Што такое дыскрэтызацыя? частата дыскрэтызацыі

Што такое дыскрэтызацыя, ведае сёння любы прафесіянал у сферы лічбавай фатаграфіі. Аднак многія людзі, якія толькі пачынаюць знаёміцца з гэтай сферай, не ведаюць асноўных яе асаблівасцяў, з прычыны чаго могуць дапускаць тыя ці іншыя памылкі.

Што гэта?

Што такое дыскрэтызацыя? Гэта непажаданы эфект, які прыводзіць да таго, што якасць фатаграфіі прыкметна пагаршаецца. Дадзенае з'ява можа быць асацыяваны з любым прыладай ці ж працэсам, у якім інфармацыя падзяляецца на некалькі асобных адлікаў. У дадзеным выпадку дыскрэтызацыя можа разглядацца ў якасці тыпу інтэрферэнцыйнай карціны, калі ёсць пэўны суадносіны паміж частатой дадзенага з'явы і пэўнай перыядычнай структурай у дадзеных.

Вока чалавека пастаянна імкнецца да таго, каб успрымаць пэўны суадносіны ў якасці інтэрферэнцыйнай карціны, якая зможа захіліць сабой рэальны сэнс таго ці іншага малюнка. Разглядаючы прыклады таго, што такое дыскрэтызацыя, варта вылучыць муар, які ўяўляе сабой не зусім дакладны яе эфект, але пры гэтым можа паказаць, якім чынам чалавек ўводзіцца ў зман ў тым выпадку, калі два патэрна пачынаюць паміж сабой узаемадзейнічаць, утвараючы трэці.

Што такое муар?

Муар ўяўляе сабой незразумелы хвалепадобны ўзор, які першапачаткова не прысутнічаў на аб'екце здымкі. Дадзены эфект часцей за ўсё ўзнікае на розных малюнках, якія атрымліваюцца пры дапамозе лічбавых прылад. І заключаецца праблема тут у тым, што ўзор аб'екта накладваецца на ўзор размяшчэння пікселяў на матрыцы, з прычыны чаго з'яўляецца трэці, які і завецца муар.

У пераважнай большасці выпадкаў гэты эфект узнікае на дэталізаваных высококонтрастных малюнках, якія не адпавядаюць першапачаткова наладжанаму вырашэнню датчыкаў. У прыватнасці, яго досыць часта можна сустрэць у тым выпадку, калі здымаюцца такія аб'екты, як валасы або жа тканіны, а таксама сюжэты, у якіх змяшчаецца вялікая колькасць паўтаральных дэталяў. Часцяком муар немагчыма сустрэць у прыродзе, так як ён узнікае на малюнках, якія атрымліваюцца пры дапамозе лічбавай фотакамеры ці ж пасля няправільнага сканавання.

Дастаткова часта ў сучасных лічбавых фотокамерах для таго, каб знізіць дадзены эфект, прымяняецца спецыялізаваны аптычны нізкачашчынны фільтр, таму, калі вы сапраўды збіраецеся прафесійна займацца фатаграфіяй, то ў такім выпадку вам варта абавязкова задумацца аб мадэлі з гэтай функцыяй, якая зможа забяспечыць належнае якасць па-за залежнасці ад другасных умоў.

Дыскрэтызацыя ў сучасных фотаапаратах

У сучасных лічбавых прыладах эфект дыскрэтызацыі выкліканы тым, што інфармацыя разбіваецца на некалькі адлікаў з рэгулярным інтэрвалам. У прыватнасці, адным з патэрнаў у дадзеным выпадку будзе размяшчэнне пікселяў на матрыцы, другім патэрнаў будуць любыя элементы на здымку, якія могуць паўтарацца на вялікай вобласці або жа якія змяняюцца праз пэўную колькасць пікселяў ў папярочным ці ж падоўжным кірунку.

Для тых, хто не зразумеў, што такое дыскрэтызацыя і калі яна ўзнікае, можна прывесці канкрэтны прыклад. Калі ў наяўнасці ёсць недастатковая колькасць пікселяў для таго, каб перадаць пэўную інфармацыю са здымка, то ў такім выпадку ён робіцца ў ня самай лепшай якасці. У стандартным варыянце дастаткова было б проста выбраць больш высокі дазвол, гарантуючы такім чынам забеспячэнне патрэбнага колькасці пікселяў для перадачы дэталяў не здымку з пэўнай дакладнасцю, а калі б колькасць пікселяў было б недастатковым, то мы маглі б проста ўбачыць невялікая колькасць элементаў здымка.

Аднак на самай справе гэта не зусім так. Тэорыя дыскрэтызацыі абвяшчае аб тым, што ў рэчаіснасці сітуацыя з'яўляецца значна больш негатыўнай, і калі нам не будзе хапаць колькасці пікселяў для таго, каб зрабіць пэўны здымак, то ў такім выпадку якасць малюнка будзе пастаянна пагаршацца.

Колькі пікселяў трэба?

Возьмем у якасці прыкладу сітуацыю, калі на здымку прысутнічае проста 20 чорных і белых ліній, кожная з якіх мае шырыню 5 пікселяў. У дадзеным выпадку, калі на кожнай лініі будзе забяспечаны хоць бы адзін піксель, то здымак можа быць запісаны. Натуральна, калі пікселі не будуць трапляць выразна ў цэнтр кожнай лініі, то ў такім выпадку кожны піксель атрымаецца шэрым, а не белым або чорным, а яго адценне ўжо непасрэдна будзе залежаць ад таго, як піксель размяшчаецца адносна ліній.

