Пиксель

редактировать
Физическая точка в растровом изображении В этом примере показано изображение с сильно увеличенной частью, так что отдельные пиксели отображаются в виде небольших квадратов Фотография субпиксельных элементов отображения на экране LCD ноутбука

В цифровом изображении, пиксель, pel, или элемент изображения - физическая точка в растровом изображении или наименьший адресуемый элемент в адресуемой всем точкам устройство отображения ; так что это наименьший контролируемый элемент изображения, представленного на экране.

Каждый пиксель представляет собой образец исходного изображения; большее количество образцов обычно обеспечивает более точное представление оригинала. Интенсивность каждого пикселя является переменной. В системах формирования цветных изображений цвет обычно представлен тремя или четырьмя составляющими интенсивности, такими как красный, зеленый и синий или голубой, пурпурный, желтый и черный.

В некоторых контекстах ( например, описания датчиков камеры ), пиксель относится к одному скалярному элементу многокомпонентного представления (называемому фотосайтом в контексте датчика камеры, хотя иногда используется sensel ), в то время как в других контекстах он может относиться к набору интенсивностей компонентов для пространственного положения.

Содержание

  • 1 Этимология
  • 2 Технические характеристики
    • 2.1 Шаблоны выборки
    • 2.2 Разрешение компьютерных мониторов
    • 2.3 Разрешение телескопов
    • 2,4 бит на пиксель
    • 2,5 субпикселей
  • 3 мегапикселя
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Этимология

Слово пиксель - это портманто пикселя (от «картинки», сокращенно на «картинки») и el (для «элемент »); аналогичные образования с 'el' включают слова voxel и texel. Слово «пикс» появилось в заголовках журнала Variety в 1932 году как сокращение от слова «картинки» применительно к фильмам. К 1938 году «пиксель» использовался фотожурналистами в отношении неподвижных изображений.

Слово «пиксель» впервые было опубликовано в 1965 году Фредериком К. Биллингсли из JPL для описания элементов изображения сканированных изображений с космических аппаратов на Луну и Марс. Биллингсли узнал это слово от Кейта Э. Макфарланда из отдела связи общей точности в Пало-Альто, который, в свою очередь, сказал, что не знает, откуда оно возникло. Макфарланд сказал, что он просто «использовался в то время» (около 1963 г.).

Концепция «элемента изображения» восходит к самым ранним дням телевидения, например как «Bildpunkt» (немецкое слово для пиксель, буквально «точка изображения») в немецком патенте Пауля Нипкова 1888 года. Согласно различным этимологиям, самая ранняя публикация самого термина «элемент изображения» была в журнале Wireless World в 1927 году, хотя ранее он использовался в различных патентах США, поданных еще в 1911 году.

Некоторые авторы объясняют пиксель как ячейку изображения еще в 1972 году. В графике, а также при обработке изображений и видео вместо пикселя часто используется пиксель. Например, IBM использовала его в своем Техническом справочнике для исходного ПК..

Пиксели, сокращенно «px», также являются единицей измерения, обычно используемой в графическом и веб-дизайне, что эквивалентно примерно ⁄ 96 дюйма (0,26 мм). Это измерение используется, чтобы убедиться, что данный элемент будет отображаться одинакового размера независимо от того, с каким разрешением экрана он просматривается.

Пикселизация, обозначаемая вторым i, - это несвязанная техника кинопроизводства, которая восходит к истокам кино., в котором живые актеры изображаются кадр за кадром и фотографируются для создания покадровой анимации. Архаичное британское слово, означающее «одержимость духами (пикси )», этот термин использовался для описания процесса анимации с начала 1950-х годов; Различные аниматоры, в том числе Норман Макларен и Грант Манро, приписывают популяризацию его.

Технические аспекты

Пиксель не нужно отображать как маленький квадрат. На этом изображении показаны альтернативные способы восстановления изображения из набора значений пикселей с использованием точек, линий или плавной фильтрации.

Пиксель обычно считается наименьшим отдельным компонентом цифрового изображения. Однако определение сильно зависит от контекста. Например, на странице могут быть «напечатанные пиксели », или пиксели, переносимые электронными сигналами, или представленные цифровыми значениями, или пиксели на устройстве отображения, или пиксели в цифровой камере (элементы фотосенсора). Этот список не является исчерпывающим, и, в зависимости от контекста, синонимы включают pel, sample, byte, bit, dot и spot. Пиксели могут использоваться в качестве единицы измерения, например: 2400 пикселей на дюйм, 640 пикселей на строку или с интервалом 10 пикселей.

