Как вычислить разрешающую способность дисплея
Разрешающая способность дисплея измеряется в пикселях. В черно-белом экране пиксель состоит из одной точки, в цветном – из трех: красной, зеленой и синей. Зная количество таких элементов по горизонтали и вертикали, можно рассчитать общее их количество, а также их число на единицу длины.
Инструкция
Если количество точек по горизонтали и вертикали известно, общую разрешающую способность дисплея рассчитайте, умножив их друг на друга. Например: 1024*768=786432. Это чуть меньше 0,8 мегапикселя.
Разрешающая способность бывает не только абсолютной, но и относительной. В этом случае она выражается в точках на дюйм. Вначале при помощи линейки с делениями измерьте размеры экрана по горизонтали и вертикали. Они могут соотноситься друг с другом как 4:3 или 16:9. Зная диагональ экрана, узнать размеры его сторон можно также без измерений – по следующей таблице:http://nafany.ru/articles/1
Результаты для удобства переведите в дюймы. После этого рассчитайте горизонтальное и вертикальное разрешение в точках на дюйм. Например, если экран имеет диагональ в 15 дюймов, то его ширина равна 13,07 дюймов, а высота – 7,35. При 1024 пикселях по горизонтали и 768 – по вертикали, горизонтальное разрешение этого дисплея составляет 1024/13,07=78,35 DPI (dot per inch – точек на дюйм), а вертикальное – 768/7,35=104,49 DPI.
Если никаких данных о диагонали дисплея не имеется, выведите на его экран сплошной белый фон, приложите к нему линейку (не нажимая на нее с силой, чтобы не раздавить ЖК-панель), после чего посмотрите участок экрана вместе с линейкой в лупу с четырехкратным увеличением. Сосчитайте, сколько пикселей приходится на 5 миллиметров. Результат умножьте на 5,08, и получится разрешение в точках на дюйм. Сделайте два таких измерения: по горизонтали и по вертикали.
Помните, что когда разрешение изображения, выводимого на ЖК-монитор, не совпадает с физическим разрешением матрицы, устройство, называемое скалером, осуществляет автоматическое масштабирование. Изображение обрабатывается по сложному алгоритму, полностью избежать потери резкости не удается. Чтобы этого избежать, настраивайте операционную систему таким образом, чтобы разрешение изображения совпадало с разрешением матрицы.
Видео по теме
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
У этого термина существуют и другие значения, см. Разрешение.
Мира для определения разрешающей способности оптики на серой шкале «НШ-2»
Разреше́ние — способность оптического прибора воспроизводить изображение близко расположенных объектов.
Угловое разрешение[править | править код]
Угловое разрешение — минимальный угол между объектами, который может различить оптическая система.
Способность оптической системы различать точки изображаемой поверхности, например:
Угловое разрешение: 1′ (одна угловая минута, около 0,02°) соответствует площадке размером 29 см, различимой с расстояния в 1 км
или одной печатной точке текста на расстоянии 1 м.
Линейное разрешение[править | править код]
Линейное разрешение — минимальное расстояние между различимыми объектами в микроскопии.
Критерий Рэлея[править | править код]
Картины дифракции Эйри, создаваемые светом от двух точечных источников, проходящих через круглую апертуру, например зрачок глаза. Можно выделить точки, находящиеся далеко друг от друга (вверху) или отвечающие критерию Рэлея (в центре). Точки ближе, чем критерий Рэлея (внизу), различить сложно.
Разрешение системы формирования изображения ограничено либо аберрацией, либо дифракцией, вызывающей размытие изображения. Эти два явления имеют разное происхождение и не связаны между собой. Аберрацию можно объяснить исходя из геометрической оптики и, в принципе, её устраняют путем повышения оптического качества системы. С другой стороны, дифракция возникает из-за волновой природы света и определяется конечной апертурой оптических элементов. Круглая апертура линзы аналогична двумерной версии эксперимента с одной щелью. Свет, проходящий через линзу, интерферирует сам с собой, создавая кольцевую дифракционную картину, известную как узор Эйри, если волновой фронт проходящего света считается сферическим или плоским на выходе апертуры.
Взаимодействие между дифракцией и аберрацией характеризуют функцией рассеяния точки (PSF). Чем у́же апертура линзы, тем больше вероятность того, что в PSF преобладает дифракция. В этом случае угловое разрешение оптической системы оценивается (по диаметру апертуры и длине волны света) по критерию Рэлея, определённому лордом Рэлеем: два точечных источника начинают считаться разрешимыми, когда главный дифракционный максимум диска Эйри одного изображения совпадает с первым минимумом диска Эйри другого изображения[1][2] (показано на прилагаемых фотографиях). Если расстояние больше, то две точки хорошо разрешаются, а если меньше, они считаются неразрешенными. Рэлей установил этот критерий для источников одинаковой интенсивности.
