Методы засоби

Схема цифрової системи формування зображення
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]

Схема цифрової системи формування зображення
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Око
Система виведення
Система обробки
Система введення
Простір
об’єктів
Оптична
система

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Потреби у візуалізації цифрового зображення
Динамічне відтворення (монітор, проектор)
Статичне відтворення
(друк, статичний монітор)
Висока контрастність
Якісна кольоропередача
Стійкість відбитку
Ціна відбитку
Комфортність
Енергозбереження
Висока контрастність
Висока яскравість
Якісна кольоропередача
Мала інерційність
Комфортність
Енергозбереження

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Моделі представлення кольору
Випромінювання світла пропорційно деякому сигналу
Пропускання світла пропорційно деякому сигналу
Поглинання світла пропорційно деякому сигналу
Згадаємо:
Адитивна та субтрактивна тріади

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Моделі представлення кольору
Згадаємо:
Адитивна та субтрактивна тріади

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Засоби оптичного друку

Носій (фотоплівка)
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Фотоемульсійний шар або світлочутливий шар — суспензія світлочутливих мікрокристалів (зерен) галогеніду срібла в твердому розчині захисного колоїду, найчастіше фотографічної желатини
Згадаємо:
Засоби оптичного друку

Засоби оптичного друку
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Лазерний друк
Кольори накладаються, тобто формується цілий піксель
В медичних інтроскопічних системах використо-вується друк в градаціях сірого на прозору плівку (мультиформатні камери)

Медичні принтери

Медичні принтери

Медичні принтери

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Друк фарбниками на папері

Обмеження динамічного діапазону
Папір та фарбник

Обмеження динамічного діапазону
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Твердий тонер

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Методи формування напівтонів

Методи формування напівтонів
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Матриця дизерингу

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Алгоритми дизерінгу (халфтонінгу)- Dithering (Halftoning)
Дизеринг (англ. dither— тремтіти)
При обробці цифрових сигналів є підмішуванням в первинний сигнал псевдовипадкового шуму із спеціально підібраним спектром. Застосовується при обробці цифрового звуку, відео і графіки
Методи формування напівтонів

Методи формування напівтонів
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]

Методи формування напівтонів
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
1200 dpi відповідає розміру точки принтера 20 мкм
Розмір частинок твердого тонера: 3-10 мкм
Розмір краплі чорнил: 1-2 пл, що відповідає 1-2 мкм

Методи формування напівтонів
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Кольорова матриці дізерингу фактично є накладанням трьох матриць. При цьому враховується прозорість фарбника
Методи формування напівтонів

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Порівняння наборів фарбників,
які використовуються для друку
Методи формування напівтонів

Роздільна здатність друку
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Визначається:
 розмірами мінімальної плями фарбника
 розмірами матриці дізерингу (кількістю
потрібних напівтонів, кількістю та прозорістю фарбників, принципом нанесення фарбника )
Динамічний діапазон друку
Визначається:
 Розкидом розмірів плями фарбника
 Розміром плями фарбника по відношенню до розмірів пікселя
 Однорідністю паперу

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Засоби фарбникового друку

Лазерні/LED - принтери
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Невеликий динамічний діапазон
Помірна кольоропередача
Стійкість відбитку
Висока швидкість
Мала ціна сторінки (?)
Висока ємність картриджу
Засоби фарбникового друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Засоби фарбникового друку
Хороший динамічний діапазон
Якісна кольоропередача
Обмежена стійкість до УФ
Мала швидкість
Висока ціна сторінки (?)
Низька ємність картриджу (?)
Струменеві принтери

Сублімаційні принтери
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Як витратні матеріали використовуються картріджи з плівкою, яка схожа на листи кольорового целофану різного кольору, склеєні між собою по краях. У цій плівці поміщені шари твердого фарбника основних кольорів.
При нагріві фарбник випаровується з плівки, миттєво переходячи з твердого стану в газоподібний, минувши рідкий – такий перехід і називається сублімацією. Отримана в результаті сублімації хмарка газоподібного фарбника осідає на папері
Засоби фарбникового друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Високий динамічний діапазон
Дуже якісна кольоропередача
Висока стійкість
Дуже мала швидкість
Висока ціна сторінки
Низька ємність картриджу
Сублімаційні принтери
Засоби фарбникового друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Хороший динамічний діапазон
Якісна кольоропередача
Обмежена стійкість
Мала швидкість
Висока ціна сторінки (?)
Низька роздільна здатність
Твердочорнильні принтери
Засоби фарбникового друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Плотер (єдиний “векторний” пристрій)
Засоби фарбникового друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Методи та засоби 3D-друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереолітографія
(SLA - Stereo Lithography Apparatus)
лазерне спікання порошкових
матеріалів
(SLS - Selective Laser Sintering)
Пошарове накладання
розплавленої полімерної нитки
(FDM – Fused Deposition Modeling)
струменеве моделювання
(Ink Jet Modelling)
склеювання порошку
(binding powder by adhesives)
ламінування
Методи та засоби 3D-друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Методи та засоби 3D-друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Во́ксель (Voxel) — від слів: об’ємний volumetric) і піксель (pixel). — це елемент об'ємного зображення, що містить значення елементу на регулярній гратці в тривимірному просторі, аналогічно пікселю у двомірному просторі
Положення вокселя задається трьома координатами (X;Y;Z)
Згадаємо:
Методи та засоби 3D-друку

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Методи та засоби візуалізації (монітори)

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Cathode Ray Tube
Контрастність > 2000:1 (?)
Яскравість до 300 кд/м2
Якісна кольоропередача
Мерехтіння
Шкідливі фактори
Розміри та вага
Мала інерційність (?)
Хороші кути огляду
Вицвітання люмінофору

