Что такое пиксели. Виды пикселей

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.

Сколько пикселей содержится в одном сантиметре — казалось бы, вопрос очевидный, подвохов тут быть не должно. Но все не так просто, как кажется на первый взгляд. Дело в том, что пиксель не является какой-то фиксированной величиной — это наименьший логический элемент двумерного растрового изображения, имеющий свой размер, прозрачность, координаты, цвет. Потому, рассмотрим подробнее данные свойства пикселей и для решения проблемы познакомимся с такими понятиями, как разрешение печатающего устройства (DPI) и разрешение экрана монитора (PPI).

Так выглядит изображение под большим увеличением. Маленькие квадратики, которые вы можете наблюдать на данном фото и есть те самые пиксели.

Количество пикселей, наряду с разрядностью палитры, являются одной из важнейших характеристик, влияющих на качество изображения. Всё это нужно знать, чтобы определить количество пикселей в 1 сантиметре. Чем меньше пиксель, тем более детализированным выйдет конечное изображение. Это происходит вследствие того, что при меньшем размере пикселей увеличивается их количество на единицу площади. Давайте введем величину, характеризующую число пикселей на единицу площади и назовем ее Разрешением. Данная характеристика имеет четыре разновидности, в зависимости вида преобразования изображения — DPI, PPI, LTI и SPI. Основными тут являются величины DPI и PPI, рассмотрим их подробнее.

• DPI — количество точек на дюйм, тип разрешения, применяемый к принтерам при печати изображений. Чем больше данный параметр, тем более детализированным выйдет изображение при печати.
• PPI — количество пикселей на дюйм, применяется для указания разрешающей способности монитора. Данная величина, чаще всего, подсчитывает количество пикселей, которые поместятся на экране вашего монитора.

Таким образом, если говорить об изображениях напрямую, то следует отметить, что оно не имеет собственной разрешающей способности. Данный параметр формируется устройством, на котором изображение было создано. К примеру, если фото A сделано на 3-мегапиксельную камеру, то разрешающая способность его будет равна 2048 пикселей по ширине на 1536 по высоте. Если для снимка B использовалась 4-мегапиксельная камера, то, соответственно, разрешение такого изображения будет составлять 2464 пикселя по ширине и 1632 по высоте.

Логично далее подчеркнуть взаимосвязь разрешения экрана с размером изображения. Возьмем описанные выше примеры. Если вывести изображение A на печать с разрешением 300 DPI, то на выходе мы получим фотографию с размерами 17×13 сантиметров. Если же напечатать фото B, то оно будет иметь размеры 19×14 сантиметров. Та же тенденция будет наблюдаться и при выводе данных изображений на экран монитора. Фото B займет на дисплее большие размеры, чем фото A.

Отсюда следует любопытный вывод — разрешение в чистом виде не является мерой точности и качества изображения, оно лишь формирует конечные размеры, при которых картинка будет иметь наивысшую детализацию. Но, учитывая тот факт, что людям удобней разглядывать более крупные изображения, условно мы можем отнести значение данной характеристики к основному при описании степени детализации.

Настала пора познакомиться с принципом определения размера пикселя в 1 см.

Определение количества пикселей в 1 сантиметре

Перед тем, как познакомиться с вышеописанными терминами и закономерностями, вы, наверняка, были озабочены лишь одним вопросом — количества пикселей в 1 см. Теперь же вы понимаете, что количество пикселей на единицу площади, то есть разрешение — это не фиксированная величина. А зависит она от размеров самого пикселя, более того, она является переменной, если говорить о выводе картинки на плоский носитель.

Ну а как определить размеры пикселя? На самом деле, данный вопрос является очень каверзным. Ведь такого понятия как «размер пикселя» не существует. Пиксель не является какой-то независимой величиной — это часть связи между разрешением экрана, физическим и пиксельным размером данного дисплея. Любые свойства пикселя задаются устройством, в котором происходит обработка изображения. Но, именно отсюда, из данного определения вытекает формула, которая позволяет определить количество пикселей на единицу площади, то есть разрешение PPI:

P/U=R, где P — пиксельный размер экрана, U — физический размер экрана и R — количество пикселей, приходящихся на один дюйм.

К примеру, один из экранов Mac Cinema Display 27 от компании Apple обладает физической шириной в 23.5 дюйма, пиксельная ширина его равна 2560. Исходя из этих данных мы можем вычислить плотность пикселей на дюйм:

2560/23.5=109 пикселей приходится на один дюйм данного дисплея. Давайте попробуем перевести эту величину в сантиметры:

1 дюйм = 2.54 см, следовательно, 109/2.54 = 42 пикселя на сантиметр, так мы рассчитали, сколько пикселей в одном сантиметре данного экрана.

