Что такое пиксели цифровых камер

Термин «пиксель», как и множество других слов на околокомпьютерную тематику, пришел к нам из английского языка. О том, что такое пиксель, дословно расскажет перевод этого слова на русский. Дословное значение - элемент изображения. Реже в русском языке употребляется слово «элиз», которое является синонимом пикселя.

Что такое пиксель. Определение

Вся компьютерная техника нашего времени формирует изображение на дисплее при помощи крохотных элементов. Такой наименьший элемент любой картинки, наблюдаемой на дисплее планшета или мониторе компьютера, и дает ответ на вопрос, что такое пиксель. Этот неделимый объект растровой графики может иметь круглые, прямоугольные или сотовые (восьмигранные) очертания. В структуре изображения пиксели расположены по строкам и столбцам, как значения в стандартной таблице.

Характеристики пикселей

Количество пикселей на мониторе вашего девайса напрямую влияет на качество и четкость изображения. Максимальное разрешение рисунка задано техническими характеристиками дисплея, и изменить его невозможно. При многократном увеличении изображения отчетливо видна структура картинки - крупные зерна «атомов» изображения. Каждое «зерно» характеризуется прозрачностью, цветом и яркостью. Пиксели цветных мониторов сложены из частиц, называемых триады. Триада состоит из субпикселей красного, синего и зеленого цвета.

Количество триад для одного пикселя может быть различным - в основном эта характеристика зависит от типа дисплея. Расстояние между двумя одинаковыми цветами называется шагом точки. Кроме триады, существуют еще два элемента информации, которые отвечают за расположение пикселя по горизонтали и вертикали. Все пять элементов дают понятие о том, что такое пиксель, и определяют правильный цвет и размещение этого «зернышка» на экране. Совокупность пикселей на мониторе образует один кадр. Если кадр увеличить в несколько раз, можно увидеть, что каждая часть изображения сложена их небольших цветных зернышек, то есть из пикселей.

Пиксели и типы мониторов

В жидкокристаллических мониторах при правильной установке программного обеспечения один пиксель имеет только одну триаду. Мониторы ЭЛТ не ограничивают количество триад - для одного пикселя число таких трехцветных составляющих может превышать десятки.

Неисправный пиксель

Теперь можно ответить на вопрос, что такое битый пиксель. Это «зернышко», цвет которого остается неизменным, вне зависимости от изображения на мониторе. Следует различать пиксели битые, зависшие и горячие.

Битый пиксель - это «зернышко», к которому не поступает питание. На экране он всегда отображается черным цветом.

Зависший пиксель не меняет цвет и постоянно светится красной, зеленой или синей точкой на любой картинке, которую показывает монитор. О том, что такое битый пиксель и чем он отличается от зависшего, лучше всего может сказать тот факт, что битый пиксель - это безвариантный брак. При большом количестве битых «зерен» устройство подлежит замене. Зависший пиксель можно попробовать восстановить, используя для этого специальные программы. Иногда для того чтобы зависший пиксель стал функционировать в нормальном режиме, требуется немного времени.

Горячий пиксель отображается на экране белым или насыщенно-розовым цветом. В нем нарушен процесс подачи электрического сигнала. «Вылечить» его можно теми же средствами, что и зависший пиксель.

Фотоаппарат

В цифровом современном фотоаппарате или кинокамере пиксели расположены на матрице. Именно она является преобразователем входящего светового потока в электронные импульсы. Процессор фотоаппарата обрабатывает электронные сигналы в цифровой код, который записывается на карту памяти. Ответ на вопрос, что такое пиксели в фотоаппарате, находится в структуре матрицы устройства. Количество пикселей на матрице влияет на качество изображения - чем их больше, тем детальнее получается картинка.

Однако здесь есть небольшое но..

Разрешение человеческого глаза около 2,5 мегапикселей. Самые современные телевизоры и мониторы имеют разрешение около 2 мегапикселей. Спрашивается, зачем тогда выпускаются фотоаппараты с матрицей в 16 или 14 мегапикселей?

С одной стороны - это маркетинговый ход. Простой покупатель уверен, что знает, что такое пиксель и убежден, что чем больше пикселей в фотоаппарате, тем лучше картинка. Размер матрицы у фотоаппарата с 2 мегапикселями и с 14 отличается не очень сильно. Спрашивается, как на площади стандартного размера разместить в семь раз больше пикселей? Только за счет уменьшения их размеров. Пикселей больше, но по своим размерам они значительно меньше стандартных. А значит светоотдача такого пикселя хуже, чем у стандартного. Поэтому сложные кадры со слабым или ночным освещением будут обрабатываться гораздо хуже, чем в матрицах с меньшим количеством пикселей. Поэтому присматривая новую фотокамеру, нелишним будет обратить внимание не только на количество пикселей, но и на размер матрицы.

