ما هو التردد؟ كيف يقوم باير وفلويد شتاينبرغ وهالفتون بتحويل الصور إلى فن بت واحد

انظر عن كثب إلى صورة إحدى الصحف فتتحول إلى نقاط سوداء بأحجام مختلفة. انظر إلى لقطة شاشة لجهاز Macintosh الأول وتبين أن السماء الرمادية عبارة عن مجموعة متناثرة من وحدات البكسل بالأبيض والأسود. انظر إلى كائن Game Boy وأربعة ظلال من اللون الأخضر ترسم وجهًا بطريقة ما. لا يمكن لأي من شاشات العرض أو المطابع أن تظهر تدرجًا سلسًا، وجميعها مزيفة بنفس الطريقة: من خلال ترتيب بعض الألوان المتاحة في أنماط، تعود العين إلى اللون المتوسط.

هذه التقنية مترددة. يشرح هذا الدليل سبب وجودها، وكيف تختلف الخوارزميات الرئيسية في العمليات الحسابية التي تستخدمها، وما تتغير الإعدادات في أداة التردد، وكيفية الحصول على مخرجات نظيفة للشاشة أو الطباعة. تستخدم الأمثلة العملية أداة ثبات الصور Toolz، والأرقام تأتي من نفس الصيغ التي يتم تشغيلها.

ليرة تركية؛DR: يعيد التردد إنتاج صورة ذات نغمة مستمرة باستخدام لوحة صغيرة، غالبًا ما تكون بلونين فقط، عن طريق وضع النقاط في أنماط تمزجها العين مع نغمات متوسطة. يقارن التردد المرتب (Bayer) كل بكسل بمصفوفة عتبة ثابتة ويعطي فتحة متقاطعة منتظمة. يؤدي انتشار الخطأ (Floyd-Steinberg، Atkinson) إلى دفع كل خطأ في تقريب البكسل &#39؛s إلى جيرانه للحصول على حبيبات عضوية أكثر. يتغير حجم النقطة النصفية على طول شاشة مستديرة، مثل الطباعة. ال أداة ثبات الصورة يقدم ستة أوضاع، ولوحات قديمة، وتصدير PNG حتى 8x، ومتجه SVG حقيقي، وكلها من جانب العميل، مجانًا، بدون تسجيل.

ما هو تردد الصورة؟

ثبات الصورة هو وسيلة لإظهار النغمات التي لا يمكن للوحة أن تمثلها مباشرة، عن طريق مزج الألوان التي يمكن أن تمثلها في أنماط صغيرة. لا تستطيع الطابعة بالأبيض والأسود طباعة 50% باللون الرمادي، ولكن يمكنها طباعة رقعة شطرنج من النقاط السوداء والبيضاء التي تبدو رمادية من مسافة عرض عادية.

المشكلة التي يحلها تسمى التكميم. يجب تقريب كل بكسل إلى أقرب لون في اللوحة المتاحة. بدون ثبات الألوان، تحافظ الصورة التي تم تقليلها إلى الأسود والأبيض على صورة ظلية صلبة فقط: كل شيء أفتح من اللون الرمادي الأوسط يتحول إلى اللون الأبيض وكل شيء أغمق يتحول إلى اللون الأسود. لقد اختفى التدرج. مع ثبات الألوان، يستمر التقريب في حدوث بكسل تلو الآخر، ولكن يتم توزيع الخطأ أو إزاحته بواسطة نمط، وبالتالي فإن كثافة النقاط الداكنة في كل منطقة تتتبع مدى قتامة تلك المنطقة في الأصل.

تنشر الخوارزميات المختلفة هذا الخطأ بطرق مختلفة، والنمط الذي يتركه كل منها وراءه هو توقيعه المرئي. لهذا السبب &quot؛ متناقض واقتباس؛ يمكن أن يعني التظليل المتقاطع الأنيق للعبة كمبيوتر قديمة، أو الملمس المحبب لـ MacPaint، أو النقاط المستديرة لملصق مطبوع على الشاشة.

كيف تختلف خوارزميات التردد؟

هناك عائلتين. أمرت بالتردد يقرر كل بكسل بشكل مستقل من خلال مقارنته بموضع في نمط عتبة ثابت. انتشار الخطأ يقرر وحدات البكسل بالتسلسل ويحمل كل خطأ تقريب إلى وحدات البكسل التي لم تتم معالجتها بعد. Halftoning هو نسب مشتق من الطباعة يغير حجم النقطة بدلاً من موضع النقطة.

