PPI, DPI ja LPI, mitä hittoa? Osa II

Tässä toisessa osassa tarkastellaan painettua kuvaa ja siihen liittyviä resoluutiokäsitteitä. Lähdetään liikkeelle pienellä fysiologisella ja historiallisella johdannolla.

Silmän resoluution looginen suure on kulma, jolla kaksi pistettä erottuvat erillisinä. Teoreettinen maksimi on noin 0,5 kulmaminuuttia, mutta käytännössä raja menee siinä 2 kulmaminuutin kohdalla.  

Silmän resoluutiokyky eli nähdä kaksi pistettä erillisinä on noin 2 kulmaminuuttia. Tämä tarkoittaa sitä, että jos kaksi pistettä nähdään suuremmassa kuin 2 kulmaminuutin päässä toisistaan, niin ne nähdään erillisinä pisteinä, muuten yhtenä pisteenä. Normaalilla 50 cm:n lukuetäisyydellä tämä tarkoittaa 0,3 mm:n välimatkaa pisteiden välillä. Asia voidaan kääntää myös toisin päin. Jos pisteitä on peräkkäin vähemmän kuin 33 senttimetriä kohti, niin ne koetaan pisteiden jonona, muuten yhtenäisenä viivana.

Tähän fysiologiseen vajaavaisuuteen perustuu sävykuvien painaminen rasteroituna, eli pienistä pisteistä koostuvina. Vaikutelma silmälle on jatkuvasävyinen kuva, kun rasterointi on tarpeeksi tiheää.

Seurat'n pointillistinen maalaus. Tätä kuvaa pitää katsoa jo aika kaukaa, että pistemäinen vaikutus häviää.

Maalaustaiteen puolella samaa ideaa ovat soveltaneet pointillistit, joiden maalausten kulta-aika oli 1800-luvun loppu alkaen 1880-luvulla. Itse asiassa valokuvan painaminen rasteroituna on vanhempaa perua. Ensimmäinen painettu rasteroitu valokuva on vuodelta 1873.

Varhaisin rasteroitu sanomalehteen painettu harmaasävykuva vuodelta 1873.

Keskityn tässä nyt harmaasävykuvaan, koska käsitteet on helpompaa  ymmärtää sen avulla kuin värikuvien avulla, vaikka periaatteet ovatkin rasteroinnin osalta samat.

Passikuvani, siitä tehty tavallisella laserprintterillä tuloste ja osasuurennos tulosteesta. Vaikka tuloste on luonnollisesti selvästi huonompi teknisesti kuin originaali digikuva, niin tässäkin kuvassa rasteroinnin näkee vasta tarpeeksi läheltä tai suurennuslasilla katsottaessa.

Rasterikuvassa pisteet painetaan riveittäin siten, että yleensä vierekkäisten pisteiden välinen vaakasuora etäisyys ja linjojen välinen pystysuora etäisyys on sama. Tämä ilmaistaan kääntäen linjatiheytenä LPI (Lines Per Inch) ja lukuarvo on joko lpi tai lpcm. Sama idea kuin aikaisemmin, eli 1 lpi = 2,5 lpcm.

Jotta rasterikuva näyttäisi jatkuvasävyiseltä, on linjatiheyden oltava suurempi kuin edellä mainittu 33 lpcm. Tietysti sillä ehdolla, että kuvaa katsellaan 50 cm:n päästä. Kulma ratkaisee, ei pisteisen absoluuttinen etäisyys. Kauempana olevassa kuvassa, kuten vaikka isossa julisteessa voi olla paljon karkeampi rasteri.

Hesari rastereita menneiltä vuosiilta ja minulle viimeksi tulleesta numerosta.  

Telefoto-juttuni osassa II oli esimerkkinä vanhoja Hesarin kuvia. Niissä käytetty linjatiheys oli heikoimmillaan vain 20 lpcm, ja rasteri on suorastaan silmille hyppäävän karkean oloinen jopa meikäläisen eläkeläisen silmille. Nykyinen 40 lpcm:n rasteri sen sijaan antaa ihan kelvollisen sävykuvan. Ei kaikki ole mennyt takapakkia lehtikuvien alalla.

LPI-arvoa voidaan kutsua myös painokuvan resoluutioksi. Kuvaahan se sitä, mikä on kuvapisteiden tiheys paperilla. Nähtävästi siksi näkee tässä yhteydessä käytettävän myös termiä PPI jopa DPI eli Dots Per Inch. Termien hyvin sekava käyttö on kuitenkin varmaan enemmän hämmentävää kuin painotekniikan ymmärtämistä rikastuttavaa.

