ΨηφιακήΕικόνα -...

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ, 2007 ΘΡ. ΤΣΙΑΤΣΟΣ

Ψηφιακή Εικόνα


ΕνότητεςΑ΄ ΜέροςΌραση & Θεωρία ΧρώµατοςΒασικές έννοιες: Χαρακτηριστικά ψηφιακής εικόνας & είδη αρχείων

Β΄ ΜέροςΤεχνολογίες ψηφιακής εικόνας

Τεχνολογία CCD & CMOSΣαρωτής, Εκτυπωτής, Ψηφιακή φωτογραφική µηχανή

Υποσύστηµα ΕικόναςΠροσαρµογέας (κάρτα) γραφικών, Οθόνες CRT & TFT

Γ΄ ΜέροςΣυµπίεση κατά JPEG


Α΄Μέρος

Όραση & Θεωρία ΧρώµατοςΒασικές έννοιες: Χαρακτηριστικά ψηφιακής

εικόνας & είδη αρχείων


Η λειτουργία του µατιούΤο σηµείο του ανθρώπινουοφθαλµού όπου γίνεται ηπρώτη σύλληψη τωνφωτεινών ερεθισµάτων είναιο αµφιβληστροειδής φακός(retina)

Εκεί υπάρχουν δύοκατηγορίεςφωτοευαίσθητων νευρικώνκυττάρων: τα ραβδία (rods) και τακωνία (cones).


Ραβδία & Κωνία

Υπεύθυνα γιατην όραση σεδιαφορετικέςσυνθήκεςφωτισµού.

Ραβδία (rods): ενεργοποιούνται σε συνθήκες χαµηλού φωτισµού, δεν προσφέρουν υψηλή ευκρίνεια.

Κωνία: Συγκεντρωµένα στην κόρη του µατιού και είναι υπεύθυνα γιατην υψηλής ευκρίνειας ηµερήσια όραση.

µεταφέρουν πληροφορία µεγαλύτερης ανάλυσης & πληροφορίαχρώµατοςΜε χαµηλότερη ευαισθησία


Ευαισθησία κωνίων στο φάσµα ορατού φωτόςΤα κωνία αντίστοιχαεµφανίζονται σε τρείςκατηγορίες, καθεµιάευαίσθητη σε διαφορετικήπεριοχή του ορατούφάσµατος.

L-κωνία: ευαίσθητα σταµεγαλύτερα µήκη κύµατος(κόκκινο, 577 nm)M-κωνία: ευαίσθητα σταµεσαία µήκη κύµατος(πράσινο, 540 nm)S-κωνία: ευαίσθητα σταµικρότερα µήκη κύµατος(µπλέ, 447 nm)

L-κωνία

M-κωνία

S-κωνία


Θεωρία Χρώµατος

Το χρώµα είναι ηυποκειµενική αντίληψη πουαναπτύσσουµε στα διάφοραµήκη κύµατος του φωτός, στην ορατή περιοχή τουφάσµατος (από 400 µέχρι700 nm)

Η αίσθησή µας για το χρώµαεποµένως είναι µιααυτοµατοποιηµένηερµηνευτική αντίδραση τουανθρώπινου εγκεφάλου στοµήκος κύµατος τηςηλεκτροµαγνητικήςακτινοβολίας και όχι κάποιαεξωτερική ουσία.


Χρωµατικά Μοντέλα (Color Spaces)

Υπάρχουν πολλά χρωµατικά µοντέλα που το καθένα µπορεί ναχρησιµοποιεί διαφορετικές παραµέτρους για την ακριβή περιγραφήτων διαφόρων χρωµάτων. Κοινό χαρακτηριστικό τους είναι πως υιοθετούν τρείς παραµέτρους, δηλ. χρειάζονται τρεις ανεξάρτητες τιµές για να προσδιορίσουνµαθηµατικά κάποιο χρώµα.

Παραδείγµατα τέτοιων µοντέλων:Red, Green, Blue (RGB) Cyan, Magenta, Yellow (CMY)Hue, Lightness, Saturation (HLS) –απόχρωση, φωτεινότητα, καθαρότηταHue, Saturation, Brightness (HSB)- απόχρωση, καθαρότητα λάµψη


Χρωµατικό διάγραµµα CIE (1/2)

Το 1931 η CIE (Comission Internationale de l’ Eclairage, International Commision of Illumination) δηµιούργησε ένα χρωµατικό διάγραµµα σεµια προσπάθεια ακριβούς καταγραφής της τριχρωµατικής σύνθεσηςτων χρωµάτων.

Βάση για τη σύνθεση του διαγράµµατος απετέλεσε αυτό που η CIEονόµασε «τυπικό παρατηρητή» (standard observer). Το διάγραµµαδείχνει το εύρος των χρωµάτων που µπορεί να δει ο τυπικόςπαρατηρητής.

