Piksel
Określenie piksel jest skrótem angielskiego wyrażenia określającego element obrazu (picture element). Piksel jest zatem najmniejszą częścią obrazu cyfrowego. Zobrazowania rastrowe mają strukturę siatki, której każda komórka reprezentuje piksel. Dlatego piksel często nazywany jest komórka siatki.
Piksel jest pojęciem o szerokim znaczeniu, używanym do określenia dwóch poniższych przypadków:
• wartości pliku danych - piksel określa pojedynczą wartość (radiometryczna - przyp. wyd.) danej na zobrazowaniu (piksele pliku - file pixels)
• miejsca oczka siatki na ekranie monitora lub na wydruku (piksel zobrazowania - display pixels)
Zazwyczaj jeden piksel w pliku odpowiada jednemu pikselowi na ekranie monitora lub na wydruku. Zobrazowanie może być jednak powiększane i zmniejszane, co powoduje, że jeden piksel pliku nie odpowiada już jednemu pikselowi zobrazowania lub wydruku. Na przykład, jeśli zobrazowanie jest wyświetlane ze współczynnikiem powiększenia równym 2, wtedy jeden piksel pliku zajmuje na ekranie monitora 4 (2 x 2) komórki siatki.
Wyświetlając obraz, piksel pliku reprezentujący jedną lub więcej wartości, musi zostać przetransformowany na piksel monitora w taki sposób, aby mógł być widoczny - muszą więc być przetworzone jego jasność i kolor. Ponieważ piksel pliku ma takie wartości, które odpowiadają danym (takim jak długość fali promieniowania odbitego), piksel wyświetlony na ekranie musi mieć określony kolor lub poziom szarości odpowiadający wartościom pliku danych.
Kolory
Percepcja kolorów przez człowieka zależy od względnej ilości światła czerwonego, zielonego i niebieskiego, które zastaje pomierzone przez światłoczułe stożki (sensory) w oku. Z kombinacji promieniowania czerwonego, zielonego i niebieskiego powstają różne kolory. Jest to szersza gama kolorów niż ta, którą można utworzyć z mieszaniny innych kolorów. Dlatego kolory: czerwony, zielony i niebieski uważa się za addytywne kolory podstawowe.
Przy łączeniu kolorów czerwonego zielonego i niebieskiego można tworzyć prawie nieskończoną liczbę barw i odcieni. Na monitorze, różne kolory będące kombinacjami czerwonego, zielonego i niebieskiego pozwalają rozróżniać zmiany występujące na obrazie. Współczesne monitory kolorowe mogą generować 2 lub 16 777 216 kolorów. Z kolei każdy kolor może mieć 2 (256) różnych wartości.
W monitorze działa kolorów kierują strumienie elektronów na warstwę fosforu świecącą w kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim. Warstwa ta świeci z odpowiednimi częstotliwościami odbieranymi jako różne kolory. Monitory kolorowe zazwyczaj nazywane są monitorami RGB, (Red, Green, Blue - czerwony, zielony, niebieski). Warstwa fosforu (czerwonego, zielonego i niebieskiego) w lampie obrazowej nanoszona jest na ekran w postaci cienkich kolorowych plamek. Ludzkie oko łączy te plamki, a ich świecenie odbierane jest łącznie. Każdy piksel jest reprezentowany przez jednakową liczbę plamek świecących w kolorze czerwonym, zielonym i niebieskim.
Wartości jasności (lub wartości intensywności) są wartościami natężenia każdego z kolorów podstawowych charakteryzujących dany piksel. W czasie wizualizacji zobrazowania, wartość jaskrawości jest obliczana dla każdego działa elektronowego i w efekcie dla każdego piksela.
Wszystkie kolory wyjściowe obrazu wyświetlanego na monitorze mogą być wyrażone przy pomocy trzech wartości jaskrawości - po jednej dla każdego działa kolorów.
Tablice barw i wzorcowe komórki kolorów
Kolor na ekranie jest tworzony jako kombinacja kolorów czerwonego, zielonego i niebieskiego, a każdy z kolorów składowych jest przedstawiony w postaci wartości 8-bitowej. Tak więc, do przedstawienia kolorowego obrazu potrzebne są 24 bity. Ponieważ wiele systemów jest wyposażonych w monitory 8-bitowe, do przetwarzania wartości 8-bitowej na dany kolor stosuje się tablice barw. Tablica barw to uporządkowany zestaw wzorcowych komórek kolorów, wykorzystywany do realizacji przetworzenia w oparciu o zespół sygnałów wejściowych. W czasie wyświetlenia lub drukowania obrazu, tablica barw służy do przetworzenia wartości pliku danych, znajdujących się w pamięci, na wartości jaskrawości dla każdego elektronowego działa kolorów. Zastosowanie tablic barw nie ogranicza się jedynie do monitorów 8-bitowych.
Tablice barw a tablice przeglądowe
Tablica barw jest funkcją sprzętową monitora, natomiast tablica przeglądowa jest funkcją ERDAS IMAGINE. Tablice przeglądowe wykorzystywane są między innymi do regulacji kontrastu w IMAGINE. Jeśli jednak korzysta się z funkcji automatycznego uaktualniania obrazu (realizowanego w czasie prawie rzeczywistym), wtedy wykorzystywana jest tablica barw, która umożliwia odwzorowanie zobrazowania przez tablicę przeglądową. Proces ten pozwala na uaktualnianie odwzorowania barw na ekranie w czasie prawie rzeczywistym. W tym rozdziale przedstawiono sposoby wykorzystywania tablic barw do wyświetlenia obrazów.
Wzorcowe komórki kolorów
Komórki wzorcowe są umiejscowione w tablicy barw i przypisane do odpowiedniej wartości pliku danych. Wartości barwy czerwonej, zielonej i niebieskiej, przypisane do danej komórki, sterują jaskrawością dział kolorów tworzących wyświetlany piksel (Nye 1990). Liczba komórek w danej tabeli barw odpowiada liczbie bitów na ekranie monitora (np. 8 bitów, 24 bity). Na przykład, jeśli pikselowi o wartości pliku danych 40 została przypisana wartość monitora (wartość komórki kolorów) 24, do wizualizacji tego piksela zostanie użyta wartość jaskrawości 24. komórki z tablicy barw. Zgodnie z poniższą tabelą, piksel ten byłby wyświetlony jako niebieski.
Konwersja RGB na CMY
Kolory
W atramentowych urządzeniach drukujących podstawowymi kolorami są zielononiebieski, purpurowy i żółty, zamiast podstawowych kolorów światła (czerwonego, zielonego i niebieskiego). Do utworzenia koloru czarnego służy subtraktywna metoda łączenia kolorów zielononiebieskiego, purpury i żółtego. Podstawowe kolory światła - czerwony, zielony i niebieski - łączone metodą adtytywną dają kolor biały.
Przesyłane na urządzenie drukujące wartości pliku danych oraz towarzyszące im tablice kolorów i kontrastów są prezentowane w schemacie RGB. Wartości jaskrawości RGB w tablicach kontrastów i kolorów muszą zostać zamienione na wartości CMY.
Podstawowe kolory RGB są przeciwstawne do kolorów CMY. Oznacza to ha przykład, że obecność koloru zielonożółtego oznacza równoważny brak koloru czerwonego. Wartość jaskrawości przeciwstawnej tworzy się przez jej konwersję, a więc przez odjęcie od maksymalnej wartości jaskrawości każdej wartości jaskrawości RGB.
C =MAX-R
M =MAX-G
Y =MAX-B
gdzie:
MAX - maksymalna wartość jaskrawości
R - wartość czerwieni w tablicy przeglądowej
G - wartość zielem w tablicy przeglądowej
B - wartość koloru niebieskiego w tablicy przeglądowej
C - obliczona wartość koloru zielononiebieskiego
M - obliczona wartość koloru purpury
C - obliczona wartość koloru żółtego
Czarny atrament
Chociaż, teoretycznie, połączenie kolorów zielononiebieskiego, purpurowego i żółtego tworzy kolor czarny, to jednak, w praktyce, jest to kolor przypominający brudny brąz. W wielu urządzeniach drukujących, do drukowania prawdziwego koloru czarnego, stosuje się czarny atrament.
12. Palety barw.