الوضع في الأداة	عائلة	كيف تقرر	ينظر	جيد ل
باير 4x4	أمر	قارن النغمة بمصفوفة عتبة 4x4	تظليل منتظم ونمط مرئي	لعبة قديمة وأسلوب الكمبيوتر المبكر والملصقات
أتكينسون	انتشار الخطأ	ادفع 3/4 من الخطأ إلى ستة جيران	تباين عالي، وإبرازات منفوخة	مظهر ماكنتوش عام 1984، صور شخصية مع لكمة
فلويد شتاينبرغ	انتشار الخطأ	ادفع كل الأخطاء إلى أربعة جيران	الحبوب العضوية الجميلة، النغمة الأكثر إخلاصًا	الصور الفوتوغرافية حيث التفاصيل مهمة
نغمة نصفية	شاشة معدلة بالسعة	ينمو نصف قطر النقطة مع الظلام، على شبكة مستديرة	نقاط مستديرة بزاوية	الملصقات المطبوعة والفنون الكوميدية والبوبية
خلل سايبر	لوحة المفاجئة بالإضافة إلى الإزاحة	أقرب لون لوحة لكل كتلة، وخطوط المسح المتغيرة	كتل ملونة مع تمزقات أفقية	فن منمق متعدد الألوان
صعبة 1 بت	عتبة	داكن إذا كانت النغمة أقل من 128	لا تردد، صورة ظلية نقية	الشعارات، فن الخط، الاستنسل

تتصفح الأقسام التالية العمليات الحسابية بالأرقام الحقيقية، بدءًا من قيمة النغمة التي يشاركها كل وضع.

كيف يتم حساب نغمة البكسل &#39؛s قبل التردد؟

قبل تطبيق أي نمط، يتم تحويل كل بكسل إلى قيمة سطوع واحدة من 0 (أسود) إلى 255 (أبيض). تستخدم الأداة أوزان لوما من توصية قطاع الاتصالات الراديوية BT.601، وهو الوزن الأخضر أكثر لأن الرؤية البشرية هي الأكثر حساسية له

luma   = 0.299 R + 0.587 G + 0.114 B + brightness
curved = ((luma / 255 - 0.5) x contrast + 0.5) x 255     clamped to 0..255

يقوم شريط تمرير السطوع بنقل كل بكسل بمقدار -100 إلى +100. يقوم شريط تمرير منحنى التباين، من 0.5 إلى 3 مع افتراض 1.4، بتمديد النغمات بعيدًا عن اللون الرمادي الأوسط.

مثال عملي: بكسل رمادي متوسط RGB (100، 100، 100) في الإعدادات الافتراضية.

luma   = 0.299(100) + 0.587(100) + 0.114(100) + 0 = 100
curved = ((100 / 255 - 0.5) x 1.4 + 0.5) x 255
       = ((0.39216 - 0.5) x 1.4 + 0.5) x 255
       = (-0.15098 + 0.5) x 255
       = 89.0

لذا فإن التباين الافتراضي يدفع هذا اللون الرمادي إلى اللون الداكن، من 100 إلى حوالي 89. فالبكسل عند 128 يتحرك بالكاد، والبكسل عند 180 يتحرك بشكل أخف. يؤدي رفع التباين إلى توسيع هذا الانتشار، مما يعني عددًا أقل من النغمات المتوسطة وأنماط النقاط الأكثر جرأة.

كيف أمرت باير بعمل التردد؟

يقوم ثبات باير بتقطيع مصفوفة صغيرة من العتبات عبر الصورة ويحدد لون البكسل الداكن عندما تنخفض نغمته عن العتبة عند موضعه. تم ترتيب المصفوفة بحيث يتم توزيع العتبات بالتساوي قدر الإمكان عبر البلاط، وهو الترتيب الذي نشره برايس باير في عام 1973. تستخدم الأداة إصدار 4x4، بمقياس 0-255:

  0  128   32  160
192   64  224   96
 48  176   16  144
240  112  208   80

خذ منطقة مسطحة حيث يكون لكل بكسل نغمة منحنية تبلغ 89 من المثال أعلاه. تكون الخلية مظلمة عندما يكون الرقم 89 أقل من عتبتها. العتبات الأعلى من 89 هي 96، 112، 128، 144، 160، 176، 192، 208، 224 و240: عشرة من الستة عشر. لذلك تحصل 10 من كل 16 خلية على حبر، وهو تغطية بنسبة 62.5%، قريب من النغمة &#39؛s الظلام 1 - 89/255 = 65%.

كل منطقة لها نفس النغمة تحصل على نفس النمط تمامًا، وهذا التكرار هو مظهر باير. فهو لا ينتج أبدًا حبيبات عشوائية، فهو يتبلط بشكل نظيف، ويضغط جيدًا مثل PNG. نقطة ضعفها هي النطاقات: خطوات التدرج البطيء عبر 17 نمطًا متميزًا على الأكثر.