Формула № 2 для вычисления PPI

Существует альтернативная формула, позволяющая также определить PPI. Для этого нам нужно знать диагональ экрана:

[√W^2+H^2]/D=R, где W — ширина экрана в пикселях, H — высота, а D — диагональ, выраженная в дюймах. Предлагаю применить эту формулу к рассмотренному выше примеру:

• Так как соотношение сторон Mac Cinema Display — 16: 9, а пиксельная ширина 2560, то можем вычислить отсюда высоту дисплея:

(2560/16)*9=1440;

1. Диагональ рассматриваемого нами экрана равна 27 дюймов;
2. Подставим данные значения в формулу и найдем плотность пикселей на дюйм:

[√2560^2+1440^2]/27=109 PPI, то есть те же 42 пикселя на сантиметр.

Используя эти формулы, можно рассчитать, сколько пикселей в одном сантиметре при условии, что фото сделано с помощью цифрового устройства, например, камеры. При печати используется совершенно другое разрешение, которое называется DPI. Используя его, можно рассчитать конечный размер изображения при выводе его на плоский носитель, что может пригодится на практике, к примеру, если вы увлекаетесь фотографией.

Как определить размер фото при печати

Итак, для начала предлагаю рассчитать, сколько пикселей приходится на один сантиметр при выводе изображения на плоский носитель. Как правило, печатающие устройства имеют разрешение 300 DPI. Это означает, что на один дюйм изображения придется 300 точек. Точки и пиксели — это не всегда одно и тоже, потому как некоторые принтеры печатают точки без смешения красок, что требует большего числа точек для того, чтобы отобразить пиксель. Тем не менее знание этого параметра помогает определить размер изображения, выводимого на печать. Для того, чтобы узнать это, используется следующая формула:

X=(2.54*p)/dpi, где x — длина стороны фото, 2.54 — количество сантиметров в одном дюйме, p — пиксельный размер стороны.

К примеру, нам требуется распечатать фотографию с разрешением 2560 x 1440. Разрешение печатающего устройства — 300 dpi. Воспользуемся формулой, чтобы определить размеры плоского носителя, на который будет распечатано данное изображение.

• X = (2.54*2560)/300=21 сантиметр в ширину;
• X = (2.54*1440)/300=12 сантиметров в длину.

Таким образом, размер фотобумаги, требующейся для распечатки данного изображения, должен иметь размеры 21 x 12 см.

3 на 4 см сколько в пикселях?

При распечатке фото используются разные размеры, 3 x 4 см — один из них. Давайте попробуем определить разрешение такого фото в пикселях при его распечатке (разрешение принтера — 300 dpi). Для этого воспользуемся приведенной выше формулой:

x=(2.54*p)/300, отсюда

p1 = (300*2.3)/2.54 = 271 — пиксельная ширина фото;

p2 = (300*4)/2.54 = 472 — пиксельная длина;

Таким образом, в данной фотографии будет содержаться 271*472=127912 пикселей.

Заключение

С появлением разновидности разрешений, точек, капель и так далее стала возникать путаница в определении плотности пикселей, размере фото и др. Но, приведенные в статье формулы являются актуальными.

Если вы хотите узнать больше информации о DPI и PPI, предлагаю взглянуть вам на видеоролики, раскрывающие содержание данных понятий:

Вконтакте

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) ⇒

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.

Пикселем называется наименьшая единица измерения двумерного цифрового изображения. Также пиксель является наименьшим элементом измерения матрицы дисплеев. Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной или круглой формы. Если говорить о двумерном изображении, то пиксель является только количественной характеристикой, говорящей о размере изображения и его четкости. В матрицах дисплеев, пиксель является величиной, говорящей о ее размерах, а также о цветовой характеристике.

Вывод: пиксель – единица измерения, имеет определенный размер и цвет (в некоторых случаях).

Пиксельная характеристика двумерных ратовых изображений. Размер пикселя.

В компьютерной терминологии любое изображение принято измерять в пикселях. Кроме термина «пиксель» можно встретить сленговое определение «точка».

Например, это изображение имеет размеры 200?100 пикселей, или точек. Это значит, что каждый квадратный дюйм этого изображения состоит из 200 точек по горизонтали, и 100 точек по вертикали. Такая характеристика имеет свой термин – DPI (плотность пикселей). Одной из важнейших характеристик двумерного изображения является плотность пикселей, чем она выше, тем четче будет изображение. Данный пример демонстрирует 1-дюймовую картинку с разной плотностью пикселей, если провести косую линию толщиной в 1 дюйм, по точкам (пикселям) в левом изображении с (DPI 72), то мы увидим что-то вроде лесенки. Если же провести косую линию по правому изображению с (DPI 300), мы увидим более сглаженную линию, где лесенку не будет видно, за счет более мелких пикселей. Если данное изображение увеличить, будут видны крупные квадраты различного цвета, формирующие общую картинку, и в правом случае, изображение будет более четки, потому что имеет больший запас пикселей.

Теперь рассмотрим цветовую характеристику пикселя. Каждый пиксель может передавать только один цвет в единицу времени, это может быть цвет, яркость или вообще прозрачность. Если рассматривать пиксели матрицы дисплеев, то следует учитывать, что они обычно состоят из трех субпикселей, некоторые технологии используют четвертый субпиксель.