КГ_1глава (1024098), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

C = (C₁+C₂)/2,

где C₁ и C₂— цвета, которые графическое устройство способно непосредст­венно воспроизвести для каждого пиксела. Числовые значения С, C₁ и C₂ можно рассчитать в полутоновых градациях или в модели RGB — отдельно для каждой компоненты.

Пример растра с использованием ячеек из двух пикселов приведен на рис. 1.37. Как видим, для создания промежуточного оттенка С ячейки обра­зовывают вертикальные линии, которые очень заметны. Для того чтобы человек воспринял это как сплошной оттенок, необходимо, чтобы угловой раз­мер ячеек был меньше одной угловой минуты. Можно изменять положения таких ячеек в растре, располагая их, например, по диагонали. Это несколько лучше, но не намного.

Чаще используют квадратные ячейки больших размеров. Дадим пример яче­ек размером 2 х2 (рис. 1.38).

Такие ячейки дают 5 градаций, из них три комбинации (1, 2, 3) образуют но­вые оттенки.

Расчет цвета, соответствующего одной из комбинаций пикселов в ячейке, можно выполнить таким образом. Если пикселы ячейки могут быть только двух цветов (C₁ и C₂), то необходимо подсчитать часть площади ячейки для пикселов каждого цвета. Цвет ячейки (С) можно оценить соотношением

где S— общая площадь ячейки; S₁ и S₂ — части площади, занятых пикселами цветов C₁ и С₂ соответственно, причем S₁ + S₂ = S. Проще всего, когда пик­селы квадратные, а их размер равен шагу размещения пикселов. Примем площадь одного пиксела за единицу. В этом случае площадь, занимаемая пикселами в ячейке, равна их количеству (рис. 1.41).

Для ячейки 5x5, изображенной на рис. 1.41, дадим расчет цвета С для неко­торых цветов C₁ и С₂. Пусть C₁— белый цвет (R₁G₁B₁) = (255, 255, 255), а С₂ — черный (R₂G₂B₂) = (0, 0, 0), тогда

то есть мы получили светло-серый цвет.

Еще пример. Если C₁ — желтый (R₁G₁B₁) = (255, 255, 0), а С₂— красный (R₂G₂B₂) = (255, 0, 0) , то .С = (255, 204, 0). Это оттенок оранжевого цвета. Следовательно, если в ячейке размерами п*п использованы два цвета, то с помощью этой ячейки можно получить n²+1 различных цветовых градаций. Две комбинации пикселов — когда все пикселы ячейки имеют цвет C₁ или С₂ — дают цвет ячейки соответственно C₁ или С₂. Все иные комбинации дают оттенки, промежуточные между C₁ и С₂.

Можно считать, что ячейки размером п х n образовывают растр с разрешаю­щей способностью в п раз меньшей, чем у исходного растра, а глубина цвета возрастает пропорционально n². Для характеристики изображений, которые создаются методом дизеринга, используют термин литштура растра. Линиатура вычисляется как количество линий (ячеек) на единицу длины — сан­тиметр, миллиметр, дюйм. В последнем случае единицей измерения для линиатуры является Ipi (по аналогии с dpi).

Как реализовать метод дизеринга в графической системе? Рассмотрим при­меры преобразования растрового изображения размером p*q с определенной глубиной цвета в другой растр, предназначенный для отображения с по­мощью графического устройства, в котором используется ограниченное ко­личество основных цветов. В таком случае нужно выбрать размеры ячей­ки mxп, которые обеспечивают достаточное количество цветовых градаций. Затем каждый пиксел растра превращается в пиксел растра отображения. Это можно осуществить двумя способами.

Первый способ. Каждый пиксел заменяется ячейкой из тxп пикселов. Это самое точное преобразование по цветам, но размер растра увеличивается и равен mpxnq пикселов.

Второй способ. Размер растра в пикселах не изменяется, если пиксел растра отображения образовывается следующим образом:

1. Определяем координаты пиксела (х, у) для преобразуемого растра.

2. Находим цвет пиксела (х, у).

3. По цвету пиксела находим номер (к) ячейки, наиболее адекватно пред­ставляющей этот цвет.

4. По координатам (х,у) вычисляем координаты пиксела внутри ячейки:

х_к = х mod т;ук = у mod n.

5. Находим цвет (С) пиксела ячейки с координатами {хь

6. Записываем в растр отображения пиксел (х,у) с цветом С.