Что такое пиксели на фотографии

С другой стороны, большее количество пикселей позволяет качественней обрабатывать фотографии. Структурность и четкость самого снимка напрямую зависит от того, сколько мельчайших частиц принимало участие в его создании. Профессиональные фотографы рекомендуют для повседневных снимков «золотую середину» - камеру с 6-8 мегапикселями и хорошую матрицу нужных размеров.

Работа с компьютерами и многими другими современными гаджетами напрямую связана с устройствами отображения цифровой информации - мониторами и дисплеями. Кроме этого, широкое распространение получили приборы фиксации образов предметов окружающего мира с последующей оцифровкой изображений - фотоаппараты и сканеры. Сложно, обращаясь с подобной техникой, не услышать и не увидеть слово пиксель. Многие пользователи имеют поверхностное представление об этом понятии, однако знать, что такое пиксель, важно по той уже причине, что сохранить остроту зрения можно, правильно подобрав монитор и режим отображения информации на нём - одним из определяющих параметров в этом является количество пикселей на единицу длины.

Определение понятия
Минимальный физический элемент матрицы устройства формирования изображения называется пикселем (пикселом или точкой). Также этим понятием обозначают минимальный составной элемент растровой графики.

Точки в устройствах вывода
Для отображения цветных изображений используются сочетания точек с разным соотношением насыщенности красного, зелёного и синего цветов. Эти три цвета появляются в результате работы соответствующих субпикселей в матрице дисплея. Три разноцветных субпикселя в пикселе образуют триаду. ЖК-мониторы характеризуются отображением одной триады в одной точке. Чем меньше размеры пикселей, тем больше их расположено на единице длины, тем точнее можно передать детали изображений, разрешение таких мониторов выше.

Точки в изображениях
Минимальная структурная единица картинки заполнена цветом полностью, а не является результатом совокупного действия трёх субпикселей. Так же, как и в случае с дисплеями, относительно большое количество пикселов на единицу длины даёт лучшую детализацию графики, её разрешение выше.

Комфорт при просмотре
Глубокая детализация изображений обеспечивает человеку приятные ощущения при просмотре, поскольку отпадает необходимость напрягать зрение для выявления мельчайших элементов графики. Качественная прорисовка есть результат действия двух факторов: высокого разрешения монитора и картинки. Если разрешение того и другого совпадает, качество изображения наилучшее. При уменьшении масштаба картинки её детализация ухудшается по причине реструктуризации (не в лучшую сторону) элементов для вывода на экран. При увеличении масштаба может происходить дорисовка промежуточных пикселов - так называемая интерполяция, которая не может гарантировать точное воспроизводство деталей изображения.

Таким образом, знание того, что такое пиксель, какими свойствами он обладает и какую роль играет в построении изображения, даёт возможность создавать наиболее комфортную и безопасную для зрения графическую обстановку.

• Перевод

Пару месяцев назад, отдыхая от реализации новых возможностей вроде q_auto и g_auto, я прикалывался в нашем командном чате по поводу того, как различные форматы хранения изображений будут сжимать однопиксельную картинку. В ответ Orly, редактор блога, попросила меня написать пост об этом. Я сказал: «Конечно, почему бы и нет. Но это будет очень короткий пост. Ведь что можно рассказать про один пиксель».

Похоже, я был сильно неправ.

Что можно сделать с одним пикселем?

В отзывчивом веб-дизайне однопиксельные картинки используются как временные заглушки в ожидании загрузки страницы. Большинство браузеров не поддерживают HTTP Client Hints , поэтому некоторые варианты с отзывчивыми изображениями ждут полной загрузки страницы, чтобы подсчитать актуальный размер картинок, а затем заменяют однопиксельные картинки нужными изображениями при помощи JavaScript.

Сломанная картинка

Есть и ещё одно применение однопиксельных картинок: их можно использовать в качестве картинок «по умолчанию». Если нужное изображение по каким-то причинам невозможно найти, в некоторых случаях лучше показать один прозрачный пиксель, чем выдавать «404 - Not Found», которая будет видна в браузерах как «сломанная картинка». Нужное изображение вы в любом случае не увидите, но профессиональнее будет не акцентировать на этом внимание, выдавая иконку «сломанной картинки».

