Теоретическая и экспериментальная оценка минимального достаточного разрешения изобразительной информации Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Из рисунка и табл. 1 и 2 можно сделать вывод, что зеленый цвет подвержен наибольшему выпадению при использовании модели RGB. Это подтверждает ранее сделанный авторами вывод о том, что искажение цвета при использовании модели с большим количеством цветов (CMYK) гораздо меньше, чем при использовании модели RGB.

Список литературы

1. Гуревич М.М. Фотометрия (теория, методы и приборы). Л.: Энер-гоатомиздат, 1983.

2. Джад Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике /пер. с англ. М.:Мир, 1978.

3. Шашлов А.Б., Уарова P.M., Чуркин А.В. Основы светотехники: Учебник для вузов. М.: МГУП, 2002. 280 с.

4. Шашлов Б. Л. Цвет и цветовоспроизведение. М.: Мир книги, 1995.

A.I. Ageeva, N.S. Krestinina, S.I. Hodov

THE COMPARATIVE TEST OF CMYK AND RGB MODELS IN THE CHANNEL SEPARA TED OUTPUT OF FULLCOLOR IMAGES

The advantages of one color mode usage over another are considered and their comparative analysis on the example of some colors are shown.

Key words: color measurement, colorimetry, repeatability, color separation, color reproduction.

Получено 14.12.11

УДК 655.027

А.И. Агеева, канд. техн. наук, доц., [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

Н.С. Кретинина, магистр, 8-953-248-18-73, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

С.И. Ходов, магистр, 8-953-426-71-69, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА МИНИМАЛЬНОГО ДОСТАТОЧНОГО РАЗРЕШЕНИЯ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований величины потребного разрешения воспроизведения изображений от расстояния рассмотрения.

Ключевые слова: цифровая печать, геометрические размеры, точка, разрешение, расстояние рассмотрения, угол обзора, угловое разрешение, порог различения.

Важной задачей, стоящей перед современной рекламно-полиграфической отраслью, является повышение эффективности и экономичности допечатных и печатных процессов.

Согласование разрешения изображения и физического размера, с которым оно будет выводиться, - один из ключевых вопросов, стоящих перед оперативной полиграфией. Если разрешение слишком мало, то есть изображение содержит недостаточно данных для выбранного размера окончательного вывода, то в напечатанной версии будет содержаться недостаточно деталей и могут даже проявляться "ступеньки", артефакты и другие виды пикселизации. Столь же негативные последствия имеет разрешение выше необходимого - возникает ненужное технологическое напряжение, чрезмерно большие размеры файла требуют больших машинных мощностей, затрудняют вывод и могут нарушаться правильные связи контрастов. К тому же, вывод изображения с избыточной линиатурой требует применения бумаги большей плотности, либо с поверхностной отделкой, что неизбежно ведет к удорожанию продукции. В идеальном случае следует определять оптимальный размер выводимого изображения и разрешение для каждого изображения в каждом проекте печати.

Прежде чем будет возможно выработать полезные рекомендации для выбора оптимального разрешения, важно разобраться с используемой терминологией. Это не так просто для данного термина, так как обращение с ним и применение в разных контекстах весьма свободно. В частности, широко используются термины: разрешение при сканировании; оптическое разрешение; разрешение изображения; разрешение отображения; выходное разрешение; разрешение принтера и др. Рассмотрим эти термины подробнее.

1. Входное разрешение измеряет плотность информации, которую устройство ввода изображения вводит на линейный дюйм или сантиметр при оцифровке изображения. Для таких инструментов ввода изображения, как планшетный сканер, сканер для диапозитивов, проекционный или барабанный сканер, термин "входное разрешение" используется наряду с термином разрешение сканирования и измеряется в пикселах на дюйм (ppi) или точках на дюйм (dpi). Если в качестве оцифровывающего устройства используется цифровая камера, то входное разрешение измеряется в терминах общего числа пикселов, которые вводят по горизонтали и по вертикали в ПЗС-матрице камеры.

2. Выходное разрешение - плотность информации, необходимой для окончательного вывода на цветной принтер, имиджсеттер, устройство разработки печатных форм или цифровую печатную машину. Выходное разрешение для любого печатного проекта определяется комбинацией раз-

решения принтера и пространственной частоты растра (если не используется ЧМ-растрирование) и должно быть одинаковым для всех изображений в документе.

3. Оптическое и интерполированное разрешение. Изготовители настольных планшетных сканеров и сканеров для обработки диапозитивов описывают входное разрешение двумя различными способами. Оптическое разрешение сканера указывает самое высокое входное разрешение, которое может реализовать его оптическая система. Однако в рекламных материалах для настольных сканеров обычно приводится максимальное интерполированное разрешение инструмента, которое может быть в два-четыре раза больше. Основная задача, рассматриваемая в данной работе - определить зависимость расстояния рассмотрения, на котором различимы детали основного информационного содержимого изображения и неразличимы субэлементы его составляющие, от разрешения изображения.

До недавнего времени было принято считать, что максимальный допустимый размер репродукции определяется соотношением разрешения выводного устройства и пиксельного размера изображения по выражению

A

amax =— (смХ (1)

Кву

где Rу - разрешение выводного устройства.

Например, для печати на цифровой печатной машине (разрешение 400dpi, что составляет 157 dps, изображения размером 20х20 см) файл изображения должен обладать размерами не менее

A = amaxRву пикс (2)

по каждой стороне.

В то же время опыт рекламных агентств, создающих наружную рекламу и часто работающих с изображениями такого размера, утверждает, что для такого изображения вполне достаточно разрешения в 36 dpi, т.е. размеров 3006х4252 пикселей.

Для целостного и адекватного восприятия изображения зритель должен находиться на таком расстоянии, чтобы иметь возможность целиком наблюдать это изображение [1]. Для стандартного наблюдателя угол обзора человеческого глаза обеспечивает одновременное зрительное восприятие пространства 130 х 160° [2] по вертикали и горизонтали соответственно, как показано на рис. 1.

Для вычисления расстояния рассмотрения необходимо получить ряд зависимостей, которые позволят подсчитать необходимые значения расстояния. В дальнейшем вывод этих зависимостей производится на при-

мере прямоугольного изображения со сторонами а><Ь, расположенного, как

Рис. 1. Угол обзора а и пороговый угол пространственного различения стимулов человеческим глазом в

Рис. 2. Прямоугольное изображение для вывода зависимостей

В отличие от квадратного изображения в прямоугольном в качестве используемого физического размера нельзя выбрать одну из сторон, так как они разные. Поэтому следует воспользоваться таким параметром, как диагональ прямоугольника, который позволит избавиться от привязки к сторонам изображения. При необходимости диагональ прямоугольника можно вычислить по теореме Пифагора:

(Л

= л[а:

Из рис. 1 видно, что

tg

а,

+ Ьг "21

(3)

(4)

где ав = 130° - вертикальный угол обзора; Ь - расстояние рассмотрения, см; С - физический размер изображения (диагональ), см, т.е. необходимым условием полноценности восприятия изображения является

Ь=77сМ • (5)

2tg -в

V 2 У

Аналогичным образом выполняются расчеты для горизонтального угла обзора, однако так как ав <аг, то определяющим будет значение Ь, рассчитанное для вертикали.

Далее необходимо получить зависимость для разрешения. Она выводится с использование угла пространственного различения стимулов 0. Исходя из рис. 1

А а % (т)

"2 2L

Подставляя (5) в (6), получим

(6)

в a'tg(f)

ts У=~ir

Из (7) найдём значение а':

dtg (q)

a =-2 » 1,02 10-4 d

tg (f)

(7)

Тогда разрешение

(8)

R = —f » 9830 dps a d

(9)

Далее необходимо вывести зависимость расстояния рассмотрения изображения от разрешения. Для этого из (10) следует выразить диагональ ё и подставить в (6), в результате получим

г _ 9830

Ь —

2Rtg (а )

2 (10)

Данное выражение представляет собой зависимость расстояния рассмотрения от разрешения. В дальнейшем воспользуемся ею для построения теоретического графика (рис. 3).

Для подтверждения теоретических расчётов был проведен ряд экспериментальных исследований.

Для проведения данного эксперимента были созданы три одинаковых по размеру изображения формата А3 с однородной заливкой и различными разрешениями заливки. Это позволило сосредоточить внимание фокус-группы именно на разрешении, избавив таким образом результаты эксперимента от влияния погрешностей восприятия многоцветного изо-

395

бражения или контура. Единственное отличие этих изображений было в разрешении печати, которые были равны: 25, 50 и 75 dpi.

Изображения были распечатаны и показаны контрольной группе. Контрольная группа состояла из пяти человек, не имеющих серьёзных медицински подтвержденных отклонений зрения. Контрольной группе предлагалось посмотреть на три изображения с разных расстояний и ответить на вопрос: «Видят ли они субдетали изображения?». Ответом могло быть только «да» или «нет», без градаций.

Результаты эксперимента приведены в таблице. Ответ «да» соответствует - 1, ответ «нет» - 0.

Результаты проведения эксперимента

Расстояние, №1 №2 №3 №4 №5

см 25 50 75 25 50 75 25 50 75 25 50 75 25 50 75

50 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

75 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1

100 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1

125 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

150 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

175 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

200 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0

225 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

250 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

275 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Для построения теоретического графика необходимо по выражению (11) высчитать значение расстояния. Для подсчёта этих значений требуется перевести разрешения из dpi в dps. Тогда значения разрешений примут следующий вид:

R25 = 25 dpi = 10 dps R50 = 50 dpi = 20 dps

R75 = 75 dpi = 30 dps (11)

Используя переведённые значения разрешений, получим:

9830 9830 ^ L25 =-=-= 229 см

L50 =

2 R25tg (a) 42.89

9830 9830

2R50 tg (°a) 85.78

9830 9830

2R15tg (0 ) 128.67

L75 =-=-= 77 см

По полученным значениям построим графики, показанные на

рис. 3.

ч \

\\

\v\

\v\

x 4 \ X \ 4 \

N. ^—,

Рис. 3. Графики зависимости расстояния рассмотрения от разрешения

Пунктиром на графике изображена кривая, построенная на основе вычислений, произведённых по выведенным теоретическим расчётным зависимостям. Из анализа графика (рис. 3) можно сделать вывод, что данные, полученные экспериментальным путём, согласуются с расчётными с незначительным расхождением, а, значит, выведенные расчётные зависимости подтверждаются.

Список литературы

1. Хьюбел Д. Глаз, мозг, зрение. М.: Изд-во «Мир», 2003. 240 с.

2. Шашлов А.Б., Уарова Р.М., Чуркин А.В. Основы светотехники: учебник для вузов М.: МГУП, 2002. 280с.

S.I. Hodov, A.I. Ageeva, N.S. Kretinina

THE THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ESTIMATION OF IRREDUCIBLE IMA GER YINFORMA TION 'S RESOL UTION

The results of theoretical and experimental estimation of irreducible imagery information's resolution depending on viewing distance are given.

Key words: digital printing, geometrical sizes, dot, resolution, viewing distance, lookout angle, angular resolution, difference limen.

Получено 14.12.11