Измерения точек на дюйм (dpi) и пикселей на дюйм (ppi) иногда используются взаимозаменяемо, но имеют разные значения, особенно для принтеров, где dpi является мерой плотности размещения точек (например, капель чернил) в принтере. Например, высококачественное фотографическое изображение может быть напечатано с разрешением 600 точек на дюйм на струйном принтере с разрешением 1200 точек на дюйм. Даже более высокие значения dpi, такие как 4800 dpi, указанные производителями принтеров с 2002 года, не имеют большого значения с точки зрения достижимого разрешения.

. Чем больше пикселей используется для представления изображения, тем ближе результат может напоминать оригинал. Количество пикселей в изображении иногда называют разрешением, хотя разрешение имеет более конкретное определение. Количество пикселей может быть выражено одним числом, как в «трехмегапиксельной» цифровой камере с номинальным разрешением три миллиона пикселей, или в виде пары чисел, как в «дисплее 640 на 480», который имеет 640 пикселей. из стороны в сторону и 480 сверху вниз (как на дисплее VGA ) и, следовательно, имеет общее количество 640 × 480 = 307 200 пикселей или 0,3 мегапикселя.

Пиксели или образцы цвета, которые формируют оцифрованное изображение (например, файл JPEG, используемый на веб-странице), могут быть или не быть взаимно однозначными соответствие пикселям экрана в зависимости от того, как компьютер отображает изображение. В вычислениях изображение, состоящее из пикселей, известно как растровое изображение или растровое изображение . Слово «растр» происходит от шаблонов телевизионного сканирования и широко используется для описания аналогичных методов полутоновой печати и хранения.

Шаблоны выборки

Для удобства пиксели обычно располагаются в регулярной двумерной сетке. Используя эту компоновку, можно реализовать множество общих операций, равномерно применяя одну и ту же операцию к каждому пикселю независимо. Возможны другие расположения пикселей, при этом некоторые шаблоны выборки даже изменяют форму (или ядро ​​ ) каждого пикселя по изображению. По этой причине необходимо соблюдать осторожность при получении изображения на одном устройстве и отображении его на другом или при преобразовании данных изображения из одного формата пикселей в другой.

Например:

Текст, отображаемый с использованием ClearType с использованием субпикселей
  • ЖК-экраны обычно используют шахматную сетку, в которой красный, зеленый и синий компоненты отбираются в немного разные локации. Субпиксельный рендеринг - это технология, которая использует преимущества этих различий для улучшения рендеринга текста на ЖК-экранах.
  • Подавляющее большинство цветных цифровых камер используют фильтр Байера, в результате получается регулярная сетка пикселей, где цвет каждого пикселя зависит от его положения в сетке.
  • A clipmap использует иерархический шаблон выборки, где размер поддерживает каждого пикселя зависит от его расположения в иерархии.
  • Деформированные сетки используются, когда основная геометрия не является плоской, например, изображения Земли из космоса.
  • Использование неоднородных сеток является область активных исследований, пытающаяся обойти традиционный предел Найквиста.
  • Пиксели на компьютерных мониторах обычно являются «квадратными» (то есть имеют одинаковый шаг дискретизации по горизонтали и вертикали); пиксели в других системах часто бывают «прямоугольными» (т. е. имеют неравный шаг дискретизации по горизонтали и вертикали - продолговатую форму), как и форматы цифрового видео с различными форматами , например анаморфотные широкоэкранные форматы формата Rec. 601 стандарт цифрового видео.

Разрешение компьютерных мониторов

Компьютеры могут использовать пиксели для отображения изображения, часто абстрактного изображения, представляющего GUI. Разрешение этого изображения называется разрешением дисплея и определяется видеокартой компьютера. ЖК-мониторы также используют пиксели для отображения изображения и имеют собственное разрешение. Каждый пиксель состоит из триад, причем количество этих триад определяет собственное разрешение. На некоторых мониторах CRT скорость развертки луча может быть фиксированной, что приводит к фиксированному собственному разрешению. Большинство ЭЛТ-мониторов не имеют фиксированной скорости развертки луча, что означает, что у них вообще нет собственного разрешения - вместо этого они имеют набор разрешений, которые одинаково хорошо поддерживаются. Чтобы получить максимально резкое изображение на ЖК-дисплее, пользователь должен убедиться, что разрешение экрана компьютера соответствует собственному разрешению монитора.