Учитывая дифракцию через круглую апертуру, выражение для предельного углового разрешения записывается в виде
где θ — угловое разрешение (в радианах), λ — длина волны света, а D — диаметр апертуры линзы. Коэффициент 1,22 получен из расчета положения первого темного круглого кольца, окружающего центральный диск Эйри в дифракционной картине. Точнее это число равно 1.21966989. . . (A245461), первый нуль функции Бесселя первого рода делённый на π.
Формальный критерий Рэлея близок к пределу эмпирической разрешающей способности, найденному ранее английским астрономом Дейвсом, который тестировал людей-наблюдателей на близких двойных звёздах равной яркости. Результат «θ» = 4,56/«D», где «D» в дюймах и «θ» в угловых секундах, немного уже, чем рассчитанный с помощью критерия Рэлея. Расчёт с использованием дисков Эйри в качестве функции рассеяния точки показывает, что в пределе Дайвса между двумя максимумами имеется провал на 5 %, тогда как по критерию Рэлея наблюдается провал на 26,3 %[3] Современные методы обработка изображений, включая деконволюцию функции рассеяния точки, позволяют разрешать двойные источники с ещё меньшим угловым расстоянием.
Угловое разрешение можно преобразовать в пространственное разрешение Δ ℓ путем умножения угла (в радианах) на расстояние до объекта. Для микроскопа это расстояние близко к фокусному расстоянию f объектива. В этом случае критерий Рэлея принимает вид
- .
Другими словами это радиус в плоскости изображения наименьшего пятна, на которое можно сфокусировать коллимированный луч света, который также соответствует размеру наименьшего объекта, который может разрешить линза[4]. Этот размер пропорционален длине волны λ, поэтому, например, синий свет может быть сфокусирован в пятно меньшего размера, чем красный свет. Если линза фокусирует луч света с конечной поперечной протяженностью (например, лазерный луч), значение D соответствует диаметру светового луча, а не линзы[5]. Поскольку пространственное разрешение обратно пропорционально D, то это приводит к несколько неожиданному результату: широкий луч света можно сфокусировать в пятно меньшего размера, чем узкое. Этот результат связан с фурье-свойствами линзы.
Зависимость разрешения при фотографировании от свойств оптической системы[править | править код]
При фотографировании с целью получения отпечатка или изображения на мониторе, суммарная разрешающая способность определяется разрешением каждого этапа воспроизведения объекта.
Способы определения разрешающей способности в фотографии[править | править код]
Определение разрешающей способности производится путём фотографирования специального тестового объекта (миры). Для определения разрешающей способности каждого из элементов, принимающих участие в техническом процессе получения изображения, измерения проводят в условиях, когда погрешности от остальных этапов пренебрежимо малы.
Разрешающая сила объектива[править | править код]
Разрешающая способность первичного материального носителя[править | править код]
Фотографическая эмульсия[править | править код]
Информация в этой статье или некоторых её разделах устарела. Вы можете помочь проекту, обновив её и убрав после этого данный шаблон. |
Разрешающая способность фотографической плёнки или киноплёнки зависит, главным образом, от её светочувствительности и может составлять для современных плёнок от 50 до 100 лин/мм. Специальные плёнки (Микрат-200, Микрат-400) имеют разрешающую способность, обозначенную числом в названии.
Матрицы цифровых фотоаппаратов[править | править код]
Разрешение матриц зависит от их типа, площади и плотности фоточувствительных элементов на единицу поверхности.
Оно нелинейно зависит от светочувствительности матрицы и от заданного программой уровня шума.
Важно, что современная иностранная трактовка линий миры считает пару черная и белая полоса — за 2 линии, — в отличие от отечественных теории и практики, где каждая линия всегда считается разделенной промежутками контрастного фона толщиной, равной толщине линии.
Некоторые фирмы — производители цифровых фотоаппаратов, в рекламных целях пытаются повернуть матрицу под углом в 45°, достигая определённого формального повышения разрешения при фотографировании простейших горизонтально-вертикальных мир. Но если использовать профессиональную миру, или хотя бы повернуть простую миру под тем же углом, становится очевидным, что повышение разрешения — фиктивное.
Получение конечного изображения[править | править код]
Разрешающая способность современных принтеров измеряется в точках на миллиметр (dpmm) или на дюйм (dpi).