Такой способ можно использовать не для любых вариантов расположения пикселов в ячейках. Конфигурации пикселов должны быть специально раз­работаны для таких преобразований. Одно из требований можно сформули­ровать так. Если ячейки разработаны на основе двух цветов, например, бело­го и черного, а градации изменяются пропорционально номеру ячейки, то необходимо, чтобы ячейка с номером (i) для более темной градации серого содержала бы все черные пикселы ячейки номер (i - 1).

Рассмотрим пример изображения, созданного на основе ячеек 5x5.

Для создания такого изображения специально была выбрана небольшая раз­решающая способность, чтобы подчеркнуть структуру изображения. Ячейки образовывают достаточно заметный квадратный растр (рис. 1.42).

Для улучшения восприятия изображения можно использовать иное располо­жение ячеек, например, диагональное (рис 1.43).

Диагональное расположение можно получить, если сдвигать четные строки ячеек (рис. ] .44).

Координаты пикселов ячеек можно вычислять следующим образом:

Для того чтобы получить диагональную структуру растра подобную той, что используется для печати газет, можно использовать квадратное расположе­ние ячеек другого типа (рис. 1.45).

Вы, наверное, уже заметили, что для всех приведенных выше примеров дизе­ринга ячейки образовывают точки переменного размера с постоянным ша­гом. Однако часто используется иной подход— переменная густота распо­ложения точек постоянного размера. Такой способ получил название частот­ной модуляции (ЧМ) (рис. 1.46).

Положительная черта способа ЧМ — меньшая заметность структуры растра. Однако его использование затруднено в случае, когда размер пикселов боль­ше, чем их шаг. Начиная с определенной густоты, пикселы смыкаются. Кро­ме того, на дискретном растре невозможно обеспечить плавное изменение густоты (частоты), в особенности для ячеек небольшого размера. Рассмотрим пример ячеек 5 х5, реализующих ЧМ-дизеринг (рис. 1.47).

Дня изображений, созданных методом ЧМ-дизеринга, наблюдается меньшая заметность растровой структуры (рис. 1.48).

Однако при регулярном расположении одинаковых ячеек всегда образовыва­ется текстура, муар, лишние контуры. Одна из важных задач — разработка таких вариантов ячеек, которые предопределяют наименее заметную растро­вую структуру (кроме тех случаев, когда, наоборот, такую структуру нужно подчеркнуть для создания изображения в стиле гравюры). Это довольно сложная задача.

Один из способов создания достаточно качественных изображений — это диффузный дизеринг (diffused dithering). Суть его в том, что ячейки создают­ся случайно (или псевдослучайно). Если для каждой градации создавать слу­чайные ячейки, то даже для фрагмента растра пикселов с постоянным цветом не будут образовываться регулярные структуры. Это соответствует диффуз­ному отражению света от матовой поверхности.

1.5. Эволюция компьютерных видеосистем

Компьютерные видеосистемы рассмотрим на примере персональных компь­ютеров класса IBM PC. Первый персональный компьютер фирмы IBM по­явился в 1981 году. Сейчас уже можно сказать, что появление как раз этого компьютера привело к значительному распространению персональных ком­пьютеров. Некоторые особенности архитектуры IBM PC сохранены и по сей день (рис. 1.49).

Одной из таких особенностей, которые выгодно отличали его от других пер­сональных компьютеров, является открытость архитектуры. Это означает гибкие возможности подключения разнообразных устройств, простоту мо­дернизации компьютера. Важным фактором была цена — для IBM PC она была меньшей, чем, например, для компьютеров Apple, которые были лучше по другим показателям (в первую очередь, по графическим возможностям). Кроме того, с самого начала пользователям компьютеров семейства IBM PC были доступны разнообразные средства программирования — миллионы пользователей получили возможность сами разрабатывать программное обеспечение. Все это привело к массовому распространению таких компью­теров, использованию в разнообразных областях.

Важная черта архитектуры персонального компьютера с позиций графики — то, что контроллер видеосистемы (видеоадаптер) расположен рядом с про­цессором и оперативной памятью, так как подключен к системной шине че­рез скоростную локальную шину. Это дает возможность быстро вести обмен данными между оперативной памятью и видеопамятью. Для вывода графиче­ских изображений, в особенности в режиме анимации, нужна самая высокая скорость передачи данных. «В отличие от этого в больших компьютерах (мэйнфреймах) данные к дисплеям передавались через интерфейс канала ввода-вывода, который работает намного медленнее, чем системная шина. Большие компьютеры, как правило, работают со многими дисплеями, распо­ложенными на значительном расстоянии.

Характеристики

Список файлов книги