели просто удаляются.