Струйные принтеры[править | править код]
Качество печати струйных принтеров характеризуется:
- Разрешением принтера (единица измерения DPI)
- Цветовым разрешением системы принтер-краска-цветовые профиля ICC (цветовые поля печати). Цветовые поля печати в большей степени ограничиваются свойствами используемой краски. В случае необходимости принтер можно перевести практически на любую краску, которая подходит к типу используемых в принтере печатных головок, при этом может понадобиться перенастройка цветовых профилей.
- Разрешением отпечатанного изображения. Обычно очень сильно отличается от разрешения принтера, так как принтеры используют ограниченное количество красок, максимум 4…8 и для получения полутонов применяется мозаичное цветосмешение, то есть один элемент изображения (аналог пикселя) состоит из множества элементов печатаемых принтером (точки — капли чернил)
- Качеством самого процесса печати (точность перемещения материала, точность позиционирования каретки и т. п.)
Для измерения разрешающей способности струйных принтеров, в быту, принята единственная единица измерения — DPI, соответствующая количеству точек-физических капель краски на дюйм отпечатанного изображения. В действительности реальное разрешение струйного принтера (видимое качество печати) зависит от гораздо большего числа факторов:
- Управляющая программа принтера в большинстве случаев может работать в режимах, обеспечивающих очень медленное перемещение печатающей головки и как следствие, при фиксированной частоте спрыска краски дюзами печатающей головки, получается очень высокое «математическое» разрешение отпечатанного изображения (иногда до 1440 × 1440 DPI и выше). Однако следует помнить что реальное изображение состоит не из «математических» точек (бесконечно малого диаметра), а из реальных капель краски. При непомерно высоком разрешении, более 360…600 (приблизительно) количество краски, наносимой на материал, становится чрезмерным (даже если принтер оборудован головами, создающими очень мелкую каплю). В итоге, для получения изображения заданной цветности, заливку приходится ограничивать (то есть возвращать количество капель краски в разумные пределы). Для этого используются как заранее сделанные настройки, вшиваемые в цветовые профиля ICC, так и принудительное уменьшение процента заливки.
- При печати реального изображения дюзы постепенно блокируются внутренними факторами (попадание пузырьков воздуха вместе с краской, поступающей в дюзы печатающей головки) и внешними факторами (прилипание пыли и скопление капель краски на поверхности печатающей головки). В результате постепенного блокирования дюз появляются не пропечатанные полосы на изображении, принтер начинает «полосить». Скорость блокирования дюз зависти от типа печатающей головки и конструкции каретки. Проблема забитых дюз решается прочисткой печатающей головки.
- Дюзы спрыскивают краску не идеально вниз, а имеют небольшой угловой разброс, зависящий от типа печатающей головки. Смещение капель вследствие разброса можно компенсировать уменьшением расстояния между печатающей головкой и печатаемым материалом, но при этом следует помнить, что слишком сильно опущенная голова может цеплять материал. Иногда это приводит к браку, при особо жёстких зацепах печатающая головка может быть повреждена.
- Дюзы в печатающей головке располагаются вертикальными рядами. Один ряд — один цвет. Каретка печатает как при движении слева направо, так и справа налево. При движении в одну сторону головка последним кладёт один цвет, а при движении в другую сторону, последним кладёт другой цвет. Краска разных слоёв, попадая на материал, лишь частично смешивается, возникает флуктуация цвета, которая на разных цветах выглядит по-разному. Где-то она почти не видна, где-то она сильно бросается в глаза. На многих принтерах есть возможность печати только при движении головки в одну сторону (to Left или to Right), обратный ход — холостой (это полностью устраняет эффект «матраса», но сильно снижает скорость печати). На некоторых принтерах установлен двойной набор головок, при этом головки расположены зеркально(пример: Жёлтый-Розовый-Голубой-Чёрный-Чёрный-Голубой-Розовый-Жёлтый), такое расположение головок исключает рассматриваемый эффект, но требует более сложной настройки — сведение головок одного цвета между собой.
Лазерные и светодиодные принтеры[править | править код]
Мониторы[править | править код]
Измеряется в точках на единицу длины изображения на поверхности монитора (в dpmm или dpi).
Оптические приборы[править | править код]
Микроскопы[править | править код]
Разрешение оптического микроскопа R зависит от апертурного угла α:
- .
где α — апертурный угол объектива, который зависит от выходного размера линзы объектива и фокусного расстояния до образца. n — показатель преломления оптической среды, в которой находится линза. λ — длина волны света, освещающего объект или испускаемого им (для флюоресцентной микроскопии). Значение n sin α также именуется числовая апертура.