Разрешение телескопов

Пиксельная шкала, используемая в астрономии, - это угловое расстояние между двумя объектами на небе, которые падают на один пиксель на детекторе (ПЗС или инфракрасный чип). Масштаб s, измеренный в радианах, представляет собой отношение расстояния между пикселями p и фокусного расстояния f предшествующей оптики, s = p / f. (Фокусное расстояние - это произведение фокусного отношения на диаметр соответствующей линзы или зеркала.) Поскольку p обычно выражается в единицах угловых секунд на пиксель, потому что 1 радиан равен 180 / π * 3600≈206 265 угловых секунд, и поскольку диаметры часто указываются в миллиметрах, а размеры пикселей в микрометрах, что дает еще один коэффициент, равный 1000, формула часто приводится как s = 206p / f.

Бит на пиксель

Количество различных цветов, которые могут быть представлены пикселем, зависит от количества битов на пиксель (бит / пиксель). Изображение 1 бит на пиксель использует 1 бит для каждого пикселя, поэтому каждый пиксель может быть включен или выключен. Каждый дополнительный бит удваивает количество доступных цветов, поэтому изображение 2 bpp может иметь 4 цвета, а изображение 3 bpp может иметь 8 цветов:

  • 1 bpp, 2 = 2 цвета (монохромный )
  • 2 bpp, 2 = 4 цвета
  • 3 bpp, 2 = 8 цветов
  • 4 bpp, 2 = 16 цветов
  • 8 bpp, 2 = 256 цветов
  • 16 бит на пиксель, 2 = 65 536 цветов ("Highcolor ")
  • 24 бит на пиксель, 2 = 16 777 216 цветов ("Truecolor ")

Для глубины цвета 15 или более бит на пиксель, глубина обычно является суммой битов, выделенных каждому из красного, зеленого и синего компонентов. Highcolor, обычно означающее 16 бит на пиксель, обычно имеет пять бит для красного и синего каждого и шесть бит для зеленый, поскольку человеческий глаз более чувствителен к ошибкам в зеленом, чем в двух других основных цветах. Для приложений, связанных с прозрачностью, 16 бит могут быть разделены на пять бит красного, зеленого и синего, с одним битом, оставленным для прозрачности. 24-битная глубина позволяет использовать 8 бит на компонент. В некоторых системах доступна 32-битная глубина: это означает s, что каждый 24-битный пиксель имеет дополнительные 8 бит для описания его непрозрачности (для целей объединения с другим изображением).

Субпиксели

Геометрия цветовых элементов различных ЭЛТ- и ЖК-дисплеев; люминофор точки на цветном дисплее ЭЛТ (верхний ряд) не имеют отношения к пикселям или субпикселям.

Многие системы отображения и получения изображений не способны отображать или распознавать различные цветовые каналы на том же сайте. Поэтому пиксельная сетка делится на одноцветные области, которые вносят вклад в отображаемый или воспринимаемый цвет при просмотре на расстоянии. В некоторых дисплеях, таких как ЖК-дисплеи, светодиодные и плазменные дисплеи, эти одноцветные области представляют собой отдельно адресуемые элементы, которые известны как субпиксели . Например, ЖК-дисплеи обычно делят каждый пиксель по вертикали на три подпикселя. Когда квадратный пиксель делится на три подпикселя, каждый подпиксель обязательно прямоугольный. В терминологии индустрии отображения субпиксели часто называют пикселями, поскольку они являются основными адресуемыми элементами с точки зрения аппаратного обеспечения, и, следовательно, используются схемы пикселей, а не схемы субпикселей.

Большинство цифровых камер датчиков изображения используют одноцветные области датчика, например, с использованием шаблона фильтр Байера, и в индустрии фотоаппаратов они известны как пиксели, как и в индустрии отображения, а не субпикселей.