Ουσιαστικά το χρωµατικό διάγραµµα της CIE παρουσιάζει τιςαναλογίες των πρωτευόντων χρωµάτων που πρέπει ναχρησιµοποιηθούν ώστε να δηµιουργήσουν την αίσθηση ενόςσυγκεκριµένου χρώµατος για τον µέσο παρατηρητή.


Χρωµατικό ∆ιάγραµµα CIE (2/2)

Προσθετικό µοντέλο (RGB)Στο προσθετικό µοντέλοκάθε άλλο χρώµαδηµιουργείται απόανάµιξη (πρόσθεση) τωντριών πρωτευόντωνχρωµάτων σε ποικίλεςαναλογίες.

Blue + Green = Cyan Red + Blue = Magenta Green + Red = Yellow Red + Blue + Green = White

Εφαρµογή: όταν οιακτινοβολίεςπροσπίπτουν άµεσα στοµάτι του παρατηρητή(πχ. οθόνες CRT)

Αφαιρετικό Μοντέλο (CMY)

Στο αφαιρετικό µοντέλο ταπρωτεύοντα χρώµατα είναι αυτά πουσχηµατίζονται από ανάµειξη ίσωνποσοτήτων των R, G και B.

Cyan (Κυανό) (Blue + Green) Magenta (Πορφυρό) (Red + Blue)Yellow (Κίτρινο) (Green + Red).

Οι αποχρώσεις δηµιουργούνταιαφαιρώντας από το προσπίπτονλευκό τις αποχρώσεις που απορροφάη χρωστική

Red = white – Green (Yellow+Cyan) –Blue (Magenta+Cyan)

Εκτυπωτές: CMYK (+blacK)


Χαρακτηριστικά ψηφιακής εικόνας& είδη αρχείων


Βασικές έννοιες της ψηφιακήςεικόνας

Μια ψηφιακή εικόνα i[m, n] αναπτύσσεται σε ένα διακριτό χώροδύο διαστάσεων και παράγεται από την ψηφιοποίηση µιαςαναλογικής εικόνας i[x,y] που αναπτύσσεται σε ένα συνεχήχώρο µε διαστάσεις x και y.

Η συνεχής εικόνα διαιρείται σε Ν σειρές και Μ στήλες. Τασηµεία τοµής των σειρών µε τις στήλες είναι τα pixels.

Οι τιµές χρωµατικής πληροφορίας που εκχωρούνται στα σηµείααυτά δηµιουργούν την ψηφιακή εικόνα a[m, n] όπου m=0, 1, 2,…, M-1 και n=0, 1, 2,…, N-1.


Εικονοστοιχείο (pixel) Η εικόνα έχει διαιρεθεί σεΝ=16 σειρές και Μ=16 στήλες

Εικονοστοιχείο (pixel, picture element)Κάθε στοιχείο τοµής σειράς& στήλης

Η τιµή που εκχωρείται σεκάθε pixel είναι η µέση τιµήτης φωτεινότητας στο pixelστρογγυλοποιηµένη στονπλησιέστερο ακέραιο.


Ανάλυση εικόνας (image resolution)

Το µέγεθος που δείχνει από πόσα pixels αποτελείται µια ψηφιακήεικόνα στη µονάδα του µήκους λέγεται «ανάλυση εικόνας» (image resolution) και µετριέται σε ppi (pixels per inch)

Η ανάλυση της εικόνας προκύπτει από τη συχνότητα δειγµατοληψίας: δηλώνει τον αριθµό των δειγµάτων στη µονάδα του µήκους πουδηµιουργούν τη ψηφιακή εικόνα.

Συνήθεις µονάδεςppi = pixel per inch (οθόνες)dpi = dots per inch (εκτύπωση) spi = samples per inch


Βάθος χρώµατος (color depth)

Το βάθος χρώµατος είναι ο αριθµός που δηλώνει πόσα bitχρησιµοποιούνται για την αποθήκευση της πληροφορίας χρώµατοςτου κάθε pixel.

Το βάθος χρώµατος αντιστοιχεί στο «µέγεθος δείγµατος» (sampling size) κατά τη δειγµατοληψία που δηµιουργεί την ψηφιακή εικόνα.

Οι συνηθέστερες σήµερα τιµές: 8, 16 και 24 bit


Χρώµα 8 bitΣτο χρώµα 8 bit χρησιµοποιούµε 8 bit (1 Byte) για κάθε pixelΈχουµε 28 = 256 χρώµατα στην απεικόνισή µαςΗ οµάδα αυτών των 256 χρωµάτων αναφέρεται συνήθως σαν«παλέτα» της εικόνας.

Χρώµα 24 bitΠραγµατικό χρώµα (true color)24 bit (3 Byte) για κάθε pixel (ένα byte για κάθε πρωτεύονχρώµα του µοντέλου RGB).Απεικόνιση µε 224=16.777.216 (16,7 Μ) χρώµατα.