Из-за накладывающихся ограничений значений α, λ, и η, предел разрешающей способности светового микроскопа, при освещении белым светом, — приблизительно 200…300 нм. Поскольку: α лучшей линзы — приближенно 70° (sin α = 0.94…0.95), учитывая также, что самая короткая длина волны видимого света является синей (λ = 450nm; фиолетовой λ = 400…433nm), и типично высокие разрешения обеспечивают линзы масляно-иммерсионных объективов (η = 1.52…1.56; по И. Ньютону 1,56 — показатель (индекс) преломления для фиолетового), имеем:
Для других типов микроскопов разрешение определяется иными параметрами. Так, для растрового электронного микроскопа разрешение определяется диаметром пучка электронов и/или диаметром области взаимодействия электронов с веществом образца.
Одиночный телескоп[править | править код]
Точечные источники, разделенные углом, меньшим углового разрешения прибора, не могут быть разрешены. У одиночного оптического телескопа угловое разрешение составляет менее одной угловой секунды, но астрономическая видимость и другие атмосферные эффекты затрудняют достижение инструментального разрешения.
Угловое разрешение телескопа R обычно аппроксимируется следующим выражением
где λ — длина волны наблюдаемого излучения, а D — диаметр объектива телескопа. Результирующее R выражается в радианах. Например, в случае жёлтого света с длиной волны 580 нм, для разрешения 0,1 угловой секунды нужен диаметр D = 1,2 м. Источники излучения, превышающие угловое разрешение, называются протяжёнными источниками или диффузными источниками, а источники меньшего размера называются точечными источниками.
Эта формула для света с длиной волны около 562 нм, также называется пределом Дайвса.
Телескопическая решетка[править | править код]
Наивысшего углового разрешения можно достичь с помощью массивов телескопов, называемых астрономическими интерферометрами: эти инструменты достигают углового разрешения порядка 0,001 угловой секунды в оптическом диапазоне и гораздо более высокого разрешения в диапазоне длин волн рентгеновского излучения. Для получения изображений с синтезом апертуры требуется большое количество телескопов, расположенных в 2-мерном порядке с точностью размеров лучше, чем доля (0,25x) требуемого разрешения изображения.
Угловое разрешение R решетки интерферометров обычно можно аппроксимировать следующим образом:
где λ — длина волны наблюдаемого излучения, а B — длина максимального физического разделения телескопов в решетке, называемая базовой линией.
Например, чтобы сформировать изображение в жёлтом свете с длиной волны 580 нм, для разрешения 1 миллисекунды, нужны телескопы, расположенные в массиве из 120 м × 120 м с пространственной точностью лучше 145 нм.
См. также[править | править код]
- Частотно-контрастная характеристика
- Горизонтальная чёткость
Примечания[править | править код]
- ↑
Born, M. Principles of Optics / M. Born, E. Wolf. — Cambridge University Press, 1999. — P. 461. — ISBN 0-521-64222-1. - ↑ Lord Rayleigh, F.R.S. (1879). “Investigations in optics, with special reference to the spectroscope”. Philosophical Magazine. 8 (49): 261—274. DOI:10.1080/14786447908639684. Архивировано из оригинала 2021-03-08. Дата обращения 2021-03-20.
- ↑
Michalet, X. (2006). “Using photon statistics to boost microscopy resolution”. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103 (13): 4797—4798. Bibcode:2006PNAS..103.4797M. DOI:10.1073/pnas.0600808103. PMID 16549771. - ↑
Diffraction: Fraunhofer Diffraction at a Circular Aperture. Melles Griot Optics Guide. Melles Griot (2002). Дата обращения: 4 июля 2011. Архивировано 8 июля 2011 года. - ↑ В случае лазерных лучей применяется гауссова оптика, а не критерий Рэлея, и можно разрешить меньший размер пятна, ограниченный дифракцией, чем указанный в приведенной выше формуле.
Литература[править | править код]
Фадеев Г. Н. Химия и цвет. 2-е изд., перераб.- М.: Просвещение, 1983.- 160 с., ил.- (Мир знаний).
Ссылки[править | править код]
- Страница «Характеристики качества изображения» на сайте НТЦ Красногорского завода им. С. А. Зверева — понятия разрешающей силы, изобразительной способности, пограничной нерезкости и др.
Разрешающая способность
Разрешающая способность – это количество элементов в заданной области. Этот термин применим
ко
многим понятиям, например, таким как:
разрешающая способность графического изображения; разрешающая способность принтера
как устройства
вывода; разрешающая способность мыши
как устройства
ввода.
Например, разрешающая способность лазерного принтера может быть задана
300 точек на дюйм (dpi – dot per inche), что означает
способность
принтера на- печатать на отрезке в один дюйм 300 отдельных точек. В
этом случае элемен-
тами изображения являются лазерные точки, а размер изображения показан
в дюймах.
