Создание высококачественных струйных отпечатков

Эффективное использование профессиональных струйных фотопринтеров — дело непростое, особенно когда статистика, обычно используемая для описания этих принтеров, расплывчата и вводит в заблуждение. Изучение того, как работают струйные принтеры, как правильно интерпретировать их возможности и максимально эффективно использовать эти возможности, возможно. Возможно, вам придется немного разобраться с математикой, чтобы полностью понять, но для тех, кто достаточно смел, чтобы терпеть, ваши ответы приведены ниже.

Терминология

В мире печати существует множество терминов, используемых для описания различных аспектов поведения принтеров. Все слышали о DPI, многие из вас слышали о PPI, но не все понимают истинное значение этих терминов и то, как они связаны.

• Пиксель: наименьшая единица изображения.
• Точка: наименьший элемент отпечатка, созданный принтером.
• DPI: точек на дюйм
• PPI: пикселей на дюйм

Понимание терминов важно, но все имеет контекст, и понимание того, как эти термины связаны друг с другом в контексте струйной печати, имеет решающее значение для обучения тому, как создавать отпечатки самого высокого качества. Каждое изображение состоит из пикселей, и каждый пиксель изображения представляет собой отдельный цвет. Цвет пикселя может быть получен различными способами: от смешивания света RGB на экране компьютера до твердой смеси красителей в сублимационном принтере и смешанной композиции цветных точек, напечатанных на струйном принтере. . Последнее здесь представляет интерес.

Отношение PPI к DPI

Когда струйный принтер воспроизводит изображение, он имеет ограниченный набор цветов для работы, обычно это голубой, пурпурный, желтый и черный. Принтеры более высокого класса могут также включать множество других цветов, таких как синий, оранжевый, красный, зеленый и различные оттенки серого. Чтобы воспроизвести широкий диапазон цветов, ожидаемых от фотопринтера, несколько точек каждого цвета должны быть объединены для создания одного цвета, представленного пикселем. Точка может быть меньше пикселя, но никогда не должна быть больше. Максимальное количество точек, которое струйный принтер может разместить на одном дюйме, является показателем DPI. Поскольку для представления одного пикселя необходимо использовать несколько точек принтера, PPI принтера никогда не будет выше максимального DPI принтера.

Человеческий глаз

Прежде чем углубляться в детали того, как добиться максимального качества печати, важно понять, как человеческий глаз видит отпечаток. Глаз — удивительное устройство, и мы, фотографы, знаем это лучше, чем большинство. Он может видеть удивительную четкость и динамический диапазон. У него также есть ограничение на способность разрешать детали, и это напрямую влияет на то, какое разрешение вы можете выбрать для печати.

Разрешающая способность

Максимальная разрешающая способность человеческого глаза ниже, чем уверяют производители принтеров, и обычно составляет 720 или 600 пикселей на дюйм, в зависимости от производителя. Это также ниже, чем большинство фанатиков печати хотели бы, чтобы вы думали. В зависимости от предполагаемого расстояния просмотра наименьший допустимый PPI может быть значительно ниже, чем вы могли бы ожидать. Самый общий способ описать разрешающую способность человеческого глаза - это одна угловая минута или 1/60 градуса на любом расстоянии (для среднего глаза... те, у кого зрение 20/10, видят примерно на 30% лучше, или 1/86 градусаострота зрения.) Для нормального зрения мы можем использовать это для аппроксимации минимального разрешаемого размера пикселя на заданном расстоянии, поэтому при условии, что расстояние просмотра с рук составляет около 10 дюймов для отпечатка 4x6 дюймов:

[загар (A) = напротив / рядом ]

tan(минуты дуги) = размер_пикселя / расстояние_до_изображения
tan(минуты дуги) * расстояние_до_изображения = размер_пикселя
tan(1/60) * 10" = 0,0029" мин. размер пикселя

Ради здравого смысла мы можем сделать тангенс угловой минуты или разрешающую способность P константой:

P = тангенс (угловая минута) = тангенс (1/60) = 0,00029

Это можно перевести в пиксели на дюйм следующим образом:

1 дюйм / 0,0029 дюйма = 343,77 точек на дюйм

Минимальный разрешаемый размер пикселя может быть рассчитан для любого расстояния, и по мере увеличения расстояния минимальное требуемое значение PPI будет уменьшаться. Если мы предположим отпечаток 8x10 на расстоянии просмотра около полутора футов, мы получим следующее:

1 дюйм / (0,00029 * 18 дюймов) = 191,5 точек на дюйм

Для этого можно создать общую формулу, где D — расстояние просмотра:

1/(P*D) = ИЦП

Как правило, независимо от того, насколько близко вы можете рассматривать фотографию, невооруженный глаз 20/20 не способен разрешить более 500 пикселей на дюйм (для тех, у кого зрение 20/10, разрешающая способность достигает примерно 650 пикселей на дюйм). Превзойти разрешение 500 пикселей на дюйм — это когда вам требуется больше, чем стандартные 300-360 пикселей на дюйм, и вам нужно оставаться в пределах ограничений вашего оборудования (например, 600 пикселей на дюйм для принтеров Canon).

Разрешающая способность для видения 20/10

Хотя в подавляющем большинстве случаев вам не потребуется более 300–360 пикселей на дюйм, если у вас есть очень мелкие детали, требующие высокого значения PPI, вы можете основывать свои расчеты на более высокой остроте зрения. Для зрителей со зрением 20/10 острота зрения немного улучшается и составляет около 1/86 градуса (0,7 угловой минуты). Константа P на этом уровне резкости меньше, и поэтому требуется меньший пиксель при печати изображений с очень мелкими деталями.

Учитывая нашу формулу, приведенную ранее, с поправкой на повышенную остроту зрения:

P = тангенс (угловая минута) = тангенс (1/86) = 0,00020

Взяв наш отпечаток 4x6 дюймов, просмотренный с расстояния 10 дюймов, и подставив его в нашу общую формулу для PPI, мы получим PPI:

1 дюйм / (0,0002 * 10 дюймов) = 1 дюйм / 0,002 дюйма = 500 точек на дюйм

Ладно, хватит пока математики. К хорошему.