Mikä sitten on tämä DPI, kun se poikkitieteilijälle tunnu toistaiseksi kelpaavan?

Aivan kuten atomeilla on oma hienorakenteensa (kvarkit ja muut sen sellaiset), niin rasteripisteetkin muodostuvat vielä pienemmistä pisteistä. Aika tyypillinen on sellainen painokone, joka rakentaa rasteripisteen pienemmillä pisteillä, jotka voidaan painaa 8 x 8 matriisille. Näin on mahdollista painaa 64 erikokoista rasteripistettä ja tuottaa siis 64 erilaista harmaan sävyä. ( tai 65, jos valkoinen pisteetön lasketaan mukaan).

Tämä kuva koittaa havainnollistaa käsitteiden  DPI ja LPI välistä eroa. Molemmat ovat siis tulostimen ominaisuuksia. Yleensä niitä ei pääse ainakaan kotitulostimilla muuttamaan, ellei tulostimessa ole mahdollisuutta postscript tulostuskielen muokkauksiin. Tästä en tiedä enempää, joten älkää kysykö minulta tarkennuksia tähän asiaan. 

Otetaan esimerkki. Jos rasteritiheys on 40 lpcm, niin suurin mahdollinen rasteripiste on silloin 0,025 cm. Kun se muodostuu em. 8 x 8 matriisin pisteistä, niin näiden koko on 0,0031 cm, eli niitä mahtuu senttimetrille 320 kappaletta ja tuumalle 800 kappaletta. Tämä on tulostimen DPI-arvo, eli siis 800 dpi.

DPI- ja LPI-arvojen ja harmaasävyjen suurimman määrän välillä on matemaattinen yhteys.

Harmaasävyjen määrä on (DPI/LPI)^2+1. Kun kyseessä on suhde, niin voidaan käyttää joko tuuma tai senttimittoja. Joten esimerkin tapauksessa harmaasävyjä voi olla (320/40)^2+1 = 65. Tällainen kuva koetaan normaalisti aika sävykkääksi harmaasävykuvaksi.

Kotiprinttereiden teknisissä selosteissa kerrotaan harvemmin niiden LPI-arvot. Mieluiten DPI-arvot, ne kun ovat lukuina vaikuttavampia. Esimerkiksi minun halvan HP 1010 laserprintterin teknisissä tiedoissa sanotaan, että sen DPI on 600 dpi tai 240 dpcm. LPI-arvo pitää ottaa itse selville. Kameran makroasennolla ja viivottimella sen saa tehtyä riittävällä tarkkuudella. Näyttäisi olevan 40 lpcm:n luokkaa. Tässä laskemalla harmaasävyjen suurimmaksi määräksi saataisiin noin 35. Vastaa varsin hyvin visuaalista havaintoa. Printterilläni  tehty valokuva on terävyydeltään samaa luokkaa kuin nykyisen Hesarin kuvat, mutta selvästi sävyttömämpi. Edellisen laserprintterini DPI oli 1200 ja sillä sai jo kohtuullisen sävykkäitä printtejä valokuvista. Suunnilleen sanomalehtitasoa. 

Kuten matematiikkaa hallitsevat voiva helposti päätellä, niin kuvan sävyjen määrää voidaan kasvattaa pienentämällä resoluutiota. Joten jos resoluutioon voi vaikuttaa, niin ei välttämättä kannata viedä sitä ääriasentoonsa - etenkin jos kuvan sisältö on sen sävykkyydessä. 

Jos kuvan tulostusresoluutio on sama kuin painoprosessin LPI-arvo, niin jokainen kuvan pikseli muodostaa yhden rasteripisteen. Kuinka tarkka kuvasta tulee, se riippuu rasterin tiheydestä ja kuinka sävykäs siitä voi tulla, niin sen määrää taas lausekkeen  (DPI/LPI)-1 arvo. Molemmat muuttujat ovat tulostimen ominaisuuksia ja niihin kuvantekijä ei yleensä pysty vaikuttamaan.

Lyhyt oppimäärä päättyy tähän. Lohduttava tieto sitä kaipaaville. Jos joku haluaa tietää vielä vähän enemmän, niin jatkoa seuraa tuota pikaa.