Разрешающая способность графического изображения измеряется в пикселах
на
дюйм. Отметим, что пиксел в компьютерном файле не имеет определенного
размера, так как хранит лишь информацию о своем цвете. Физический размер пиксел приобретает при отображении на конкретном устройстве вывода, на- пример, на мониторе
или
принтере.
Разрешающая способность технических устройств по–разному влияет на вы- вод векторной
и растровой графики.
Так, при выводе векторного рисунка используется максимальное разрешение
устройства вывода.
При этом команды, описывающие изображение, сообщают
устройству вывода положение и
размеры какого–либо объекта, а устройство для его прорисовки использует
максимально возможное
количество точек. Таким
образом, векторный объект, например, окружность, распечатанная на принте- рах разного качества, имеет на листе
бумаги одинаковые положение
и размеры. Однако более гладко окружность выглядит при печати на принтере с большей разрешающей способностью, так как состоит из
большего количества точек
принтера.
Значительно
большее влияние разрешающая способность устройства вывода
оказывает на вывод растрового рисунка. Если в
файле растрового изображения не определено,
сколько пикселов
на
дюйм должно создавать устройство выво- да, то по умолчанию для каждого пиксела используется минимальный размер.
В случае лазерного принтера минимальным элементом служит лазерная точка, в мониторе – видеопиксел. Так как устройства вывода отличаются размерами
минимального элемента, который может быть ими создан, то размер растрового изображения
при
выводе на различных устройствах также будет
неодинаков.
Цвета
Некоторые предметы видимы потому, что излучают свет, а другие – потому,
что его отражают. Когда предметы излучают свет,
они приобретают тот цвет,
который видит глаз человека. Когда
предметы отражают свет, то их цвет опреде- ляется цветом падающего на них света и цветом, который эти объекты отражают.
Излучаемый свет выходит из активного источника, например, экрана монитора. Отраженный свет отражается от поверхности объекта, например, листа бумаги.
Существуют два метода описания цвета: система аддитивных и субтрактив- ных цветов.
Система аддитивных
цветов работает с
излучаемым светом.
Аддитивный
цвет получается при объединении разноцветных лучей света. В системе исполь- зуются три основных цвета: красный, зеленый и синий (Red, Green, Blue – RGB).
При смешивании их в разных пропорциях получается соответствующий цвет. Отсутствие этих цветов представляет
в системе черный цвет. Схематично смешение цветов показано на рис. 15.2, б).
Рис. 15.2. Система смешения цветов
В системе субтрактивных
цветов
происходит обратный процесс: какой–либо цвет получается вычитанием других цветов из общего луча света. При этом бе-
лый цвет
получается в результате отсутствия всех цветов,
а присутствие всех цветов дает черный цвет. Система субтрактивных цветов работает с отражен- ным цветом, например,
от
листа бумаги. Белая бумага отражает все цвета, ок-
рашенная
– некоторые
поглощает, остальные отражает.
В системе субтрактивных цветов основными являются голубой, пурпурный и желтый цвета (Cyan, Magenta, Yellow – CMY) – противоположные красному,
зеленому
и синему. Когда эти цвета смешивают на бумаге в равной пропорции,
получается черный
цвет. Этот процесс проиллюстрирован
на
рис. 15.2, а). В связи с тем, что типографские краски не полностью поглощают свет, комбина- ция трех основных
цветов выглядит темно–коричневой. Поэтому для корректи- ровки тонов и получения истинно черного цвета в принтеры добавляют немного
черной краски. Системы цветов,
основанные на таком принципе четырехцветной
печати обозначают аббревиатурой CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blacK).
Существуют и другие системы кодирования цветов,
например, представле-
ние
его в виде тона, насыщенности и яркости (Hue, Saturation, Brightness – HSB).
Тон представляет собой конкретный
оттенок цвета, отличный от других: крас- ный, голубой, зеленый и т. п. Насыщенность характеризует относительную ин- тенсивность
цвета. При уменьшении, например, насыщенности красного цвета, он делается более пастельным или блеклым. Яркость (или освещенность) цвета показывает величину черного оттенка, добавляемого к цвету, что делает его бо- лее темным. Система HSB хорошо согласуется с моделью восприятия цвета че- ловеком. Тон является эквивалентом длины волны света, насыщенность –
интен- сивности волны,
а яркость – общего количества света. Недостатком этой систе- мы является необходимость преобразования
ее в другие системы: RGB – при
вы-
воде изображения на монитор; CMYK – при выводе на четырехцветный принтер.
Другое обозначение
системы HSB – HSL (Hue, Saturation, Light), что соответ- ствует тону, насыщенности
и освещенности.