Разрешение печати

Теперь, когда мы знаем ограничения человеческого глаза, мы можем лучше определить, с каким разрешением печатать при заданном размере бумаги и расстоянии просмотра. Струйный принтер не способен давать идеальные результаты при любом значении PPI, поэтому мы должны пойти на компромисс и выбрать разрешение, более подходящее для аппаратного обеспечения. Любой, кто исследовал «наилучшее» разрешение для печати, вероятно, сталкивался со многими распространенными терминами, такими как 240ppi, 300ppi, 360ppi, 720ppi и т. д. Эти цифры часто основаны на истине, но когда их использовать и когда вы можете на самом деле выбрать более низкое разрешение, часто остается необъяснимым.

Выбирая разрешение для печати, вы должны убедиться, что оно делится на нижнюю границу DPI, на которое способен ваш принтер. В случае с Epson это, скорее всего, 1440, а в случае с Canon — 2400. Каждый принтер имеет собственное внутреннее разрешение в пикселях, к которому будет передискретизировано любое напечатанное изображение. В случае с Epson это обычно 720ppi, а в случае с Canon обычно 600ppi. PPI принтеров редко публикуется соответствующими производителями, поэтому вам решать, как это выяснить. Удобный небольшой инструмент под названием PrD или Printer Data может помочь. Просто запустите, и отобразится собственный PPI вашего принтера.

Оптимальное разрешение

Определение оптимального разрешения для печати теперь, когда у нас есть и DPI принтера, и собственный PPI, должно быть тривиальной задачей: используйте собственный PPI. Хотя это кажется логичным, есть много причин, почему это меньше, чем идея. Во-первых, 720ppi намного превышает максимальную разрешающую способность человеческого глаза (@500ppi). Использование максимального разрешения также может привести к потреблению большего количества чернил (трата денег впустую), а также к уменьшению вашего тонального диапазона. Подробнее о тональном диапазоне чуть позже.

Если мы предположим, что минимальное расстояние просмотра составляет примерно шесть дюймов для отпечатка 4x6, теоретическое значение PPI составит около 575 пикселей на дюйм. Это округляет до родного для принтера 600ppi на Canon и 720ppi на Epson. Расстояние просмотра в шесть дюймов для человека со зрением 20/20 (скорректированным или иным) очень близко и довольно маловероятно. Если мы предположим более реалистичное минимальное расстояние просмотра в десять дюймов, наше теоретическое значение PPI снизится примерно до 350.

Если бы мы напечатали нашу фотографию 4x6 с разрешением 350 пикселей на дюйм, результаты, вероятно, были бы менее чем выдающимися. Во-первых, 350 не делится без остатка ни на 600, ни на 720, что заставит драйвер принтера сделать для нас довольно неприглядное, искаженное масштабирование. Любые регулярные, повторяющиеся узоры будут иметь очень нежелательный муар , который может значительно снизить качество отпечатка. Выбор разрешения, которое равномерно делится на исходное разрешение принтера, например 360ppi для Epson или 300ppi для Canon, поможет гарантировать, что любое масштабирование, выполняемое драйвером, даст одинаковые результаты.

Вот некоторые распространенные разрешения печати для различных DPI:

  1200 | 1440 | 2400  
 =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=  
       |      | 1200*  
   600 |  720 |  600  
   400 |  480 |  400  
   300 |  360 |  300  
   240 |  288 |  240  
   200 |  240 |  200  
   150 |  180 |  150  

* Highly unlikely to ever be needed or used.

Тональный диапазон

Несмотря на все знания, которыми мы теперь располагаем, знания исходного разрешения принтера на самом деле недостаточно для выбора подходящего PPI. Есть еще одна проблема, которую следует решить в первую очередь, и это проблема тонального диапазона. Процесс создания фотографии из видения представляет собой процесс постоянного уменьшения цветового диапазона и контрастности. Человеческий глаз способен к значительному динамическому диапазону, однако камера способна на значительно меньший. Принтеры способны на еще меньше, поэтому наиболее эффективное использование возможностей вашего принтера является ключом к получению высококачественной профессиональной печати.

Тональный диапазон, который может быть воспроизведен принтером, в конечном счете определяется размером ячейки пикселя. Если мы возьмем вездесущий принтер Epson с его разрешением 1440 точек на дюйм, мы можем определить количество точек на пиксель с помощью простой формулы:

(DPI / PPI) * 2 = DPP

Если мы примем исходное разрешение, наш принтер Epson может производить 4 точки на пиксель:

(1440/720)*2) = 4

Эти четыре точки должны создавать квадратный пиксель, поэтому на самом деле точки на пиксель выстраиваются в ячейку 2x2. Если мы уменьшим вдвое количество пикселей на дюйм и вместо этого используем 360, мы получим ячейку 4x4, а при 288ppi мы получим ячейку 5x5. Этот простой факт напрямую отвечает за предельный тональный диапазон, на который способен принтер, поскольку количество точек при 720ppi составляет 1:4, что и при 360ppi, и 1:6,25, что при 288ppi. По мере того, как мы уменьшаем наш PPI, мы увеличиваем количество цветов, которые могут быть представлены в каждом отдельном пикселе. При 180ppi у нас теоретически в восемь раз больше тональный диапазон, чем при 720ppi.

Если мы обновим нашу общую таблицу разрешений печати с размерами ячеек, мы получим следующее (обратите внимание, 2400 точек на дюйм были нормализованы с 1200 точек на дюйм):

      | 1200 | 1440 | 2400  
 =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=  
  2x2 |  600 |  720 |  600  
  3x3 |  400 |  480 |  400  
  4x4 |  300 |  360 |  300  
  5x5 |  240 |  288 |  240  
  6x6 |  200 |  240 |  200  
  8x8 |  150 |  180 |  150  

Ячейка 7x7 не делится нацело и была исключена. Учитывая приведенную выше диаграмму, должно стать яснее, почему, несмотря на снижение PPI, скажем, с 720 до 360, отпечаток все еще может выглядеть превосходно. Для близкого расстояния просмотра в восемь дюймов мы находимся в пределах разрешающей способности и получаем тональный диапазон. Снижение еще больше до 288 пикселей на дюйм, вероятно, еще больше увеличит тональный диапазон без какого-либо ощутимого видимого ущерба для подавляющего большинства зрителей. Однако добавленный тональный диапазон на близком расстоянии просмотра, вероятно, улучшит общее качество печати для того же большинства пользователей, поскольку человеческий глаз способен различать многие миллионы цветов в чрезвычайно широком диапазоне тонов.

Теоретическое против фактического

Довольно часто мы сталкиваемся с проблемой теоретического и фактического, и обычно фактическое менее привлекательно, чем теоретическое. В случае со струйными принтерами теоретические значения могут фактически представлять меньше, чем фактические возможности принтера. В частности, фактически достижимый тональный диапазон часто выше, чем теоретически полученный с помощью приведенной выше формулы, из-за различий в горизонтальном и вертикальном DPI. Чтобы определить разрешение отпечатка, вы должны основывать свои расчеты на нижней границе DPI. В случае Epson с разрешением 2880x1440 эта нижняя граница составляет 1440. Однако, поскольку горизонтальное значение DPI в два раза больше, вы фактически получаете вдвое больше точек.

Это приводит к желательному эффекту увеличения возможного тонального диапазона при любом заданном разрешении. Поскольку наш принтер Epson имеет 2880 пикселей по горизонтали, при разрешении 720 пикселей на дюйм мы фактически имеем ячейку размером 4x2. При 360ppi у нас есть ячейка 8x4, а при 288ppi у нас есть ячейка 10x5. Предполагая 8 различных цветов чернил, теоретически получается 401 (400 + 1 дополнительный для чистого белого... или отсутствие чернил) возможных тонов при 288 ppi, чего более чем достаточно для создания чрезвычайно широкого цветового диапазона. Принтеры Canon PIXMA Pro технически предлагают еще больший диапазон, поскольку их разрешение по вертикали составляет 2400, а не 1440, а разрешение по горизонтали — 4800, а не 2880. При разрешении 240 точек на дюйм вы получаете ячейку размером 20x10 пикселей, с 9 чернилами у вас есть 1801 возможный тон. У Canon с разрешением 300 пикселей на дюйм такой же тональный диапазон, как у Epson с разрешением 288 пикселей на дюйм.

Однако картина еще более сложная, поскольку современные струйные принтеры профессионального уровня используют не только различные цвета чернил, но и различные размеры капель чернил. Предполагая три разных размера капель (обычные для Epson и Canon), теоретически это увеличивает диапазон тонов до 1203. Реалистичный эффект изменения размера капель - более равномерные тональные градации, а не значительно больший тональный диапазон, однако конечный результат в основном то же самое: более красивые изображения.

Тональную градацию также можно решить с помощью дополнительных цветов — например, CcMmYK, в котором используются светло-пурпурный и светло-голубой; или даже настоящий черный. Тоновая градация также влияет на разрешение изображения, поскольку расстояние между точками используется для создания более светлых тонов, когда более светлые чернила недоступны.

Помимо всей этой теории, существуют физические и практические ограничения, которые опять-таки лишают нас всех достижений, которые дала нам наша теория. Максимальный достижимый тональный диапазон зависит не только от пиколитров чернил и математических расчетов. Бумага является решающим фактором в определении тонового диапазона, и бумага варьируется от мягкой и теплой до потрясающе яркой, от глянцевой до матовой, от гладкой до шероховатой. Выбор бумаги, однако, является обсуждением в другой день.

Выводы

Как говорится, знание — сила, или, в случае с фотографией, знание — это лучшее воображаемое видение. Несмотря на всю риторику о принтерах в Интернете, как со стороны производителей, так и заядлых потребителей, немного математики и немного логики могут дать некоторые полезные знания. Если вы что-то вынесете из того, что дочитали до этого места, я надеюсь, что разрешение не является самым важным фактором, когда речь идет о создании потрясающего отпечатка. Расстояние просмотра и тональный диапазон не менее важны, если не более важны.

Как правило, 240-360 пикселей на дюйм для вашего среднего профессионального струйного принтера будет достаточно для подавляющего большинства отпечатков, просматриваемых в пределах пары футов. Для более крупных отпечатков в рамке и подвешивания, просматриваемых с расстояния в несколько футов, достаточно 200-240 пикселей на дюйм. Гигантские отпечатки, просматриваемые с расстояния более нескольких футов, такие как обернутый холст, могут легко справиться с минимальным разрешением 150–180 пикселей на дюйм. Использование правильного разрешения улучшает тональный диапазон и, вероятно, также снижает общий расход чернил.

Эмпирическое исследование: Экстремальное цифровое масштабирование

Что касается всей вышеизложенной теории, это все, что на данный момент является... теорией. Это конечный результат многодневных исследований физических характеристик принтеров, теории печати и чернил, концепций DPI и PPI и т. д. Вопрос в том, как это соотносится с эмпирическими данными? Выдержит ли он испытание реальностью?

В этом небольшом исследовании я рассмотрю, действительно ли цифра может сравниться с пленкой, когда речь идет о значительном увеличении, и можно ли получить максимальное качество при масштабировании для отпечатков чрезвычайно большого формата. Долгое время считалось, что пленка обладает значительным преимуществом в этой области, однако я считаю, что цифровая печать столь же эффективна, как и пленка, когда дело доходит до печати со значительным увеличением при высоком значении PPI.

Тема

Для этого конкретного исследования я буду работать со снимком гигантского мотылька. Мелкие детали, видимые на этой бабочке, особенно глаза, делают ее хорошим объектом для изучения масштабирования и повышения резкости для печати.

В приведенных выше статьях об остроте зрения человеческого глаза и среднем расстоянии просмотра было отмечено, что по мере увеличения расстояния просмотра разрешение печати может уменьшаться без какой-либо заметной потери деталей. Хотя это верно, предполагается, что зритель, читающий крупный шрифт, действительно увидит его на ожидаемом расстоянии. На практике, однако, предполагаемое расстояние просмотра не гарантируется, и многие зрители подходят ближе, часто ожидая увидеть больше деталей. Достижение максимальной детализации в крупном шрифте может иметь важное значение для создания печати, которая в буквальном смысле привлечет ваших зрителей.

Острота

При просмотре фотографии детали фотографии часто теряются из-за того, как она была обработана, или из-за несовершенства ее фильтрации и рендеринга. Одним из ключевых аспектов детализации является резкость .. Идеальная резкость воспринимается, когда четкость (четкость краев между областями ощутимого контраста) и разрешение (различие между близко расположенными мелкими деталями) высоки. Различные виды обработки, применяемые к цифровой фотографии, от прохождения через сглаживающий фильтр при обработке в камере до масштабирования изображения в Photoshop, могут влиять на резкость изображения. Существует множество методов повышения резкости изображения, и при более низких разрешениях они могут быть весьма эффективными. Настоящая проблема возникает, когда вам нужно сохранить максимальный уровень детализации изображения при экстремальном увеличении.

Данные в деталях

При масштабировании изображения в любом значительном масштабе, скажем, более чем в два раза по сравнению с исходным размером, вы часто страдаете от информационной анемии и дефектов фабрикации информации. Чем больше разрешение вашего исходного изображения, тем больше у вас свободы действий, однако увеличение более чем в 2 раза обычно приводит к некоторому смягчению, потере деталей и артефактам. Увеличение изображения обычно достигается увеличением разрешения изображения и применением какой-либо масштабной фильтрации, такой как ближайший сосед (который создает блочные, пиксельные изображения) или бикубический (который сглаживает различия между увеличенными пикселями). Детали изображения обычно сохраняются. применяя какой-либо фильтр повышения резкости, например нерезкую маску,

Тест

Масштабирующая фильтрация и повышение резкости пытаются «сохранить» детали, фабрикуя информацию. Только исходное изображение в исходном размере будет содержать «реальную» информацию, а любое увеличение будет содержать комбинацию реальной и сфабрикованной информации. Удвоение размера изображения фактически удваивает количество пикселей, однако данные, хранящиеся в этих дополнительных пикселях, могут быть сгенерированы и аппроксимированы только из исходного изображения. Бикубическая фильтрация «заполняет» лишние пиксели, создавая информацию из соседних исходных пикселей. Фильтрация резкости имитирует высокую резкость, осветляя более светлое содержимое и затемняя более темное по краям.

В этом тесте я буду сравнивать различные распространенные методы масштабирования изображения. Наиболее распространенной формой увеличения изображения является бикубический апскейл, за которым часто следует фильтр нерезкой маски. В настоящее время существует множество сторонних инструментов масштабирования, таких как Genuine Fractals, PhotoZoom и т. д. Эти инструменты используют более продвинутые алгоритмы, включая фрактальное и S-сплайновое масштабирование в сочетании с нерезкой маской, для получения впечатляющих результатов масштабирования по сравнению с Бикубический. Несмотря на их высокотехнологичную природу, для получения наилучших результатов можно использовать очень простой прием без каких-либо причудливых алгоритмов или специального повышения резкости после масштабирования: ступенчатое бикубическое масштабирование.

Примеры изображений, используемые ниже, были увеличены по сравнению с исходным 12,1-мегапиксельным изображением размером 4272x2848 пикселей. При разрешении 300 пикселей на дюйм исходное изображение может генерировать отпечаток размером 14,24 x 9,49 дюймов без какого-либо масштабирования (почти идеальный размер для печати с соответствующими полями на бумаге формата A3+ 13 x 19 дюймов). может печатать отпечаток без полей размером 36 x 24 дюйма с разрешением 300 пикселей на дюйм. Это увеличение в 2,5 раза по сравнению с исходным размером, чего достаточно, чтобы продемонстрировать различия в методах масштабирования и повышения резкости.

ПРИМЕЧАНИЕ . Примеры изображений ниже представляют собой идентичные кадрированные изображения с размером 33,3 % от исходного размера. Это идеальный пример того, как будет выглядеть изображение при печати с разрешением 300 точек на дюйм при просмотре на экране с разрешением 100 или 96 точек на дюйм (т. е. на большинстве профессиональных 30-дюймовых экранов). На экране с разрешением 72 точки на дюйм изображения будут немного больше, чем кажутся. при печати, однако их должно хватить для сравнения резкости и получения общего представления о качестве печати.

ПРИМЕЧАНИЕ. Чтобы правильно сравнить приведенные ниже примеры изображений, рекомендуется сохранить копию каждого изображения в отдельной папке на жестком диске и использовать приложение для просмотра изображений (например, Windows Photo Viewer в Windows 7) для перемещения вперед и назад. через два образца, чтобы наблюдать различия резкости. Это должно удерживать изображения в идентичном положении на экране, облегчая выявление различий в мелких деталях.

Бикубическое масштабирование

Очевидной отправной точкой является бикубическое масштабирование. Это стандарт Photoshop по умолчанию и де-факто стандартный способ, которым большинство людей масштабируют свои изображения в большинстве случаев. Это может дать хорошие результаты, когда возможность просмотра максимальной детализации не является проблемой, и, как правило, более чем достаточно для большинства апскейлингов.

Чтобы компенсировать смягчение, вызванное бикубической фильтрацией, часто применяется нерезкая маска для улучшения резкости мелких деталей. Использование фильтра повышения резкости часто является лучшим подходом к улучшению детализации увеличенного изображения для 2-кратного или меньшего увеличения, а также для уменьшения масштаба. При выполнении значительного увеличения в несколько раз или более алгоритмы, которые повышают резкость, пытаясь повысить четкость, часто могут принести больше вреда, чем пользы. Для экстремальных увеличений обычно потребуются альтернативные методы масштабирования. Образец ниже был увеличен с использованием бикубической фильтрации с маской нерезкости 80%, радиусом 1,5 и порогом 3.

PhotoZoom Pro 3: масштабирование по S-сплайну

Существует множество сторонних инструментов масштабирования, которые можно использовать для экстремального увеличения цифровых изображений. Они предоставляют одни из самых продвинутых алгоритмов масштабирования, доступных на сегодняшний день, и, как правило, отлично справляются с масштабированием определенных типов изображений. Многие из этих алгоритмов настроены для определенных типов изображений и не подходят ни для каких изображений. Масштабирование S-Spline в PhotoZoom отлично подходит для определения высококонтрастных краев, где повышение резкости является наиболее выгодным, а четкое, плавное определение важно. Он способен сохранять детали с плавными краями при значительном увеличении. Точно так же фрактальное масштабирование Genuine Fractal также хорошо поддерживает геометрическую структуру за счет использования фрактального сжатия и интерполяции.

Однако ни один алгоритм не является идеальным. Масштабирование S-сплайна имеет тенденцию упускать более мелкие детали в своем стремлении выполнить идеальное геометрическое увеличение и часто может сгладить области с более низкими контрастными деталями. Подлинные фракталы имеют аналогичные проблемы с детализацией, однако, учитывая, что они основаны на фрактальном алгоритме, они лучше сохраняют некоторые мелкие детали за счет того, что они не настолько искусны в геометрическом совершенстве, как S-сплайновое масштабирование. Эти инструменты могут быть превосходны при использовании с соответствующими типами изображений, такими как архитектура или изображения, которые по своей природе имеют минимальные низкоконтрастные детали и / или много важного геометрического содержания.

Ступенчатое бикубическое масштабирование

Ни бикубическая фильтрация, ни альтернативные алгоритмы фильтрации типа Ланцоша, S-сплайна, фрактала и т. д. не способны сохранить максимальную детализацию любого размера. Чем больше разница между исходным размером и целевым размером, тем больше информации необходимо сфабриковать, чтобы, так сказать, «заполнить дыры». Простой логический вывод из этой проблемы, если потратить время на ее обдумывание, состоит в том, чтобы уменьшить разницу. Масштабируйте изображение от его исходного размера до желаемого целевого размера с небольшими шагами, которые составляют небольшую часть разницы между исходным и целевым размером.

Возьмем наше тестовое изображение, масштабируемое от 14"x9" до 36"x24". Выполнение прямого бикубического масштабирования увеличило бы размер изображения на 252% в обоих измерениях. Контент должен быть сгенерирован для заполнения 65 593 344 пикселей из 77 760 000 пикселей из 12 166 656 пикселей исходных данных изображения. Это составляет более 84% от общей площади увеличенных изображений, что требует огромных затрат и значительного снижения детализации изображения. Подавляющее большинство изображений будет чисто сфабрикованным контентом.

В качестве альтернативы изображение можно масштабировать поэтапно, скажем, на 10% за раз. Преимущество такого подхода заключается в том, что на каждом этапе вы создаете небольшое количество нового контента из большого количества существующего контента. Каждый последующий шаг должен генерировать только 17,35% нового изображения, а не 84%, и каждый шаг содержит гораздо более точную информацию для работы при создании контента.

Масштабируя наше исходное 12,1-мегапиксельное изображение 4272x2848 на 110%, мы генерируем 2,5 миллиона новых пикселей для промежуточного 14,7-мегапиксельного изображения 4699x3132. Повторите это масштабирование на 110%, и мы создадим 3,1 миллиона новых пикселей для второго промежуточного изображения с разрешением 17,8 мегапикселей и разрешением 5169x3446. Продолжайте масштабировать, пока не достигнете (или не превзойдете) целевого размера изображения. В случае превышения необходимо одно дополнительное уменьшение до целевого размера, однако это обычно имеет незначительное (и часто положительное) влияние на общую резкость вашего изображения. Образец ниже был увеличен на 110% десять раз до 11080x7386 пикселей, а затем снова уменьшен до 10800x7200 пикселей. Колоссальное 77,8-мегапиксельное изображение. Никакой резкости к конечному результату не применялось.

Сравнивая приведенный выше образец с исходным прямым примером Bicubic, можно заметить заметную разницу в четкости мелких деталей. Наиболее заметным является блик в глазу. Это масштабирование сравнимо со вторым примером Bicubic с применением достаточной маскировки Unsharp. Это также сравнимо с масштабированием S-сплайна PhotoZoom, однако есть некоторые небольшие улучшения в ступенчатом масштабировании по сравнению с масштабированием S-сплайна. Однако эта концепция сама по себе является масштабируемой, и можно сохранить больше деталей, увеличивая масштаб небольшими шагами. Образец ниже был увеличен на 105% двадцать раз подряд до 11334x7556, а затем снова уменьшен до 10800x7200.

Сравнивая образец с шагом 5% с прямым бикубическим с повышением резкости или масштабированием S-Spline, можно увидеть значительное и заметное улучшение в версии с шагом 5%. Значительное количество деталей было сохранено за счет создания меньшего количества нового контента в меньших количествах последовательно. Концепцию можно продвинуть довольно далеко, используя приращения на 3% или даже на 1%, однако есть убывающая отдача при экспоненциально большей рабочей нагрузке.

Окончательный вывод

Хотя долгое время считалось, что пленка имеет значительное преимущество перед цифровой печатью при значительном увеличении, я считаю, что это старое неправильное название, которое можно эмпирически проверить и отбросить. Как и в случае с цифровым увеличением, пленочное увеличение по-прежнему в конечном итоге создает информацию, когда масштабируется за пределы исходного размера. С пленкой часто легче выявить мелкие детали (и мелкие дефекты), которые существуют, и сделать их более заметными на увеличенном изображении, однако при сравнении размеров пленка в конечном итоге не содержит значительно больше деталей.оригинальная информация, чем цифровая. Очевидно, что при съемке с большим форматом пленки захватывается больше исходных данных, однако значительное увеличение слайда 4x5 до 55x36 не намного лучше, чем увеличение 18-мегапиксельной цифровой фотографии до 55x36. С другой стороны, с цифрой у вас может быть больше возможностей для сохранения деталей при значительном увеличении, чем с пленкой, и тщательная обработка исходных данных пикселей может дать невероятные результаты. (Кстати, огромное увеличение пленки обычно выполняется путем сначала сканирования изображения, а затем в любом случае цифрового масштабирования.)

При выполнении этого теста было сделано одно увеличение исходного изображения путем масштабирования его на 5% за раз, пока оно не достигло размера 55 "x36". Изображение имело колоссальный размер 16500x11003 пикселей или чудовищные 181 мегапиксель, что примерно на 386% больше исходного изображения! Изображение сравнивалось с прямой бикубической версией, а также с бикубической версией с нерезким маскированием. Ступенчатое масштабирование сохранило не меньше деталей, чем версия с повышенной резкостью, без тонального сглаживания низкоконтрастных деталей или резкой окантовки мелких деталей. Примеры всех трех версий ниже (прямая бикубическая, бикубическая с повышением резкости, поэтапное масштабирование 5%):

Увеличение 55 дюймов — это огромный размер, и максимальная детализация может быть легко сохранена в цифровом изображении для печати в таких размерах. Отпечатки 50-55 дюймов довольно популярны среди опытных фотографов - пейзажистов , а пейзажная фотография выглядит действительно превосходно в рамке и настенные при таких размерах. Итак, для всех вас, цифровых фотографов, которые годами слышали, что вы не можете получить высококачественное супер-увеличение с помощью цифровых технологий, вот доказательство того, что скептики ошибаются. ;)

Создание высококачественных струйных отпечатков: резюме

Эффективное использование профессиональных струйных фотопринтеров — дело непростое, особенно когда статистика, обычно используемая для описания этих принтеров, расплывчата и вводит в заблуждение. Изучение того, как работают струйные принтеры, как правильно интерпретировать их возможности и максимально эффективно использовать эти возможности, возможно. Для тех из вас, кто не так заинтересован в технических деталях, кто просто ищет простой ответ, вот вам.

Терминология

Основные термины, связанные со струйной печатью, следующие:

• Пиксель: наименьшая единица изображения.
• Точка: наименьший элемент отпечатка, созданный принтером.
• DPI: точек на дюйм
• PPI: пикселей на дюйм

Термины DPI и PPI, хотя часто используются взаимозаменяемо, не являются взаимозаменяемыми в контексте струйной печати. Точка — это наименьший элемент, который струйный принтер использует для создания изображения, а для создания одного пикселя изображения требуется несколько точек. Таким образом, DPI обычно будет выше, чем фактическое разрешение, с которым принтер печатает изображения. Большинство профессиональных струйных принтеров используют разрешение 720ppi (Epson) или 600ppi (Canon).

Человеческий глаз

Человеческий глаз — поистине удивительное устройство, способное видеть поразительный диапазон цветов и тонов. Однако у него есть свои ограничения, в отличие от цифровой камеры, разрешающая способность которой может во много раз превышать разрешающую способность человеческого глаза. Глаз, предполагающий зрение 20/20 (скорректированное или иное), способен разрешать или «отчетливо видеть» детали с разрешением не более 500 пикселей на дюйм при просмотре с расстояния в пару дюймов. Фотографии редко просматриваются на таком близком расстоянии, и более естественно просматривать их на расстоянии около 10–18 дюймов (25–46 см) для небольших отпечатков, которые держат в руках, до нескольких футов для больших отпечатков, висящих на стене. При таких размерах и расстояниях просмотра человеческий глаз способен различать детали от 350 пикселей на дюйм на расстоянии 10 дюймов до 150 пикселей на дюйм на расстоянии нескольких футов.

Разрешение печати

Из-за ограниченной максимальной разрешающей способности человеческого глаза чрезвычайно высокое разрешение при печати не требуется в большинстве условий просмотра. Обычные отпечатки с рук 4x6, которые обычно просматриваются на расстоянии 10 дюймов, лучше всего печатать с разрешением 300–360 пикселей на дюйм. до двух футов. Разрешение 200 пикселей на дюйм - это примерно столько, сколько глаз может разрешить на этих расстояниях. Даже большие отпечатки, если они не предназначены для просмотра на близком расстоянии, обычно помещаются в рамку и подвешиваются для просмотра на расстоянии нескольких футов. Такие большие отпечатки можно печатать с минимальным разрешением 150-180 пикселей на дюйм без потери деталей, видимых глазу.

Тональный диапазон

Несмотря на то, что разрешение считается наиболее важным фактором при печати, есть и другие факторы, которые имеют не меньшее, если не большее значение. На пиксель может быть напечатано ограниченное количество точек, и чем выше разрешение печати, тем меньше точек на пиксель. При максимальном разрешении для принтеров Epson или Canon вы получаете около 8 точек на пиксель, что дает вам в общей сложности 65 различных тонов, если у нас есть около 8 цветов чернил. При половине максимального разрешения вы получаете около 32 точек на пиксель, что дает вам в общей сложности около 257 различных тонов, если у нас есть около 8 цветов чернил. Используя еще более низкое разрешение, скажем, 240-288ppi, вы получаете 128 точек на пиксель, что в сумме дает 1025 тонов.

Струйные принтеры в наши дни включают в себя множество функций, улучшающих тональный диапазон. Одним из них является возможность печати каплями чернил разного размера. Epson и Canon предлагают три разных размера капель. Хотя изменение размера капель не увеличивает ваш тональный диапазон, оно позволяет принтеру создавать более плавные тональные градиенты, что в конечном итоге дает тот же эффект: более качественные отпечатки.