كيف يعمل انتشار خطأ فلويد شتاينبرغ؟

يقوم Floyd-Steinberg بمعالجة الصورة من اليسار إلى اليمين، ومن الأعلى إلى الأسفل. يتم تقريب كل بكسل إلى الأسود أو الأبيض، ويتم تقسيم الفرق بين نغمته والقيمة التي تم تقريبه إليها بين أربعة جيران لم تتم معالجتهم بعد، باستخدام أوزان تضيف إلى 16/16. نشره روبرت فلويد ولويس شتاينبرغ عام 1976.

          current   7/16
  3/16     5/16     1/16

مثال عملي بنغمة 89. وهو أقل من القطع 128، وبالتالي يصبح البكسل أسود (0). الخطأ هو 89 - 0 = 89، والذي يتم تسليمه:

جار	يشارك	أضيفت إلى لهجتها
يمين	7/16	38.9
أسفل اليسار	3/16	16.7
أقل	5/16	27.8
أسفل اليمين	1/16	5.6
المجموع	16/16	89.0

يحتوي البكسل الموجود الآن على 89 + 38.9 = 127.9، أسفل القطع مباشرةً، لذلك من المحتمل أن يتحول إلى اللون الأسود أيضًا ويمرر خطأ أصغر خاص به. أبعد قليلاً، الخطأ المتراكم يميل البكسل إلى أكثر من 128 ويتحول إلى اللون الأبيض. على مساحة ما، تتطابق نسبة البكسلات السوداء والبيضاء مع النغمة الأصلية، ولأن الاختيار يعتمد على الجيران، تبدو الحبوب غير منتظمة وليست مبلطة.

نظرًا لأنه تم الاحتفاظ بالخطأ الكامل، يحافظ فلويد شتاينبرغ على النغمة العامة بشكل أفضل، ولهذا السبب فهو الاختيار الأمثل لإخلاص التصوير الفوتوغرافي.

لماذا يبدو تردد أتكينسون متناقضًا جدًا؟

يؤدي تردد أتكينسون، الذي كتبه بيل أتكينسون لجهاز Apple Macintosh الأصلي، إلى نشر الخطأ على نطاق أوسع ولكنه يفقد بعضًا منه عمدًا. يتلقى كل من الجيران الستة 1/8 من الخطأ، لذلك يتم تمرير 6/8 فقط (ثلاثة أرباع)

          current   1/8   1/8
  1/8      1/8      1/8
           1/8

بنفس النغمة 89 والخطأ 89، يحصل كل جار على 11.125، ليصبح المجموع 66.75، ويتم إسقاط 22.25 ببساطة. يؤدي إسقاط الخطأ إلى دفع المناطق القريبة من اللون الأبيض إلى المناطق البيضاء النقية والمناطق القريبة من الأسود إلى المناطق السوداء النقية، لذلك تنفجر النقاط البارزة، وتحجب الظلال، وتحافظ النغمات المتوسطة على نسيج واضح ومفتوح. إنه أقل دقة من Floyd-Steinberg وغالبًا ما يكون أكثر جاذبية، خاصة على الوجوه والشاشات الصغيرة.

كيف يعمل وضع الألوان النصفية؟

يختلف نصف القطر في حجم النقاط بدلاً من موضعها. تضع الأداة شبكة من نقاط العينة التي يتم تدويرها إلى زاوية الشاشة، وتقرأ النغمة عند كل نقطة، وترسم دائرة ينمو نصف قطرها مع تعتيم النغمة

radius = (1 - tone / 255) x (pixel scale / 2) x 1.3      capped at pixel scale / 2
dots with a radius of 0.4px or less are not drawn

بمقياس 4 بكسل الافتراضي:

نغمة	نصف القطر	نتيجة
0 (أسود)	2.6، توج بـ 2.0 بكسل	لمس النقاط، الظلام الصلب
89	(0.651) x 2 x 1.3 = 1.69 بكسل	نقطة متوسطة
200	(0.216) x 2 x 1.3 = 0.56 بكسل	نقطة صغيرة
230	(0.098) x 2 x 1.3 = 0.25 بكسل	تخطيت، يقرأ كورقة

الزاوية الافتراضية هي 45 درجة، وهي تقليد الشاشة ذات اللون الواحد لأن الشبكة القطرية أقل وضوحًا للعين من الصفوف المحاذية لحواف الصفحة. تنتج الزوايا القريبة من 0 أو 90 خطوطًا أفقية أو رأسية مرئية. يؤثر شريط تمرير الزاوية فقط على هذا الوضع.