Рассмотренные системы работают со всем спектром цветов – миллионами
возможных оттенков. Однако пользователю часто достаточно не более
не- скольких сотен цветов.
В этом случае удобно использовать индексированные палитры – наборы цветов,
содержащие фиксированное количество цветов, на- пример, 16 или 256,
из которых можно выбрать необходимый цвет. Преимуще-
ством таких палитр является то, что
они
занимают гораздо
меньше памяти, чем
полные системы
RGB и CMYK.
При работе с изображением компьютер создает палитру
и присваивает каж- дому цвету номер, затем при указании цвета отдельного пиксела или объекта просто запоминается номер, который имеет данный цвет в палитре. Для запо- минания числа от 1 до 16 необходимо 4 бита памяти, а от
1 до 256 – 8 битов,
поэтому изображения, имеющие 16 цветов, называют 4–битовыми, а 256 цветов –
8–битовыми. При сравнении с 24 битами, необходимыми для хранения полного
цвета в системе RGB, или с 32 битами – в системе CMYK, экономия памяти
очевидна.
При работе с палитрой можно применять любые цвета, например, системы
RGB, но ограниченное их количество.
Так, при использовании 256–цветовой палитры в процессе ее создания и нумерации каждый цвет в палитре описыва- ется как
обычный 24–битовый цвет системы RGB. А при ссылке на какой–либо
цвет уже указывается его номер, а не
конкретные данные
системы RGB, описы- вающие
этот цвет.
Микроскоп – сложная оптическая система, позволяющая увеличивать изображение исследуемого объекта с десятки и сотни раз. У всех них есть принцип действия, а также характеристики, от которых зависит сфера работы каждого увеличительного прибора.
Увеличение микроскопа
Работа со световым микроскопом проводится для получения изображения под увеличением. Различают несколько его типов: объектив, окуляр, а также диапазон увеличения. Также у современного оборудования есть и цифровое.
Во сколько раз увеличивает световой микроскоп?
В обычном устройстве установлены две линзы, которые являются короткофокусными. Это окуляр и объектив.
Окуляр – это часть увеличительного прибора, устанавливаемая в окулярный узел, куда непосредственно смотрит исследователь. Его кратность в среднем составляет 10-20, величина этого параметра зависит от марки и вида прибора. Эти элементы могут быть съемные, а могут и быть установлены стационарно.
Как определить увеличение светового микроскопа?
Увеличение изображения, обеспечиваемое световым микроскопом, соответствуют произведению усиления окуляра и объектива. То есть изображение, которое мы видим при увеличении объекта, является совместной работой одного и второго элемента.
Объективы же – это элементы, которые также имеют в совеем составе увеличительные линзы. Данная конструкция закреплена на револьверном блоке, на котором может быть несколько объективов.
Например, если окуляр имеет значение кратности 10, а объектив – 20, то общее увеличение составляет 200 крат. Чтобы добиться необходимого размера, стоит поставить лишь подходящие оптические элементы. Однако, есть и ограничения в этом показателе.
Во сколько раз он увеличивает изображение максимально?
Даже самые современнее и мощные микроскопы не смогут увеличить объект свыше 2000 крат, так как изображение будет просто нечетким, и его визуализация будет невозможна.
Цифровое увеличение же зависит от возможности камеры, а также параметров экрана, на который будет выводиться изображение.
Поле зрения микроскопа
Поле зрения является параметром, характеризующий предельно максимальный диаметром области, который может быть визуализирован человеческим глазом при исследовании через окуляр. Зависит поле зрения от:
- Характеристик окуляра;
- Особенностей объектива;
- Диаметра тубуса.
Данную величину можно рассчитать в миллиметрах, если исследовать миллиметровую шкалу линейки через микроскоп, при этом поле зрения не зависит от кратности увеличения окуляра.
Диаметр выходного зрачка микроскопа
Для того, чтобы определить такой показатель, как диаметр выходного зрачка, необходимо применение динаметра Рамсдена. Также для измерения такой величины может использоваться диоптрийная трубка со стеклянной шкалой. В фокальной плоскости анной лупы расположена сетка, цена деления которой составляет 0,1 миллиметр.
Разрешающая способность
Важными параметрами для увеличительного оборудования является и разрешающая способность светового микроскопа.
Смыслом определения разрешающая способность светового микроскопа, является возможность оптической системы четко различать две рядом расположенные точки. Это минимальное расстояние, расположенное между двумя точками, различающимися отдельно друг от друга.
Есть пределы разрешения светового микроскопа.
Максимальная разрешающая способность равна 0,25 мкм, это предел разрешающей способности светового микроскопа.
Если не достигнут предел разрешения светового микроскопа, то ее можно увеличить. Это возможно путем увеличения апертуры объектива или уменьшением длины волны света.