Вывод

Качественная печать — это больше, чем просто печать с самым высоким разрешением. Следует принимать во внимание различные факторы, в том числе расстояние просмотра и требуемый тональный диапазон. Ниже приведена таблица, в которой указаны доступные разрешения печати, соответствующий размер пикселя в точках, наилучшее расстояние просмотра и приблизительный диапазон тонов:

        |  dpi               |  view             | tones/  
   dpp  | 1200 | 1440 | 2400 |  dist             | pixel  
 =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=  
  4x2   |  600 |  720 |  600 |  8" / 20cm        |  @200  
  6x3   |  400 |  480 |  400 |  9" / 23cm        |  @450  
  8x4   |  300 |  360 |  300 | 11" / 28cm        |  @780  
  10x5  |  240 |  288 |  240 | 15" / 39cm        | @1200  
  12x6  |  200 |  240 |  200 | 18"-24" / 46-61cm | @1800  
  16x8  |  150 |  180 |  150 | 2'-5' / 61-152cm  | @3000  

Несмотря на теоретически большее количество тонов на пиксель при более низких разрешениях, таких как 150-200, большее расстояние просмотра эффективно снижает выигрыш. Оптимальное разрешение печати для получения максимальной отдачи от вашего принтера, вероятно, находится в диапазоне 240–360 пикселей на дюйм.

Эмпирическое исследование: действительно ли значение PPI имеет значение?

Что касается всей вышеизложенной теории, это все, что на данный момент является... теорией. Это конечный результат многодневных исследований физических характеристик принтеров, теории печати и чернил, концепций DPI и PPI и т. д. Вопрос в том, как это соотносится с эмпирическими данными? Выдержит ли он испытание реальностью?

В этом небольшом исследовании я рассмотрю, действительно ли имеет значение выбор более высокого PPI вместо более низкого. Теория утверждает, что человеческий глаз обладает высокой, но ограниченной разрешающей способностью. В случае отпечатка 4x6, предназначенного для просмотра с рук, дает ли печать с разрешением 600 пикселей на дюйм по сравнению с более распространенным 240 пикселей на дюйм? Надеюсь, наглядная демонстрация поможет пролить свет на проблему и применить теорию на практике.

Тема

Для этого конкретного исследования я сделал снимок маленькой домашней мухи, которая наслаждалась кожурой манго. Я подумал, что это будет интересным предметом для изучения, поскольку муха, даже снятая в макромасштабе, изобилует чрезвычайно мелкими деталями, которые обычно находятся далеко за пределами разрешающей способности человеческого глаза. Сцена охватывает довольно высокий диапазон контрастности, от относительно яркой желто-оранжевой кожуры манго до почти черной мухи. Сцена была освещена естественным светом сзади и лампами накаливания на переднем плане, чтобы подчеркнуть детали глаз и грудной клетки.

Снимок был создан с помощью Canon EOS 450D (Rebel XSi)кроп-сенсора и Canon EF 100mm f/2.8 USM Macroобъектива. Снимок был сделан при f/8, ISO 800 и выдержке 1/6 секунды при естественном освещении. Он был импортирован на диск в виде файла RAW .cr2, весь рабочий процесс выполнялся непосредственно из RAW. Исходное изображение было 4272x2848, однако оно было обрезано до 2295x1530, чтобы увеличить объект и заполнить большую часть кадра. При таком разрешении экрана это означает печать 3,83x2x55 дюймов при 600 пикселей на дюйм или 9,56x6,38 дюймов при плотности 240 пикселей на дюйм.

Тест

Тест довольно простой. Исходная фотография была обрезана для создания достаточно большого объекта, который первоначально занимал примерно 1/6 от общей площади фотографии. Он был скорректирован по цвету с правильным балансом белого, экспозиция была немного скорректирована, чтобы осветлить черный цвет, который был слишком темным для хорошей печати. Также было применено небольшое количество шумоподавления и повышения резкости.

Два отпечатка были созданы в Adobe Lightroom 3. Отпечатки были созданы на довольно дешевом Canon iP45005-цветном CMYK-принтере с родным разрешением 9600x2400 dpi. Первым был отпечаток без полей с разрешением 600 пикселей на дюйм на Canon Photo Paper Plus Glossy IIбумаге 4x6 дюймов. Второй отпечаток был отпечатком без полей с разрешением 240 пикселей на дюйм на бумаге того же типа 4x6 дюймов. Обоим отпечаткам дали высохнуть в течение примерно 12 часов, так как полная детализация обычно не проявляется на отпечатках, сделанных с помощью чернил ChromaLife100+, пока они не высохнут и не затвердеют в течение некоторого времени.

Оба отпечатка были окончательно отсканированы в Adobe Photoshop в формате Canon CanoScan 8800F. (Теперь, когда я пишу это, я в шоке от того, сколько у меня оборудования Canon... это никогда не было преднамеренным... Полагаю, пришло время купить принтер Epson...) Сканирование обоих отпечатков было сделано с разрешением 600 dpi. , именно у этих сканеров максимальное "фото" разрешение сканирования. Для сравнения были сделаны кадры глаза и сустава крыльев мухи с разрешением 100% из отпечатков с разрешением 600 и 240 пикселей на дюйм.

Результаты, достижения

Все параметры повышения резкости и постобработки для сканера были отключены. Никакой дополнительной постобработки в Photoshop после завершения сканирования не проводилось. Изображения ниже являются немодифицированными необработанными сканами.

Урожай № 1: Fly Eye

Зоб глаза, который включает в себя части головы и придатков, является прекрасным примером мелких деталей. Сравнение обоих разрешений можно увидеть ниже:

Глаз @ 600 пикселей на дюйм

Глаз @ 240 пикселей на дюйм

Оценка изображения

Из этих двух кадров становится ясно, что печать с разрешением 600 пикселей на дюйм определенно передает более мелкие детали намного лучше. Детализация глаза в основном сохранена. Придаток, содержащий мелкие детали, также явно более четкий и четкий при печати с разрешением 600 пикселей на дюйм. Тем не менее, печать с разрешением 600 пикселей на дюйм также лучше улавливает шум изображения, что ухудшает некоторые более гладкие области изображения.

Тональный диапазон немного лучше при печати с плотностью 240 пикселей на дюйм, но незначительно. Кажется, это развенчивает идею о том, что печать с более низким разрешением теоретически предлагает больший диапазон тонов на пиксель. Вероятно, это связано с тем, что принтер не поддерживает альтернативную высоту строки и всегда печатает с разрешением 600 пикселей на дюйм (внутреннее масштабирование изображений при необходимости). к правильному разрешению для исходной печати 600ppi, вероятно, может извлечь больше деталей, чем видно в настоящее время.

Основываясь на этих изображениях, можно было бы ожидать, что печать с разрешением 600 пикселей на дюйм всегда будет давать более качественную, четкую и четкую печать.

Распечатать оценку

Фактический физический отпечаток — это немного другая история, чем отсканированные кадры выше. Детали глаз на самом деле не так видны невооруженным глазом на «удобном» расстоянии просмотра с рук. На расстоянии около 3-4 дюймов детали в глазу едва видны, а на расстоянии около 2-3 дюймов их можно увидеть, но не очень четко. (Это может измениться, если изображение масштабируется вручную до точного разрешения экрана для отпечатка 600 пикселей на дюйм и соответствующим образом повышается резкость. Для проверки необходимо провести еще один тест.) С другой стороны, очень мелкие, но более контрастные детали изображения придаток, а также многие другие придатки и волоски на полной фотографии явно кажутся более четкими при разрешении 600 пикселей на дюйм.

Урожай № 2: сустав крыла мухи

На снимке сустава крыла снимок с пониженным контрастом. Цель здесь состоит в том, чтобы определить, выигрывают ли детали, охватывающие большую низкоконтрастную область, от печати с более высоким значением PPI.

Крыло @ 600 пикселей на дюйм

Крыло @ 240 пикселей на дюйм

Оценка изображения

Этот урожай немного сложнее различить. Есть некоторые дополнительные детали при 600ppi, однако разница незначительна по сравнению с 240ppi. Шум изображения определенно улавливается здесь и определенно ухудшает общий тональный диапазон изображения по сравнению с кадрированием с более низким разрешением. Что касается области с более низкой контрастностью, различия не кажутся достойными более высокого разрешения печати.

Распечатать оценку

Удивительно, хотя различия при оценке отсканированных изображений кажутся незначительными, более мелкие детали отпечатка с разрешением 600 пикселей на дюйм различимы невооруженным глазом с удобного расстояния просмотра. В то время как стык крыльев при разрешении 240 пикселей на дюйм кажется довольно гладким и непрерывным, при разрешении 600 пикселей на дюйм видны мелкие полосы деталей. Однако в других частях этого кадра более мелкие детали, отображаемые с разрешением 600 пикселей на дюйм, не сразу видны на отпечатке с разрешением 240 пикселей на дюйм.

Окончательный вывод

Несмотря на теорию, указывающую на то, что разрешение печати выше приблизительно 360ppi не будет давать деталей, различимых невооруженным глазом, реальные тесты, кажется, доказывают другое. Отсканированные кадры ясно показывают, что отпечатки с разрешением 600 пикселей на дюйм дают больше деталей, чем отпечатки с разрешением 240 пикселей на дюйм. Эта деталь включает в себя большую степень шума изображения, однако это редко видно при просмотре отпечатков с надлежащего расстояния просмотра. В областях с низкой контрастностью мелкие детали трудно, если вообще возможно, разглядеть с удобного расстояния просмотра с рук. Однако области с мелкими деталями и большей контрастностью выглядят более четкими и четкими на расстоянии, удерживаемом рукой. Это может быть или не быть сразу распознано, однако после нескольких минут изучения разница становится очевидной. Тонкие волоски и придатки определенно более мягкие при 240 ppi, но очень четкие при 600ppi. Некоторые очень мелкие детали, видимые вдоль ног мухи, почти полностью исчезают при разрешении 240 пикселей на дюйм, но видны при разрешении 600 пикселей на дюйм при ближайшем рассмотрении. Поскольку Canon iP4500 печатает только с одним разрешением... 600 пикселей на дюйм, при печати с разрешением 240 пикселей на дюйм не видно никакого дополнительного тонального диапазона, кроме того, что достигается за счет меньшего шума изображения.

Конкретные результаты могут отличаться для разных типов принтеров. Профессиональные струйные принтеры всегда печатают только с одним разрешением и с одной высотой строки (размером ячейки в пикселях). Другие типы принтеров, которые предлагают динамический размер ячейки, могут давать другие результаты и могут предлагать меньше деталей, но улучшенный тональный диапазон.

Самый важный аспект - хороший вход. Плохое качество изображения = плохое качество печати. После этого один аспект, который до сих пор упускали из виду, — это управление цветом.
Профили ICC для конкретной комбинации драйвера принтера, принтера, чернил и бумаги могут иметь огромное значение для качества изображения, воспроизводимого на отпечатке.
Как пользователь Linux Ubuntu мне вообще не везло с печатью, тем более, что я использовал чернила других производителей и бумагу с низкой/средней ценой. Как правило, распечатки были темными, грязными, а цвета смещались, а красный был настоящей проблемой. Покупка подержанного спектрометра и возня с ним пару лет привели к созданию метода профилирования, позволяющего получать отпечатки гораздо более высокого качества.

Инструмент:

Гретаг-Макбет (теперь X-Rite): спектрометр i1pro

Используемое программное обеспечение:

1. Ubuntu 20.04.2 (чашки 2.3.1-9)
2. Аргайл 2.01
3. Гутенпринт 5.3.3-4
4. Менеджер цвета Gnome 3.36.0-1

Я дал гораздо более полный ответ здесь, на обмене стеками askubuntu, поскольку этот метод зависит от программного обеспечения.

Очень важно перед печатью увеличить насыщенность в фоторедакторе. Бумажные отпечатки всегда выглядят менее яркими, чем то, что вы видите на экране. Если вы используете Photoshop, установите несколько неестественно высокую насыщенность, и на бумаге вы получите естественные цвета. Некоторые цвета, например синий, особенно сложны. Вы можете поиграть со сложной насыщенностью цвета и яркостью, чтобы получить их правильно.

Чтобы сэкономить на тестовой печати, создайте множество небольших тестовых версий одной и той же фотографии, распечатайте, выберите лучшую и только потом распечатывайте ее в полном размере.