Fatores que afetam a qualidade das imagens digitais

Fatores que afetam a qualidade das imagens digitais

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As imagens digitais são geralmente obtidas por digitalização (às vezes também disponível em câmeras digitais). Os fatores que afetam as imagens digitais são multifacetados. Em geral, a correção da digitalização de imagens é a base para garantir a qualidade das imagens digitais. A digitalização é o processo de digitalização mais comum, como o uso de digitalização para digitalização de arte gráfica, slides ou impressões fotográficas. Portanto, a qualidade da digitalização e o desempenho do dispositivo de saída final são os fatores mais importantes que afetam a qualidade da imagem. Este artigo analisa principalmente os fatores que afetam a qualidade das imagens digitais em termos de resolução, profundidade de pixel, modelo de cores das imagens e formato de armazenamento dos arquivos de imagem.

Primeiro, a resolução

A resolução de uma imagem refere-se ao número de pixels por unidade de comprimento de uma imagem, que geralmente é expresso em ppi (pixels por polegada), ou seja, o número de pixels por polegada. A resolução da imagem é, na verdade, a resolução de digitalização spi (amostras por polegada). Não podemos confundi-lo com dpi (pontos por polegada). O dpi é usado para medir a resolução de saída de uma impressora a laser ou fotocompositora, que indica quantos pontos por polegada. Por exemplo, um agitador de imagem com uma resolução de saída de 2450 dpi produz mais de 6 milhões de pontos por polegada quadrada de área (2450 x 2450 = 6002500). A impressora a laser padrão de 300 dpi produz 90.000 pontos por polegada quadrada. Quanto mais pontos a imagem contiver, maior a resolução da imagem e melhor a qualidade de impressão. Outra métrica incomum é a rels x por milímetro, onde x é o número de pixels por milímetro, como: reis 4 é 4 plxels por milímetro, cerca de 102 ppi (ou spi).

Há também um conceito, ou seja, a resolução da imprensa, a resolução da imprensa é expressa por lpi (linha por polegada), ou seja, quantas linhas por polegada, geralmente chamado de número de linhas de malha, meio-tom tela, número da linha de tela ou freqüência de tela. A resolução de digitalização spi está diretamente relacionada à frequência da tela. Quando uma imagem digital é enviada para uma impressora ou fotocompositora de imagens, ela será dividida em pontos semelhantes à impressão convencional. O dispositivo de saída produz pontos que são implementados pela conversão para um conjunto de estados on ou off menores, que são pixels. Se o dispositivo de saída for um imagesetter de imagem, ele poderá ser impresso em filme e papel. No momento da impressão, os pixels são combinados em uma série de células a partir das quais os pontos são formados. Os pontos são formados ligando ou desligando os pixels na unidade de controle e determinando o nível de cinza.

Um pixel é um número de pequenos elementos de imagem quadrados que compõem uma imagem. O valor de pixel da imagem digital é um valor dado pelo computador quando a imagem original é digitalizada, o que representa a informação média de brilho de um pequeno quadrado do original, ou a informação de densidade de reflexão média do pequeno quadrado. Para imagens digitalizadas, os pixels contêm cada informação de amostra, como cor, escala de cinza, preto ou branco. O tamanho do pixel depende da resolução da digitalização. Por exemplo, 150 spi significa que o scanner coleta 1/150 de cada 1 polegada; 72 spi significa 1/72 de cada 1 polegada. Quanto maior a resolução da digitalização, mais detalhes você terá.

Resolução de digitalização

Quando uma imagem é digitalizada com uma resolução muito baixa, os pixels obtidos são maiores, os detalhes da imagem são menores, a informação de cor expressa é menor e a qualidade da imagem é significativamente reduzida. Por outro lado, se a resolução da digitalização for muito alta, ela poderá não alcançar os resultados desejados. Quando a resolução da digitalização é muito alta, o arquivo da imagem digitalizada será desnecessariamente grande, de modo que leva muito tempo para processar o RIP. A impressora só pode gerar imagens com um número limitado de linhas por polegada, portanto, a qualidade da saída final não é necessariamente melhorada. Mesmo que a imagem digitalizada seja baixada para a web, o resultado é o mesmo. Porque a maioria dos usuários usa uma resolução de 72ppi para visualizar imagens no visor. Em geral, para obter a melhor verificação, recomenda-se considerar a seguinte fórmula empírica:

Digitalizando imagens coloridas Para imagens coloridas ou em escala de cinza, a resolução de digitalização adequada está relacionada à freqüência de tela desejada. Sobre a freqüência da tela, você pode obtê-lo em sua impressora ou pergunte a um profissional de impressão. Em geral, os jornais são impressos em uma freqüência de tela de 85 lpi. A maioria das revistas litográficas usa 133 lpi ou 150 lpi. Alguns livros de arte impressos em papel revestido usam 200 lpi. Conhecendo a frequência da tela, você pode usar a seguinte fórmula para calcular a frequência de varredura:

a) Para freqüências de tela de 133 lpi ou superior:

Resolução de digitalização = frequência de ecrã × 2 × escala da imagem original

b) Para frequências de tela inferiores a 133 lpi:

Resolução de digitalização = frequência de tela × 1.5 × escala da imagem original

Por exemplo, se você quiser digitalizar uma imagem 3 × 5, o tamanho da reprodução será 18/5 × 6 (polegadas) (120% da imagem original). Se você usar a frequência de tela de 85 lpi, poderá usar a varredura de resolução de varredura de 153 spi (85 × 1,5 × 1,2 = 153).

Como digitalizar gráficos em preto e branco As imagens em preto-e-branco, como line art, logotipos e texto, costumam ser chamadas de imagens bitmap. Este termo é usado porque apenas um bit por pixel é necessário para criar uma imagem em preto e branco. Em imagens coloridas e em tons de cinza, os gradientes de cor e cinza ocultam a borda e mesclam a imagem em seu plano de fundo. Nas imagens em preto e branco, o forte contraste entre preto e branco faz com que a atenção do olho leve ao contorno. Portanto, os requisitos de digitalização para arte de linha em preto e branco são diferentes da imagem colorida. Para obter a melhor resolução, a digitalização deve estar o mais próxima possível da resolução de saída final. Caso contrário, as imagens impressas com baixa resolução de digitalização provavelmente aparecerão "serrilhadas".

Para a digitalização de linhas em preto e branco, a seguinte fórmula pode ser usada:

Resolução de digitalização = resolução de saída × dimensionamento de imagem original

A resolução da impressora e da imagem é medida em pontos por polegada (dpi), mas não importa quão alta seja a resolução do seu dispositivo de saída, o 600 spi é muito bom para muitos trabalhos de arte, digitalização A resolução é preferencialmente não mais que 1200 spi (mesmo se a resolução de saída for muito alta). A diferença de qualidade entre as imagens digitalizadas que excedem esse número é difícil de distinguir a olho nu, e o número excessivo de linhas de varredura apenas aumentará a imagem para fazer com que a saída da imagem seja mais lenta.

Na impressão, para obter imagens digitais de alta qualidade, não só a resolução da imagem não pode ser inferior a 1,5 vezes a frequência do ecrã, mas também a qualidade da imagem depende do papel utilizado. Imprimir na resolução máxima e freqüência de tela nem sempre é possível. Nem todas as impressoras suportam a maior saída de tela, e a maioria dos papéis não é adequada para impressão de alta freqüência de tela. Por exemplo, ao imprimir em uma alta freqüência de tela em um jornal, ele absorve pontos, fazendo com que muita tinta se espalhe, resultando em uma qualidade de saída muito desfocada. Portanto, o papel é o fator determinante de quanto a freqüência de tela é usada.

Em segundo lugar, a profundidade do pixel

A profundidade do CCD é o número de bits usados para armazenar cada pixel (ou seja, bits), que também é usado para medir a resolução da imagem. A profundidade do pixel determina o número de cores que cada pixel da imagem colorida pode ter, ou determina o número de níveis de cinza que cada pixel da imagem em escala de cinza pode ter. Quanto mais bits são usados para representar um pixel, mais cores um pixel pode expressar, e quanto mais profundo ele é. Embora a imagem colorida possa ser muito profunda, quanto mais fundo o pixel, maior o espaço de armazenamento necessário. A profundidade do pixel é muito baixa, o que afeta a qualidade da imagem. A imagem parece muito áspera e não natural.

Bits são os elementos básicos dos dados digitais. Cada bit está ligado ou desligado, geralmente representado por 1 ou 0, ou seja, existem apenas duas variações. Cada pixel da imagem digitalizada tem uma profundidade de pixel, como 1 a 32 bits. A imagem de 1 bit é uma imagem em preto e branco (como o desenho de linha em preto e branco mencionado acima). Um pixel de 2 bits tem 4 variações (00 01 10 11), que representam uma gama de cores do cinza claro-escuro cinza-preto.

