Войти
Цифровое изображение или цифровое изображение получение - это создание закодированного в цифровой форме представления визуальных характеристик объекта, таких как физическая сцена или внутренняя структура объекта. Этот термин часто подразумевает или включает в себя обработку, сжатие, хранение, печать и отображение таких изображений. Ключевым преимуществом цифрового изображения по сравнению с аналоговым изображением, таким как фотография с пленки, является возможность делать копии и копии копий в цифровом виде на неопределенный срок без каких-либо потеря качества изображения.
Цифровое изображение можно классифицировать по типу электромагнитного излучения или других волн, переменное затухание которых, когда они проходят через или отражаются от объектов, передает информацию , составляющую изображение . Во всех классах цифровых изображений информация преобразуется датчиками изображения в цифровые сигналы, которые обрабатываются компьютером и выводятся как изображение в видимом свете.. Например, среда видимого света позволяет цифровую фотографию (включая цифровую видеосъемку ) с помощью различных типов цифровых камер (включая цифровые видеокамеры ). Рентгеновские лучи позволяют получать цифровые рентгеновские изображения (цифровая рентгенография, рентгеноскопия и КТ ) и гамма-лучи разрешить цифровую гамма-визуализацию (цифровая сцинтиграфия, SPECT и PET ). Звук позволяет проводить УЗИ (например, медицинское УЗИ ) и сонар, а радиоволны разрешают радар. Цифровые изображения хорошо подходят для анализа изображений с помощью программного обеспечения, а также для (включая манипуляции с изображениями ).
До создания цифровых изображений первая фотография, когда-либо созданная, Вид из окна в Ле Гра, был в 1826 году француз Жозеф Нисефор Ньепс. Когда Джозефу было 28 лет, он обсуждал со своим братом Клодом возможность воспроизведения изображений с помощью света. Его внимание к его новым инновациям началось в 1816 году. На самом деле он больше интересовался созданием двигателя для лодки. Джозеф и его брат довольно долгое время уделяли этому внимание, и Клод успешно продвинул свое новаторство, переместив его в Англию. Джозеф смог сфокусироваться на фотографии и, наконец, в 1826 году он смог сделать свою первую фотографию вида из окна. На это потребовалось 8 часов или более воздействия света.
Первое цифровое изображение было получено в 1920 году с помощью системы передачи изображений по кабелю Бартлейна. Британские изобретатели Гарри Дж. Бартоломью и Мейнард Д. Макфарлейн разработали этот метод. Процесс состоял из «серии негативов на цинковых пластинах, которые экспонировались в течение разного времени, таким образом создавая разную плотность». Система передачи изображения по кабелю Bartlane генерировала как на передатчике, так и на приемнике перфокарту с данными или ленту, которая была воссоздана как изображение.
В 1957 году Рассел А. Кирш произвел устройство. которые генерируют цифровые данные, которые могут храниться в компьютере; для этого использовались барабанный сканер и фотоумножитель трубка.
Цифровая визуализация была разработана в 1960-х и 1970-х годах, в основном для того, чтобы избежать эксплуатационных недостатков пленочных фотоаппаратов, для научных и военных задач, включая программу KH-11. Поскольку в последующие десятилетия цифровая технология стала дешевле, она во многих случаях заменила старые методы кинопленки.
В начале 1960-х, разрабатывая компактное, легкое портативное оборудование для неразрушающего контроля военно-морских самолетов, Фредерик Г. Вейгарт и Джеймс Ф. Макналти (радиоинженер США) в Automation Industries, Inc., затем в Эль-Сегундо, Калифорния, был соавтором первого устройства для генерации цифрового изображения в реальном времени, которым был рентгеноскопический цифровой рентгеновский снимок. Для создания изображения прямоугольные сигналы регистрировались на экране флуоресцентного флюороскопа .