Полезное увеличение
Это показатель, который определяет увеличение, способное увидеть глазом исследователя, равное разрешающей способности прибора.
Это означает, что разрешающая способность человеческого глаза равна такому же показателю увелиивающего устройства. Для того, чтобы определить максимальную разрешающую способность объектива, необходимо подобрать от 500 до 1000 крат.
Минимальное полезное увеличение – это числовая апертура, помноженная на 500. Соответственно, максимальное увеличение – это числовая апертура, умноженная на 1000. Использование значений, менее минимальных, не даст возможности использовать разрешающую способность в полном объеме, а работа на больших параметрах не дать более четкого изображения изучаемого объекта.
Какие органоиды можно увидеть в световой микроскоп?
При помощи него можно довольно детально изучить структуру и строение клетки и ее органелл. В стандартный световой микроскоп можно увидеть рибосомы, комплекс Гольджи, который был открыт именно при помощи данного оборудования Камилло Гольджи, ядро, вакуоли, митохондрии, хлоропласт. Также прекрасно визуализируется клеточная стенка.
При выборе такой аппаратуры очень важно понимать ее сферу применения, так как для школьной лаборатории вполне достаточными параметрами обладает обычный световой микроскоп, а для научно-исследовательской, медицинской лаборатории, его мощности будет недостаточно для достижения всех поставленных целей. Среди такой техники можно выделить оптические, электронные, рентгеновские микроскопы, сканирующие оптические микроскопы ближнего поля и другие.
Глаз
человека с нормальным зрением может
различать объекты с угловым размером
около одной минуты. Если расстояние до
объекта равно R,
то
можно приблизительно оценить этот
размер (dP)
как
длину дуги, равную Ra
(рис.
1.9). Можно предположить, что человек
различает дискретность растра (шаг)
также соответственно этому минимально
различимому размеру.
Рис.1.9. Минимальный
видимый размер
Иначе
говоря, отдельные точки (пикселы),
смещенные менее чем на dP,
уже
не воспринимаются смещенными. Тогда
можно оценить разрешающую способность
растра, который не воспринимается как
растр, следующей величиной:
dpi
= 25.4/dP
[мм].
Приведем
несколько значений dpi
для различных R
(табл.
1.1).
Таблица
1.1
Оценка разрешающей
способности
Расстояние |
Размер |
Разрешающая |
500 |
0,14 |
181 |
300 |
0,09 |
282 |
Если
считать расстояние, с которого человек
обычно разглядывает бумажные документы,
равным 300 мм, то можно оценить минимальную
разрешающую способность, при которой
уже не заметны отдельные пикселы, как
приблизительно 300 dpi
(примерно 0,085 мм). Лазерные черно-белые
принтеры полностью удовлетворяют
такому требованию.
Дисплеи
обычно рекомендуется разглядывать с
расстояния не ближе 0.5 м. В соответствии
с приведенной выше оценкой минимальной
разрешающей способности расстоянию
0,5 м соответствует около 200 dpi.
В современных дисплеях минимальный
размер пикселов (пятна) примерно 0,25 мм,
что дает 100 dpi
— это плохо, например, дисплей 15″ по
диагонали должен обеспечивать не
1024 на 768 пикселов, а вдвое больше. Но на
современном уровне техники это пока
что невозможно.
1.4. Примеры изображений для некоторых растровых устройств
Для
иллюстрации работы реальных растровых
устройств рассмотрим результаты
вывода одной и той же картинки. Поскольку
в этом пособии невозможно показать
цветные изображения, то в качестве
тестового образца выбран черно-белый
рисунок, состоящий из текста и простейшей
графики. Образец изображен в натуральную
величину. Текст (“Строчка текста”)
набран шрифтом TrueType
Times
New
Roman,
размер 8 пунктов. Графика — векторный
рисунок из линий минимально возможной
толщины. Тестовый образец изготовлен
и выводился на устройства с помощью
редактора Word.
Почему именно
такой образец? Для того чтобы оценить
погрешности вывода, тест следует
подобрать так, чтобы устройства работали
в режиме, близкому к предельно возможному.
Тогда и можно оценить их возможности.
Однако задача усложняется тем, что
проверяются устройства различного
класса. Оказалось, что некоторые
устройства почти не в состоянии
удовлетворительно отобразить даже
такой простой образец, а некоторые
устройства продемонстрировали
значительный запас точности — для них
нужны другие тесты.
