Автореферат (1095030), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для усредненияиспользуется модифицированный алгоритм Брезенхема, в котором увеличено числоградаций с 2 до 16. Число градаций принято в соответствии с современными возможностями электронной бумаги. Далее формируется слой микрокапсул. Он моделируется с помощью кругов заданного размера с минимальным пространством между ними. Это является задачей комбинаторной геометрии о заполнении пространства непересекающимися кругами заданного радиуса и ее решением является размещение центров кругов в вершинах правильных шестиугольников. Далее каждомукругу присваивается соответствующая градация из 16, в зависимости от положенияцентра круга относительно электрода дисплея. Таким образом формируется изображение, моделирующее воспроизведение края полуплоскости на электронной бумаге.Поскольку при ранее проведенной экспериментальной оценке ФПМ использовалось положение края под углом 5.7 градусов, то при моделировании краяполуплоскости использован аналогичный угол.
Далее поворотом полученного изображения на угол в 5.7 градусов в обратную сторону формируется вертикальный––––––13край полуплоскости. Точка вращения определяется серединой отрезка прямой заданной уравнением. Затем расчетом средних значений пикселей по столбцам матрицыизображения получаем краевую функцию, дифференцированием краевой функцииполучаем функцию размытия линии (ФРЛ). Абсолютные значения быстрого преобразование Фурье ФРЛ (1) дают ФПМ.
Расчет проводим в программной среде Matlab.ФПМ=|ℱ [ФРЛ]|,(1)ФРЛ= КФ,где ФПМ — функция передачи модуляции, ФРЛ — функция размытия линии,ℱ — дискретное преобразование Фурье.Получаемая теоретически ФПМ для устройств на основе электроннойбумаги в сравнении с ранее экспериментально оцененной ФПМ для устройствасо свойствами, аналогичными принятыми при расчете, представлена на рисунке 4.Рис. 4 — Функции передачимодуляции: 1 — экспериментально полученная, 2 — полученная моделированиемРасчет показывает, что теоретически при условиях, соответствующихусловиям экспериментального измерения ФПМ, возможно получить ФПМ,превышающую экспериментально полученную.Ввиду того, что на функцию передачи модуляции электронной бумаги могутвлиять и такие факторы, как угол наклона края полуплоскости и его смещениеотносительно управляющего электрода, была проведена оценка ФПМ методоммоделирования и экспериментальная оценка ФПМ при угле поворота 0 градусов идругих углах (рис.
6), и при смещении края на долю ширины элемента управления(рис. 5). Они показали принципиальное соответствие результатов моделирования и14экспериментальных данных, а также наличие дополнительных факторов сниженияФПМ в реальном устройстве.Рис. 5 — Функции передачи модуляциипри угле поворота 0∘ и 90∘ и при сдвиге относительно ширины элементауправления: a — модель, б — Kobo Aura H2O (Carta). Сдвиг: 1 — 0, 2 — 0.5, 3 — 0.7Рис. 6 — Функции передачи модуляции при измененииугла наклона края полуплоскости: a — модель, б — Kobo Aura H2O (Carta)Разработанная модель воспроизведения информации устройств на основеэлектронной бумаги и последующая экспериментальная проверка выводов моделипоказали:151.
Существует зависимость воспроизведения информации от угла расположения воспроизводимой детали относительно сетки управляющих электродов,а также зависимость от смещения границы воспроизводимой детали относительноцентра управляющего электрода. Эта зависимость очень существенна для наклонавоспроизведения детали 0∘ и 90∘, но малозначима при других углах поворота.2. Рассчитанная по модели ФПМ и экспериментально полученныерезультаты хорошо коррелируют в части выявленных при моделировании вышеуказанных зависимостей. Однако существуют количественные отличия, которыепоказывают насколько более низкие значения экспериментально полученных ФПМсравнительно с расчетными, потерю высокочастотного подъема ФПМ, предсказанного моделью, при 0∘ и 90∘.
Это отличие может быть объяснено наличиемдополнительных факторов, не учитываемых в модели — рассеянием излученияна капсулах, других слоях многослойной системы отображения информации.3. В соответствии с моделью, обычное расположение штриховых элементовшрифтовых знаков, при котором большая часть основных и соединительныхштрихов расположена под углами 0∘ и 90∘, может быть причиной отклоненияоднородности воспроизводимых штрихов. Как перспективу в разработке устройствна основе электронной бумаги можно рекомендовать создание дисплеев срасположением управляющих электродов по углом 45∘. Аналогичные решенияуже рассматривались для исполнения матриц цифровых фотоаппаратов.Другим структурным свойством является шум.
Оценка данного параметра необходима для определения возможностей электронной бумаги повоспроизведению полей с равномерным тоном.Для решения поставленной задачи был создан тест-объект — страницакнижного издания в формате PDF, содержащая 3 поля: черное (относительнаясветлота равна 0), серое (128) и белое (256). Для исключения влияния остаточногоизображения на УЭБ страница воспроизводилась повторно. Многократная съемкаодного поля необходима для исключения шумов, вносимых самим фотоаппаратом.По полученным изображениям производился расчет значения средней светлоты,среднеквадратичного отклонения, однородности.При изучении микрофотографий было установлено, что причины возникновения шумов на сером и белом полях различны.
На сером поле однородностьпадает из-за алгоритма воспроизведения градаций с усреднением по полю.16Белое поле имеет меньшую однородность за счет дефектов микрокапсул инеоднородности их отражательной способности.Можно предположить наличие периодической структуры шума вследствиепериодичности управляющих электродов, поэтому изучена спектральная характеристика шумов.
При помощи дискретного Фурье преобразования в программеMatlab были получены спектры изображений полей. По полученным спектрамможно видеть, что шум является относительно низкочастотным и не обладаетпериодической структурой.Таким образом, была выбран метод и получены числовые характеристикишума, возникающего при воспроизведении изображений на электронной бумаге.Различные устройства не дают заметных отличий в формировании шума. Шумовыепараметры устройств на основе электронной бумаги не могут вносить заметныхограничений в воспроизведение книжной информации.Четвертая глава посвящена методу оценки воспроизведения текстовойинформации и разработке рекомендаций по выбору оптимальной гарнитурышрифта для использования при подготовке электронного издания.При воспроизведении текстовой информации используется множество шрифтовых гарнитур.
В соответствии с IBM Classification все шрифтыподразделяются на 11 групп, их можно укрупнить до 4 основных:– шрифты с засечками (serif), например, Academy, Times New Roman,Baskerville;– шрифты без засечек (sans serif) Futura, Helvetica;– имитационные (script) Lazurski, Decor, Parsek;– декоративные (decorative).Гарнитуры имитационные и декоративные применяются существенно режеи не представляют большого интереса с точки зрения воспроизведения книжныхизданий. Для набора основного текста издания используются гарнитуры групп сзасечками и без засечек.
Обычно рекомендуемыми дизайнерами к использованиюдля набора основного текста издания являются Times New Roman и Baskerville(с засечками), Futura и Helvetica (без засечек).Геометрия знаков сильно отличается как для разных гарнитур, так и водной гарнитуре, поэтому сравнивать гарнитуры целиком является сложнойзадачей с крупным обобщением. Необходимо выбрать опорные точки и провестиклассификацию знаков. Чтобы сравнить между собой знаки, был проведен17частотный анализ их изображений.
Для выделения характерных черт спектрнормировался к единице, и проводилась бинаризация при пороге 0.4. Буквы взятыстрочного написания, так как в тексте они встречаются чаще, чем заглавные.При анализе полученных изображений спектров было выделено 4характерных спектра, имеющих существенные отличия (рис. 7).1. сосредоточение значимых амплитуд на прямых под углами 0 или 90градусов, проходящих через центр;2. наличие значимых амплитуд на прямых под углами, отличными от 0или 90 градусов;3.
значимые амплитуды образуют концентрические окружности;4. часть значимых амплитуд сосредоточено на прямых под различнымиуглами, другая часть образует концентрические окружности.тиоаРис. 7 — Примеры спектров знаков из 4-х групп для гарнитуры Times New RomanОни характеризуют группы знаков:1. прямые — г,д,л,н,п,т,ц,ч,ш,щ;2. с наклонными элементами — ж,и,й,к,м,у,х;3. круглые — б,з,о,с;4. смешанные — а,в,е,р,ф,ъ,ы,ь,э,ю,я.Для исследования выбраны буквы, представляющие каждую группу,с учетом частоты применения буквы в тексте. Таким образом, в качествепредставителей гарнитур выбраны знаки: т, и, о, а.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