Um pixel de 8 bits pode representar todos os cinzas em 256 tons de cor que podem ser impressos por impressoras PostScript (R) Nível 2 e Nível 3. Cada pixel de uma imagem é representado por três componentes R, G e B. Se cada pixel tiver uma profundidade de 8 bits, cada pixel compartilha uma representação de 24 bits e cada pixel pode ter uma das cores de 16777216.

Quando um pixel é representado por um valor de 32 bits, se R, G e B forem respectivamente representados por 8 bits, os 8 bits restantes serão freqüentemente chamados de bits do canal alfa. Existe um canal alfa no software Adobe Photoshop. Mais comumente, há quatro canais de 8 bits em um modo CMYK, ou seja, canal ciano, canal magenta, canal amarelo e canal preto.

Em terceiro lugar, o modelo de cores da imagem

A representação de cores de vários modelos de cores é diferente e tem um efeito nas imagens digitais coloridas. A seguir estão alguns dos principais modelos de descrição de cores comuns.

Modelo de cor RGB

Vermelho, verde e azul são as três cores primárias de cor, e os três comprimentos de onda de vermelho, verde e azul são a base de todas as cores da natureza. A maior parte do espectro visível pode ser misturada com diferentes proporções e intensidades de luz vermelha, verde e azul (RGB). Isso significa que ciano, magenta e amarelo são produzidos nas posições onde as cores se sobrepõem. Como a síntese de luz de cor RGB produz branco, o modelo de cor RGB é o modo aditivo. Modelos de cores RGB são comumente usados para iluminação, vídeo e exibições. Sistemas como as cores produzidas no display têm as mesmas características básicas que os raios produzidos na natureza: as cores podem ser produzidas em vermelho, verde e azul, que é a base do modelo de cores RGB. A maioria dos scanners também pode usar o modelo de cores RGB para gravar dados de imagens digitais. A tela colorida pode emitir três tipos de feixes de luz com diferentes intensidades, de modo que os materiais fosforescentes que cobrem as cores vermelha, verde e azul dentro da tela emitem luz, gerando cores. Por exemplo, quando você vê vermelho no Photoshop, a tela ativa o feixe vermelho e o feixe vermelho estimula o fósforo vermelho para exibir um pixel vermelho na tela.

No Photoshop, quando você usa o seletor de cores RGB, é possível alterar a cor dos pixels combinando os três valores de cor de vermelho, verde e azul. Os valores de cor das três cores primárias variam de 0 a 255. R: 255, G: 255, B: 255 sobreposto para produzir branco, mas R: 0, G: 0, B: O sobreposto para produzir preto (sem luz colorida ). R: 185, G: 132, B: 234 A superimposição produz a cor como mostrado.

Em conexão com o conhecimento prévio sobre a profundidade dos pixels da imagem, as cores 16777216 são suficientes para uma imagem digital cristalina em um monitor conectado a um computador equipado com cores de 24 bits, embora isso seja visível apenas na natureza. uma parte de.

Modelo de cores CMYK

Qing, Pin e Amarelo são cores secundárias, que são cores complementares de vermelho, verde e azul. O modelo de cores CMYK é baseado nas características de absorção de luz da tinta impressa no papel. Quando a luz branca é aplicada à tinta translúcida, parte do espectro é absorvida e parcialmente refletida de volta ao olho. Em teoria, pigmentos puros de ciano (C), magenta (M) e amarelo (Y) podem sintetizar e absorver todas as cores e produzir preto. Por esse motivo, o modelo CMYK é chamado de modelo subtrativo. Mas, na verdade, a tinta de impressão irá conter algumas impurezas. Essas três tintas na verdade produzem um tipo de cinza terra, que deve ser misturado com tinta preta (K) para produzir preto verdadeiro (usando K ou Bk em vez de B é para evitar confusão com azul). ). A cor de uma impressão é composta por 39% de ciano, 47% de magenta, 0% de amarelo e 1% de preto (o preto absorve toda a luz). Esta impressão refletirá 60% de vermelho, 52% de verde e 99% de azul. .

Modo de cor de laboratório

O modelo de cores Lab foi construído com base nos Padrões Internacionais de Medição de Cor desenvolvidos pela Comissão Internacional de Iluminação (CIE) em 1931. Em 1976, este modelo foi revisitado e denominado CIELab, e o design de cores Lab é independente de dispositivo; Não importa qual dispositivo (como monitor, impressora, computador ou scanner) seja usado para criar ou imprimir uma imagem, o padrão de cores produz cores que permanecem. Consistente. A cor Lab é constituída por um componente psicométrico (L) e dois componentes de crominância; esses dois componentes são um componente (de verde para vermelho) e o componente b (de azul para amarelo). A imagem Lab é uma imagem de três canais contendo 24 (8 x 3) bits / pixel.

