Диссертация (1095031), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Показано принципиальное соответствие модели и экспериментальных данных, атакже наличие дополнительных факторов снижения ФПМ в реальном устройстве.Оценен шум, возникающий на электронной бумаге. Выявлено, что он создается разными явлениями: на сером поле вследствие воспроизведения градаций с усреднением по полю, на белом поле — за счет дефектов микрокапсули неоднородности их отражательной способности.
Наименьшие отклонения посветлоте и наибольшая однородность — у черного поля. Для серых и белыхполей среднеквадратичные отклонения выше и близки между собой. Оцененспектр шума и определено, что шум низкочастотный и не содержит периодическую составляющую.62Глава 4. Воспроизведение шрифтовой информации в устройствах на основеэлектронной бумаги4.1Методы оценки воспроизведения шрифтовой информации4.1.1Выбор объектов исследованияЦель данной главы — установить, каким образом структурные и градационные параметры сказываются на воспроизведении главного компонента книжнойинформации — текста.На основании ранее полученных результатов можно сделать вывод, чтопроблема со шрифтовым оформлением электронных изданий заключается в том,что устройства чтения имеют существенно более низкое разрешение, а такженизкий градиент градационной передачи, поэтому шрифты, предназначенныедля печатных изданий, могут терять детали или деформироваться в начертании.Задачей является выбрать критерий воспроизводимости шрифтовой информации и разработать методику по выбору гарнитуры шрифта, которая наилучшимобразом воспроизводится на электронной бумаге.На текущий момент существует огромное множество гарнитур.
В соответствии с IBM Classification все шрифты подразделяются на 11 групп, их можноукрупнить до 4 основных [61; 62]:– шрифты с засечками (serif), например, Academy, Times New Roman,Baskerville;– шрифты без засечек (рубленые) (sans serif), например, Futura, Helvetica;– имитационные (script), например, Lazurski, Decor, Parsek;– декоративные (decorative).Гарнитуры брусковые и имитационные применяются существенно режеи не представляют большого интереса с точки зрения воспроизведения книжных изданий. Для набора основного текста издания используются гарнитурыпервых двух групп — с засечками и без засечек. Внутри каждой группы гарнитуры имеют некоторые отличия по форме и толщине штрихов, но исследоватьвсе многообразие не представляется возможным, поэтому ограничим исследова-63ние гарнитурами, обычно рекомендуемыми дизайнерами к использованию длянабора основного текста издания [63; 64] — с засечками — Times New Roman,Baskerville, без засечек — Futura, Helvetica.При исследовании структурных параметров УЭБ было установлено, чторазмытие края полуплоскости сильно зависит от расположения воспроизводимого края — параллельно управляющим элементам или под углом.
Для классификации знаков в зависимости от их структуры, от наличия и степени наклонаих элементов были проанализированы знаки шрифта с применением двумерного преобразования Фурье. Для анализа выбраны знаки строчного написания,так как в тексте они встречаются существенно чаще, чем заглавные. ДвумерноеФурье-преобразование осуществлено в программной среде Matlab. Полученныеспектры нормированы к единице и бинаризованы при пороге 0.4. Для примераиспользованы две гарнитуры Futura (рубленый) и Times New Roman (с засечками).При анализе полученных спектров было выделено 4 характерных типа.1. сосредоточение значимых амплитуд на прямых под углами 0 или 90градусов, проходящими через центр — рисунок 4.1;2.
наличие значимых амплитуд на прямых под углами, отличными от 0 или90 градусов — рисунок 4.2;3. значимые амплитуды образуют концентрические круги — рисунок 4.3;4. значимые амплитуды образуют концентрические круги и лежат на прямых под различными углами — рисунок 4.4.64Буква тFuturaTimesБуква пFuturaTimesРисунок 4.1 — Группа знаков №1.
Включает буквы г,д,л,н,п,т,ц,ч,ш,щ — прямыеБуква жFuturaTimesБуква мFuturaTimesРисунок 4.2 — Группа знаков №2. Включает буквы ж,и,й,к,м,у,х — снаклонными элементами65Буква оFuturaTimesБуква сFuturaTimesРисунок 4.3 — Группа знаков №3. Включает буквы б,з,о,с — круглыеБуква рFuturaTimesБуква еFuturaTimesРисунок 4.4 — Группа знаков №4. Включает буквы а,в,е,р,ф,ъ,ы,ь,э,ю,я —смешанныеДля исследования возьмем наиболее часто используемые знаки из каждойгруппы в соответствии с частотой их встречаемости в тексте. [65]Таким образом, в качестве представителей гарнитур выбраны знаки: т, и,о, а.664.1.2Методы исследованияСоздан тест-объект — страница, на которой воспроизведены выбранныезнаки четырьмя определенными ранее гарнитурами, кеглями 10, 8 и 6 пунктов.Каждый знак воспроизведен четыре раза для получения достоверной статистической информации. Распределение знаков по странице учитывает влияние возможного смещения знака относительно расположения управляющих элементовэлектронной бумаги.С воспроизведенных знаков получены микрофотографии с применениемцифрового аппарата Canon 550D с применением условий указанных в разделе 3.1.
Далее проводилась линейная растяжка гистограммы каждой микрофотографии по опорной точке белого и черного. Затем для микрофотографии знакапроводится выявление исходной границы знака, для чего должен быть определенего контур (рис. 4.5).Рисунок 4.5 — Пример знака после обработкиДля определения контура знака была проведена экспертная оценка видимой границы штриховых деталей в условиях их размытия. Перед экспертамибыла поставлена задача обрисовать границу штриха. Тест-объект данного эксперимента представлял из себя лист, на котором были воспроизведены буквы Т ИО А и 6 штрихов различной ширины, размытые фильтром Гаусса (рис.
4.6).67Рисунок 4.6 — Вид тест-объекта для определения границы штрихаПеред экспертами была поставлена задача визуально определить границу размытых штрихов. Данные были обработаны с расчетом средней светлотыопределенных границ штрихов и отклонения средней светлоты.Результаты измерений относительной светлоты отмеченных границ элементов приведены в таблице 4.1. Для самого тонкого штриха установить границуни один эксперт не смог.
Его исходная минимальная светлота 188 единиц.Таблица 4.1 — Средние светлоты границы для каждого экспертаN/N эксперта Средняя светлота границы Отклонение средней светлоты1152,711,12163,610,53151,08,54140,721,45148,317,36134,722,17175,49,38173,87,89160,915,110162,512,4В таблице 4.2 приведены усредненные значения и значения отклонения длякаждого штриха.68Таблица 4.2 — Средние светлоты границы для каждого из элементовтест-объектаЭлементСредняя светлота границы Отклонение средней светлотыБуквы146,911,4Штрих 1 151,220,9Штрих 2 149,123,9Штрих 3 150,816,5Штрих 4 164,411,2Штрих 5 175,65,3Штрих 6 ——Если исключить трех экспертов с наибольшими разбросами, то порог границы устанавливается при относительной светлоте 162,8 единицы при отклонении 13,9.После определения границы штриха производим расчет значения среднейсветлоты, отклонение средней светлоты, значение средней однородности и отклонение однородности внутри исходного контура буквы при определенной ранее границе.
Однородность U расчитывается по следующей формуле, приведенной Гонсалесом [60]. Чем выше это значение, тем более постоянна светлотавнутри воспроизведенного знака.L−1 2p (zi ),U = sumi=0где L — число различных значений светлоты, p(z) — гистограмма распределения уровней светлоты в данной области, zi — случайная величина, обозначающая светлоту.
Расcчитано также отклонение однородности.4.1.3Сопоставление результатов и рекомендации по применению гарнитуршрифтовРезультаты расчетов приведены в таблице 4.3. Из полученных расчетоввидно, что гарнитуры Futura и Helvetica имеют меньшую среднюю светлоту, т.е.имеют больший средний контраст относительно фона по сравнению с гарниту-69рами Baskerville и Times. Это связано с тем, что засечки, соединительные штрихи в гарнитурах Baskerville и Times имеют малый размер, поэтому размываются и осветляются дискретной структурой электронной бумаги.
При этом Futuraи Helvetica обладают большей однородностью внутри знака, чем Baskerville иTimes, однако это однородность менее стабильна от знака к знаку и обладаетбольшими значениями отклонения однородности.Таблица 4.3 — Результаты расчета параметров для знаков воспроизведенных наэлектронной бумаге.СредняясветлоташтрихаСреднееСреднееОтклонениеотклонение значениеоднородносветлотыоднородно- стистиBaskerville76,524,70,02250,0105680,025,60,02420,0135а79,827,00,02240,0141и76,526,20,02370,0112о82,324,70,02250,0131т81,524,50,02830,0167879,123,80,02150,0083а81,223,80,01920,0122и77,724,20,02120,0068о78,924,20,02180,0088т78,823,00,02390,00461070,324,70,02170,0091а68,527,40,01920,0098и65,825,80,02370,0049о68,825,20,01990,0090т78,320,70,02380,0120Futura69,427,70,02650,0123675,427,20,02290,0110а71,428,80,02170,0100и76,426,50,02330,0117о74,728,40,02220,012870т79,025,20,02450,0116867,328,50,02740,0129а63,330,40,02600,0111и70,927,50,02870,0148о60,633,20,02730,0140т74,222,70,02770,01411065,527,30,02910,0123а57,930,50,03060,0125и75,323,90,02000,0042о59,030,40,03160,0118т69,824,40,03410,0152Helvetica68,327,20,02870,0102673,727,20,02550,0112а77,126,20,02360,0117и73,427,30,02270,0074о72,626,40,02810,0131т71,828,70,02760,0131867,327,60,02940,0087а70,426,70,02670,0089и64,729,30,02950,0023о70,526,00,02850,0105т63,528,40,03310,01091063,826,90,03130,0098а59,629,90,02770,0076и68,727,20,03160,0078о60,228,30,02830,0119т66,722,40,03750,0098Times75,425,60,02160,0094679,725,10,01790,0090а81,324,50,01390,0042и79,225,50,01490,0073о82,224,30,01790,0024т76,126,10,02500,013971873,625,40,02060,0081а74,425,70,01510,0040и72,425,40,02050,0023о75,224,60,01580,0056т72,125,80,03100,00751073,026,40,02620,0095а66,527,20,02630,0067и77,824,20,01750,0051о68,727,30,03020,0097т79,126,70,03080,0101Было рассчитано еще несколько параметров для оценки воспроизводимости шрифтовой информации, но однозначной возможности выделить параметр,по которому можно провести выбор шрифта, не удалось.
Для поиска значимого параметра, оценки степени его корреляции с субъективной оценкой проведендополнительный эксперимент.Был создан тест-объект, содержащий страницу, на которой написаны строки, содержащие максимальное число букв алфавита разными гарнитурами с приведенной минимальной высотой очка 1 мм, и далее 6 повторений с увеличениемвысоты на 10% сравнительно с предыдущим размером (рис. 4.7). Данный тестобъект воспроизводился в устройстве Kobo Aura H2O в масштабе 1:3. Экспертампредлагалось ранжировать гарнитуры в порядке их нечитаемости при различныхувеличениях.В таблице 4.4 приведены номера поля теста, который еще мог быть прочитан экспертом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