Основой для цифровых датчиков изображения является технология металл – оксид – полупроводник (MOS), которая берет свое начало с изобретения MOSFET (MOS-полевой транзистор) от Мохамеда М. Аталлы и Давона Канга в Bell Labs в 1959 году. разработка цифровых полупроводниковых датчиков изображения, включая устройство с зарядовой связью (CCD), а затем CMOS-датчик.
. Устройство с зарядовой связью было изобретено Уиллард С. Бойл и Джордж Э. Смит в Bell Labs в 1969 году. Изучая технологию МОП, они поняли, что электрический заряд аналогичен магнитному пузырю и что он может храниться в крошечный МОП конденсатор. Поскольку изготовить серию МОП-конденсаторов в ряд было довольно просто, они подключали к ним подходящее напряжение, чтобы заряд мог переходить от одного к другому. ПЗС - это полупроводниковая схема, которая позже использовалась в первых цифровых видеокамерах для телевещания.
. Ранние ПЗС-датчики страдали от задержки срабатывания затвора. Это было в значительной степени решено с изобретением фиксированного фотодиода (PPD). Он был изобретен Нобуказу Тераниси, Хиромицу Сираки и Ясуо Исихара в NEC в 1980 году. Это была структура фотодетектора с малой задержкой и низким шумом, высокая квантовая эффективность и низкий темновой ток. В 1987 году PPD начали включать в большинство устройств CCD, став неотъемлемой частью бытовой электроники видеокамер, а затем цифровых фотоаппаратов. С тех пор PPD использовался почти во всех датчиках CCD, а затем в датчиках CMOS.
NMOS датчик с активными пикселями (APS) был изобретен Олимп в Японии в середине 1980-х годов. Это стало возможным благодаря достижениям в производстве полупроводниковых устройств MOS , где масштабирование MOSFET достигало меньших микронных, а затем субмикронных уровней. NMOS APS был изготовлен командой Цутому Накамуры в Olympus в 1985 году. Датчик с активными пикселями CMOS (датчик CMOS) был позже разработан командой Эрика Фоссума в НАСА Лаборатория реактивного движения в 1993 году. К 2007 году продажи КМОП-датчиков превысили ПЗС-датчики.
Важное развитие цифровых технологий технология сжатия изображений представляла собой дискретное косинусное преобразование (DCT), метод сжатия с потерями, впервые предложенный Насиром Ахмедом в 1972 году. основа для JPEG, который был представлен Joint Photographic Experts Group в 1992 году. JPEG сжимает изображения до файлов гораздо меньшего размера и стал наиболее широко используемым файлом изображений формат в Интернете. Его высокоэффективный алгоритм сжатия DCT в значительной степени способствовал широкому распространению цифровых изображений и цифровых фотографий, при этом по состоянию на 2015 год каждый день создавалось несколько миллиардов изображений JPEG.
Эти различные идеи сканирования легли в основу первых разработок цифровых фотоаппаратов. Ранним камерам требовалось много времени для захвата изображения, и они плохо подходили для потребительских целей. Цифровые фотоаппараты стали действительно популярными только после принятия ПЗС-матриц (устройство с зарядовой связью ). ПЗС-матрица стала частью систем формирования изображений, используемых в телескопах, первых черно-белых цифровых камерах 1980-х годов. В конечном итоге к ПЗС-матрице был добавлен цвет, и сегодня это обычная функция фотокамер.
Большие успехи были достигнуты в области создания цифровых изображений. Негативы и открытость для многих являются чуждыми понятиями, и первое цифровое изображение в 1920 году привело в конечном итоге к более дешевому оборудованию, все более мощному, но простому программному обеспечению и развитию Интернета.
Постоянное развитие и производство физического оборудования и оборудование, связанное с цифровым изображением, повлияло на окружающую среду. От фотоаппаратов и веб-камер до принтеров и сканеров - оборудование становится изящнее, тоньше, быстрее и дешевле. По мере снижения стоимости оборудования рынок для новых энтузиастов расширяется, позволяя большему количеству потребителей испытать острые ощущения от создания собственных изображений.
Обычные персональные ноутбуки, семейные настольные компьютеры и корпоративные компьютеры могут работать с программным обеспечением для фотографий. Наши компьютеры - это более мощные машины с увеличивающимися возможностями для запуска любых программ, особенно программного обеспечения для обработки цифровых изображений. И это программное обеспечение быстро становится умнее и проще. Хотя функции современных программ достигают уровня точного редактирования и даже рендеринга трехмерных изображений, пользовательские интерфейсы спроектированы так, чтобы быть удобными как для опытных пользователей, так и для новичков.
Интернет позволяет редактировать, просматривать и обмениваться цифровыми фотографиями и графикой. Быстрый просмотр веб-страниц позволяет легко найти графические изображения начинающих художников, фотографии из новостей со всего мира, корпоративные изображения новых продуктов и услуг и многое другое. Интернет явно зарекомендовал себя в качестве катализатора, способствующего развитию цифровых изображений.
Интернет обмен фотографиями изображений меняет наши представления о фотографии и фотографах. Интернет-сайты, такие как Flickr, Shutterfly и Instagram, дают миллиардам людей возможность делиться своими фотографиями, будь то любители или профессионалы. Фотография превратилась из роскошного средства общения и обмена в мимолетный момент времени. Изменилась и тематика. Раньше в основном снимались люди и семья. Теперь мы берем их из чего угодно. Мы можем задокументировать наш день и поделиться им со всеми одним прикосновением пальцев.
В 1826 году Ньепс был первым, кто разработал фотографию, в которой для воспроизведения изображений использовался свет, прогресс фотографии за эти годы резко увеличился.. Сейчас каждый фотограф по-своему, тогда как в начале 1800-х и 1900-х годов потребители и производители высоко ценили и ценили расходы на долговечные фотографии. Согласно статье журнала о пяти способах, которыми цифровая камера изменила нас, говорится следующее: «Воздействие на профессиональных фотографов было огромным. Когда-то давно фотограф не осмелился бы тратить впустую снимок, если бы не был практически уверен, что он сработает ». Использование цифровых изображений (фотография) изменило способ нашего взаимодействия с окружающей средой на протяжении многих лет. Часть мира воспринимается по-другому благодаря визуальному представлению долговечных воспоминаний, это стало новой формой общения с друзьями, семьей и близкими по всему миру без личного взаимодействия. С помощью фотографии легко увидеть тех, кого вы никогда раньше не видели, и почувствовать их присутствие без их присутствия, например, Instagram - это форма социальных сетей, где каждому разрешено снимать, редактировать и делиться фотографиями чего угодно с друзьями. и семья. Facebook, снимок, вайн и твиттер - это также способы, с помощью которых люди выражают свои мысли практически без слов и могут запечатлеть каждый важный момент. Надежные воспоминания, которые было трудно запечатлеть, теперь легко, потому что теперь каждый может делать снимки и редактировать их на своих телефонах или ноутбуках. Фотография стала новым способом общения, и с течением времени она быстро растет, что повлияло на окружающий нас мир.
Исследование, проведенное Бейси, Мэном, Фрэнсисом и Мельбурном, показало, что рисунки, используемые в классе имеют существенное негативное влияние на содержание более низкого порядка для лабораторных отчетов студентов, перспективы лабораторных работ, азарт и эффективность обучения. Обучение в стиле документации не оказывает значительного влияния на студентов в этих областях. Он также обнаружил, что студенты были более мотивированы и заинтересованы в обучении при использовании цифровых изображений.
В сфере образования.
Область медицинской визуализации
В области технологий цифровая обработка изображений стала более полезной, чем обработка аналоговых изображений, если рассматривать современный технологический прогресс.
Хотя теории быстро становятся реальностью в современном технологическом обществе, диапазон возможностей для создания цифровых изображений широко открыт. Одно из основных приложений, которое все еще находится в разработке, - это безопасность и защита детей. Как мы можем использовать цифровые изображения, чтобы лучше защитить наших детей? Программа Kodak, Kids Identification Digital Software (KIDS), может дать ответ на этот вопрос. В начале есть комплект цифровых изображений, который будет использоваться для составления идентификационных фотографий учащихся, которые будут полезны во время неотложной медицинской помощи и преступлений. Более мощные и продвинутые версии приложений, подобные этим, все еще разрабатываются, а расширенные функции постоянно тестируются и добавляются.
Но не только родители и учебные заведения видят преимущества таких баз данных. Офисы уголовных расследований, такие как полицейские участки, криминалистические лаборатории штатов и даже федеральные бюро, осознали важность цифровых изображений для анализа отпечатков пальцев и улик, проведения арестов и поддержания безопасности в сообществах. По мере развития области цифровых изображений растет и наша способность защищать общественность.
Цифровые изображения могут быть тесно связаны с теорией социального присутствия, особенно когда речь идет об аспектах социальных сетей, которые снимаются с помощью наших телефонов. Существует множество различных определений теории социального присутствия, но два из них четко определяют, что это такое: «степень, в которой люди воспринимаются как настоящие» (Gunawardena, 1995), и «способность проецировать себя в социальном и эмоциональном плане как реальных людей. "(Гарнизон, 2000). Цифровые изображения позволяют проявлять свою социальную жизнь через изображения, чтобы передать ощущение своего присутствия в виртуальном мире. Присутствие этих изображений действует как расширение вас самих для других, давая цифровое представление о том, что они делают и с кем. Цифровые изображения в виде камер на телефонах помогают облегчить этот эффект присутствия с друзьями в социальных сетях. Александр (2012) утверждает: «присутствие и репрезентация глубоко запечатлены в наших размышлениях об изображениях... это, конечно, измененное присутствие... никто не путает образ с реальностью репрезентации. Но мы позволяем погрузиться в себя. этим представлением, и только это «представление» способно правдоподобно показать живость отсутствующего ". Таким образом, цифровые изображения позволяют нам быть представлены таким образом, чтобы отразить наше социальное присутствие.
Фотография - это средство, используемое для визуальной фиксации определенных моментов. Благодаря фотографии наша культура получила возможность передавать информацию (например, внешний вид) с минимальными искажениями или без них. Теория мультимедийной насыщенности обеспечивает основу для описания способности среды передачи информации без потерь или искажений. Эта теория дала возможность понять поведение человека в коммуникационных технологиях. В статье, написанной Дафтом и Ленгелем (1984,1986), говорится следующее:
Коммуникационные средства массовой информации находятся в континууме богатства. Богатство среды включает четыре аспекта: доступность мгновенной обратной связи, которая позволяет задавать вопросы и отвечать на них; использование нескольких сигналов, таких как физическое присутствие, интонация голоса, телодвижения, слова, числа и графические символы; использование естественного языка, который может быть использован для передачи понимания широкого набора концепций и идей; и личный фокус средства массовой информации (стр. 83).
Чем больше среда может передавать точный внешний вид, социальные сигналы и другие подобные характеристики, тем более богатой она становится. Фотография стала естественной частью нашего общения. Например, на большинстве телефонов есть возможность отправлять изображения в текстовых сообщениях. Приложения Snapchat и Vine становятся все более популярными для общения. Такие сайты, как Instagram и Facebook, также позволили пользователям достичь более глубокого уровня богатства благодаря их способности воспроизводить информацию. Шеер, В. К. (январь – март 2011 г.). Использование подростками функций MSN, тем для обсуждения и развития дружбы в Интернете: влияние разнообразия СМИ и контроля общения. Communication Quarterly, 59 (1).
A цифровая фотография может быть создана непосредственно с физической сцены с помощью камеры или аналогичного устройства. В качестве альтернативы цифровое изображение может быть получено из другого изображения на аналоговом носителе, таком как фотографии, фотопленка или печатная бумага., с помощью сканера изображений или аналогичного устройства. Многие технические изображения - например, полученные с помощью томографического оборудования, гидролокатора бокового обзора или радиотелескопов - фактически получены путем комплексной обработки данных, не являющихся изображениями.. Метеорологический радар карты, показанные в теленовостях, являются обычным примером. Оцифровка аналоговых реальных данных известна как оцифровка и включает в себя дискретизацию (дискретизацию) и квантование. Проекционное формирование изображения цифровой рентгенографии может выполняться с помощью детекторов рентгеновского излучения, которые напрямую преобразуют изображение в цифровой формат. В качестве альтернативы рентгенография с люминофорной пластиной - это когда изображение сначала делается на фотостимулируемой люминофорной пластине (PSP), которая затем сканируется с помощью механизма, называемого фотостимулируемой люминесценцией.
Наконец, цифровое изображение также может быть вычисляется по геометрической модели или математической формуле. В этом случае более подходящим является название синтез изображения, и его чаще называют рендеринг.
Проверка подлинности цифрового изображения является проблемой для поставщиков и производителей цифровых изображений, таких как здравоохранение. организации, правоохранительные органы и страховые компании. В судебной фотографии появляются методы анализа цифрового изображения и определения того, было ли оно изменено.
Раньше создание цифровых изображений зависело от химических и механических процессов, теперь все эти процессы преобразованы в электронные. Для создания цифровых изображений необходимо выполнить несколько вещей: энергия света преобразуется в электрическую - представьте себе сеть с миллионами маленьких солнечных элементов. Каждое состояние генерирует определенный электрический заряд. Заряды для каждого из этих «солнечных элементов» транспортируются и передаются прошивке для интерпретации. Прошивка - это то, что понимает и передает цвет и другие световые качества. Пиксели - это то, что мы замечаем дальше, разной интенсивности они создают и вызывают разные цвета, создавая картинку или изображение. Наконец, прошивка записывает информацию на будущее и для воспроизведения.
Цифровое изображение дает несколько преимуществ. Во-первых, процесс обеспечивает легкий доступ к фотографиям и текстовым документам. Google находится в авангарде этой «революции», выполняя свою миссию по оцифровке мировых книг. Такая оцифровка сделает книги доступными для поиска, что сделает участвующие библиотеки, такие как Стэнфордский университет и Калифорнийский университет в Беркли, доступными во всем мире. Цифровая визуализация также приносит пользу миру медицины, потому что она «позволяет передавать изображения в электронном виде сторонним поставщикам, направляя стоматологов, консультантов и страховых компаний через модем». Этот процесс «экологически безопасен, так как не требует химической обработки». Цифровые изображения также часто используются для документирования и записи исторических, научных и личных жизненных событий.
Существуют также преимущества фотографий. Цифровая обработка изображений снизит необходимость физического контакта с исходными изображениями. Кроме того, цифровое изображение создает возможность восстановления визуального содержания частично поврежденных фотографий, тем самым устраняя возможность изменения или уничтожения оригинала. Кроме того, фотографы будут «освобождены от« приковывания »к темной комнате», у них будет больше времени для съемки и они смогут более эффективно выполнять задания. Цифровая обработка изображений означает, что «фотографам больше не нужно спешить с пленкой в офис, поэтому они могут оставаться на месте дольше, соблюдая сроки».
Еще одно преимущество цифровой фотографии состоит в том, что она была расширена до камеры телефонов. Мы можем брать фотоаппараты с собой куда угодно, а также мгновенно отправлять фотографии другим. Нам это легко для людей, а также помогает подрастающему поколению в процессе самоидентификации
Критики цифровых изображений называют несколько негативных последствий. Повышенная «гибкость в предоставлении читателям более качественных изображений» соблазнит редакторов, фотографов и журналистов манипулировать фотографиями. Кроме того, «штатные фотографы больше не будут фотожурналистами, а будут операторами... поскольку редакторы имеют право решать, что они хотят« снять »». Юридические ограничения, включая авторское право, вызывают еще одну проблему: произойдет ли нарушение авторских прав, когда документы будут оцифрованы и копирование станет проще?
