Оцифровка изображения, что это такое и зачем она необходима? Очень интересный вопрос, который требует развернутого ответа. Любой фотограф должен знать как происходит оцифровка изображения, так как эти знания пригодятся в профессиональной деятельности.
Окружающий нас мир является аналоговым. Все звуки мира и его картины наш мозг воспринимает через органы чувств. Которые, в свою очередь, получают из окружающего мира информацию в виде звуковых или электромагнитных волн и преобразуют ее в импульсы, которые воспринимает мозг.
Информация, которая передается аналоговым способом очень легко может исказиться и для ее хранения требуются очень большие емкости, если ее использовать в таком виде в технике. Чтобы упростить процессы передачи и обработки информации был разработан метод оцифровки.
Процесс оцифровки изображения или другой аналоговой информации проходит в два этапа. На первом этапе аналоговая информация дробится на равные части. На втором этапе происходит процесс кодирования информации специальными алгоритмами.
Если подходить с точки зрения получения аналоговой и цифровой информации применительно к фотографии, то можно сказать, что пленочный фотоаппарат является аналоговым устройством, так как изображение фиксируется на светочувствительном слое пленки с помощью объектива. А что происходит в цифровом фотоаппарате?
Процесс оцифровки изображения в цифровом фотоаппарате
В цифровом фотоаппарате вместо светочувствительного слоя находится матрица, которая выглядит как микросхема, но имеет огромное количество ячеек, которые чувствительны к свету.
Рисунок 1. Так выглядит ПЗС — матрица на системной плате фотокамеры.
Свет, попадая на поверхность матрицы, распределяется по этим ячейкам. Каждая ячейка при попадании на нее света накапливает некоторую величину заряда, которая будет тем выше, чем выше интенсивность падающего на нее света. Это и есть первый этап оцифровки изображения.
Затем с каждой ячейки информация поступает в компьютер фотоаппарата. После обработки полученной информации формируется цифровое изображение. Стоит заметить, что конечное изображение все равно будет состоять из множества пикселей – небольших точек.
Каждый пиксель представляет собой кусочек информации об изображении, но сформированный только одной ячейкой матрицы. Нетрудно догадаться, что чем больше ячеек содержит матрица и чем меньше их размер, тем цифровое изображение будет больше похожим на аналоговое. И тем сложнее их будет различить.
Шифрование при оцифровке изображения
Общий принцип шифрования изображений одинаков, но есть варианты его применения. Рассмотрим самый простой, чтобы понять суть данного процесса. Возьмем некоторое изображение и попытаемся его зашифровать с помощью двух бит (два цвета – белый и черный). В результате получим картинку как на рисунке ниже.
Рисунок 2. Двух цветное изображение. Глубина цвета 1 бит.
О таком изображении говорят, что оно имеет глубину цвета в один бит. В понятие цветовой глубины вкладывается количество бит, которые описывают состояние пиксела изображения при кодировании. В нашем примере ячейка матрицы либо уловила свет, либо нет. Но в реальности все гораздо сложнее.
Если возьмем изображение в градациях серого, то в нем глубина цвета увеличена до восьми бит на один пиксель. Это позволяет получить 256 комбинаций бит на канал, что будет соответствовать 256 оттенкам серого. Каждая ячейка матрицы при восприятии света будет накапливать заряд, который затем пропорционально переведется в один из оттенков серого при оцифровке изображения.
Рисунок 3. Изображение, имеющее глубину цвета 8 бит.
В модели RGB на каждый пиксель выделяется 24 бита. Но каждый пиксель помимо этого содержит информацию о 3 каналах. На каждый из которых выделяются те же 8 бит, что и в градации серого. 24 бита берутся при сложении информации от всех трех каналов.
Таким образом, получаем, что модель RGB в состоянии отображать 16 млн. оттенков (2 в степени 24). Именно с моделью RGB и работают цифровые фотокамеры.