Η ανάλυση & το βάθος χρώµατος ωςρυθµιστές του µεγέθους του αρχείου εικόνας

Μέγεθος αρχείου = [αριθµός pixels] x [Βάθος χρώµατος]

Pixels = [pixels κατά πλάτος] x [pixels κατά ύψος] = [ανάλυση] x[πλάτος] x [ανάλυση] x [ύψος]

Πχ. για µια εικόνα διαστάσεων 6 x 3 ιντσών που ψηφιοποιήθηκε στα100 dpi και 8bit χρώµα, το µέγεθος του αρχείου που θα προκύψει είναι:

100 x 6 x 100 x 3 x 8 = 1.440.000 bit = 180.000 bytes = 176 KB. Αν την ίδια εικόνα την ψηφιοποιήσουµε σε ανάλυση 300 dpi καιπραγµατικό χρώµα (24 bit) το µέγεθος του αρχείου θα είναι:

300 x 6 x 300 x 3 x 24 = 38.880.000 bit = 4.860.000 bytes = 4746.1 KB.


Ανάλυση εξόδου & παρουσίαση εικόνας στηνοθόνη

Το πώς θα παρουσιαστεί µια εικόνα στην οθόνη του υπολογιστήεξαρτάται σε µεγάλο βαθµό και από την ανάλυση εξόδου της συσκευήςεξόδου (οθόνη)

Η ανάλυση οθόνης (screen resolution) είναι το µέγεθος που δείχνειαπό πόσα pixels παρουσιάζει σε κάθε διάστασή της η οθόνη

Εκφράζεται ως γινόµενο δύο αριθµών (απόλυτος αριθµός) 800 x 6001024 x 768


Ανάλυση Οθόνης (Screen Resolution)

Ανάλυσηοθόνης

PixelsΟριζόντια(πλάτος)

Pixels Κάθετα(ύψος)

ΤεχνικόςΧαρακτηρισμός

640 x 480 640 480 VGA

800 x 600 800 600 SVGA

1024 x 768 1024 768 SVGA

1280 x 1024 1280 1024 SVGA

1600 x 1200 1600 1200 UXGA


Οριζόντια διάσταση (σε ίντσες)

Η οθόνη είναι ένα «ψηφιδωτό» πάνω στο οποίο προβάλλονταιοι ψηφιακές εικόνες


Ανάλυση Εικόνας σε Οθόνη Η/ΥΜέγεθοςοθόνης,

Ανάλυσηοθόνης

14΄΄(ενεργότμήμα9.7΄΄)





640 x 480 66 dpi 60 dpi 51 dpi 44 dpi 40 dpi






Παράδειγµα

(α) Αναλογική εικόνα

(β) Ψηφιοποίηση µε ανάλυση εικόνας 5 ppi (εσωτερικά στο αρχείο)

(γ) Ψηφιοποίηση µε ανάλυση εικόνας 10 ppi (εσωτερικά στο αρχείο)


Προβολή της Εικόνας στην Οθόνη (5 ppi)


Προβολή της Εικόνας στην Οθόνη (10 ppi)


Ανάλυση Εικόνας: 164 ppiΑνάλυση οθόνης: 82 ppi




ΊδιαέχουνΑνάλυση

εικόνα (µε αυτήν αριστερά) πουδιπλασιαστεί οι διαστάσεις της

Εικόνας: ;; ppiΑνάλυση οθόνης: 82 ppi

20 ppi


Οι υπολογισµοί αυτοί δείχνουν ότιΣτην ψηφιακή αναπαράσταση δεν έχει νόηµα το απόλυτο µέγεθος µιαςεικόναςΤο σηµαντικό είναι να γνωρίζετε την ανάλυση εξόδου της συσκευής και νακαθορίσετε την ανάλυση της εικόνας έτσι ώστε να εµφανίζεται αυτή µε τηνλεπτοµέρεια που πρέπει.

Aν θέλετε να παρουσιάσετε µια εικόνα σε οθόνη υπολογιστή χωρίςσηµαντική µεγέθυνση ή σµίκρυνση µπορείτε να την ψηφιοποιήσετε σεανάλυση 80 ppi

που είναι µια µέση τιµή ανάλυσης εξόδου για τις σύγχρονες οθόνες.

Σε οποιαδήποτε περίπτωση δεν χρειάζεται να ψηφιοποιείτε εικόνα πουπροορίζεται για οθόνη σε ανάλυση µεγαλύτερη των 100 ppi.


Είδη ψηφιακών εικόνων & αρχείων ψηφιακής εικόνας


Είδη ψηφιακών εικόνων (1/2)

Έγχρωµη RGB (Colour image)η πληροφορία χρώµατος του κάθε pixel αναλύεται σε τρεις συνιστώσεςδηλ. πληροφορία γα καθένα από τα τρία πρωτεύοντα χρώµατα τουµοντέλου RGB.