ما الذي يتغير فيه مقياس البكسل واللوحات وإعدادات الانعكاس؟

مقياس البكسل (2 إلى 32 بكسل، الافتراضي 4) يحدد حجم كل كتلة أو خلية نقطية. تقوم الأداة بأخذ عينات من بكسل واحد لكل خلية بدلاً من حساب متوسط الخلية، لذلك يمكن أن تختفي التفاصيل الدقيقة جدًا الأصغر من الخلية أو تنتج أنماط تموج في النسيج على الأقمشة والشبكات. تعطي الخلايا الأكبر ملصقًا رسوميًا أكثر كثافة؛ تحتوي الخلايا الأصغر على مزيد من التفاصيل وتنتج ملفات SVG أكبر.

لوحات ضبط الألوان. تم تضمين خمسة إعدادات مسبقة: Brutal Paper (بردية، أصفر خطر، فحم)، Mac OS 1984 (أبيض، رمادي، أسود)، Gameboy Classic (أربعة ألوان خضراء)، Cyberpunk Neon وSynthwave 80s، بالإضافة إلى ألوان مخصصة بخلفيتك ومقدمتك. خمسة من الأوضاع الستة ذات لونين وتستخدم فقط اللون الأول والأخير للوحة الألوان. ولهذا السبب يعرض Gameboy Classic فقط اللون الأخضر الفاتح والأغمق في Bayer أو Floyd-Steinberg. Cyber Glitch هو الوضع الوحيد الذي يعين كل لون في اللوحة.

عكس يستبدل الخلفية والمقدمة بالنقاط الفاتحة في حقل مظلم.

ما الحجم الذي يمكنك تصديره ومتى يجب عليك استخدام SVG؟

يتم أولاً تركيب غلاف الصورة على مرحلة ثابتة، بحيث يتم عرض ملف الكاميرا بدقة 6000 بكسل بنفس سرعة ملف صغير. اسحب داخل اللوحة القماشية لإعادة وضع المحصول.

نسبة العرض إلى الارتفاع	المرحلة (1x)	2x (افتراضي)	4x	8x
أصلي	عرض 840 بكسل	1680 واسعة	3360 واسعة	6720 واسعة
1:1 مربع	840 x 840	1680 x 1680	3360 x 3360	6720 x 6720
16:9 المناظر الطبيعية	1120 x 630	2240 x 1260	4480 x 2520	8960 x 5040
9:16 عمودي	630 x 1120	1260 x 2240	2520 x 4480	5040 x 8960
4:3 كلاسيك	1040 x 780	2080 x 1560	4160 x 3120	8320 x 6240

لا يؤدي تصدير PNG إلى تكبير المعاينة. فهو يعيد رسم المصدر بالحجم المستهدف ويقوم بتشغيل التردد مرة أخرى بمقياس البكسل مضروبًا في مقياس التصدير، لذلك عند 4x تصبح نقطة 4px نقطة واضحة 16px بدلاً من تكبير ضبابي. يتم العرض باستخدام واجهة برمجة تطبيقات قماش HTML، الذي يحتوي على صور نقطية كبيرة في الذاكرة؛ إذا فشل تصدير 8x مع &quot؛ فشل التصدير. جرب مقياس تصدير أصغر.&quot؛ افعل ذلك.

تصدير SVG يكتب كل نقطة على أنها حقيقية <rect> أو <circle> العنصر، بعد مواصفات W3C SVG، لذلك يتم قياس الملصق إلى أي حجم طباعة دون إعادة التشكيل ويفتح في محرر متجه. يبقى نص بطاقة الملصق كنص قابل للتحرير. المقايضة هي حجم الملف. مقياس 4px على مرحلة 840 x 1120 يحتوي على 210 x 280 = 58800 خلية، ويمكن للصورة ذات الوضع المستقيم الداكن كتابة معظمها كعناصر منفصلة يتكون كل منها من حوالي 55 حرفًا، مما يقترب من 3 ميجابايت. تؤدي مضاعفة مقياس البكسل إلى 8 إلى خفض عدد الخلايا إلى الربع. استخدم SVG للطباعة والتحرير، PNG للويب.

لا يصل تأثير خط المسح CRT أبدًا إلى التصدير؛ إنه تراكب معاينة فقط. من ناحية أخرى، يعد تراكب بطاقة الملصق جزءًا من التصدير ويتم تشغيله افتراضيًا باستخدام رأس العنصر النائب &quot؛ ثبات //2026&quot؛؛ إلغاء التحديد والاقتباس؛ إظهار تراكب بطاقة الملصق والاقتباس؛ إذا كنت تريد الصورة وحدها.