Хорошо, значит, однопиксельные картинки бывают полезными. И как же наилучшим образом закодировать изображение размера 1х1?

Очевидно, что для форматов сжатия изображений это пограничный случай. Если изображение состоит из одного пикселя, сжимать тут особенно нечего. Несжатых данных тут будет содержаться от одного бита до четырёх байт – в зависимости от интерпретации: черно-белый (1 бит), оттенки серого (1 байт), оттенки серого с альфой (2 байта), RGB (3 байта), RGBA (4 байта).

Но нельзя закодировать только лишь данные – в любом формате изображений нужно задать интерпретацию данных. По меньшей мере, нужно знать высоту и ширину изображения и количество бит на пиксель.

Заголовки

Но в заголовках реальных форматов обычно содержится гораздо больше информации. Первые несколько байт любого формата содержат уникальный идентификатор нужный лишь для того, чтобы сообщить, что «Эй! Я - файл вот конкретно такого формата!». Эта последовательность байт также известна, как «волшебное число». К примеру, GIF всегда начинается с GIF87a или GIF89a, в зависимости от версии спецификаций, PNG – с 8-байтной последовательности, включающей PNG, у JPEG есть заголовок, содержащий строку JFIF или Exif, и т.д.

В заголовках может содержаться мета-информация. Это специфичные для данного формата данные, необходимые для раскодирования, определяющие, какой из подвидов формата используется. Некоторые из мета-данных не обязательно нужны для раскодирования, но тем не менее, используются для определения того, как показывать их на экране: цветовой профиль, ориентация, гамма, количество точек на пиксель. Это могут также быть производльные данные – комментарии, временные отметки, отметки об авторских правах, GPS-координаты. Это могут быть необязательные или обязательные данные, в зависимости от спецификации. Конечно, эти данные увеличивают объём файла. Давайте поэтому остановимся на минимальных файлах, откуда удалена вся необязательная информация – или мы будем тратить драгоценные байты на ерунду.

Кроме заголовков, в файлах может встречаться и другая дополнительная информация – маркеры, контрольные суммы (используемые для проверки правильности передачи или результата работы других процессов, которые могут испортить файл). Бывает, что требуется включить в файл отступы, чтобы выровнять все данные.

Однопиксельные, минимально возможные картинки, показывают, сколько «лишней» информации содержится в формате файла. Смотрим.

Вот шестнадцатеричный дамп 67-байтного PNG-файла с одним белым пикселем.

00000000 89 50 4e 47 0d 0a 1a 0a 00 00 00 0d 49 48 44 52 |.PNG........IHDR| 00000010 00 00 00 01 00 00 00 01 01 00 00 00 00 37 6e f9 |.............7n.| 00000020 24 00 00 00 0a 49 44 41 54 78 01 63 68 00 00 00 |$....IDATx.ch...| 00000030 82 00 81 4c 17 d7 df 00 00 00 00 49 45 4e 44 ae |...L.......IEND.| 00000040 42 60 82 |B`.|

Файл состоит из 8-байтного «волшебного числа» PNG, за которым следует отрезок заголовка IHDR из 13 байт, отрезок с данными об изображении IDAT с 10 байтами «сжатых» данных, и отметка об окончании IEND. Каждый отрезок данных начинается с 4-байтного отрезка с длиной и 4-байтного отрезка-идентификатора, и заканчивается контрольной суммой из 4 байт. Эти три отрезка данных обязательны, так что они в любом случае отъедают 36 байт у 67-байтного файла.

Чёрный пиксель тоже занимает 67 байт, прозрачный – 68, а произвольный цвет RGBA займёт от 67 до 70 байт.

Заголовок у JPEG длиннее. Минимальный однопиксельный JPEG занимает 141 байт, и он не бывает прозрачным, т.к. JPEG не поддерживает альфа-канал.

В смысле заголовков GIF самый компактный из трёх универсальных форматов. Белый пиксель можно закодировать в GIF 35 байтами:

00000000 47 49 46 38 37 61 01 00 01 00 80 01 00 00 00 00 |GIF87a..........| 00000010 ff ff ff 2c 00 00 00 00 01 00 01 00 00 02 02 4c |...,...........L| 00000020 01 00 3b |..;|

А прозрачный – 43:

00000000 47 49 46 38 39 61 01 00 01 00 80 01 00 00 00 00 |GIF89a..........| 00000010 ff ff ff 21 f9 04 01 0a 00 01 00 2c 00 00 00 00 |...!.......,....| 00000020 01 00 01 00 00 02 02 4c 01 00 3b |.......L..;|

Для всех перечисленных форматов можно изготовить и файлы поменьше, которые будут показываться в большинстве браузеров, но они будут сделаны с нарушением спецификаций, так что декодер изображений может в любой момент пожаловаться на то, что файл битый (и будет прав), и показать иконку «сломанной картинки» – а мы именно её и пытаемся избежать.

Так какой же наилучший формат однопиксельной картинки для веба? Есть варианты. Если пиксель непрозрачный, то GIF. Если прозрачный – тоже GIF. Если полупрозрачный, то PNG, поскольку у GIF прозрачность задаётся только как «да» или «нет».

Всё это мало что значит. Любой из этих файлов уместится в один сетевой пакет, поэтому разницы в скорости не будет, а разница для хранилища вообще пренебрежимо мала. Но тем не менее, с этим забавно разбираться – по крайней мере, любителям форматов.

Что же насчёт более экзотических форматов?

00000000 52 49 46 46 1a 00 00 00 57 45 42 50 56 50 38 4c |RIFF....WEBPVP8L| 00000010 0d 00 00 00 2f 00 00 00 10 07 10 11 11 88 88 fe |..../...........| 00000020 07 00 |..|

А вот тот же пиксель с потерей качества (по умолчанию) WebP, занимающий 82 байта:

00000000 52 49 46 46 4a 00 00 00 57 45 42 50 56 50 38 58 |RIFFJ...WEBPVP8X| 00000010 0a 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 41 4c |..............AL| 00000020 50 48 0b 00 00 00 01 07 10 11 11 88 88 fe 07 00 |PH..............| 00000030 00 00 56 50 38 20 18 00 00 00 30 01 00 9d 01 2a |..VP8 ....0....*| 00000040 01 00 01 00 02 00 34 25 a4 00 03 70 00 fe fb fd |......4%...p....| 00000050 50 00 |P.|

Разница в том, что WebP с потерей качества и прозрачностью хранится как две картинки в одном файле-контейнере: одна картинка с потерей качества, хранящая данные для RGB, и другая, без потери, с данными альфа-канала.

BPG

00000000 42 50 47 fb 00 00 01 01 00 03 92 47 40 44 01 c1 |BPG........G@D..| 00000010 71 81 12 00 00 01 26 01 af c0 b6 20 bc b6 fc |q.....&.... ...|

BPG без потерь качества занимает 59 байт. Прозрачный пиксель займёт 57 байт в BPG
с потерями и 113 байт в BPG без потерь. Интересно, что в случае с одним белым пикселем BPG выиграет у WebP (31 байт против 38), а с одним прозрачным пикселем WebP выигрывает у BPG (34 байта против 57).

А ещё есть FLIF. Я, конечно, не могу забыть о нём, являясь главным автором бесплатного формата изображений без потери качества (Free Lossless Image Format). Вот 15-байтный FLIF для одного белого пикселя:

00000000 46 4c 49 46 31 31 00 01 00 01 18 44 c6 19 c3 |FLIF11.....D...|

А вот 14-байтный для чёрного:

00000000 46 4c 49 46 31 31 00 01 00 01 1e 18 b7 ff |FLIF11........|

Чёрный пиксель получился меньше, потому что ноль сжимается лучше, чем 255. Заголовок простой: первые 4 байта всегда «FLIF», следующий – человеко-читаемое обозначение цвета и интерлейсинга. В нашем случае это «1», что значит, один канал для цвета (оттенки серого). Следующий байт – глубина цвета. «1» значит один байт на канал. Следующие четыре байта – размерность картинки, 0x0001 на 0x0001. Следующие 4 или 5 – сжатые данные.

Полностью прозрачный пиксель тоже занимает 14 байт в FLIF:

00000000 46 4c 49 46 34 31 00 01 00 01 4f fd 72 80 |FLIF41....O.r.|

В этом случае у нас 4 цветовых канала (RGBA) вместо одного. Можно было бы ожидать, что раздел с данными будет длиннее (всё-таки каналов в четыре раза больше), но это не так: поскольку значение альфа равно нулю (пиксель прозрачный), значения RGB считаются неважными, и их просто не включают в файл.

Для произвольного цвета RGBA файл FLIF может занять до 20 байт.

Хорошо, значит FLIF лидер в категории «один пиксель» в соревновании на кодирование изображений. Если бы ещё это было какое-то важное соревнование:)

Но тем не менее, FLIF не будет лидером. Помните упомянутый мною минималистичный формат? Тот, который закодирует один пиксель в размер от 6 до 9 байт? Такого формата нет, поэтому он в счёт не идёт. Но есть существующий формат, который довольно близко подходит к этому.

Он называется Portable Bitmap format (PBM), и представляет собою несжатый формат изображений из 1980-х. Вот как можно было бы закодировать один белый пиксель в PBM всего 8-ю байтами:

00000000 50 31 0a 31 20 31 0a 30 |P1.1 1.0|

Да тут и шестнадцатиричный дамп не нужен, этот формат человеко-читаемый. Его можно открыть в текстовом редакторе.

Первая линия (P1) обозначает, что картинка двухцветная. Не оттенки серого, а только два цвета – чёрный (цифра 1) и белый (0). Вторая линия – размерность картинки. А затем идёт разделённый пробелами список чисел, одно число на пиксель. В нашем случае 0.

Если вам нужно что-то другое, кроме чёрного и белого, можно использовать формат PGM для представления одного пикселя любого цвета всего 12-ю байтами, или PPM размером 14 байт. Это всегда меньше, чем соответствующий FLIF (или любой другой формат со сжатием).

В традиционном семействе форматов PNM (PBM, PGM и PPM) не поддерживается прозрачность. Существует дополнение PNM под названием Portable Arbitrary Map (PAM), где есть прозрачность. Но для нас он не подходит из-за многословности. Самый маленький из файлов PAM, представляющий прозрачный пиксель, такой:

P7 WIDTH 1 HEIGHT 1 DEPTH 4 MAXVAL 1 TUPLTYPE RGB_ALPHA ENDHDR \0\0\0\0

На последней строке идёт четыре нулевых байта. Всего получается 67 байт. Можно было бы использовать оттенки серого с альфа-каналом вместо RGBA, это бы сберегло два байта в секции данных. Но получится файл из 71 байта, поскольку нужно будет сменить TUPLTYPE с RGB_ALPHA на GRAYSCALE_ALPHA. Кроме того, программе обработки может не понравится MAXVAL 1, и придётся поменять его на MAXVAL 255 (ещё два байта).

В общем, для однопиксельных изображений без прозрачности, самым маленьким будет PNM (от 8 до 14 байт для PNM против от 14 до 18 для FLIF), а с прозрачностью самым мелким будет FLIF (от 14 до 20 байт для FLIF против от 67 до 69 байт для PAM).

Вот сравнительная табличка с оптимальными размерами файлов для разных однопиксельных картинок:

Любого пользователя, впервые столкнувшегося с вопросом цифровых фотографий, обязательно заинтересует соотношение пикселей и сантиметров. А особенно если учесть, что сейчас цифровые фотографии прочно вошли в наш мир, то этот вопрос заинтересует даже человека, не имеющего компьютера. Ведь можно сделать фотографию хорошей цифровой зеркалкой, простенькой мыльницей или даже мобильным телефоном. У всех кадры разных размеров, но все снимают в точках или, по-научному, в пикселях, а не в сантиметрах. Итак, сколько же пикселей в 1 см? И хоть вопрос покажется на первый взгляд странным - любой пользователь компьютера эту задачу решает каждый день, и при этом не один раз.

Например, монитор, за которым работает пользователь. Пару лет назад 1024х768 — это было очень даже хорошо. Но при этом никто не задумывался, как это расшифровывается. Некоторые скажут — разрешение, и будут правы. В действительности же этот экран можно было выставлять и 800х600, и даже меньше. Сейчас, в век широкоформатников, цифры другие, и разрешения мониторов тоже другие. Но опять же у одного монитора можно настроить и 1400х900, и 1680х1050 — размеры разные, а монитор-то остается один.

Итак, сложно ли перевести пиксели в сантиметры?

Без разрешения никуда

Однозначный ответ на этот вопрос дать сложно. Допустим, взять вышеприведенный широкоформатник — 1400х900. В одном случае так, но у таких мониторов множество поддерживаемых форматов.

С другой стороны, обычная открытка — 10х15 см. Если мы ее снимем с разрешением 150 точек, то получим одно количество точек. А если снять с разрешением 300 (обычное качество для полиграфических работ) — точек/пикселей будет в два раза больше (вообще-то больше, чем в два, но не будем углубляться). То есть без разрешения все равно посчитать не получится.

Что же такое разрешение? Возьмем обычную функцию "Фотошопа" — размер изображения.

В верхней части он нам дает размер в пикселях. В нижней части — в дюймах (дюйм ~2,54 см). Обратим внимание на поле, где написано 72. Теперь попробуем вместо 72 написать, например, 300. Пиксели поменялись, но размеры в дюймах не меняются. Если вы выберете сантиметры — эффект не изменится. Это физика. То есть чем больше разрешение, тем меньше сантиметров будет наш конечный отпечаток. Звучит немного непонятно, но взгляните на картинку ещё раз. Ставим 72, получаем одно количество пикселей, ставим 300 — совершенно другое, при этом размеры конечного отпечатка... Правильно, не меняются.

Пиксель или точка

Но это далеко не один камень на пути. Чтобы считать более точно, давайте определимся для начала, что такое пиксель (или точка, так проще). Точка для монитора — это светящая единица измерения. То есть, 1400х900 можно принять так — по горизонтали у нас светится 1400 точек, по вертикали — 900. Точка на фотографии — тоже единица изменения, но другая. Если бесконечно увеличивать фотографию на мониторе, то мы увидим множество разноцветных точек вместо снимка любимого хомячка. Для того чтобы более или менее однозначно понять, чему равен пиксель в сантиметрах, нужно ответить на вопрос о том, для чего нам это надо. Если говорить о фотографиях — что вы собираетесь снимать? Если вы собираетесь снять чистый, только выпавший снег — вам не нужно большое разрешение. Если же мы снимаем тот же пейзаж, но без снега — чем меньше разрешение мы выставим, тем хуже будет качество. При малом разрешении кадр может потерять какие-то мелкие детали. В полиграфии это звучит иначе, но там используется другая техника.

Есть ли простое решение?

Так есть ли простое решение — как пересчитать размер пикселей в сантиметрах? Для дизайнера однозначного ответа не существует, но для обычного пользователя, который просто фотографирует, такое решение можно вывести. Но для этого вернемся к разрешению. На самой первой картинке у нас указано 72 пикселя на дюйм. Это разрешение обычной цифровой мыльницы. Это же является и стандартом для экранного просмотра. Сам размер кадров может быть различным и зависит от модели аппарата. Тут и 2048х1536, тут и 640х480 (были и такие размеры у первых цифровых фотиков). Но какой бы размер у нас ни был — разрешение у нас будет обычное, 100 точек.

Разница в 28 точек идет от различия так называемых «русских» и «английских» точек. Русская отсчитывается от метра, а точнее, миллиметра, тогда как английская отсчитывается от дюйма. Величина точки по-русски 0,25 мм или четверть миллиметра. Та же величина по-английски равна 0,328 мм или 1/72 дюйма. В то же время дюйм равен 2,54 см. Вся техника отсчитывает 72 «английские» точки. Именно поэтому «Фотошоп» или любая цифровая мыльница будет писать 72 точки. Если переводить пиксели в сантиметры, точнее, сначала в дюймы, а потом в сантиметры, мы и получим 100 «русских» точек.

Число (примерное)

Если мы в «Фотошопе» изменим не 72, а поле справа от него. Выставим сантиметры, иными словами, разделим 72 на 2,54? У нас 72 поменяется на 28,346. Итак, чему равен 1 пиксель в сантиметрах, если разрешение 28,346 пикселей на сантиметр? Простой арифметический пример на деление выдает результат — 0,04 см или 0,4 мм. Результат, конечно, очень приблизителен, но для среднего пользователя он подойдет. А теперь несколько примеров на соотношение пикселей и сантиметров

Несколько примеров. Сначала в 72 точки

Теперь, зная примерные размеры, вернемся к примеру с открыткой 10х15 см (некоторые фотостудии дают меньше, но это связано с размерами фотобумаги, стандарт - А4). Хватит ли нам такой открытки, чтобы напечатать квадрат 1000х1000, указанный на картинке из «Фотошопа»? Разрещение 72 точки. Переводим пиксели в сантиметры. 28,346х10, а потом на 15, округляя до целого, получаем — 283 на 425, это опять же очень приблизительный расчет.

Те, кто пробовал печатать снимки в домашних условиях, согласятся, что для печати, снятого даже мобильником, кадра на открытке, его нужно сильно масштабировать. В конце статьи будет приведена таблица, в которой отражен примерный перевод различных форматов в 150 точек. Кого заинтересует — могут при помощи калькулятора пересчитать в 100 или 72 точки.

Теперь возьмем стандартный форматный лист А4 и попробуем на нем разместить квадрат, который мы взяли для примера. Как известно — форматный лист равен 210 мм на 297. 21 на 29,7 см. Опять используем 72 точки и пробуем перевести пиксели в сантиметры.

Цифр называть не станем, но можно убедиться, что нашего листа не хватит для размещения 1000 точек. При этом в примере у нас отображен квадрат 1000х1000, что уж говорить о формате кадра среднего 2 мг пиксельного фотика с кадрами 2048х1536?

Те же примеры, но в 300 точек

Теперь мы вернемся к «Фотошопу» и вместо 72 выставим 300 (хорошее полиграфическое качество). Форматы все теже. Открытка 10х15 см и лист бумаги 21х29.7см. Сначала открытка. Как видим, при другом разрешении у нас еще и запас есть.

Теперь таже операция с листом.

А лист и того лучше. Тут не только один квадрат можно положить.

В заключение

Вот и получается: чем выше наше разрешение, тем больше информации можно вместить. Мы переставили разрешение примерно в 4 раза. А количество возможных пикселей выросло во сколько? Во много. Впрочем, соответствие пикселей и сантиметров приведено в двух таблицах выше. Напоминаем — для бумаги принято разрешение в 150 точек. Для экранного разрешения делим эти величины на два.

Увеличенный участок растрового изображения.

Реконструкция из множества пиксельных значений, использование точек, линий, сглаживания

Матрица ЖК-монитора

Пи́ксель , пи́ксел (иногда пэл , англ. pixel, pel - сокращение от piс tures el ement, которое в свою очередь сокращается до pix el ement, в некоторых источниках piс ture cel l - букв. элемент изображений ) или элиз (редко используемый русский вариант термина) - наименьший логический элемент двумерного цифрового изображения в растровой графике , или [физический] элемент матрицы дисплеев, формирующих изображение. Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной или круглой формы, характеризуемый определённым цветом (применительно к плазменным панелям , газоплазменная ячейка может быть восьмиугольной [ ]). Растровое компьютерное изображение состоит из пикселей, расположенных по строкам и столбцам. Также пикселем ошибочно [ ] называют элемент светочувствительной матрицы (сенсель - от sens or el ement ).

Чем больше пикселей на единицу площади содержит изображение, тем более оно детально. Максимальная детализация растрового изображения задаётся при его создании и не может быть увеличена. Если увеличивается масштаб изображения, пиксели превращаются в крупные зёрна. Посредством интерполяции ступенчатость можно сгладить. Степень детализации при этом не возрастает, так как для обеспечения плавного перехода между исходными пикселями просто добавляются новые, значение которых вычисляется на основании значений соседних пикселей исходного изображения.

Каждый пиксель растрового изображения - объект, характеризуемый определённым цветом , яркостью и, возможно, прозрачностью. Один пиксель может хранить информацию только об одном цвете, который и ассоциируется с ним (в некоторых компьютерных системах цвет и пиксели представлены в виде двух раздельных объектов, например, в видеосистеме ZX Spectrum).

Пиксель - это также наименьшая единица растрового изображения, получаемого с помощью графических систем вывода информации (компьютерные мониторы, принтеры и т. д.). Разрешение такого устройства определяется горизонтальным и вертикальным размерами выводимого изображения в пикселях (например, режим VGA - 640 × 480 пикселей). Пиксели, отображаемые на цветных мониторах, состоят из триад (субпикселей красного, зелёного и синего цветов, расположенных рядом в определённой последовательности). Для ЭЛТ-монитора число триад на один пиксель не фиксировано и может составлять единицы или десятки; для ЖК-монитора (при правильной настройке ОС) на один пиксель приходится ровно одна триада, что исключает муар . Для видеопроекторов и печатающих устройств применяется наложение цветов, где каждая составляющая (RGB для проектора или CMYK для принтера) целиком заполняет данный пиксель.

Кратные и дольные единицы

Этимология

Слово «пиксель» был впервые опубликовано в 1965 году Фредериком С. Биллингсли из лаборатории реактивного движения, для описания графических элементов видеоизображений от космических аппаратов к Луне и Марсу. Однако Биллингсли не писал термин сам. Вместо этого он получил слово «пиксель» от Keith E. McFarland, по Link Division of General Precision in Palo Alto, который не знал, где слово возникло. Макфарлэнд просто сказал, что это «используется в то время» (около 1963).

Слово представляет собой сочетание пикс, для изображения и элемента. Слово пикс появилось в заголовках журнала Variety в 1932 году, как аббревиатура для текстовых изображений, по отношению к фильмам. К 1938 году «пикс» в настоящее время используется в отношении неподвижных изображений.

Понятие «элемент изображения» относится к самым ранним дням телевидения, например, как «Bildpunkt» (немецкое слово для пиксела, буквально «точка изображения») в 1888 году немецкий патент Пола Нипкова. По другой версии, самая ранняя публикация самого термина элемента изображения был в журнале Wireless World в 1927 году, хотя он использовался ранее в различных патентах США, поданных ещё в 1911 году.

Некоторые авторы объясняют пиксель как изображение клетки, а уже в 1972 г. в графике и обработки изображений и видео, PEL часто используется вместо пикселя. Например, IBM использовали его в своем Technical Reference для original PC.

Варианты произношения и написания

Относительно нормативности использовании термина в форме «пиксел» либо «пиксель» имеются различные мнения. Так «Русский орфографический словарь РАН » квалифицирует форму «пиксел» как общеупотребительную, а форму «пиксель» как характерную разговорной профессиональной или разговорной и профессиональной речи (в сокращениях словаря нет расшифровки для разг. проф. речи , но есть отдельно разг. - разговорное, проф. - профессиональное ; однозначной расшифровки этого определения не даёт и справочная служба русского языка на портале Грамота.ру ). С другой стороны, действующий ГОСТ 27459-87 предусматривает термин «пиксель» как единственно возможный для использования в области применения указанного стандарта (компьютерная графика) и который «является обязательным для применения в документации и литературе всех видов, входящих в сферу действия стандартизации или использующих результаты этой деятельности ». При этом ГОСТ 27459-87 под термином «пиксель» понимает «наименьший элемент поверхности визуализации, которому может быть независимым образом заданы цвет, интенсивность и другие характеристики изображения ».

Разрешение компьютерных мониторов

Компьютеры могут использовать пиксели для отображения изображения, часто абстрактное изображение, которое представляет собой графический интерфейс пользователя. Разрешение этого изображения называется разрешение дисплея и определяется видеокартой компьютера. ЖК-мониторы также используют пиксели для отображения изображения, и имеют родное разрешение. Каждый пиксель состоит из триад, причем число этих триад, определяется родным разрешением. На некоторых ЭЛТ-мониторы, скорость развертки луча может быть фиксированной, в результате чего фиксируется родное разрешение. Большинство ЭЛТ-мониторы не имеют фиксированную скорость развертки луча, то есть они не имеют родное разрешение вообще - вместо этого они имеют ряд разрешений, которые одинаково хорошо поддерживаются. Для получения чёткого изображения на ЖК-дисплее, пользователь должен обеспечить разрешение дисплея компьютера соответствующее родному разрешению монитора.

Разрешение телескопов

Шкала пикселей использует в астрономии угловое расстояние между двумя объектами на небе, которые попадают в один пиксель друг от друга на детекторе (CCD или инфракрасного чипа). Шкала s измеряется в радианах отношением пиксельного р и фокусного расстояния F из предыдущих оптики, S = P / F. (Фокусное расстояние является произведением фокусного соотношения по диаметру соответствующей линзы или зеркала). Поскольку р обычно выражается в единицах угловых секунд на пиксель, потому что 1 радиан равен 180/π*3600≈206,265 секунды дуги, из-за диаметра часто даются в миллиметрах и размеров пикселей в микрометре, что дает ещё один фактор 1000, формула часто используется как s=206p/f.

Субпиксели

Многие дисплеи и изображения систем по разным причинам не способны отображать или воспринимать различные цветовые каналы в одном и том же месте. Таким образом, пиксельная сетка делится на одноцветные области, которые способствуют отображению или восприятию цвета при просмотре на расстоянии. В некоторых дисплеях, таких как LCD, LED и плазменных дисплеях, эти одноцветные области являются отдельно адресуемыми элементами, которые стали известны как субпиксели. Например, ЖК-дисплеи, как правило, делят каждый пиксель по горизонтали на три субпикселя. Когда квадратный пиксель делится на три субпикселя, каждый субпиксель обязательно является прямоугольным. В терминологии дисплейной промышленности, субпиксели часто называют пикселями, так как они являются основными адресуемыми элементами в точке видимых аппаратных средств, а следовательно, используются пиксельные схемы, а не подпиксельные.

Мегапиксель

Мегапиксель (MPx) составляет миллион пикселей; этот термин используется не только для количества пикселов в изображении, но и выражает количество сенсорных элементов изображения цифровых камер или числа дисплейных элементов цифровых дисплеев. Например, камера, которая выдает 2048 × 1536 пикселей изображения (3,145,728 готовых изображений пикселей) обычно использует несколько дополнительных строк и столбцов элементов датчика и обычно говорят, «3,2 мегапикселя» или «3.4 мегапикселя», в зависимости от того, содержит ли «эффективные» или «общее» количество пикселей.