∆εικτοδοτηµένου χρώµατος (Indexed Color images)Έγχρωµες εικόνες που χρησιµοποιούν 8 bit βάθος χρώµατος, δηλ. 256 διαφορετικά χρώµατα (παλέτα)Κάθε κωδικός είναι δείκτης (index) προς ένα από τα 256 χρώµατα τηςπαλέτας.

Μονόχρωµη (Grayscale)Τόνοι του γκρί (από απόλυτο µαύρο µέχρι απόλυτο λευκό) έχουν βάθος χρώµατος 8 bit (δηλ. εµφανίζουν 256 τόνους του γκρι).


Είδη ψηφιακών εικόνων (2/2)

∆ιτονική (Bitonal ή bilevel image) (στο Photoshop «bitmap»)βάθος χρώµατος 1 bitΧρησιµοποιεί δύο χρωµατικούς τόνους (πχ. άσπρο και µαύρο) για κάθεεικονοστοιχείο.

Συνεχούς τόνου (Continuous tone images)Εικονοστοιχεία όπου η αλλαγή του γκρι ή του χρώµατος είναι συνεχής

Εικόνες halftone: Κουκίδες µόνον ενός τόνου (πχ. µαύρες)οι διάφορες αποχρώσεις του γκρι αποδίδονται ρυθµίζοντας τηνπυκνότητα ή το σχήµα των κουκίδων. Η τεχνική αυτή ονοµάζεται halftoning (ή dithering)


Χαρτογραφική (Bitmap) & ∆ιανυσµατική(Vector) Εικόνα

Χαρτογραφικές εικόνεςαποτελούνται από µιασειρά τιµών πουπαριστάνουν τηνπληροφορία χρώµατοςγια το κάθε εικονοστοιχείοτης εικόνας.

∆ιανυσµατικές εικόνεςαποθηκεύουν στο αρχείοµαθηµατικές εκφράσειςπου περιγράφουν ταγεωµετρικά αντικείµενα(πχ. ευθείες, κύκλους, ελλείψεις, κλπ.) πουδηµιουργούν την εικόνα.


Είδος εικόνας Συνηθισμένες χρήσεις Πλεονεκτήματα

Χαρτογραφικές Εικόνες συνεχούς τόνου, πχ. φωτογραφίες

Εκτεταμένη χρήση σε ιστοσελίδες

Υψηλός βαθμόςφωτορεαλισμού στηναπόδοση της εικόνας

Διανυσματικές Σε περιπτώσεις εικόνων με λίγασχετικά χρώματα που χρειάζεταινα παρουσιαστούν σωστά σεδιάφορες αναλύσεις (πχ. λογότυπα, σχεδιαγράμματα, γραμματοσειρές)Προγράμματα 3D & CAD (Computer Adided Design)

Ανεξάρτητες από τηνανάλυση

Ομαλή αναπαράστασηκαμπυλών

Μικρό μέγεθος αρχείου


Μορφοποιήσεις (formats) αρχείων εικόνας

Η πληροφορία σε κάθε αρχείο εικόνας χωρίζεται σε δύο τµήµατα:

το πρώτο «επικεφαλίδα αρχείου» (file header) περιλαµβάνει πληροφορίες για τον τύπο της εικόνας τα χρώµατα και τιςδιαστάσεις,

το δεύτεροπεριέχει συµπιεσµένη (συνήθως) την πληροφορία της εικόνας.


TIFF (Tagged Image File)

χαρτογραφικού τύπου

χρησιµοποιείται συνήθως από σαρωτές (scanners) καθώς η πληροφορίααπό τη σάρωση της εικόνας αποθηκεύεται στο αρχείο χωρίς συµπίεση καιαπώλεια.

συνήθως δηµιουργεί αρχεία ασυµπίεστης εικόνας µε προφανές µειονέκτηµατο µεγάλο τους µέγεθος.

χρησιµοποιείται ακόµα για µεταφορά αρχείων εικόνας από τη µια εφαρµογήστην άλλη καθώς έχει σχεδιαστεί να είναι ανεξάρτητος από οποιοδήποτευλικό ή λογισµικό.

Ιδανική χρήση τους είναι για αρχειοθέτηση εικόνων ώστε να είναι πάνταδιαθέσιµες µε όλη τους την αρχική πληροφορία για επεξεργασία καιµετατροπή σε άλλες µορφές κωδικοποίησης.


GIF (Compuserve Graphics Interface Format)

χαρτογραφικός τύπος (δηµιουργήθηκε από την CompuServe)

συµπιέζει την πληροφορία του αρχείου χωρίς απώλειες (αλγόριθµος LZW)

περιορίζεται σε χρώµα 8 bit, δηλ. παλέτα 256 µόνον χρωµάτων. Για εικόνες µε ποικιλία χρωµάτων η µορφή GIF δεν αποτελεί κατάλληληκωδικοποίηση.

Αν καθορίσετε να είναι τύπου interlaced (διαπλεκόµενη) τότε θα «κατεβεί-donwload» βαθµιαία µεταφέροντας σταδιακά όλο και περισσότερηπληροφορία.

Μπορεί ακόµη να περιλαµβάνει πολλές εικόνες σε ένα µόνον αρχείο. Οι εικόνες εναλλάσσονται στην οθόνη µε γρήγορο ρυθµό και δηµιουργούν τηνψευδαίσθηση της κίνησης (animated gif).


JPEG (Joint Photographics Expert Group)

χρησιµοποιείται για παρουσίαση και µεταφορά εικόνων συνεχούςτόνου (continuous tone)

διατηρεί όλη την ποικιλία των RGB χρωµάτωνπροσφέρει ταυτόχρονα µικρό µέγεθος αρχείου (µεγαλύτερο από ένααντίστοιχο gif µε 256 µόνον χρώµατα).

Αλγόριθµος συµπίεσης: αφαιρεί την πληροφορία που δεν είναι απαραίτητη για την ποιοτικήπαρουσίαση της εικόνας (απωλεστική συµπίεση).

Μπορεί να συµπιεστεί σε διάφορους βαθµούς συµπίεσης


BMP (Standard Windows Bitmap)

Σχεδιασµένο από την Microsoft για το λειτουργικό DOS και τα Windows. Υποστηρίζει χρώµα από 1 µέχρι και 24 bit.

Σε χρώµα 4 ή 8 bit µπορεί να εφαρµοστεί ο αλγόριθµος συµπίεσης RLE (RunLength Encoding) που είναι χωρίς απώλειες.

Το µέγεθος του τελικού αρχείου εξαρτάται προφανώς από το βάθοςχρώµατος που θα επιλεγεί.


ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣΕΙΚΟΝΑΣ


Τεχνολογία CCD & CMOS

CCD = Charge Coupled DeviceCMOS = Complimentary Metal-Oxide Semiconductor

Αρχή λειτουργίας του CCD

Το CCD είναι ένα ολοκληρωµένο κύκλωµα που αποτελείται απόστοιχειώδη κελιά οργανωµένα είτε σε γραµµική µορφή είτε σε ορθογώνιοπλαίσιο

Ένα τέτοιο κελί είναι συνήθως τετράγωνο µε πλευρά της τάξης των 9 µm(1µ=10-6m) και περιλαµβάνει ένα ειδικό φωτοευαίσθητο ηλεκτρονικόκύκλωµα, ένα φωτοστοιχείο (photosite).


Αριστερά: κλασσικούτύπου τετράγωναφωτοστοιχεία CCD σεορθογώνια διάταξη.

∆εξιά: Οκταγωνικάφωτοστοιχεία σεροµβοειδή διάταξη(Super CCD της Fuji).

πλευρά της τάξης των 9 µm(1µ=10-6m)

ειδικό φωτοευαίσθητοηλεκτρονικό κύκλωµα

(φωτοστοιχείο, photosite).


Αρχή λειτουργίας CCD

Σύγκριση τεχνολογίας CCD & CMOS

Ψηφιακή σύλληψη εικόναςτεχνολογία CCD τεχνολογία CMOS (Complimentary Metal-oxide Semiconductor).

Τεχνολογία CMOSνεότερη σχετικάαπλούστερη και φθηνότερηφιλοδοξεί να αποτελέσει στο µέλλον την περισσότερο διαδεδοµένη λύση

Πρόβληµα στη Τεχνολογία CCDΈλλειψη οικονοµία κλίµακαςΑπαιτεί εξειδικευµένες τεχνικές που ανεβάζουν σηµαντικά το κόστος κατασκευής

Τεχνολογία CMOSσυµβατική τεχνολογίαχαρακτηριστικά φθηνότερηΛιγότερο ποιοτική (σε συνθήκες χαµηλού φωτισµού)


Σαρωτής

περιφερειακή συσκευή για ψηφιοποίησηεγγράφων (εικόνες, σελίδες κειµένου) επιφανειών τρισδιάστατων αντικειµένων

Υπάρχουν διάφορα είδη σαρωτών µε ποικίλεςδυνατότητες:

Επίπεδοι (flatbed ή desktop scanners) Τροφοδοσίας φύλλου ή έλξης (sheet-fed) Χειρός (handheld)Τυµπάνου (drum)


Αρχή λειτουργίας

Συστοιχία κελιώντεχνολογίας CCD σεγραµµική διάταξη

Το CCD στον σαρωτή έχειγραµµική µορφή καιµετακινείται κατά βήµατααπό κατάλληλο κινητήρα

Τεχνικές έγχρωµηςσάρωσης:

τρία περάσµαταδιαχωρισµός &

φιλτράρισµαανακλώµενης δέσµης


Βασικά χαρακτηριστικά (1/2)

Οπτική Ανάλυση (Optical Resolution)Μέγιστη ανάλυση (από κατασκευής)εκφράζεται ως γινόµενο δύο αριθµών (οριζόντια και κατακόρυψηδιάσταση του εγγράφου που σαρώνεται: πχ. 300 x 300 dpi)

Ανάλυση από παρεµβολή (Interpolation Resolution)το λογισµικό προσθέτει pixels µεταξύ αυτών που προέκυψαν από τησάρωση ακολουθώντας κάποιο αλγόριθµο.

Βάθος χρώµατοςΕίναι το µέγιστο πλήθος χρωµάτων που µπορεί να διακρίνει ο σαρωτής. Συνήθως πρόκειται για πραγµατικό χρώµα δηλ. χρώµα 24bit.



ΥΛΙΚΟΠαράλληληSCSIUSBFireWire (ΙΕΕΕ 1394)

ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΠρότυπο TWAIN

Πρωτόκολλο που εξασφαλίζει τη συνεργασία του σαρωτή µε τα προγράµµαταεπεξεργασίας εικόνας που είναι εγκατεστηµένα στον υπολογιστή.

Οπτική αναγνώριση χαρακτήρων (Optical Character Recognition, OCR) Μετατρέπει έγγραφο από κατάσταση εικόνας σε κατάσταση κειµένου


Ρυθµίσεις για σωστή σάρωση (1/2)

Βασικές συµβουλές :

(α) Αν δεν γνωρίζετε µε ποιόν τρόπο θα παρουσιαστεί η ψηφιακήεικόνα,

σαρώστε το έγγραφο στη µεγαλύτερη ανάλυση που καλύπτει την ανάλυσηκάθε πιθανής συσκευής εξόδου

(β) Αν γνωρίζετε τη συσκευή εξόδουΟΘΟΝΗ(α) σαρώστε στα 80-100 dpi για οθόνη(β) για ακρίβεια σαρώσετε στην ανάλυση εξόδου της συγκεκριµένης οθόνης.

Ανάλυση σάρωσης = Πλάτος ανάλυσης οθόνης (dpi) / πλάτος οθόνης(ίντσες)πχ. για ανάλυση οθόνης 1024x768 και ορατό πλάτος οθόνης 14,4΄΄ ηανάλυση σάρωσης προκύπτει 1024 / 14,4 = 71 dpi.


Ρυθµίσεις για σωστή σάρωση (2/2)

ΕΚΤΥΠΩΤΗΣΛάβετε υπόψη σας το µέγεθος lpi (lines per inch) του εκτυπωτή.

Το lpi δηλώνει τον αριθµό των γραµµών των halftone κουκίδων που µπορεί ναεκτυπώσει ο εκτυπωτής (οριζόντια ή κάθετα) ανά ίντσα. Όσο µεγαλύτερο το µέγεθος τόσο περισσότερη η λεπτοµέρεια που µπορεί ναπαρουσιάσει ο εκτυπωτής.

Οι τιµές lpi για τους συνηθισµένους εκτυπωτές είναι: Εκτυπωτής 300 dpi: 53Εκτυπωτής 600 dpi: 106Εκτυπωτής 1200 dpi: 212

Για να καθορίσετε την ανάλυση σάρωσης ακολουθείστε τη σχέση:Ανάλυση = lpi x 1,5

ΠΡΑΚΤΙΚΑ150 dpi συνήθως αρκούν


Εκτυπωτής

Κρουστικοί ΕκτυπωτέςΕκτυπωτές ακίδων (Dot matrix)Εκτυπωτές µαργαρίτας (χαρακτήρων) (character printer)

Μη κρουστικοί εκτυπωτέςΈγχυσης (inkjet)LaserΘερµικού κηρού (thermal wax)


Εκτυπωτές Έγχυσης Μελάνης (InkJet)

Λειτουργεί δηµιουργώντας πάνω στο χαρτίµικρότατες σταγόνες µελάνης (50-60 µm)

Βασικά χαρακτηριστικάΚεφαλή∆οχεία µελάνης

Μπορεί ο εκτυπωτής να χρησιµοποιείένα µόνον δοχείο που να περιέχει τόσο τις τρείςέγχρωµες µελάνες (Cyan, Magenta, Yellow) όσο καιτην µαύρη (black), ήδύο δοχεία που περιέχουν το ένα τη µαύρη µελάνη καιτο άλλο τις τρεις έγχρωµες,τέσσερα δοχεία ένα για κάθε πρωτεύον χρώµα τουµοντέλου CMYK.


Τεχνολογίες έγχυσης

Θερµική φυσαλίδαΣτην κεφαλή του εκτυπωτή υπάρχουν µικροσκοπικές αντιστάσεις πουθερµαίνουν τη µελάνη ώστε να σχηµατιστεί µια φυσαλίδα που καθώςµεγεθύνεται ωθεί µια σταγόνα µελάνης από το ακροφύσιο προ το χαρτί. Canon και Hewlett Packard

Πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλοςΈνας πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος τοποθετείται στο πίσω µέρος κάθεακροφυσίου. Εφαρµόζοντας ηλεκτρική τάση στον κρύσταλλο αυτός δονείται.

είτε ωθεί µια µικρή σταγόνα µελάνης να πεταχτεί από το ακροφύσιοείτε επιτρέπει σε νέα µελάνη να εισρεύσει στο ακροφύσιο.

Epson.


Εκτυπωτές Laser

Ένας εκτυπωτής Laser στηρίζει σε µεγάλο βαθµό τη λειτουργία τουστο φαινόµενο του στατικού ηλεκτρισµού.

τα ηλεκτρικά φορτία εµφανίζονται µε δύο πολικότητες (θετικά καιαρνητικά) µε αµοιβαία έλξη µεταξύ τους.

Η έλξη αυτή χρησιµοποιείται ως ένα είδος προσωρινής «κόλλας»ώστε να δηµιουργηθεί η εικόνα πάνω στο χαρτί.

(4) Το φύλλο χαρτιού «ψήνεται»Για να σταθεροποιηθεί η µελάνηΠερνά ανάµεσα σε δύοθερµαινόµενους κυλίνδρους.

(1) δέσµη laser πέφτει πάνω στηνεπιφάνεια του τυµπάνου

Φορτίζει επιλεκτικά τα σηµεία όπουπρέπει να εµφανιστεί η πληροφορία

(2) σωµατίδια στεγνής µελάνης(toner) (φορτισµένα) έρχονται σεεπαφή µε το τύµπανο και έλκονται απότις αντίθετα φορτισµένες περιοχές πουδηµιούργησε η ακτίνα laser.

Έτσι δηµιουργείται πάνω στοτύµπανο µια προσωρινή«µελανωµένη» όψη της σελίδας πουθα τυπωθεί.

(3) Προσκολλάται πάνω στο τύµπανο έναφύλλο χαρτιού που είναι επίσης κατάλληλαφορτισµένο (αρνητικά).

Η φόρτιση του χαρτιού είναι ισχυρότερη καιέτσι έλκει τώρα απ΄το τύµπανο τα θετικάφορτισµένα σωµατίδια της µελάνης.

(5) Μια ειδική λυχνία αποφόρτισηςαποµακρύνει το στατικό ηλεκτρισµόαπό την επιφάνεια του τυµπάνου


Βασικά Χαρακτηριστικά (1/2)

Ελεγκτής (Controller)Ο ελεγκτής ενός εκτυπωτή είναι ο ενσωµατωµένος µικροεπεξεργαστής πουελέγχει και οργανώνει όλες τις απαραίτητες διαδικασίες της εκτύπωσης.Οι εργασίες που κάνει ο ελεγκτής περιλαµβάνουν:

Επικοινωνία µε τον υπολογιστήΟργάνωση κάθε λεπτοµέρειας σχετικής µε την εκτύπωσηΑποθήκευση των δεδοµένων της εκτύπωσης στη µνήµη του ελεγκτή∆ιαχείρηση της ουράς εκτυπώσεων (printing queue)

Γλώσσα περιγραφής σελίδαςPCL (Printer Command Language) που αναπτύχθηκε από την Hewlett Packard (HP),Postscript (της Adobe)περιγράφουν τη σελίδα σε διανυσµατική µορφή, Ο εκτυπωτής παραλαµβάνει την διανυσµατική περιγραφή και την µετατρέπει σεχαρτογραφική εικόνα που εκτυπώνει.


Βασικά Χαρακτηριστικά (2/2)

Πηγή laserΟ µηχανισµός laser λαµβάνει τα δεδοµένα της σελίδας γραµµή προς γραµµή.

Μελάνη (toner)Μελάνη σε µορφή σκόνης που όµως περιέχει και σωµατίδια πλαστικής ουσίας. Τα σωµατίδια µελάνης επικάθονται πάνω στα σωµατίδια του πλαστικού και έτσιτοποθετούνται στο φύλλο του χαρτιού.

Κύλινδροι θέρµανσηςθερµαίνονται εσωτερικά από ειδική λυχνίαείναι επικαλυµµένοι µε αντικολλητική ουσία Teflon (όπως ακριβώς γίνεται και στααντικολλητικά τηγάνια) για να αποφευχθεί η επικόλληση του toner στηνεπιφάνειά τους.


Ψηφιακή φωτογραφική µηχανή

∆ηµιουργεί φωτογραφίες απευθείας σε µορφή ψηφιακούαρχείου εικόνας

Βασικά στοιχεία(α) το κύκλωµα CCD (ή CMOS) που ψηφιοποιεί την εικόνα και(β) η µονάδα µνήµης που χρησιµοποιείται για την αποθήκευση τωνψηφιακών αρχείων.

