Количество пикселей: Что такое пиксель, и на что влияет количество пикселей?

Что такое пиксели, разрешение изображения и плотность пикселей – Photo7.ru

Размер, разрешение и форматы … При чем тут пиксели?

При покупке фотокамеры, вы смотрите на количество мегапикселей? У вас проблемы с обменом фотографиями в Интернете? Ваше фото выглядит некачественно, даже если на экране он выглядит великолепно? Кажется, существует большая путаница между пикселями и байтами (размер изображения и размер файла), качеством и количеством, размером и разрешением.

Итак, давайте рассмотрим некоторые основы, чтобы сделать вашу жизнь проще, а ваш рабочий процесс более эффективным.

Это изображение имеет размер 750 × 500 пикселей при 72 dpi, сохраненное в сжатом формате JPG, которое составляет 109 КБ. Давайте посмотрим, что все это значит.

Разрешение – это тоже самое что и размер?

Одно из самых больших недопониманий исходит из концепции разрешения. Если это ваш случай, поверьте мне, вы не одиноки.

Так что же такое разрешение? – разрешение, это количество пикселей в изображении. Разрешение иногда определяется шириной и высотой изображения, а также общим количеством пикселей в изображении. Например, изображение шириной 2048 пикселей и высотой 1536 пикселей (2048 x 1536) содержит 3145728 пикселей (или 3,1 мегапикселя).

Окей, но что же тогда пиксель?

Цифровое фото — это не одна цельная вещь. Если вы увеличите масштаб достаточно сильно, вы увидите, что ваше изображение похоже на мозаику, образованную маленькими плитками, которые в фотографии называются пикселями. Если взять расшифровку этого слова, то пиксель на английском – pixels (picture elements), то есть, элемент картинки.

Количество этих пикселей и способ их распределения являются двумя факторами, которые необходимо учитывать, чтобы понять разрешение.

Количество пикселей

Первый фактор, влияющие на качество фотографии, это количество пикселей, из которых состоит ваше изображение. Чтобы рассчитать это значение, вы просто используете ту же формулу, что и для площади любого прямоугольника, то есть нужно умножить ширину на высоту.

Например, если у вас есть фотография, которая имеет 4500 пикселей по горизонтали и 3000 по вертикали, это дает в общей сложности 13 500 000. Поскольку использовать это число очень непрактично, вы можете просто разделить его на миллион, чтобы преобразовать в мегапиксели. Таким образом, 13 500 000/1 000000 = 13,5 мегапикселей.

Плотность пикселей

Другой фактор, который влияет на качество фотографии (в контексте разрешения), является плотностью пикселей.

Теперь разрешение измеряется в dpi (или ppi), что является аббревиатурой dots (или pixels) per inch, то есть количество точек (или пикселей) на дюйм. Итак, если вы видите 72 dpi, это означает, что изображение будет иметь 72 пикселя на дюйм; если вы видите 300 точек на дюйм, значит 300 пикселей на дюйм, и так далее.

Окончательный размер вашего изображения зависит от выбранного вами разрешения. Если изображение имеет разрешение 4500 x 3000 пикселей, то при печати размером 15 x 10 дюймов (38х25 сантиметров), оно будет иметь плотность пикселей (ppi) 300 точек на дюйм. А если вы будете печатать на бумаге размером 62,5 x 41,6 (158х106 сантиметров), то плотность будет 72 dpi. Хотя размер вашего отпечатка меняется, вы не изменяете размер фотографии (файл изображения), вы просто реорганизуете существующие пиксели.

Представьте себе резинку, вы можете растянуть или сжать ее, но вы не меняете ее состав, не добавляете и не режете резину.

Итак, количество равно качеству?

Поскольку разрешение в пикселях и плотность пикселях имеют определенную взаимосвязь, то многие люди считают, что чем больше мегапикселей, тем больше качество изображения. И в некотором смысле это происходит потому, что чем больше пикселей вы напечатаете на бумаге, тем выше будет плотность пикселей, а значит, и качество отпечатка.

Тем не менее, в дополнение к количеству вы также должны учитывать глубину пикселей. Это то, что определяет количество тональных значений, которые будет иметь ваше изображение. Другими словами, это количество цветов в пикселе. Например, 2-битная глубина может хранить только черный, белый и два оттенка серого.

Но более распространенное значение глубины цвета – 8 бит. Значения растут в геометрической прогрессии, поэтому, например, с 8-битной фотографией (2 в степени 8 = 256) вы получите 256 тонов зеленого, 256 тонов синего и 256 тонов красного, что означает около 16 миллионов цветов.

Такая глубина, уже больше того, что глаз может различить. А это, в свою очередь означает, что 16-битные или 32-битные будут выглядеть относительно схоже. Конечно, это означает, что ваше фото будет иметь больший размер файла, поскольку в каждом пикселе содержится больше информации. Это одна из причин, почему почему качество и количество не обязательно одинаковы.

