Лабораторна робота №4 Дослідження різних методик отримання кольорових растрових зображень
Мета роботи: Ознайомлення з основними методиками отримання кольорових зображень. Отримання поняття про будову цифрових камер та сканерів.
Завдання роботи:
Ознайомитись теоретично та практично з основними кольоровими моделями растрових графічних файлів та з редактором растрових зображень Photoshop.
Отримати кольорове растрове зображення слайду використовуючи CCD – камеру (знімає тільки градації сірого) та світлофільтри (RGB).
Отримати кольорове растрове зображення за допомогою чорно-білого сканера (з оптичною роздільною здатністю 600 dpi, 300dpi, 30dpi) та RGB-світлофільтрів. Оцінити візуально оригінал і результат, та поясніть причини наявних відмінностей.
Теоретична частина
Отримання растрових зображень цифровою камерою
Сучасна цифрова фотографія почала розвиватись внаслідок використання різних технологій, які мають одну спільну ознаку – запис зображення без застосування фотоплівки. В процесі сканування зображення цифровою камерою об’єкт проектується об’єктивом на світлочутливу поверхню (рис. 1).
Рис. 1. Формування зображення на світлочутливому елементі за допомогою об’єктиву.
Зчитування інформації з світлочутливого елементу може здійснюватися почергово точка за точкою (одноелементним фотоприймачем), порядково (лінійкою світлочутливих елементів), або по всій площині (матрицею світлочутливих елементів). почергове сканування не має практичного застосування в цифровій фотографії, а метод порядкового запису використовується в сканерах.
При записі кольорового зображення світловий потік за допомогою кольорових світлофільтрів розділяється по трьом каналам (RGB). Якщо приймач (рис.2) має три близько розміщені лінійки світлочутливих елементів (трьохлінійний світлочутливий елемент), то запис інформації про колір проходить одночасно по трьох колірних каналах. Камери, що працюють по типу порядкового сканування вимагають постійних умов освітленості, а об’єкти, що записуються повинні бути нерухомими в процесі запису.
Рис. 2. Сканування зображень трьома лінійками світлочутливих елементів.
На відміну від лінійки матриця світлочутливих елементів залишається в процесі запису нерухомою. Кольороділення у випадках використання приймачів матричного типу може відбуватись різними методами:
- кольороділення по RGB – каналах в три окремих проходи; відповідні світлофільтри розміщуються на поворотній турелі; для отримання чорно – білого зображення використовується нейтрально-сірий світлофільтр (рис.3).
Рис. 3. Запис кольорового зображення за допомогою матричного світлоприймача. кольороділення здійснюється в окремих проходах.
одночасний запис кольорового зображення з використанням трьох матричних приймачів, призмової системи розділення світлового пучка та трьох світлофільтрів (рис. 4).
Рис.4. Запис кольорового зображення за допомогою трьох матричних приймачів, кольороділення відбувається за допомогою призмової системи розділення світлового.
- запис кольорового зображення за допомогою матричного приймача; кольороділення здійснюється за допомогою світлофільтрів мозаїчного типу, що розміщуються на поверхні матриці (рис.5).
Рис. 5. Запис кольорового зображення за допомогою за допомогою матричного приймача, кольороділення відбувається за допомогою світлофільтрів мозаїчного типу.
Основною перевагою цифрової фотографії є те, що за допомогою цифрових методів здійснюється швидка обробка даних зображення, тобто дані обробки можуть бути переслані в комп’ютер одразу після фотографування.
Ще одним з методів отримання растрового зображення є сканування. При скануванні інформація про колір зображення перетворюється в набір пікселів (pixel від PICture ELement) або таблицю, що складається з кінцевого числа квадратиків певного кольору (колір задається в числовому вигляді). Сканери бувають різних типів конструкцій з різними технічними характеристиками.
Типи сканерів:
барабанні сканери (з горизонтальним, вертикальним чи нахиленим розміщенням барабану);
планшетні сканери (настільні сканери);
Сканери барабанного типу (рис.6) ранніх конструкції були приладами вводу інформації і розглядались тільки, як частина загальної системи електронної обробки зображень.
Рис. 6. Барабанний сканер (ICG 360).
Для реєстрування RGB-колірних складових в барабанних сканерах використовуються фотоелектронні помножувачі (ФЄП), які забезпечують високу якість відтворення. ФЄУ дозволяють реєструвати світловий потік, відбитий від оригіналу або пропущений оригіналом з розділенням його на три основні компоненти RGB-кольору. В якості джерел випромінювання в барабанних сканерах використовуються ксенонові або галогенові лампи. Випромінювання від джерела з допомогою волоконної оптики і лінзового конденсатора фокусується на малій площі оригіналу. Світловий потік, що пройшов чи відбився від маленької площадки оригіналу, потрапляє на світлочутливий приймач, який переміщується вздовж барабану, що швидко обертається (рис.7).
Рис.7. Структура головки сканера.
Випромінювання потрапляє в систему напівпрозорих дзеркал, що встановлені під кутом 45 до напрямку поширення. На кожному з напівпрозорих дзеркал частина світлового потоку відбивається, а частина проходить далі і потрапляє на наступне дзеркало. Відбите від дзеркал випромінювання проходить червоний, зелений і синій світлофільтри, а після цього потрапляє на один з трьох підсилювачів світлового потоку (ФЕП). Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) здійснюють перетворення аналогово сигналу в цифрову форму.
В планшетних сканерах використовуються НЗЗ елементи (напівпровідникові прилади з зарядовим зв’язком). Передавальні характеристики цих приладів настільки високі, що планшетні сканери починають наближатись по якості до барабанних сканерів.
Планшетні сканери обладнані лінійкою НЗЗ, яка складається з декількох тисяч напівпровідникових елементів, що розміщені на одній мікросхемі. Оригінали розміщуються на прозорому склі і освітлюються флуоресцентним або галогеновим джерелом світла. В сканерах планшетного типу в процесі сканування джерело світла і світлочутливі елементи переміщуються. Рядок зображення якого сканують за допомогою оптичної системи проектується на світлочутливу поверхню елементів ПЗЗ і реєструється ними.
Рис. 8. Планшетний сканер.