Você pode usar o modo Lab para processar imagens de CD de foto, editar separadamente valores de altura e cor em imagens, transferir imagens entre sistemas diferentes e imprimir em impressoras PostScript (R) Nível 2 e Nível 3. Para imprimir imagens de laboratório em outros dispositivos PostScript coloridos, primeiro você deve convertê-los em CMYK. Em geral, a cor Lab é o modo de cor interno que o Photoshop usa ao converter entre diferentes modos de cor.

Modo de cor HSB

O HSB é baseado na percepção de cor de uma pessoa, não no valor do computador de RGB, nem na porcentagem de CMYK da impressora. O olho humano acredita que a cor é composta de cromaticidade, saturação e brilho. O modelo HSB descreve três características básicas de cor:

1. Cromaticidade H, em uma roda de cores padrão de 0 a 360 graus, a matiz é medida por posição. Em uso normal, o matiz é identificado pelo nome da cor, como vermelho, laranja ou verde. O croma é baseado no comprimento de onda da onda de luz refletida de volta do objeto ou do comprimento de onda da onda de luz transmitida através do objeto.

2. Saturação S refere-se à intensidade ou pureza da cor. Saturação refere-se à proporção de componentes de cor no matiz, medida como uma porcentagem de 0% (cinza) a 100% (totalmente saturada). Na roda de cores padrão, a saturação do centro para a borda está aumentando. A saturação é muitas vezes referida como a cor do trabalho. Quanto maior a saturação, menor o componente cinza e maior a intensidade da cor.

3. A altura B, que é o brilho relativo da cor, é geralmente medida como uma porcentagem de 0% (preto) a 100% (branco).

Os modelos de quatro cores acima são vários modelos que são freqüentemente usados no processamento de imagens. Os modelos de cores das imagens são diferentes e a cor é obviamente diferente na imagem.

Em quarto lugar, o formato de armazenamento de imagem

Os formatos de armazenamento de imagem têm um grande impacto nas imagens digitais. O formato de armazenamento é relevante para saber se a imagem está compactada, o número de cores que ela pode expressar e a profundidade dos pixels da imagem. Aqui está uma breve visão geral de alguns dos nossos formatos de armazenamento comuns:

* Jpg / *. Jpeg (Joint Photographic Expert Group)

* Jpg / *. O JPEG é um formato de arquivo de imagem de 24 bits e um formato de compactação altamente eficiente que é um padrão de compactação para imagens estáticas de tom contínuo. Seu propósito original era transmitir uma imagem comprimida de resolução 720 × 576 usando uma linha de comunicação de 64Kbps. Com perda mínima de resolução, você pode reduzir a quantidade de armazenamento de imagem necessária para 10% do tamanho original. Devido aos seus eficientes requisitos de eficiência e padronização de compressão, tem sido amplamente utilizado na transmissão de faxes coloridos, imagens estáticas, teleconferência, impressão e fotos de notícias. Mas esses dados excluídos não podem ser restaurados quando descompactados, portanto *. Jpg / *. O arquivo jpeg não é adequado para aumentar o zoom e a qualidade da saída na impressão será afetada. No entanto, seu impacto na perda de imagens gráficas não é muito grande, um 16M (24 bits) *. Jpg / *. A imagem jpeg não parece muito diferente da foto, e os que não são profissionais nem sabem dizer. A mesma foto, com *. jpg / *. Os arquivos armazenados no formato jpeg são 1/10 a 1/20 de outros tipos de arquivos gráficos. Em geral, *. Jpe / *. O arquivo jpes é apenas algumas dezenas de KB, e o número de cores pode ser de até 24 bits.

* .tif / *. tiff (formato de arquivo de imagem Tag)

* .tiff é um formato de arquivo gráfico desenvolvido pela Aldus para máquinas Macintosh. Foi popularizado pela primeira vez no Macintosh e agora é suportado por aplicativos de imagem convencionais no Windows. Atualmente, é o formato de bitmap mais usado no Macintosh e no PC. É muito conveniente instalar gráficos * .tiff nessas duas plataformas de hardware. A maioria dos scanners também pode gerar arquivos de imagem no formato * .tiff. O formato suporta até 16 milhões de cores. Suas características são: a qualidade da imagem armazenada é alta, mas o espaço de armazenamento ocupado também é muito grande, o tamanho corresponde a 10 vezes da imagem * .jpeg; o bom nível de informação é mais, o que é propício para a reprodução do tom e cor originais. O formato está disponível em formulários compactados e não compactados, em que a forma compactada usa o esquema de compactação sem perdas LZW (Lempel-Ziv-Welch). No PhotoShop, o formato * .tiff suporta 24 canais, que é o único formato de arquivo que pode armazenar múltiplos quatro canais, exceto o formato PhotoShop (* .psd e * .pdd). A única desvantagem é que o arquivo * .tiff é muito difícil de descompactar devido à estrutura variável única do * .tiff.

