Что такое пиксель? Виды пикселей. Что такое пиксель, его размеры и свойства. Понятие плотности пикселей в размерах картинки

Пиксель (Pixel) – наименьший элемент двумерного изображения в растровой графике.

Каждый наименьший элемент обладает своим цветом, яркостью и, возможно, прозрачностью.

Посмотрим под увеличением, как выглядит «пиксельная сетка ».

Для примера используется изображение, которое доступно .

Количество пикселей определяет уровень точности, детальности изображения (фотографии) и значение разрешения.

Количество пикселей связано с объемом мегапикселей в параметрах фотоаппарата.

Если фотоаппарат обладает 18.7 -мегапиксельной камерой, то максимальный размер будет 5184 х3436 , это означает, что фотография будет иметь 5184 пикселя по ширине и 3436 по высоте.

Разрешение

Размер изображения в пикселях измеряет общее число пикселей по ширине и высоте.

Разрешение (Resolution) – величина, определяющая четкость деталей растрового изображения. Чаще всего она устанавливается в количестве пикселей на дюйм (Pixels Per Inch / PPI).

Чем больше пикселей на меру измерения, тем выше разрешение.

Чем выше разрешение, тем лучше качество печати.

Примечание

В Фотошопе можно посмотреть на соотношение размера и разрешения открытого изображения, перейдя через меню « » ( / Сочетание клавиш «Atl+Ctrl+i »).

Рассмотрим на примере разницу разрешений.

Ниже представлено 2 варианта фотографии с разным разрешением.

При создании документа в Фотошопе (Файл – Создать | / Сочетание клавиш «Ctrl+N ») можно установить параметр «Разрешение » (Resolution).

Мы рассмотрели понятия «пиксель» и «разрешение» относительно растровых изображений и программы Фотошоп.

⇐ . (предыдущая страница учебника)

. (следующая страница учебника) ⇒

Современные экраны электронных устройств состоят из множества мельчайших элементов - пикселей. Рассмотрим, что такое пиксель.

Пиксель (пиксел) - это особая единица растрового изображения, применимая для экранов компьютеров, а также смартфонов, планшетов, видеорегистраторов и некоторых других устройств.

Пиксель представляет собой точку. Чем большее число точек отражает монитор, тем качественнее выглядит любая отображаемая на нем картинка. В веб-дизайне понятие пикселя применяется для обозначения размера фотографии, картинки или ячейки электронной таблицы.

Свойства пикселя

Пиксели принято выражать в миллиметрах. Величина, которой равен пиксель, зависит от следующих показателей:

• диагональ дисплея;
• разрешение дисплея;
• число пикселей на сантиметр.

Величина dpi выражается в пикселях на дюйм. Она дает возможность определить разрешающую способность дисплея.

Битые пиксели

Каждый из участков матрицы монитора управляется транзистором. Если последний выходит из строя, изображение прекращает выводиться на этот участок. Так и возникает битый пиксель. Он не всегда поддается ремонту и является опасным.

Неисправный пиксель не всегда принимает черный цвет. Так как каждая единица изображения состоит из нескольких субпикселей - синего, зеленого и красного, - застрявший пиксель может принимать один из этих цветов. Зачастую подобные нарушения незаметны пользователю. Исправить их можно самостоятельно в домашних условиях, используя специальные программы. Можете почитать статью на эту тему - . Мертвые пикселы принимают черный, серый или белый оттенок. Они возникают вследствие отсутствия питания в определенной части матрицы экрана. В отличие от застрявших, устранить мертвые пиксели практически невозможно.

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» (PIC ture) и «элемент» (EL ement). 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 10x15 см в разрешении 300 PPI, а для 40x25 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 10x15 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.

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).

Пиксель (Pixel) – понятие, возникшее на поприще развития цифровой техники. Является оно сокращением из двух слов picture и cell и определяет минимальный элемент, из которого состоит растровое изображение. Данное понятие широко используется в технике и программировании.

Изображение на мониторе и в распечатанном виде представляется именно в виде отдельных точек – пикселей. Размер растрового изображения выражается в количестве пикселей, приходящихся на высоту и ширину изображения, например 1680х1050, и называется разрешением.

Пиксели на матрице монитора

Если присмотреться с близкого расстояния к матрице монитора, то можно увидеть мелкие разноцветные точки. Изображение формируется именно из них. Отдельный пиксель на мониторе формирует группа субпикселей трех основных цветов: красный, зеленый, синий. Аппаратная часть монитора получает от ПК информацию о цвете пикселя, яркости и интенсивности, на основании чего определяет, какими параметрами должны обладать и субпиксели. После этого на матрицу подаются управляющие сигналы, и в определенной точке уже виден нужный цвет. То же самое касается и плазменных телевизоров.

У с электронно-лучевой трубкой также картинка создается путем формирования пикселя на основе группы субпикселей трех основных цветов. Только в этом варианте в составе пикселя может быть не по одному, а по много субпикселей красного, зеленного и синего цветов.

Высокое качество ЖК-мониторов определяется тем, что для каждого выводимого пикселя выделяется отдельный пиксель на матрице монитора. Это устраняет неприятный для зрения эффект муара, различий в размере каждого пикселя.

Пиксели в цифровой фотографии

Любая фотография, сохраненная в цифровом виде, представляет собой матрицу, состоящую из пикселей и значений цвета, насыщенности и яркости для каждого из них. Если при просмотре фотографии попробовать ее увеличить на мониторе ПК как можно больше, можно увидеть эти пиксели, которые представляют собой квадратики с определенным цветом. Внутри квадратика никаких переходов цвета нет, и лишь при удалении, когда в поле зрения появляются тысячи соседних пикселей с отличными оттенками, глаз человека видит переходы цветов и различает объекты, которые были сфотографированы, не обращая внимания уже на каждый пиксель в отдельности.

Чем меньше по размеру пиксели, тем более качественным изображение, построенное из них, будет казаться человеку. Количество пикселей на квадратный дюйм является характеристикой качества фотографии, или смартфона.

Обработка растрового изображения подразумевает работу с отдельными пикселями или их группами. Изменяя их цвет и яркость, можно сформировать новый рисунок или отредактировать уже имеющийся.

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.