Thin Film Transistor
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Використання рідкокристалічного оптичного затвору (Liquid Crystal Display)

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
TFT
Використання транзисторного ключа для забезпечення високої контрастності

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Оскільки кут поляризації другого фільтру перпендикулярний куту першого, то світло, що проходить через неактивний транзистор, без втрат виходитиме назовні, утворюючи яскраву крапку, колір якої задається світловим фільтром
Другий поляризуючий фільтр поглинає світло повністю, створюючи чорну крапку на місці однієї з трьох колірних компонент
Twisted Nematic +film
TFT

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
IPS-матриця розроблена компанією Hitachi. Вона дозволила розширити кут огляду до приблизно 170 градусів за рахунок більш точного механізму управління орієнтацією рідких кристалів, що і є її головним досягненням. Такий важливий параметр як контрастність залишився на старому рівні TN TFT, а час відгуку навіть став більшим
TFT
In-Plane Switching

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
TFT
Multi-Domain Vertical Alignment
Fujitsu:
для розширення кута огляду всі елементи панелі розбиті на зони, що утворюються виступами на внутрішній поверхні фільтрів. Мета такої конструкції – дати можливість рідким кристалам рухатися незалежно від своїх сусідів в протилежному напрямі. Це дозволяє спостерігачеві незалежно від кута огляду бачити один і той же відтінок кольору

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
TFT
Контрастність до 2000:1
Яскравість до 300-500 кд/м2
Прийнятна кольоропередача
Інерційність 2-5 мс
Кути огляду до 160о-170о (?)
Динамічна - до 10 000:1
Відсутність мерехтіння (?)
Час життя 60 000 годин
Розмір пікселя - 0.1-0.3 мм

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Plasma Display Panel

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
PDP
Люмінофори:
Зелений: Zn2SiO4:Mn2+ / BaAl12O19:Mn2+
Червоний: Y2O3:Eu3+ / Y0,65Gd0,35BO3:Eu3
Синій: BaMgAl10O17:Eu2+
В плазмових панелей є характерна властивість: великий розмір пікселів. Досягти розміру пікселя менше приблизно 0,5 мм практично неможливо. Тому плазмові панелі з діагоналлю менше 32" (82 см) просто не існують. Для забезпечення прийнятного розрізнення у виробників плазмових панелей немає іншого вибору, окрім як підвищувати розмір з 32 до 65 дюймів (з 82 до 166 см)
Для випромінювання світла піксель плазми вимагає електричного розряду. Він може або горіти, або не горіти, але проміжного стану немає. Тому для управління яскравістю світіння використовують метод широтно-імпульсної модуляції

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
PDP
Контрастність до 10 000:1
Яскравість до 1500 кд/м2
Якісна кольоропередача
Інерційність відсутня
Кути огляду 180о
Розмір пікселя - 0.5-0.6 мм
Відсутність мерехтіння (?)
Час життя 30 000 годин (?)

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Organic Light Emitting Diode
тонкоплівкові світлодіоди, в яких як випромінюючий шар застосовуються органічні сполуки

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
OLED
Переваги:
 економічність
 вискока якість зображення (колір,
контрастність, яскравість)
 товщина матриці близько 3 мм
 великі кути огляду
 можливість реалізації гнучкої матриці
Недоліки:
 малий час життя, особливо синьої комірки
 технологічні проблеми, особливо стосовно
великих матриць

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
OLED
Контрастність до 1000 000:1
Яскравість до 100 000 кд/м2
Якісна кольоропередача
Інерційність відсутня
Кути огляду 180о
Відсутність мерехтіння
Час життя 20 000 годин
Розмір пікселя - 0.1-0.3 мм

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
E-ink

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
E-ink

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
E-ink
Контрастність до 10:1
Яскравість -
Кольоропередача погана
Розмір пікселя - 0.2 мм
Інерційність 0.3 сек
Кути огляду 180о
Відсутність мерехтіння
Надмале енергоспоживання
Час життя необмежений

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Методи та засоби
проекційної візуалізації

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Liquid Crystal Display

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Liquid Crystal Display

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
TFT
Контрастність до 1000:1
Яскравість до 3000 (до 5000) лм
Якісна кольоропередача
Вага від 2.5 кг
Відсутність мерехтіння
Час життя до 4000 годин

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Digital Light Processing

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
DLP

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
DLP

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
DLP
Контрастність до 5000:1
Яскравість до 3000 (до 5000) лм
Якісна кольоропередача
Вага від 2.0 кг
Може бути ефект райдуги
Час життя до 4000 годин

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Перспективи проекційних технологій

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія
Анагліф

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія
Поляроїдні окуляри
RealD 3D Cinema

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія
Комутація LCD затвором
XpanD X3D

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія
Dolby 3D
Лівий: 629nm, 532nm, 446nm
Правий: 615nm, 518nm, 432nm
wavelength multiplex visualization

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія
Dolby 3D

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Стереоскопія

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Забезпечення правильності кольоропередачі

Забезпечення правильності кольоропередачі
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Вимагає:
 Настроювання монітора
 Врахування характеристик (профайлу) принтера, фарбника і паперу

М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
Забезпечення правильності кольоропередачі

Резюме
М.Кононов © 2009 E-mail: [e-mail]
 Сучасні технології візуалізації забезпе-чують відтворення статичного зображення з якістю, яка в основному вдовольняє характеристикам ока
 Основною технологією друку на поточний момент є використання матриціювання пікселя для створення необхідного тону та кольору, що як правило виконується на рівні драйвера принтера
 Складність технології кольорового друку вимагає чіткого дотримання усіх її особливостей, в тому числі застосування попередньої комп’ютерної підготовки зображення