Количество пикселей помогает улучшить качество фотографии. Но также важны еще и размер конечного снимка, и глубина цветности. Вот почему вы должны смотреть все характеристики камеры и ее датчика, а не только количество мегапикселей. В конце концов, существует ограничение на размер изображения, которое вы можете распечатать или просмотреть, более того, оно приведет только к увеличению размера файла (мегабайт) и не повлияет на размер изображения (в мегапикселях) или на качество.

Как выбрать и контролировать размер изображения и размер файла?

Прежде всего, вам нужно определится, что вы собираетесь делать со своими фото. Если вы собираетесь разместить свое изображение в Интернете, вы можете сделать это с разрешением всего 72 dpi, но это слишком мало для печати фотографии. Если вы собираетесь распечатать его, вам нужно от 300 до 350 точек на дюйм.

Конечно, мы говорим об обобщениях, потому что каждый монитор и каждый принтер будут иметь немного разные разрешения. Например, если вы хотите напечатать фотографию с разрешением 8 × 10 дюймов, то необходимо, чтобы изображение имело разрешение 300 точек на дюйм, что получится 8х300 = 2400 пикселей и 10х300 = 3000 пикселей (то есть 2400 × 3000 для печати 8 × 10 с разрешением 300 точек на дюйм). Все, что больше, будет занимать только место на вашем жестком диске.

Что такое пиксели цифровых камер

Непрерывное развитие технологии цифровых камер может смущать умы, поскольку постоянно вводятся новые термины. Эта глава призвана прояснить некоторые моменты касательно цифровых пикселей — в частности, для тех, кто ещё только задумывается или только что купил свою первую цифровую камеру. Здесь рассматриваются такие концепции, как размер сенсора, мегапиксели, дизеринг (цветозамес) и печатный размер.

Пиксель: фундаментальная единица всех цифровых изображений

Любое цифровое изображение состоит из фундаментальных единиц: пикселей. Термин «пиксель» (PIXEL) произошёл от сочетания двух английских слов: «изображение» (PICture) и «элемент» (ELement). В русском языке существовало аналогичное слияние («элиз»), но оно оказалось неудачным и не прижилось. Так же, как работы пуантилиста состоят из серии нарисованных пятен, так и миллионы пикселей могут быть объединены в подробное и кажущееся сплошным изображение.

Каждый пиксель содержит серию чисел, которые описывают его цвет или интенсивность. Точность, с которой пиксель может описать цвет, называется его разрядностью или глубиной цветности. Чем больше пикселей содержит ваше изображение, тем больше деталей оно способно передать. Заметьте, что я написал «способно», поскольку простое наличие большого числа пикселей ещё не означает полного их использования. Эта концепция важна и будет далее раскрыта более подробно.

Печатный размер: пиксели на дюйм (PPI) и точки на дюйм (DPI)

Поскольку пиксель является всего лишь логической единицей информации, он бесполезен для описания печатных оттисков — если не указать при этом их размер. Термины «пиксели на дюйм» (PPI) и «точки на дюйм» (DPI) появились, чтобы соотнести теоретическую единицу с визуальным разрешением материального мира. Эти термины зачастую ошибочно взаимозаменяют (в частности, для струйных принтеров), — дезориентируя пользователя относительно максимального печатного разрешения устройства.

«Пиксели на дюйм» является более чётким из двух терминов. Он означает количество пикселей на 1 дюйм изображения по горизонтали и вертикали. «Точки на дюйм» на первый взгляд выглядят обманчиво просто. Сложность в том, что устройству может понадобиться сделать несколько точек, чтобы создать один пиксель; тем самым указанное количество точек на дюйм не всегда означает аналогичное разрешение. Использование множества точек для создания одного пикселя означает процесс, называемый «дизерингом».

Устройство с ограниченным набором цветных чернил может обмануть глаз, собирая их в миниатюрные сочетания, создавая таким образом восприятие разных цветов, — если «суб-пиксель» достаточно мал. Вышеприведенный пример использует 128 цветов, тогда как вариант с цветозамесом создаёт практически идентично выглядящую картину, задействовав всего 24 цвета. Есть одна критическая разница: каждая цветная точка в изображении с замешиванием цвета обязана быть намного меньше отдельно взятого пикселя. Как следствие, изображения практически всегда требуют существенно больше DPI, чем PPI, чтобы достичь подобного уровня детализации. Кроме того, PPI намного более универсально, поскольку не требует знания устройства для понимания того, насколько детальным будет отпечаток.

Стандарт, принятый в фотолабораториях для отпечатков, равен 300 PPI, однако струйные принтеры для получения фотографического качества требуют в несколько раз больше DPI (в зависимости от числа чернил). Кроме того, это зависит от применения; журнальные и газетные отпечатки могут использовать намного меньшее качество. Чем больше вы пытаетесь увеличить отдельно взятое изображение, тем меньшим станет его PPI (для одинакового количества пикселей).

Мегапиксели и максимальный печатный размер

«Мегапиксель» означает просто миллион пикселей. Если вам нужна определённая детальность и соответствующее разрешение (PPI), она непосредственно влияет на предельный печатный размер для заданного числа мегапикселей. Следующая таблица приводит максимальные печатные размеры в разрешениях 200 и 300 PPI для некоторых наиболее распространённых в камерах чисел мегапикселей.

Заметьте, что 2Мп камера неспособна даже обеспечить стандартный отпечаток 10×15 см в разрешении 300 PPI, а для 40×25 потребуется целых 16 Мп. Это может обескуражить, но не отчаивайтесь! Многим будет вполне достаточно разрешения 200 PPI, а при большой дистанции обзора его можно даже ещё уменьшить (см. «Увеличение цифровых фотографий»). Многие настенные постеры предполагают, что вы не станете их разглядывать с 15 см, а потому их разрешение зачастую меньше 200 PPI.

Камера и соотношение сторон изображения

Вышеприведенный расчёт печатного размера подразумевает, что соотношение сторон, то есть соотношение длинной и короткой сторон кадра, составляет стандартные 3:2, используемые в камерах 35 мм. На самом деле, большинство компактных камер, мониторов и телеэкранов имеют соотношение сторон 4:3, а у большинства цифровых зеркальных камер оно равно 3:2. Существует множество других вариантов: некоторое плёночное оборудование высшего класса использует даже квадратный кадр 1:1, а в фильмах на DVD применяется расширенный кадр 16:9.

Это означает, что если вы используете камеру с кадром 4:3, но хотите получить отпечаток 10×15 см (3:2), заметная часть ваших мегапикселей будет потрачена впустую (11%). Нужно принимать это во внимание, если соотношение сторон кадра вашей камеры отличается от требуемых размеров отпечатка.

Пиксели как таковые могут иметь своё собственное соотношение сторон, хотя это менее распространено. В некоторых видеостандартах и ранних камерах Nikon существовали асимметричные пиксели.

Размер цифрового сенсора: не все пиксели одинаковы

Даже если у двух камер одинаковое число пикселей, это необязательно означает, что размеры их пикселей также совпадают. Основной фактор отличия более дорогих цифровых зеркальных камер от своих компактных собратьев в том, что у первых цифровой сенсор занимает заметно большую площадь. Это означает, что если компактная и зеркальная камеры имеют одинаковое число пикселей, размер пикселя в зеркальной камере будет намного больше.

Сенсор компактной камеры

Сенсор зеркальной камеры

Какая разница, какого размера пиксели? Пиксель большего размера имеет большую площадь светосборника, что означает, что светосигнал на равных промежутках времени будет сильнее.

Обычно это приводит к гораздо лучшему соотношению сигнал-шум (SNR), что обеспечивает более гладкое и детальное изображение. Более того, динамический диапазон изображений (градация света и тени между абсолютно чёрным и засветкой, которую камера способна передать) тоже нарастает с увеличением размера пикселя. Это происходит потому, что каждый пиксель способен накопить больше фотонов, прежде чем наполнится и станет полностью белым.

Диаграмма внизу иллюстрирует относительный размер нескольких стандартных размеров сенсоров на современном рынке. В большинстве цифровых зеркальных камер используется кроп-фактор 1.5 или 1.6 (по сравнению с плёнкой 35 мм), хотя у некоторых моделей высшего класса цифровой сенсор имеет ту же площадь, что и кадр 35 мм. Размеры сенсоров, указанные в дюймах, не отражают настоящего диагонального размера, но вместо того описывают приблизительный диаметр «изображаемого круга» (используемого не полностью). Тем не менее, это число входит в характеристики большинства компактных камер.

Почему бы просто не использовать сенсор максимально возможного размера? Прежде всего потому, что большие сенсоры стоят существенно дороже, так что они не всегда выгодны.

Прочие факторы выходят за рамки этой статьи, однако можно принять во внимание следующие факторы: сенсоры большого размера требуют меньших диафрагм для получения аналогичной глубины резкости, однако они также и меньше подвержены дифракции на выбранной диафрагме.

Значит ли всё вышесказанное, что втискивать побольше пикселей в ту же площадь сенсора плохо? Обычно это увеличивает шумы, но разглядеть их можно только при 100% увеличении на мониторе вашего компьютера. В отпечатке шум модели с большим числом мегапикселей будет намного менее заметен, даже если на экране снимок кажется более шумным (см. «Шум в изображении: частота и амплитуда»). Это преимущество обычно превосходит любой прирост шумов при переходе к модели с большим числом мегапикселей (с некоторыми исключениями).

Что такое пиксель? Определение, значение и принцип работы

К

• Александр С. Гиллис, Технический писатель и редактор