Для систем с субпикселями могут быть приняты два разных подхода:

  • субпиксели можно игнорировать, при этом полноцветные пиксели рассматриваются как наименьший адресный элемент изображения; или
  • Субпиксели могут быть включены в вычисления рендеринга, что требует больше времени на анализ и обработку, но в некоторых случаях может давать явно превосходные изображения.

Этот последний подход, называемый субпиксельным рендерингом, использует знание геометрии пикселей для управления тремя цветными субпикселями по отдельности, производя увеличение видимого разрешения цветных дисплеев. В то время как в дисплеях ЭЛТ используются области люминофора с красно-зелено-синей маской, продиктованные сеткой, называемой теневой маской, потребуется сложный этап калибровки для выравнивания с отображаемым растром пикселей, поэтому ЭЛТ делают в настоящее время не используют субпиксельный рендеринг.

Понятие субпикселей связано с сэмплами.

мегапикселем

Диаграмма разрешений обычных сенсоров цифровых камер, включая значения мегапикселей

A мегапикселей (MP) составляет миллион пикселей; этот термин используется не только для количества пикселей в изображении, но и для выражения количества элементов датчика изображения в цифровых камерах или количества элементов отображения цифровых отображает. Например, камера, которая создает изображение размером 2048 × 1536 пикселей (3145728 пикселей готового изображения), обычно использует несколько дополнительных строк и столбцов сенсорных элементов и обычно имеет «3,2 мегапикселя» или «3,4 мегапикселя», в зависимости от того, сообщаемое число представляет собой "эффективное" или "общее" количество пикселей.

В цифровых камерах используется светочувствительная электроника, либо устройство с зарядовой связью (CCD), либо дополнительный металл-оксид– полупроводниковые (CMOS) датчики изображения, состоящие из большого количества отдельных сенсорных элементов, каждый из которых регистрирует измеренный уровень интенсивности. В большинстве цифровых камер матрица датчиков покрыта мозаикой цветных фильтров с рисунком, имеющей красные, зеленые и синие области в конфигурации фильтра Байера, так что каждый сенсорный элемент может регистрировать интенсивность одного основного цвета легкий. Камера интерполирует информацию о цвете соседних сенсорных элементов посредством процесса, называемого демозаика, для создания окончательного изображения. Эти сенсорные элементы часто называют «пикселями», хотя они записывают только 1 канал (только красный, зеленый или синий) окончательного цветного изображения. Таким образом, два из трех цветовых каналов для каждого датчика должны быть интерполированы, и так называемая N-мегапиксельная камера, которая производит N-мегапиксельное изображение, предоставляет только одну треть информации, которую изображение того же размера может получить от сканера.. Таким образом, определенные цветовые контрасты могут выглядеть более размытыми, чем другие, в зависимости от распределения основных цветов (зеленый имеет в два раза больше элементов, чем красный или синий в расположении Байера).

DxO Labs изобрела Perceptual MegaPixel (P-MPix) для измерения резкости, которую камера создает при соединении с определенным объективом - в отличие от MP, который производитель указывает для продукта камеры., который основан только на датчике камеры. Новый P-MPix утверждает, что это более точная и актуальная ценность, которую фотографы должны учитывать при оценке резкости камеры. По состоянию на середину 2013 года объектив Sigma 35 mm f / 1.4 DG HSM, установленный на Nikon D800, имеет самый высокий измеренный P-MPix. Тем не менее, при значении 23 МП он по-прежнему стирает более одной трети сенсора D800 с разрешением 36,3 МП. В августе 2019 года Xiaomi выпустила Redmi Note 8 Pro как первый в мире смартфон с камерой 64 МП. 12 декабря 2019 года компания Samsung выпустила Samsung A71 с камерой на 64 МП. В конце 2019 года Xiaomi анонсировала первый телефон с камерой и сенсором 108MP 1 / 1,33 дюйма. Сенсор больше, чем у большинства мостовых камер, с размером сенсора 1 / 2,3 дюйма.

В системе Micro Four Thirds <48 появился новый метод добавления мегапикселей.>камера, которая использует только датчик 16 МП, но может создавать изображение в формате RAW на 64 МП (40 МП JPEG), делая две экспозиции, сдвигая датчик на полпикселя между ними. Затем с помощью штатива для создания многоуровневых снимков в пределах одного экземпляра из нескольких изображений с разрешением 16 МП создается единое изображение с разрешением 64 МП.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-02 07:11:31
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте