ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ, 2007 ΘΡ. ΤΣΙΑΤΣΟΣ

Transcript

1 Ψηφιακή Εικόνα

2 Ενότητες Α Μέρος Όραση & Θεωρία Χρώµατος Βασικές έννοιες: Χαρακτηριστικά ψηφιακής εικόνας & είδη αρχείων Β Μέρος Τεχνολογίες ψηφιακής εικόνας Τεχνολογία CCD & CMOS Σαρωτής, Εκτυπωτής, Ψηφιακή φωτογραφική µηχανή Υποσύστηµα Εικόνας Προσαρµογέας (κάρτα) γραφικών, Οθόνες CRT & TFT Γ Μέρος Συµπίεση κατά JPEG

3 Α Μέρος Όραση & Θεωρία Χρώµατος Βασικές έννοιες: Χαρακτηριστικά ψηφιακής εικόνας & είδη αρχείων

4 Ηλειτουργίατουµατιού Το σηµείο του ανθρώπινου οφθαλµού όπου γίνεται η πρώτη σύλληψη των φωτεινών ερεθισµάτων είναι ο αµφιβληστροειδής φακός (retina) Εκεί υπάρχουν δύο κατηγορίες φωτοευαίσθητων νευρικών κυττάρων: τα ραβδία (rods) και τα κωνία (cones).

5 Ραβδία & Κωνία Υπεύθυνα για την όραση σε διαφορετικές συνθήκες φωτισµού. Ραβδία (rods): ενεργοποιούνται σε συνθήκες χαµηλού φωτισµού, δεν προσφέρουν υψηλή ευκρίνεια. Κωνία: Συγκεντρωµένα στην κόρη του µατιού και είναι υπεύθυνα για την υψηλής ευκρίνειας ηµερήσια όραση. µεταφέρουν πληροφορία µεγαλύτερης ανάλυσης & πληροφορία χρώµατος Με χαµηλότερη ευαισθησία

6 Ευαισθησία κωνίων στο φάσµα ορατούφωτός Τα κωνία αντίστοιχα εµφανίζονται σε τρείς κατηγορίες, καθεµιά ευαίσθητη σε διαφορετική περιοχή του ορατού φάσµατος. L-κωνία: ευαίσθητα στα µεγαλύτερα µήκη κύµατος (κόκκινο, 577 nm) M-κωνία: ευαίσθητα στα µεσαία µήκη κύµατος (πράσινο, 540 nm) S-κωνία: ευαίσθητα στα µικρότερα µήκη κύµατος (µπλέ, 447 nm) S-κωνία M-κωνία L-κωνία

7 Θεωρία Χρώµατος Το χρώµα είναι η υποκειµενική αντίληψη που αναπτύσσουµε στα διάφορα µήκη κύµατος του φωτός, στην ορατή περιοχή του φάσµατος (από 400 µέχρι 700 nm) Η αίσθησή µας για το χρώµα εποµένως είναι µια αυτοµατοποιηµένη ερµηνευτική αντίδραση του ανθρώπινου εγκεφάλου στο µήκος κύµατος της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας και όχι κάποια εξωτερική ουσία.

8 Χρωµατικά Μοντέλα (Color Spaces) Υπάρχουν πολλά χρωµατικά µοντέλα που το καθένα µπορεί να χρησιµοποιεί διαφορετικές παραµέτρους για την ακριβή περιγραφή των διαφόρων χρωµάτων. Κοινό χαρακτηριστικό τους είναι πως υιοθετούν τρείς παραµέτρους, δηλ. χρειάζονται τρεις ανεξάρτητες τιµέςγιαναπροσδιορίσουν µαθηµατικά κάποιο χρώµα. Παραδείγµατα τέτοιων µοντέλων: Red, Green, Blue (RGB) Cyan, Magenta, Yellow (CMY) Hue, Lightness, Saturation (HLS) απόχρωση, φωτεινότητα, καθαρότητα Hue, Saturation, Brightness (HSB)- απόχρωση, καθαρότητα λάµψη

9 Χρωµατικό διάγραµµα CIE (1/2) Το 1931 η CIE (Comission Internationale de l Eclairage, International Commision of Illumination) δηµιούργησε ένα χρωµατικό διάγραµµα σε µια προσπάθεια ακριβούς καταγραφής της τριχρωµατικής σύνθεσης των χρωµάτων. Βάση για τη σύνθεση του διαγράµµατος απετέλεσε αυτό που η CIE ονόµασε «τυπικό παρατηρητή» (standard observer). Το διάγραµµα δείχνει το εύρος των χρωµάτων που µπορεί να δει ο τυπικός παρατηρητής. Ουσιαστικά το χρωµατικό διάγραµµα τηςcie παρουσιάζει τις αναλογίες των πρωτευόντων χρωµάτων που πρέπει να χρησιµοποιηθούν ώστε να δηµιουργήσουν την αίσθηση ενός συγκεκριµένου χρώµατος για τον µέσο παρατηρητή.

10 Χρωµατικό ιάγραµµα CIE (2/2)

11 Προσθετικό µοντέλο (RGB) Στο προσθετικό µοντέλο κάθε άλλο χρώµα δηµιουργείται από ανάµιξη (πρόσθεση) των τριών πρωτευόντων χρωµάτων σε ποικίλες αναλογίες. Blue + Green = Cyan Red + Blue = Magenta Green + Red = Yellow Red + Blue + Green = White Εφαρµογή: όταν οι ακτινοβολίες προσπίπτουν άµεσα στο µάτι του παρατηρητή (πχ. οθόνες CRT)

12 Αφαιρετικό Μοντέλο (CMY) Στο αφαιρετικό µοντέλο τα πρωτεύοντα χρώµατα είναι αυτά που σχηµατίζονται από ανάµειξη ίσων ποσοτήτων των R, G και B. Cyan (Κυανό) (Blue + Green) Magenta (Πορφυρό) (Red + Blue) Yellow (Κίτρινο) (Green + Red). Οι αποχρώσεις δηµιουργούνται αφαιρώντας από το προσπίπτον λευκό τιςαποχρώσειςπουαπορροφά η χρωστική Red = white Green (Yellow+Cyan) Blue (Magenta+Cyan) Εκτυπωτές: CMYK (+black)

13 Χαρακτηριστικά ψηφιακής εικόνας & είδη αρχείων

14 Βασικέςέννοιεςτηςψηφιακής εικόνας Μια ψηφιακή εικόνα i[m, n] αναπτύσσεται σε ένα διακριτό χώρο δύο διαστάσεων και παράγεται από την ψηφιοποίηση µιας αναλογικής εικόνας i[x,y] που αναπτύσσεται σε ένα συνεχή χώρο µε διαστάσεις x και y. Η συνεχής εικόνα διαιρείται σε Ν σειρές και Μ στήλες. Τα σηµεία τοµής των σειρών µε τιςστήλεςείναιταpixels. Οι τιµές χρωµατικής πληροφορίας που εκχωρούνται στα σηµεία αυτά δηµιουργούν την ψηφιακή εικόνα a[m, n] όπου m={0, 1, 2,, M-1} και n={0, 1, 2,, N-1}.

15 Εικονοστοιχείο (pixel) Η εικόνα έχει διαιρεθεί σε Ν=16 σειρές και Μ=16 στήλες Εικονοστοιχείο (pixel, picture element) Κάθε στοιχείο τοµής σειράς & στήλης Ητιµή πουεκχωρείταισε κάθε pixel είναι η µέση τιµή της φωτεινότητας στο pixel στρογγυλοποιηµένη στον πλησιέστερο ακέραιο.

16 Ανάλυση εικόνας (image resolution) Το µέγεθος που δείχνει από πόσα pixels αποτελείται µια ψηφιακή εικόνα 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 που δηµιουργούν τη ψηφιακή εικόνα. Συνήθεις µονάδες ppi = pixel per inch (οθόνες) dpi = dots per inch (εκτύπωση) spi = samples per inch

17 Βάθος χρώµατος (color depth) Το βάθος χρώµατος είναι ο αριθµός που δηλώνει πόσα bit χρησιµοποιούνται για την αποθήκευση της πληροφορίας χρώµατος του 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

18 Χρώµα 8 bit Στο χρώµα 8 bit χρησιµοποιούµε 8 bit (1 Byte) για κάθε pixel Έχουµε 2 8 = 256 χρώµατα στην απεικόνισή µας Ηοµάδα αυτών των 256 χρωµάτων αναφέρεται συνήθως σαν «παλέτα» της εικόνας. Χρώµα 24 bit Πραγµατικό χρώµα (true color) 24 bit (3 Byte) για κάθε pixel (ένα byte για κάθε πρωτεύον χρώµα του µοντέλου RGB). Απεικόνιση µε 2 24 = (16,7 Μ) χρώµατα.

19 Η ανάλυση & το βάθος χρώµατος ως ρυθµιστές 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 στα 100 dpi και 8bit χρώµα, το µέγεθος του αρχείου που θα προκύψει είναι: 100 x 6 x 100 x 3 x 8 = bit = bytes = 176 KB. Αν την ίδια εικόνα την ψηφιοποιήσουµε σε ανάλυση 300 dpi και πραγµατικό χρώµα (24 bit) το µέγεθος του αρχείου θα είναι: 300 x 6 x 300 x 3 x 24 = bit = bytes = KB.

20 Ανάλυση εξόδου & παρουσίαση εικόνας στην οθόνη Το πώς θα παρουσιαστεί µια εικόνα στην οθόνη του υπολογιστή εξαρτάται σε µεγάλο βαθµό και από την ανάλυση εξόδου της συσκευής εξόδου (οθόνη) Η ανάλυση οθόνης (screen resolution) είναι το µέγεθος που δείχνει από πόσα pixels παρουσιάζει σε κάθε διάστασή της η οθόνη Εκφράζεται ως γινόµενο δύο αριθµών (απόλυτος αριθµός) 800 x x 768

21 Ανάλυση Οθόνης (Screen Resolution) Ανάλυση οθόνης Pixels Οριζόντια (πλάτος) Pixels Κάθετα (ύψος) Τεχνικός Χαρακτηρισμός 640 x VGA 800 x SVGA 1024 x SVGA 1280 x SVGA 1600 x UXGA

22 Οριζόντια διάσταση (σε ίντσες) Η οθόνη είναι ένα «ψηφιδωτό» πάνω στο οποίο προβάλλονται οι ψηφιακές εικόνες

23 Ανάλυση Εικόνας σε Οθόνη Η/Υ Μέγεθος οθόνης, Ανάλυση 14 (ενεργό τμήμα 9.7 ) 15 (ενεργό τμήμα 10.6 ) 17 (ενεργό τμήμα 12.5 ) 19 (ενεργό τμήμα 14.4 ) 21 (ενεργό τμήμα 15.9 ) οθόνης 640 x dpi 60 dpi 51 dpi 44 dpi 40 dpi 800 x dpi 75 dpi 64 dpi 56 dpi 50 dpi 1024 x dpi 97 dpi 82 dpi 71 dpi 64 dpi 1152 x dpi 109 dpi 92 dpi 80 dpi 72 dpi 1280 x dpi 121 dpi 102 dpi 89 dpi 80 dpi

24 Παράδειγµα (α) Αναλογική εικόνα (β) Ψηφιοποίηση µε ανάλυση εικόνας 5 ppi (εσωτερικά στο αρχείο) (γ) Ψηφιοποίηση µε ανάλυση εικόνας 10 ppi (εσωτερικά στο αρχείο)

25 Προβολή της Εικόνας στην Οθόνη (5 ppi)

26 Προβολή της Εικόνας στην Οθόνη (10 ppi)

27 Ανάλυση Εικόνας: 82 ppi Ανάλυση οθόνης: 82 ppi Ανάλυση Εικόνας: 164 ppi Ανάλυση οθόνης: 82 ppi

28 Ανάλυση Εικόνας: 41 ppi Ανάλυση οθόνης: 82 ppi Ίδια εικόνα (µε αυτήν αριστερά) που έχουν διπλασιαστεί οι διαστάσεις της Ανάλυση Εικόνας: ;; ppi 20 ppi Ανάλυση οθόνης: 82 ppi

29 Οι υπολογισµοί αυτοί δείχνουν ότι Στην ψηφιακή αναπαράσταση δεν έχει νόηµα το απόλυτο µέγεθος µιας εικόνας Το σηµαντικό είναι να γνωρίζετε την ανάλυση εξόδου της συσκευής και να καθορίσετε την ανάλυση της εικόνας έτσι ώστε να εµφανίζεται αυτή µε την λεπτοµέρεια που πρέπει. Aν θέλετε να παρουσιάσετε µια εικόνα σε οθόνη υπολογιστή χωρίς σηµαντική µεγέθυνση ή σµίκρυνση µπορείτε να την ψηφιοποιήσετε σε ανάλυση 80 ppi που είναι µια µέση τιµή ανάλυσης εξόδου για τις σύγχρονες οθόνες. Σε οποιαδήποτε περίπτωση δεν χρειάζεται να ψηφιοποιείτε εικόνα που προορίζεται για οθόνη σε ανάλυση µεγαλύτερη των 100 ppi.

30 Είδη ψηφιακών εικόνων & αρχείων ψηφιακής εικόνας

31 Είδη ψηφιακών εικόνων (1/2) Έγχρωµη RGB (Colour image) η πληροφορία χρώµατος του κάθε pixel αναλύεται σε τρεις συνιστώσες δηλ. πληροφορία γα καθένα από τα τρία πρωτεύοντα χρώµατα του µοντέλου 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 της παλέτας. Μονόχρωµη (Grayscale) Τόνοι του γκρί (από απόλυτο µαύρο µέχρι απόλυτο λευκό) έχουν βάθος χρώµατος 8 bit (δηλ. εµφανίζουν 256 τόνους του γκρι).

32 Είδη ψηφιακών εικόνων (2/2) ιτονική (Bitonal ή bilevel image) (στο Photoshop «bitmap») βάθος χρώµατος 1 bit Χρησιµοποιεί δύο χρωµατικούς τόνους (πχ. άσπρο και µαύρο) για κάθε εικονοστοιχείο. 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 την πυκνότηταήτοσχήµα τωνκουκίδων. Η τεχνική αυτή ονοµάζεται halftoning (ή dithering)

33 Χαρτογραφική (Bitmap) & ιανυσµατική (Vector) Εικόνα Χαρτογραφικές εικόνες αποτελούνται από µια σειρά τιµών που παριστάνουν την πληροφορία χρώµατος για το κάθε εικονοστοιχείο της εικόνας. ιανυσµατικές εικόνες αποθηκεύουν στο αρχείο µαθηµατικές εκφράσεις που περιγράφουν τα γεωµετρικά αντικείµενα (πχ. ευθείες, κύκλους, ελλείψεις, κλπ.) που δηµιουργούν την εικόνα.

34 Είδος εικόνας Συνηθισμένες χρήσεις Πλεονεκτήματα Χαρτογραφικές Εικόνες συνεχούς τόνου, πχ. φωτογραφίες Εκτεταμένη χρήση σε ιστοσελίδες Υψηλός βαθμός φωτορεαλισμού στην απόδοση της εικόνας Διανυσματικές Σε περιπτώσεις εικόνων με λίγα σχετικά χρώματα που χρειάζεται να παρουσιαστούν σωστά σε διάφορες αναλύσεις (πχ. λογότυπα, σχεδιαγράμματα, γραμματοσειρές) Προγράμματα 3D & CAD (Computer Adided Design) Ανεξάρτητες από την ανάλυση Ομαλή αναπαράσταση καμπυλών Μικρό μέγεθος αρχείου

35 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 τις διαστάσεις, το δεύτερο περιέχει συµπιεσµένη (συνήθως) την πληροφορία της εικόνας.

36 TIFF (Tagged Image File) χαρτογραφικού τύπου χρησιµοποιείται συνήθως από σαρωτές (scanners) καθώς η πληροφορία από τη σάρωση της εικόνας αποθηκεύεται στο αρχείο χωρίς συµπίεση και απώλεια. συνήθως δηµιουργεί αρχεία ασυµπίεστης εικόνας µε προφανές µειονέκτηµα το µεγάλο τους µέγεθος. χρησιµοποιείται ακόµα για µεταφορά αρχείων εικόνας από τη µια εφαρµογή στην άλλη καθώς έχει σχεδιαστεί να είναι ανεξάρτητος από οποιοδήποτε υλικό ή λογισµικό. Ιδανική χρήση τους είναι για αρχειοθέτηση εικόνων ώστε να είναι πάντα διαθέσιµες µε όλη τους την αρχική πληροφορία για επεξεργασία και µετατροπή σε άλλες µορφές κωδικοποίησης.

37 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 κατάλληλη κωδικοποίηση. Αν καθορίσετε να είναι τύπου interlaced (διαπλεκόµενη) τότε θα «κατεβείdonwload» βαθµιαία µεταφέροντας σταδιακά όλο και περισσότερη πληροφορία. Μπορεί ακόµη να περιλαµβάνει πολλές εικόνες σε ένα µόνον αρχείο. Οι εικόνες εναλλάσσονται στην οθόνη µε γρήγορο ρυθµό και δηµιουργούν την ψευδαίσθηση της κίνησης (animated gif).

38 JPEG (Joint Photographics Expert Group) χρησιµοποιείται για παρουσίαση και µεταφορά εικόνων συνεχούς τόνου (continuous tone) διατηρεί όλη την ποικιλία των RGB χρωµάτων προσφέρει ταυτόχρονα µικρό µέγεθος αρχείου (µεγαλύτερο από ένα αντίστοιχο gif µε 256 µόνον χρώµατα). Αλγόριθµος συµπίεσης: αφαιρεί την πληροφορία που δεν είναι απαραίτητη για την ποιοτική παρουσίαση της εικόνας (απωλεστική συµπίεση). Μπορεί να συµπιεστεί σε διάφορους βαθµούς συµπίεσης

39 BMP (Standard Windows Bitmap) Σχεδιασµένο από την Microsoft για το λειτουργικό DOS και τα Windows. Υποστηρίζει χρώµα από1 µέχρι και 24 bit. Σε χρώµα 4 ή 8 bit µπορεί να εφαρµοστεί ο αλγόριθµος συµπίεσης RLE (Run Length Encoding) που είναι χωρίς απώλειες. Το µέγεθος του τελικού αρχείου εξαρτάται προφανώς από το βάθος χρώµατος που θα επιλεγεί.

40 ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΙΚΟΝΑΣ

41 Τεχνολογία CCD & CMOS CCD = Charge Coupled Device CMOS = Complimentary Metal-Oxide Semiconductor Αρχή λειτουργίας του CCD Το CCD είναι ένα ολοκληρωµένο κύκλωµα που αποτελείται από στοιχειώδη κελιά οργανωµένα είτε σε γραµµική µορφή είτε σε ορθογώνιο πλαίσιο Ένα τέτοιο κελί είναι συνήθως τετράγωνο µε πλευράτηςτάξηςτων9 µm (1µ=10-6 m) και περιλαµβάνει ένα ειδικό φωτοευαίσθητο ηλεκτρονικό κύκλωµα, ένα φωτοστοιχείο (photosite).

42 πλευρά της τάξης των 9 µm (1µ=10-6 m) ειδικό φωτοευαίσθητο ηλεκτρονικό κύκλωµα (φωτοστοιχείο, photosite). Αριστερά: κλασσικού τύπου τετράγωνα φωτοστοιχεία CCD σε ορθογώνια διάταξη. εξιά: Οκταγωνικά φωτοστοιχεία σε ροµβοειδή διάταξη (Super CCD της Fuji).

43 Αρχή λειτουργίας CCD

44 Σύγκριση τεχνολογίας CCD & CMOS Ψηφιακή σύλληψη εικόνας τεχνολογία CCD τεχνολογία CMOS (Complimentary Metal-oxide Semiconductor). Τεχνολογία CMOS νεότερη σχετικά απλούστερη και φθηνότερη φιλοδοξεί να αποτελέσει στο µέλλον την περισσότερο διαδεδοµένη λύση Πρόβληµα στη Τεχνολογία CCD Έλλειψη οικονοµία κλίµακας Απαιτεί εξειδικευµένες τεχνικές που ανεβάζουν σηµαντικά το κόστος κατασκευής Τεχνολογία CMOS συµβατική τεχνολογία χαρακτηριστικά φθηνότερη Λιγότερο ποιοτική (σε συνθήκες χαµηλού φωτισµού)

45 Σαρωτής περιφερειακή συσκευή για ψηφιοποίηση εγγράφων (εικόνες, σελίδες κειµένου) επιφανειών τρισδιάστατων αντικειµένων Υπάρχουν διάφορα είδη σαρωτών µε ποικίλες δυνατότητες: Επίπεδοι (flatbed ή desktop scanners) Τροφοδοσίας φύλλου ή έλξης (sheet-fed) Χειρός (handheld) Τυµπάνου (drum)

46 Αρχή λειτουργίας Συστοιχία κελιών τεχνολογίας CCD σε γραµµική διάταξη Το CCD στον σαρωτή έχει γραµµική µορφή και µετακινείται κατά βήµατα από κατάλληλο κινητήρα Τεχνικές έγχρωµης σάρωσης: τρία περάσµατα διαχωρισµός & φιλτράρισµα ανακλώµενης δέσµης

47 Βασικά χαρακτηριστικά (1/2) Οπτική Ανάλυση (Optical Resolution) Μέγιστη ανάλυση (από κατασκευής) εκφράζεται ως γινόµενο δύο αριθµών (οριζόντια και κατακόρυψη διάσταση του εγγράφου που σαρώνεται: πχ. 300 x 300 dpi) Ανάλυση από παρεµβολή (Interpolation Resolution) το λογισµικό προσθέτει pixels µεταξύ αυτών που προέκυψαν από τη σάρωση ακολουθώντας κάποιο αλγόριθµο. Βάθος χρώµατος Είναι το µέγιστο πλήθος χρωµάτων που µπορεί να διακρίνει ο σαρωτής. Συνήθως πρόκειται για πραγµατικό χρώµα δηλ. χρώµα 24bit.

48 Βασικά χαρακτηριστικά (2/2) ΥΛΙΚΟ Παράλληλη SCSI USB FireWire (ΙΕΕΕ 1394) ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Πρότυπο TWAIN Πρωτόκολλο που εξασφαλίζει τη συνεργασία του σαρωτή µε ταπρογράµµατα επεξεργασίας εικόνας που είναι εγκατεστηµένα στον υπολογιστή. Οπτική αναγνώριση χαρακτήρων (Optical Character Recognition, OCR) Μετατρέπει έγγραφο από κατάσταση εικόνας σε κατάσταση κειµένου

49 Ρυθµίσεις για σωστή σάρωση (1/2) Βασικές συµβουλές : (α) Αν δεν γνωρίζετε µε ποιόν τρόπο θα παρουσιαστεί η ψηφιακή εικόνα, σαρώστε το έγγραφο στη µεγαλύτερη ανάλυση που καλύπτει την ανάλυση κάθε πιθανής συσκευής εξόδου (β) Αν γνωρίζετε τη συσκευή εξόδου ΟΘΟΝΗ (α) σαρώστε στα 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 η ανάλυση σάρωσης προκύπτει 1024 / 14,4 = 71 dpi.

50 Ρυθµίσεις για σωστή σάρωση (2/2) ΕΚΤΥΠΩΤΗΣ Λάβετε υπόψη σας το µέγεθος lpi (lines per inch) του εκτυπωτή. Το lpi δηλώνει τον αριθµό των γραµµών των halftone κουκίδων που µπορεί να εκτυπώσει ο εκτυπωτής (οριζόντια ή κάθετα) ανά ίντσα. Όσο µεγαλύτερο το µέγεθος τόσο περισσότερη η λεπτοµέρεια που µπορεί να παρουσιάσει ο εκτυπωτής. Οι τιµές lpi για τους συνηθισµένους εκτυπωτές είναι: Εκτυπωτής 300 dpi: 53 Εκτυπωτής 600 dpi: 106 Εκτυπωτής 1200 dpi: 212 Για να καθορίσετε την ανάλυση σάρωσης ακολουθείστε τη σχέση: Ανάλυση = lpi x 1,5 ΠΡΑΚΤΙΚΑ 150 dpi συνήθως αρκούν

51 Εκτυπωτής Κρουστικοί Εκτυπωτές Εκτυπωτές ακίδων (Dot matrix) Εκτυπωτές µαργαρίτας (χαρακτήρων) (character printer) Μη κρουστικοί εκτυπωτές Έγχυσης (inkjet) Laser Θερµικού κηρού (thermal wax)

52 Εκτυπωτές Έγχυσης Μελάνης (InkJet) Λειτουργεί δηµιουργώντας πάνω στο χαρτί µικρότατες σταγόνες µελάνης (50-60 µm) Βασικά χαρακτηριστικά Κεφαλή οχεία µελάνης Μπορεί ο εκτυπωτής να χρησιµοποιεί ένα µόνον δοχείο που να περιέχει τόσο τις τρείς έγχρωµες µελάνες (Cyan, Magenta, Yellow) όσο και την µαύρη (black), ή δύο δοχεία που περιέχουν το ένα τη µαύρη µελάνη και το άλλο τις τρεις έγχρωµες, τέσσερα δοχεία ένα για κάθε πρωτεύον χρώµα του µοντέλου CMYK.

53 Τεχνολογίες έγχυσης Θερµική φυσαλίδα Στην κεφαλή του εκτυπωτή υπάρχουν µικροσκοπικές αντιστάσεις που θερµαίνουν τη µελάνη ώστε να σχηµατιστεί µια φυσαλίδα που καθώς µεγεθύνεται ωθεί µια σταγόνα µελάνηςαπότοακροφύσιοπροτοχαρτί. Canon και Hewlett Packard Πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος Ένας πιεζοηλεκτρικός κρύσταλλος τοποθετείται στο πίσω µέρος κάθε ακροφυσίου. Εφαρµόζοντας ηλεκτρική τάση στον κρύσταλλο αυτός δονείται. είτε ωθεί µια µικρή σταγόνα µελάνης να πεταχτεί από το ακροφύσιο είτε επιτρέπει σε νέα µελάνη να εισρεύσει στο ακροφύσιο. Epson.

54 Εκτυπωτές Laser Ένας εκτυπωτής Laser στηρίζει σε µεγάλο βαθµό τηλειτουργίατου στο φαινόµενο του στατικού ηλεκτρισµού. τα ηλεκτρικά φορτία εµφανίζονται µε δύο πολικότητες (θετικά και αρνητικά) µε αµοιβαία έλξη µεταξύ τους. Η έλξη αυτή χρησιµοποιείται ως ένα είδος προσωρινής «κόλλας» ώστε να δηµιουργηθεί η εικόνα πάνω στο χαρτί.

55 (1) δέσµη laser πέφτει πάνω στην επιφάνεια του τυµπάνου Φορτίζει επιλεκτικά τα σηµεία όπου πρέπει να εµφανιστεί η πληροφορία (2) σωµατίδια στεγνής µελάνης (toner) (φορτισµένα) έρχονται σε επαφή µε το τύµπανο και έλκονται από τις αντίθετα φορτισµένες περιοχές που δηµιούργησε η ακτίνα laser. Έτσι δηµιουργείται πάνω στο τύµπανο µια προσωρινή «µελανωµένη» όψη της σελίδας που θα τυπωθεί. (3) Προσκολλάται πάνω στο τύµπανο ένα φύλλο χαρτιού που είναι επίσης κατάλληλα φορτισµένο (αρνητικά). Η φόρτιση του χαρτιού είναι ισχυρότερη και έτσι έλκει τώρα απ το τύµπανο τα θετικά φορτισµένα σωµατίδια της µελάνης. (4) Το φύλλο χαρτιού «ψήνεται» Γιανασταθεροποιηθείηµελάνη Περνά ανάµεσα σε δύο θερµαινόµενους κυλίνδρους. (5) Μια ειδική λυχνία αποφόρτισης αποµακρύνει το στατικό ηλεκτρισµό από την επιφάνεια του τυµπάνου

56 Βασικά Χαρακτηριστικά (1/2) Ελεγκτής (Controller) Ο ελεγκτής ενός εκτυπωτή είναι ο ενσωµατωµένος µικροεπεξεργαστής που ελέγχει και οργανώνει όλες τις απαραίτητες διαδικασίες της εκτύπωσης. Οι εργασίες που κάνει ο ελεγκτής περιλαµβάνουν: Επικοινωνία µε τον υπολογιστή Οργάνωση κάθε λεπτοµέρειας σχετικής µε τηνεκτύπωση Αποθήκευση των δεδοµένων της εκτύπωσης στη µνήµη του ελεγκτή ιαχείρηση της ουράς εκτυπώσεων (printing queue) Γλώσσα περιγραφής σελίδας PCL (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 σε χαρτογραφική εικόνα που εκτυπώνει.

57 Βασικά Χαρακτηριστικά (2/2) Πηγή laser Ο 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 έτσι τοποθετούνται στο φύλλο του χαρτιού. Κύλινδροι θέρµανσης θερµαίνονται εσωτερικά από ειδική λυχνία είναι επικαλυµµένοι µε αντικολλητική ουσία Teflon (όπως ακριβώς γίνεται και στα αντικολλητικά τηγάνια) για να αποφευχθεί η επικόλληση του toner στην επιφάνειά τους.

58 Ψηφιακή φωτογραφική µηχανή ηµιουργεί φωτογραφίες απευθείας σε µορφή ψηφιακού αρχείου εικόνας Βασικά στοιχεία (α) το κύκλωµα CCD (ή CMOS) που ψηφιοποιεί την εικόνα και (β) η µονάδα µνήµης που χρησιµοποιείται για την αποθήκευση των ψηφιακών αρχείων.

59 Παραγωγή Έγχρωµης Εικόνας Πώς καταγράφεται η πληροφορία στις τρείς βασικές συνιστώσες των πρωτευόντων χρωµάτων (Red, Green, Blue); (α) Τρία διαφορετικά κυκλώµατα σύλληψης (CCD) Η φωτεινή ακτινοβολία χωρίζεται (µε κατάλληλα κάτοπτρα) σε τρία µέρη που πέφτουν το καθένα πάνω σε ένα CCD (για κάθε ξεχωριστή συνιστώσα R, G, B) (β) Τρία διαφορετικά φίλτρα εναλλάσσονται µπροστά από το ολοκληρωµένο σύλληψης Το κύκλωµα καταγράφει διαδοχικά την πληροφορία για κάθε συνιστώσα και από την µίξη τους δηµιουργείται η τελική εικόνα. (γ) ιαφορετικά φίλτρα µπροστά από κάθε φωτοστοιχείο του CCD Μια λύση που ακολουθούν οι περισσότερες σύγχρονες µηχανές είναι να χρησιµοποιούν ένα διαφορετικό χρωµατικό φίλτρο µπροστά από κάθε φωτοστοιχείο του CCD.

60 Έγχρωµη εικόνα στις ψηφιακές φωτο-µηχανές Φίλτρα µε διαφορετική απόχρωση τοποθετούνται µπροστάαπόταφωτοστοιχείατουccd Το σχήµα στην εικ. είναι γνωστό ως «διάταξη Bayer» Τα «πράσινα» φωτοστοιχεία καταγράφουν τις συνιστώσες στην «πράσινη» περιοχή του φάσµατος Το ανθρώπινο µάτι είναι περισσότερο ευαίσθητο στην περιοχή του πράσινου χρώµατος και απαιτείται περισσότερη πληροφορία σ αυτή την περιοχή του φάσµατος Μαθηµατικές τεχνικές συνδυάζουν τις πληροφορίες γειτονικών οµόχρωµων φωτοστοιχείων & δηµιουργούν ικανοποιητικές προσεγγίσεις για τις τιµές των άλλων δύο χρωµάτων σε κάθε φωτοστοιχείο

61 Βασικά χαρακτηριστικά (1/4) Ανάλυση Γινόµενο του αριθµού των pixels της εικόνας που προσφέρει η µηχανή στη µέγιστη ανάλυση που µπορεί να υποστηρίξει, πχ. 640x480 ή 1600x1200 pixels. Ακόµη σαν ανάλυση µπορεί να εµφανίζεται και το πλήθος των pixels που υπάρχουν στο κύκλωµα CCD που χρησιµοποιεί η µηχανή. Πχ. ανάλυση 1 megapixel (δηλ. 1 εκατοµµύριο pixels) ή ανάλυση 2 Mpix (2 εκατοµµύρια pixels) κλπ. Συνηθισµένες τιµές ανάλυσης είναι: 640x480, 1216x912, 1600x1200

62 Βασικά χαρακτηριστικά (2/4) Οαριθµός των Pixels στη Ψηφιακή Φωτο-µηχανή Ο αριθµός των pixels (πχ. 2.1 Mpix) δεν συµπίπτει µε τον αριθµό των pixels που προκύπτει µε βάση τη µέγιστη ανάλυση που προσφέρει η µηχανή, πχ x 1200 = pixels είναι χαρακτηριστικά λιγότερα από τα pixels. Τι γίνεται µε τηδιαφορά; Κάποια από τα φωτοστοιχεία (pixel) στο κύκλωµα CCD δεν χρησιµοποιούνται αλλά «θυσιάζονται» (εξουδετερώνονται καλύπτοντας το κύκλωµα µε µαύρο χρώµα) ώστε να λειτουργήσουν σωστά στο CCD τα κυκλώµατα µεταφοράς του αναλογικού σήµατος στον ψηφιοαναλογικό µετατροπέα (ADC).

63 Βασικά χαρακτηριστικά (3/4) Τεχνολογία φωτοευαίσθητου κυκλώµατος CCD: προσφέρει υψηλότερες αναλύσεις και γενικά καλύτερη ποιότητα από την CMOS, αλλά είναι ακριβότερη. CMOS: είναι φθηνότερη και απαιτεί χαµηλότερη ισχύ λειτουργίας αλλά δεν προσφέρει ικανοποιητικές εικόνες σε συνθήκες χαµηλού φωτισµού.

64 Βασικά χαρακτηριστικά (4/4) Αποθήκευση Ενσωµατωµένη µνήµη Κάρτες µνήµης τύπου Flash (πχ. Secure Digital (SD), SmartMedia, CompactFlash, Memory Stick) ισκέτα Σκληρός δίσκος (PCMCIA µέχρι & 4 GB) Εγγράψιµα CD και DVD