Παραγωγή Έγχρωµης ΕικόναςΠώς καταγράφεται η πληροφορία στις τρείς βασικέςσυνιστώσες των πρωτευόντων χρωµάτων (Red, Green, Blue);

(α) Τρία διαφορετικά κυκλώµατα σύλληψης (CCD)Η φωτεινή ακτινοβολία χωρίζεται (µε κατάλληλα κάτοπτρα) σε τρίαµέρη που πέφτουν το καθένα πάνω σε ένα CCD (για κάθεξεχωριστή συνιστώσα R, G, B)

(β) Τρία διαφορετικά φίλτρα εναλλάσσονται µπροστά από τοολοκληρωµένο σύλληψης

Το κύκλωµα καταγράφει διαδοχικά την πληροφορία για κάθεσυνιστώσα και από την µίξη τους δηµιουργείται η τελική εικόνα.

(γ) ∆ιαφορετικά φίλτρα µπροστά από κάθε φωτοστοιχείο του CCDΜια λύση που ακολουθούν οι περισσότερες σύγχρονες µηχανέςείναι να χρησιµοποιούν ένα διαφορετικό χρωµατικό φίλτροµπροστά από κάθε φωτοστοιχείο του CCD.


Έγχρωµη εικόνα στις ψηφιακές φωτο-µηχανές

Φίλτρα µε διαφορετική απόχρωση τοποθετούνταιµπροστά από τα φωτοστοιχεία του CCDΤο σχήµα στην εικ. είναι γνωστό ως «διάταξη Bayer»Τα «πράσινα» φωτοστοιχεία καταγράφουν τιςσυνιστώσες στην «πράσινη» περιοχή του φάσµατοςΤο ανθρώπινο µάτι είναι περισσότερο ευαίσθητοστην περιοχή του πράσινου χρώµατος και απαιτείταιπερισσότερη πληροφορία σ΄αυτή την περιοχή τουφάσµατοςΜαθηµατικές τεχνικές συνδυάζουν τις πληροφορίεςγειτονικών οµόχρωµων φωτοστοιχείων & δηµιουργούν ικανοποιητικές προσεγγίσεις για τιςτιµές των άλλων δύο χρωµάτων σε κάθεφωτοστοιχείο



ΑνάλυσηΓινόµενο του αριθµού των pixels της εικόνας που προσφέρει ηµηχανή στη µέγιστη ανάλυση που µπορεί να υποστηρίξει, πχ. 640x480 ή 1600x1200 pixels.

Ακόµη σαν ανάλυση µπορεί να εµφανίζεται και το πλήθος τωνpixels που υπάρχουν στο κύκλωµα CCD που χρησιµοποιεί ηµηχανή. Πχ. ανάλυση 1 “megapixel” (δηλ. 1 εκατοµµύριο pixels) ή ανάλυση2 Mpix (2 εκατοµµύρια pixels) κλπ.

Συνηθισµένες τιµές ανάλυσης είναι: 640x480, 1216x912, 1600x1200



Ο αριθµός των Pixels στη Ψηφιακή Φωτο-µηχανήΟ αριθµός των pixels (πχ. 2.1 Mpix) δεν συµπίπτει µε τον αριθµότων pixels που προκύπτει µε βάση τη µέγιστη ανάλυση πουπροσφέρει η µηχανή, πχ. 1600 x 1200 = 1.920.000 pixels είναι χαρακτηριστικά λιγότερααπό τα 2.100.000 pixels.

Τι γίνεται µε τη διαφορά; Κάποια από τα φωτοστοιχεία (pixel) στο κύκλωµα CCD δενχρησιµοποιούνται αλλά «θυσιάζονται» (εξουδετερώνονταικαλύπτοντας το κύκλωµα µε µαύρο χρώµα) … ώστε να λειτουργήσουν σωστά στο CCD τα κυκλώµαταµεταφοράς του αναλογικού σήµατος στον ψηφιοαναλογικόµετατροπέα (ADC).



Τεχνολογία φωτοευαίσθητου κυκλώµατος

CCD: προσφέρει υψηλότερες αναλύσεις και γενικά καλύτερηποιότητα από την CMOS, αλλά είναι ακριβότερη.

CMOS: είναι φθηνότερη και απαιτεί χαµηλότερη ισχύ λειτουργίαςαλλά δεν προσφέρει ικανοποιητικές εικόνες σε συνθήκεςχαµηλού φωτισµού.



ΑποθήκευσηΕνσωµατωµένη µνήµη

Κάρτες µνήµης τύπου Flash (πχ. Secure Digital (SD), SmartMedia, CompactFlash, Memory Stick)

∆ισκέταΣκληρός δίσκος (PCMCIA µέχρι & 4 GB)Εγγράψιµα CD και DVD

ΨηφιακήΕικόνα -...

Documents

Transcript of ΨηφιακήΕικόνα -...