Калі на здымку колькасць пікселяў будзе змяншацца, то ў такім выпадку некаторыя з іх пачнуць аказвацца паміж лініямі, з прычыны чаго на малюнку з'явіцца вышэйзгаданы патэрн, які будзе пастаянна змяняцца ў залежнасці ад таго, у якім суадносінах знаходзіцца інтэрвал паміж лініямі і лік пікселяў. Вядома, такі малюнак ужо не будзе з'яўляцца дакладным прайграваннем арыгінала, так як рэгулярная структура ліній будзе ўжо прыкметна парушаная. Менавіта гэтая з'ява і прынята ў прафесійных колах называць «дыскрэтызацыя дадзеных».

Што рабіць?

Каб вырашыць дадзеную праблему, трэба некалькі змякчыць здымак перад тым, як знізіць колькасць пікселяў. Такім чынам, вы зможаце цалкам пазбавіцца ад рэзкіх межаў на кожнай лініі, а пікселі змогуць прымаць прамежкавыя значэння. Іншымі словамі, здымак становіцца больш мяккім, але пры гэтым захоўваецца агульнае ўражанне ад карцінкі.

Як гэта ўплывае на малюнак?

Вядома, паўтараюцца і рэгулярныя структуры ліній досыць рэдка можна сустрэць на здымках розных прыродных аб'ектаў - іх прысутнасць часта абмяжоўваецца здымкамі разнастайных штучных збудаванняў, такіх як будынкі і іншае. Аднак у любым выпадку глыбіня дыскрэтызацыі можа быць вялікай, таму гэтага эфекту заўсёды варта пазбягаць, займаючыся здымкай любых аб'ектаў.

Пры гэтым варта адзначыць той факт, што якасць малюнкаў можа быць абсалютна розным нават у тым выпадку, калі яны маюць аднолькавую колькасць пікселяў. Бо, акрамя ўсяго іншага, розніца паміж здымкамі можа заключацца таксама ў тым, якім менавіта чынам яны былі атрыманы. Да прыкладу, у адным выпадку здымак можа быць некалькі больш мяккім шляхам пропуску яго праз нізкачашчынны фільтр для атрымання прамежкавых значэнняў пікселяў перад тым, як паменшыць памер, у той час як іншы малюнак можа проста змяншацца ў памеры, якi не уносячы ў яго пры гэтым ніякіх дадатковых змен і не атрымліваючы прамежкавых значэнняў на межах аб'ектаў, дзе назіраюцца занадта рэзкія змены яркасці.

Як праверыць?

Каб зразумець, як гэта працуе, дастаткова проста ўзяць адзін здымак, пасля чаго зрабіць яго копію. Арыгінал адфільтраваць пры змене памеру з ужываннем опцыі так званай бикубической фільтрацыі, якая з'яўляецца даступнай у стандартным Adobe Photoshop. Такім чынам, здымак будзе зроблены больш мяккім. Нягледзячы на прыкметнае зніжэнне пікселяў, пераходы паміж танальнасць у канчатковым выніку аказваюцца гладкімі і цалкам падыходнымі пад наяўнае колькасць пікселяў.

Пасля гэтага зробленую намі раней копію здымка памяншаем, скажам, да 30% ад першапачатковага памеру, выкарыстоўваючы пры гэтым опцыю «бліжэйшай суседняй кропкі» ў той жа праграме. Менавіта гэтая аперацыя ў канчатковым выніку і дасць вам эфект дыскрэтызацыі, які будзе ў наяўнасці.

дыскрэтызацыя гуку

Дыскрэтызацыя гуку - гэта фільтрацыя гукавой хвалі перад тым, як яна будзе захоўвацца ў гукавы файл. Іншымі словамі, у канчатковым файле будзе не дакладная копія гукавой хвалі, а толькі прыблізная. З аднаго боку, дыскрэтызацыя гуку забяспечвае пэўнае зніжэнне аб'ёму захоўваецца файла, але з іншага ёсць маса гукавых ваганняў, якія не абавязкова захоўваць на цвёрдым дыску.

Такая фільтраванне гуку называецца «частата дыскрэтызацыі». Пры гэтым варта адзначыць, што на самой справе толькі ў прыродзе прысутнічае гук без гэтага эфекту, хоць і нешматлікія пра гэта ведаюць. Частата дыскрэтызацыі - гэта накладанне пэўнай сеткі на гукавую хвалю, а таксама запіс толькі пэўных ключавых элементаў.

Вырабляць запіс цалкам ўсёй гукавой хвалі было б досыць складана. Менавіта з гэтай прычыны значна часцей можна сустрэць такую сітуацыю, калі выраблялася двухканальная гукапіс з частатой дыскрэтызацыі 44.1 kHz. Апошняя выбіраецца найбольш часта, бо гэта самы аптымальны параметр.

У прынцыпе, разглядаючы гукавую апрацоўку, трэба надаць асаблівую ўвагу такіх параметрах, як глыбіня кадавання і частата дыскрэтызацыі, бо чым гэтыя паказчыкі вышэй, тым больш лічбавы сігнал будзе адпавядаць аналагаваму.