هل صوري محملة؟

رقم. يتم فتح الملف كعنوان URL لكائن محلي، ويتم رسمه على لوحة قماشية ومتردد في نفس علامة تبويب المتصفح. لا يحمل أي طلب بيانات الصورة، لذلك تظل الصور أو أصول العميل التي لم يتم إصدارها على جهازك، وتستمر الأداة في العمل مع الشبكة بمجرد تحميلها. يعمل اللصق من الحافظة باستخدام Ctrl+V أو Cmd+V أيضًا.

العينات المدمجة (Earthrise وBlue Marble وبصمة الحذاء القمري) هي صور فوتوغرافية لوكالة ناسا. لا تخضع أعمال الحكومة الفيدرالية الأمريكية لحقوق الطبع والنشر بموجب 17 جامعة جنوب كاليفورنيا 105ولهذا السبب يمكنهم الشحن كعينات. بالنسبة للتحميلات الخاصة بك، لا تضيف الأداة أي علامة مائية ولا تطالب بأي حقوق؛ الحدود المعتادة هي أي حقوق تمتلكها في الصورة المصدر.

ما الأخطاء التي يمكن أن تواجهك؟

الرسالة أو الأعراض	سبب	يثبت
&quot؛ هذا الملف ليس صورة.&quot؛	نوع الملف &#39؛s ليس صورة	قم بتحويله أولاً، على سبيل المثال باستخدام محول تنسيق الصورة
&quot؛ لا يمكن فك تشفير تلك الصورة.&quot؛	لا يمكن للمتصفح قراءة هذا التنسيق، مثل HEIC خارج Safari	تحويل إلى JPG أو PNG
&quot؛ فشل التصدير. جرب نطاق تصدير أصغر.&quot؛	لم يتمكن المتصفح من تخصيص اللوحة القماشية الكبيرة	اختر 4x أو 2x
&quot؛ تم حظر قراءة الحافظة...&quot؛	رفض المتصفح الوصول إلى الحافظة إلى الزر	اضغط على Ctrl+V أو Cmd+V على الصفحة بدلاً من ذلك
تظهر اللوحة لونين فقط	تستخدم الأوضاع ذات اللونين اللونين الأول والأخير	قم بالتبديل إلى Cyber Glitch أو قم بتعيين ألوان مخصصة
أنماط مويري أو متلألئة	تفاصيل منتظمة دقيقة أصغر من مقياس البكسل	ارفع مقياس البكسل أو قم بطمس المصدر قليلاً أولاً
SVG أكبر بكثير من PNG	عنصر واحد لكل نقطة	ارفع مقياس البكسل أو قم بتصدير PNG

يتم وضع المناطق الشفافة في بابوا غينيا الجديدة على اللون الأبيض قبل ثبات اللون، بحيث يتم قراءتها على شكل ورق.

بدائل لتردد الصورة

أداة	كيف	ملاحظات
الأعرج	الصورة، الوضع، مفهرسة، مع تردد فلويد شتاينبرغ	تعتمد على اللوحة، ولا توجد زاوية شاشة نصفية
فوتوشوب	تدرج الرمادي، ثم وضع الصورة النقطية مع شاشة الألوان النصفية أو ثبات الانتشار	موجهة للطباعة، مدفوعة الأجر
ImageMagick	magick in.jpg -colorspace Gray -ordered-dither o4x4 out.png	قابلة للبرمجة، والعديد من خرائط العتبة
ImageMagick	magick in.jpg -dither FloydSteinberg -monochrome out.png	انتشار الخطأ إلى الأسود والأبيض
تولز صورة التردد	ستة أوضاع، لوحات، ناقلات SVG	من جانب العميل، قم بالمعاينة أثناء السحب

أدوات سطر الأوامر تفوز للدفعات. تفوز الأداة التفاعلية عندما يعتمد المظهر على التباين الدفعي وحجم النقطة أثناء مشاهدة النتيجة.

إذا كانت PNG المترددة تتجه إلى موقع على شبكة الإنترنت، فإن دليل ضغط الصور يغطي كيفية تقليصه بشكل أكبر؛ الصور ذات اللونين فقط تضغط بشكل جيد للغاية مثل PNG. لتحويل الإخراج إلى تنسيق آخر، دليل محول تنسيق الصورة يشرح متى يناسب PNG أو WebP أو GIF. المجموعة الكاملة موجودة على محور أدوات الصورة، ويمكنك جرب أداة التردد مع إحدى عينات ناسا قبل تحميل صورتك الخاصة.