Введение к работе
Современная система представления изобразительной информации и ее кодирования в цифровом виде сформировалась 15-20 лет назад и опиралась на доступные технические средства и технологии. Восьмибитное кодирование, массово используемое и в настоящее время, было наиболее приемлемым для существующих систем воспроизведения, имеющего эффективный динамический диапазон не превышающий 2,5 ед оптической плотности. Однако в реальности существует большое количество объектов, контраст которых больше динамического диапазона систем репродуцирования и может достигать до 5 единиц оптической плотности. Такие объекты относятся к высококонтрастным (ВКО). В этом случае цифровыми копиями высококонтрастных объектов можно считать цифровые изображения, которые содержат информацию о всех деталях оригинала, то есть градационно-точно повторяют исходный объект репродуцирования.
Возможности большинства современных цифровых камер не превышают 2 ед. оптической плотности и на этапе регистрации может происходить значительная потеря градационной информации. Поэтому первоначальной задачей совершенствования современных допечатных и фотографических процессов становится регистрация цифрового изображения, градационно-точно повторяющего объект репродуцирования. Эффективным решением является съемка исходного объекта с несколькими значениями экспозиции, с последующей операцией сборки полученной серии в единый файл - цифровое изображение высококонтрастного объекта (ЦВКО).
Полученное цифровое изображение высококонтрастного объекта не предназначено для непосредственного воспроизведения из-за ограниченного динамического диапазона систем визуализации и представляет собой промежуточный файл, предназначенный, в том числе, и для последующего хранения.
Операция воспроизведения ЦВКО определяется выбором нелинейного градационного преобразования в соответствии с системой визуализации, которая в каждом конкретном случае определяется требованиями к качеству выпускаемой продукции. Существенным является то, что процесс регистрации является отдельной операцией, не зависящей от системы последующего воспроизведения.
Цифровые изображения высококонтрастных объектов могут быть использованы в производстве различных изданий художественной литературы, альбомов, энциклопедий, в цифровых форматах в виде электронных книг. В рамках данной диссертационной работы основной объект репродуцирования определяется как статичный, который необходимо зарегистрировать без потерь градационной информации для последующего хранения и будущей визуализации в соответствии с техническими требованиями издания.
Целью диссертационной работы является исследование возможности минимизации потерь градационной информации на стадии регистрации высококонтрастных объектов с помощью создания процедуры получения цифрового градационно-точного изображения высококонтрастного объекта.
В соответствии с целью в рамках диссертационной работы поставлены и решены следующие задачи:
проведен анализ существующих методов регистрации высококонтрастных объектов и выбран путь реализации модели - с помощью многоэкспозиционной съемки;
определен основной критерий качества ЦВКО - тождественность градационных соотношений в исходном объекте и его зарегистрированном цифровом изображении;
разработана параметрическая модель регистрации изображений высококонтрастных объектов;
создана последовательность автоматизированных процедур для практической реализации разработанной модели (программы);
предложены способы сравнительной оценки качества методов формирования ЦВКО: с помощью тождественности тональных соотношений и по отношению сигнал/шум.
Научная новизна диссертационной работы:
разработана параметрическая модель регистрации изображений высококонтрастных объектов с учетом критерия качества ЦВКО;
проверена эквивалентность использования градационной шкалы и изменения времени экспонирования при получении градационной кривой для различных цветовых температур и различных уровней освещенности;
предложены способы сравнительной оценки качества цифровых изображений высококонтрастных объектов;
Практическая значимость диссертационной работы:
- Параметрическая модель регистрации высококонтрастных объектов
(ВКО), позволяет:
производить регистрацию ВКО и получать их цифровые изображения, градационно точно повторяющие объекты репродуцирования;
производить настройку модели с целью ее использования с любым доступным цифровым фотографическим оборудованием.
- Усовершенствованный технологический процесс регистрации ВКО,
реализованный в виде программного продукта HDRTool 1.0 позволяет:
сделать доступным использование разработанной параметрической модели регистрации ВКО в автоматическом режиме;
упростить процедуру настройки предложенной параметрической модели;
использовать в технологическом процессе любое фотографическое оборудование.
- Предложена информационная модель, учитывающая особенности изображений ЦВКО, которая может быть использована при разработке систем архивного хранения изобразительной информации, предназначенных для последующего воспроизведения средствами полиграфической техники и технологии.
Положения, выносимые на защиту:
-
Параметрическая модель процесса формирования изображений высококонтрастных объектов, реализующая современные требования сохранения тождественности градационных соотношений объекта репродуцирования в его изображении.
-
Результаты экспериментального исследования градационных преобразований в процессе регистрации изображений высококонтрастных объектов: подтверждается эквивалентность использования градационной шкалы и изменения времени экспонирования; подтверждается отсутствие влияния уровня внешней освещенности на градационную кривую.
-
Результаты экспериментального исследования процессов формирования изображений высококонтрастных объектов; способы сравнительного анализа качества методов формирования ЦВКО.
Апробация работы. Теоретические положения и выводы, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, были доложены автором на научно-технических конференциях молодых ученых МГУП в 2008 и 2009 годах; на XVII и XVIII Международных Рождественских образовательных чтениях в 2009 и 2010 годах, г. Москва; на научно-технической конференции "Запись и воспроизведение объемных изображений в кинематографе и других отраслях" в 2009 году, г. Москва; на конференции «Медиафест» в МГУП в 2010 году; на Международной конференции «Innovations of publishing, printing and multimedia technologies'»в 2009 году, Kaunas, Литва.
Внедрение. Созданный программный продукт «HDRTool» использовался при подготовке печатных изданий в издательстве «Внешмальтиграф», а также используется в лаборатории компьютерной обработки информации МГУП в учебном процессе и при подготовке цифровых изображений оригиналов к печати.
Публикации. По результатам диссертации опубликованы 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Представляемая диссертационная работа состоит из: введения, 3 глав, общих выводов, библиографического списка использованной литературы 84 наименований. Основной текст диссертационной работы изложен на 98 страницах, содержит 16 таблиц и 26 рисунков.