* Pcd (Kodak PhotoCD)

* O pcd é um formato de arquivo do Photo CD desenvolvido pela Kodak, que só pode ser lido por outros sistemas de software. Esse formato é usado principalmente para armazenar imagens digitalizadas em cores em um CD-ROM, que usa o modo de cor YCC para definir cores na imagem. O modo de cor Y CC é uma variante do modo de cor CIE. O espaço de cores CIE é um padrão internacional que define as cores que todos os olhos humanos podem observar. Os espaços de cores YCC e CIE contêm muito mais cores do que as cores RGS e CMYK do dispositivo de exibição e impressão. As imagens de CD de foto são em sua maioria de alta qualidade. O custo de digitalizar um rolo de filme em arquivos CD do Photp não é alto, mas a qualidade da digitalização depende do tipo de filme usado e do nível de operação do usuário do scanner.

* Eps (Encapsulated PostScript)

* Eps é um formato de arquivo gráfico ASCII descrito na linguagem PostScript. Ele pode imprimir imagens gráficas de alta qualidade em uma impressora gráfica PostScript, com gráficos de até 32 bits. O formato é dividido em formato EPS PhotoShop (Adobe Illustrator Eps) e formato EPS padrão, e o formato EPS padrão pode ser dividido em formato gráfico e formato de imagem. Vale a pena notar que apenas arquivos EPS em formato de imagem podem ser abertos no PhotoShop. * O formato eps consiste em duas partes: a primeira parte é o arquivo de imagem de baixa resolução na tela para visualização e posicionamento durante o processamento da imagem; a segunda parte contém dados separados para cada separação de cores. * O arquivo EPS é armazenado no formato DCS / CMYK. O arquivo contém dados separados de quatro cores de CMYK, que podem produzir diretamente uma malha de quatro cores. No entanto, além de ser mais confiável em impressoras PostScript, o formato * .e ps apresenta vários inconvenientes: Primeiro, o formato * .eps armazena imagens com uma eficiência particularmente baixa; em segundo lugar, o esquema de compactação no formato * .eps também é ruim, geralmente a mesma imagem por *. Após a compressão Liff do tiff, é 3 a 4 graus menor que a imagem do * .eps.

* bmp (bitmap)

* bmp é um formato de bitmap (Bitmap) para Windows e OS / 2. O arquivo é quase descompactado e ocupa muito espaço em disco. Seu formato de armazenamento de cores é 1, 4, 8 e 24 bits. A resolução também pode ser de 480 × 320 a 1024 × 768. Esse formato é bastante estável no ambiente Windows e é suportado pelo software de processamento de imagem em ambientes DOS e Windows. Portanto, esse formato é um formato amplamente usado nos aplicativos atuais. No entanto, a desvantagem é que o arquivo de formato é relativamente grande, portanto, ele só pode ser aplicado a uma única máquina e não é bem-vindo pela rede.

O acima é o formato de armazenamento do arquivo de imagem. Quanto ao armazenamento da imagem, o tamanho da imagem também está relacionado ao armazenamento da imagem. Os dois conceitos de tamanho de imagem a seguir são apresentados aqui: um é o tamanho físico da imagem, ou seja, a altura e a largura. Para imagens digitais, geralmente é expresso em pixels em vez de polegadas ou milímetros. No entanto, em um layout finalizado, o tamanho da imagem geralmente é expresso em polegadas. O outro se refere ao tamanho do arquivo de imagem, ou seja, quantos bytes (bytes ou megabytes). Isso envolve a resolução, a profundidade dos pixels e o tamanho máximo da imagem. Podemos calcular o tamanho do arquivo de uma imagem digital usando a seguinte fórmula: (largura do pixel × altura do pixel) × (profundidade do pixel ÷ 8)

Isso calcula o número de bytes no arquivo. Dividir o número de bytes por 1024 produz kilobytes. Se você dividir por 1024, você obtém megabytes. Por exemplo, uma imagem digital em um modo de cor RGB de 24 bits com uma largura de pixel de 459 pixels e uma altura de pixel de 612 pixles, o tamanho do arquivo é 823K:

(459 × 612) × (24 ÷ 8) = 842724 bytes ÷ 1024 = 823K