После
вывода образца на графическом устройстве
соответствующее растровое изображение
оцифровывалось сканером с оптическим
разрешением 600×600 dpi
(2400×2400 в режиме интерполяции). Отсканированные
изображения в увеличенном масштабе
приведены ниже. Безусловно, погрешность
сканера существенна для изображений,
полученных устройствами, обладающих
соизмеримым, а также более высоким
разрешением. Однако полученные здесь
результаты не следует рассматривать
как точные измерения. Здесь ставилась
иная цель — проиллюстрировать
геометрические свойства растров
(расположение, форму и размеры отдельных
пикселов) для устройств различного
типа, показать наиболее характерные
особенности отображения.
Для сравнения были
выбраны графические устройства, которые
можно встретить практически в любом
современном офисе, — это дисплеи и
принтеры.
Торговые
марки устройств не приводятся. Приведенные
образцы не следует рассматривать как
тестирование или рекламу.
Рис.
1.10. Монитор на электронно-лучевой трубке
Экран 15”, пятно
0,28 мм, видеорежим 800 на 600, 24 бит цвет
Изображение,
полученное на экране, было сфотографировано
и оцифровано. Картинка имеет множество
градаций серого цвета, которые здесь,
к сожалению, не могут быть точно
воспроизведены. Для печати иллюстраций
на бумаге (в том числе и для этой
книги) используется дизеринг — имитация
оттенков серого цвета многими близко
расположенными черными точками. Поэтому
при просмотре с помощью лупы данная
картинка “рассыпается” на отдельные
мелкие точки. На рис. 1.11 показано
увеличенное изображение фрагмента рис.
1.10. Здесь уже отчетливо видна шестиугольная
структура растра, характерная для
цветного кинескопа.
Рис.
1.11. Растр электронно-лучевой трубки
Растровый
характер изображения монитора на жидких
кристаллах (рис. 1.12) выражен значительно
четче, нежели монитора на электронно-лучевой
трубке.
Рис.
1.12.Монитор на жидких кристаллах.
Экран
ноутбука 14”, видеорежим 1024 на 768, 24 бит
цвет
Четкость
отдельных пикселов обуславливает
заметный лестничный эффект наклонных
линий (рис. 1.13).
Рис.
1.13.Растр монитора на жидких кристаллах
Рис.
1.14. Матричный 9-игольный принтер 120 на
144 dpi
Качество
печати для матричных принтеров
определяется погрешностями механики
и износом красящей ленты. Здесь красящая
лента выработала свой ресурс наполовину,
поэтому изображение получилось как бы
“в градациях серого цвета”. Кроме
того, полутоновый характер изображение
имеет и из-за того, что чернота уменьшается
на краях впадин оттиска игл (рис. 1.15).
Вообще говоря, матричные принтеры
могут печатать и намного лучше. Даже
испытуемый принтер может печатать с
разрешением 240×216 dpi.
Однако драйвер для Windows
позволяет установить только 240×144 dpi,
а качество практически не улучшается
по сравнению с 120×144 dpi
(вероятно из-за износа механики).
Рис.
1.15. Увеличенный фрагмент
Рис.
1.16. Лазерный черно-белый принтер, 600 dpi
Лазерные
принтеры, как правило, безупречно
отрабатывают свое паспортное разрешение.
Немаловажным является то, что качество
печати стабильно и практически не
зависит от качества бумаги. Принтеры
данного типа вне конкуренции (по
крайней мере, в настоящее время) по
быстродействию и качеству черно-белой
печати среди других типов принтеров.
Более дорогие модели лазерных
принтеров обладают в несколько раз
большим разрешением, при этом качество
печати, как правило, возрастает
соответственно паспортному разрешению.
Оптического разрешения сканера в 600 dpi
(2400 dpi
интерполяция) уже не достаточно,
чтобы точно отобразить фрагмент растра
в мельчайших деталях (рис. 1.17).
Рис.
1.17. Фрагмент растра
Рис.
1.18. Струйный цветной фотопринтер,
черно-белый режим, 1440 dpi,
печать на специальной принтерной
фотобумаге
Струйные
принтеры достаточно редко соответствуют
заявляемой паспортной разрешающей
способности. Данная модель, возможно,
исключение из общего правила. В
черно-белом режиме здесь фактически
продемонстрирована точность печати на
уровне 600 dpi
лазерного принтера (рис. 1.19). Многие
другие струйные принтеры с рекламируемым
разрешением более тысячи dpi
работают еще хуже. И это при печати на
специальной бумаге.
Рис.
1.19. Фрагмент изображения
Достоинством
струйных принтеров является то, что это
относительно недорогое устройство
для цветной печати. С приемлемым качеством
для цветной
фотографии
работают струйные фотопринтеры.
Технология струйной печати также
используется и в достаточно популярных
крупноформатных (АЗ-А1) цветных растровых
принтерах.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #