Эффективные пиксели что это

Эффективные пиксели что это

Артем Кашканов, 2016

С момента появления цифровой фототехники между разными производителями идет своеобразная "гонка мегапикселей", когда новая модель фотоаппарата неизменно получает матрицу все большего и большего разрешения. Темпы этой гонки год от года меняются — достаточно долго "вертикальным" пределом для кропнутых зеркалок были 16-18 мегапикселей, но потом в очередной раз в производство были внедрены какие-то инновации и разрешающая способность кропнутых камер подбирается к отметке в 25 мегапикселей.

Для начала вспомним, что пиксель — это базовый элемент, точка, одна из тех, из которых формируется цифровое изображение. Этот элемент дискретный и неделимый — нет таких понятий как "миллипиксель" или 0.5 пикселя 🙂 Зато есть понятие мегапиксель, под которым понимается массив пикселей в количестве 1 000 000 штук. К примеру, изображение размером 1000*1000 пикселей — имеет разрешение ровно 1 мегапиксель. Разрешение матриц большинства фотокамер давно уже перевалило за отметку 15 мегапикселей. Что это дало? Когда разрешение цифровых фотокамер было 2-3 мегапикселя, каждый лишний мегапиксель был действительно серьезным преимуществом. Сейчас же мы наблюдаем парадоксальную ситуацию — заявленное разрешение матриц любительских зеркалок стало таким, что дает возможность делать отпечатки приемлемого качества форматом чуть не А1! В то время как большинство фотолюбителей редко печатают фотографии больше чем 20 на 30 см, для этого достаточно 3-4 мегапикселей.

Стоит ли менять старый фотоаппарат на такой же по функциям, но "более мегапиксельный?"

Возьмем для примера два фотоаппарата — "простенький" любительский Canon EOS 1100D и "продвинутый" Canon EOS 700D. У первого разрешение матрицы "всего лишь" 12 мегапикселей, у второго — "целых" 18 мегапикселей. Разница — в 1.5 раза. Первая мысль, возникающая у многих фотолюбителей примерно такая — "Поменяв 1100Д на 700Д я буду получать в 1.5 раза лучшую детализацию! Теперь на фотографиях будут видны абсолютно все нюансы — мне этого так не хватало с моей старой камерой!". Эта установка активно поддерживается рекламщиками. Фотолюбитель, убедивший себя, в том что ему совершенно необходима новая камера, разбивает копилку и идет в магазин.

А давайте возьмем калькулятор и посчитаем, какой реальный прирост разрешения фотографии будет при переходе с 12 на 18 мегапикселей. 18-мегапиксельная матрица того же 700D дает изображение шириной 5184 пикселя, в то время как максимальная ширина изображения у 12-мегапиксельного 1100D составляет 4272 пикселя (данные взяты из технических характеристик фотоаппарата). Поделим 5184 на 4272 и получим разницу всего в 21%. То есть, при увеличении разрешения матрицы в 1.5 раза, фотография увеличивается в размерах всего в 1.21 раза. Если изобразить это графически, то получится такое сравнение.

Разница неожиданно мала! Получается, отличия между 12 и 18 мегапикселями не столь уж и существенны. Вывод — слухи о значимости роста мегапикселей сильно преувеличены. Перейти с 12- на 18-мегапиксельный аппарат (или с 18- на 24-мегапиксельный) только в надежде получить значительный прирост детализации на фотографиях — попасть на удочку маркетологов.

Рост мегапикселей в ряде случаев снижает резкость даже при использовании хорошей оптики!

Казалось бы — это вообще похоже на бред! Однако, не будем торопиться с выводами. Логично, что при росте мегапикселей с сохраненем размеров сенсора уменьшается площадь каждого отдельно взятого пикселя. Возможно, вы знаете, что уменьшение площади пикселя приводит к снижению его реальной чувствительности, а, следовательно, к росту уровня шумов (чисто теоретически). Однако, благодаря постоянному совершенствованию технологий и алгоритмов обработки сигналов, новые матрицы, даже несмотря на ощутимое снижение площади пикселей имеют весьма невысокий уровень шумов. Но опасность может подстерегать совсем с другого края.

Я уже рассказывал о такой вещи как дифракция. Не вдаваясь в подробности, напомню, что это свойство волны огибать препятствие, чуть меняя при этом направление. При прохождении пучка света через узкое отверстие, этот пучок имеет свойство как-бы распыляться, подобно спрею (да простят меня физики за такое сравнение 🙂

В нашем случае в качестве отверстия выступает апертура (диафрагменное отверстие). Чем сильнее зажата диафрагма, тем под большим углом "распыляется спрей". В итоге, "идеально четкая" точка после прохождения апертуры превращается в размытое пятнышко. Чем меньше диаметр апертуры, тем сильнее это размытие. А теперь давайте к этой картинке добавим небольшой кусочек матрицы с пикселями и попробуем приблизительно представить, как будет выглядеть эта "идеально четкая" точка на фотографии.

Невысокое разрешение, крупные пиксели

Высокое разрешение, мелкие пиксели

Что из этого получилось? Будем считать, что пиксели имеют квадратную форму.

Диаметр пятна размытия оказался меньше размера пикселя и "идеально четкая" точка получилась размером в 1 пиксель (это идеальный вариант).

Диаметр пятна размытия оказался больше размера пикселя и его края попали на соседние пиксели, в итоге на картинке "идеально четкая" точка оказалась размытым пятнышком.

Естественно, приведенные иллюстрации не претендуют на абсолютную точность, не учтено множество нюансов — хотя бы то, что при формировании изображения происходит интерполяция соседних пикселей и многое другое. Суть в том, чтобы показать, что при уменьшении площади пикселя уменьшается рабочий диапазон диафрагменных чисел. Если у матрицы очень большое разрешение, не стоит слишком сильно зажимать диафрагму объектива, поскольку это приведет к появлению на фотографиях дифракционного размытия. Матрицы с малым количеством мегапикселей позволяют зажимать диафрагму чуть ли не до f/22 и особого размытия при этом не наблюдается.

Купили современную тушку? Позаботьтесь о хорошей оптике!

Разрешение матриц большинства современных любительских фотоаппаратов со сменной оптикой находится между 16 и 24 мегапикселями. Со временем этот диапазон неизбежно будет смещаться в сторону больших значений. Как правило, при этом совершенствуется и оптика, идущая в комплекте с фотоаппаратом. Современные китовые объективы хоть и существенно прибавили в качестве, но все же являются "компромиссными" вариантами. Прорисовать картинку во всех нюансах для запечатления на 24-мегапиксельной матрице они, чаще всего не способны (либо способны, но в очень узком диапазоне настроек, например, только в диапазоне 28-35 мм при диафрагме 8). Если вы ищете бескомпромиссный вариант, вам потребуется качественная и, соответственно, дорогая оптика. Стоимость объектива, схожего с китовым по функциональности, но имеющего лучшую разрешающую способность, в разы превосходит стоимость китового объектива:

Кстати, не факт, что "продвинутая" версия будет гарантированно "прорисовывать" картинку — возможно, объектив проектировался в то время, когда о матрицах с таким разрешениях знать не знали. По этой же причине не рекомендуется использовать китовые объективы от очень старых камер. У меня был опыт использования старого китового объектива от Canon EOS 300D (6 мегапикселей) на аппарате 550D (18 мегапикселей) — когда-то брал у друга поиграться на вечер. Старый 18-55 и на 300Д не блистал качеством картинки, но на 550Д он просто убил наповал! Такое впечатление, что резкости не было нигде.

Кстати.

Фиксы (т.е. объективы с фиксированным фокусным расстоянием) — отличная альтернатива бюджетным зумам. Они будут очень кстати, если китовый объектив не обеспечивает желаемой детализации, но лишних 1000-1500 долларов на покупку "крутого" объектива нет. Самые популярные фиксы — "полтинники" (50 мм), точнее их младшие версии со светосилой f/1.8. При стоимости, сравнимой с китовым объективом они существенно превосходят его по качеству изображения, однако обладают меньшей универсальностью — за все нужно платить. Подробнее

Карманная мыльница с 20 мегапикселями — маразм через край!

Как ни печально, но другого выбора скоро уже не будет. Большинство компактных фотоаппаратов имеют матрицу размером 1/2.3", то есть примерно 6*4.5 мм — в 4 раза меньше, чем у "кропнутой" камеры и в 6 раз меньше, чем у полнокадровой. Разрешение при этом составляет, как правило, не меньше 20 мегапикселей. Нетрудно представить, какой несуразно мелкий размер имеет каждый пиксель. Миниатюрный объектив мыльницы имеет очень малый размер апертуры, что усиливает дифракционное размытие. В итоге картинка при просмотре в 100% масштабе выглядит очень "мягкой".

Читайте также:  Лучшие шутеры от первого лица на ps4

Слева — 100% кроп с фотографии, сделанной 16-мегапиксельной мыльницей Sony TX10 с матрицей 1/2.3". Справа для сравнения — аналогичный вид, снятый на зеркалку. Обратите внимание, что картинка у мыльницы выглядит очень грязно — реальной детализации нет, есть только программная попытка цсилить контуры. И это в центре кадра! По краям кадра детализация снижается еще сильнее и зачастую выглядит как недоразумение:

И так снимает большинство современных компактных мыльниц. Например, вот еще одна статья, в которой приведены 100% кропы с фотоаппарата Panasonic DMC-SZ1 (ближе к концу статьи). Спрашивается — зачем в такие аппараты ставить матрицы с таким высоким разрешением? Практической ценности эти мегапиксели не имеют никакой, зато с точки зрения маркетинга звучит очень убедительно — в фотоаппарате размером со спичечный коробок целых 20 мегапикселей.

Так сколько же должно быть мегапикселей в фотоаппарате?

Возвращаемся к основному вопросу, которому посвящена статья. Все зависит от типа фотоаппарата, размера матрицы и возможностей оптики. Лично я считаю, что разумное количество мегапикселей такое:

Для аппаратов со сменной оптикой с китовым объективом — около 12 мегапикселей. При большем разрешении матрицы сужается "рабочий" диапазон фокусных расстояний и диафрагм. Хотите получать максимально детализированное изображение — старайтесь не снимать на "крайних" фокусных расстояниях, устанавливайте диафрагму 8.

Для аппаратов со сменной оптикой с фиксами или профессиональными зумами такого явного ограничения нет, главное, чтобы объектив смог прорисовать все эти мегапиксели. Отсутствие НЧ-фильтра дает определенное преимущество, но есть ряд недостатков — о них поговорим чуть ниже. и еще при росте мегапикселей снижается максимальное "рабочее" диафрагменное число. Старайтесь не снимать в обычных условиях с диафрагмой больше 11-13 — будет заметно снижение резкости из-за дифракционного размытия.

Для мыльниц с матрицей 1/1.7" и меньше разумный предел — 10-12 мегапикселей. Все что больше — маркетинговый ход, не имеющий к детализации никакого отношения.

Какие характеристики матрицы важнее числа мегапикселей?

Во-первых, физический размер матрицы. Как уже было написано выше, 20 мегапикселей на матрице 1/2.3" и 20 мегапикселей APS-C или FF — совсем разные вещи. Большие матрицы всегда обеспечивают лучшую цветопередачу, более широкий динамический диапазон и более богатые оттенки, чем маленькие по размеру.

Во-вторых, играет роль структура матрицы. Подавляющее большинство современных камер имеет "баеровскую" матрицу со сглаживающим низкочастотным фильтром. Один пиксель изображения формируется путем интерполяции группы 2*2 пикселя матрицы (2 зеленых, 1 красный, 1 синий). НЧ-фильтр чуть "замыливает" картинку, но препятствует возникновению муара на объектах с регулярным повторяющимся рисунком (например, ткань). В последнее время наблюдается тенденция по отказу от НЧ-фильтра у байеровских матриц. Муар при этом подавляется встроенным ПО фотоаппарата.

Стоит отметить еще матрицы X-Trans (используются в фотоаппаратах Fujifilm), которые имеют по сравнению с "баером" более "хаотичную" структуру расположения цветных сенсоров RGB, в них для интерполяции используются группы размером 6*6 пикселей матрицы — это исключает образование муара и позволяет обходиться без НЧ-фильтра, что, как уже говорилось выше, улучшает детализацию изображения.

В конце концов, играет роль новизна техники и ее класс. Какой бы совершенной ни была матрица у фотоаппарата, не меньшую роль играет процессор и внутрикамерное ПО, выполняющее обработку сигнала, полученного с матрицы. Как правило, дорогая техника высокого класса при той же начинке (матрица-процессор), что и любительские камеры, дает лучшее качество картинки — чуть больший динамический диапазон, чуть большее рабочее ISO. Производитель не разглашает причин этих различий, но несложно догадаться, что главная причина — внутрикамерное программное обеспечение. Нередко бывает, что у младшей и старшей модели матрицы одинаковые, но качество картинки разное. Это объясняется тем, что у дешевых моделей обработка сигнала идет по более урезанному алгоритму, поэтому они проигрывают в качестве картинки старшим моделям. Но этот проигрыш реально заметен только в сложных условиях освещенности, например, при съемке на сверхвысоких ISO.

Термин пиксель широкую популярность получил вместе с популярностью цифры. Сам термин образован как сокращение слов picture element («элемент изображения»). Речь идет о точках, что образуют картинку, которую мы видим на компьютерном дисплее или экране телевизора. Один кадр, сделанный цифрой, может состоять из нескольких миллионов таких точек.

Хотя ложные цвета и муар подавляются, фильтр нижних частот, к сожалению, снижает резкость общего изображения. Эта конструкция преуспевает в выявлении полного потенциала разрешения объектива и датчика изображения. Непревзойденное представление разрешения разрешит отдельные листья на деревьях в альбомной съемке.

Недавно оборудована коррекцией дифракции и цветной коррекции коррекции объектива

Вместе с хроматической аберрацией искажения и увеличения коррекция периферийного освещения и коррекция дифракции вновь добавляются. Эта камера будет поддерживать более качественную отделку. Гладкое соединение между тенями и цветами обеспечивает изображения более подробными описаниями.

Любой пиксель состоит из пяти элементов информации. Два отвечают за его координаты: положение по вертикали и положение по горизонтали. А еще три определяют цвет: яркость красного, яркость синего и яркость зеленого цвета. Совместно все эти элементы информации позволяют считывающему устройству определить правильный цвет точки и поместить ее в правильном месте на экране. Все пиксели, заполняющие экран, вместе образуют один кадр.

Красивое размытие и насыщенное трехмерное ощущение

Главная особенность среднеформатных камер также проявляется в их эффектах размытия. Глубина поля неглубокая и размытость гладкая. Субъекты, захваченные апертурой в самом широком расположении, выглядят более трехмерными, чем даже когда их видели невооруженным глазом. Эти функции делают мягкое, насыщенное трехмерное выражение и атмосферу, которые особенно подходят для камер среднего формата, могут иметь более глубокое значение на фотографиях.

Чтобы синтезировать голографическое цветное изображение, можно последовательно принимать три голограммы на разных длинах волн, например, в красной, зеленой и синей частях спектра и цифровое объединение их. Однако, поскольку пиксели разных каналов на цветовом датчике Байера не находятся в одном и том же физическом местоположении, обычные методы демозаизации генерируют цветовые артефакты в голографическом изображении с одновременным многоволновым освещением.

Но еще чаще употребляется термин мегапиксель . Это величина в один миллион пикселей, из которых создается изображение. Обычно в мегапикселях измеряют размер фотографии или отсканированного снимка. Но при выборе фотоаппарата в мегапикселях отображается одна из его существенных характеристик — разрешение матрицы.

В магазине меня убеждали, что чем больше этот показатель, тем будет лучше. Но в действительности оказалось, что количество мегапикселей — отнюдь не самый главный показатель качества аппарата.

Здесь мы демонстрируем, что пиксельное суперразрешение можно объединить в процесс демультиплексирования цвета, чтобы значительно подавить артефакты в области голографического цветного изображения с мультиплексированием по длине волны. Методы вычислительной микроскопии становятся все более и более мощными благодаря быстрым улучшениям в чипах цифровых изображений, графических процессорах, а также методам реконструкции новых изображений, которые позволяют получать изображения с высоким разрешением в больших областях и объемах образцов.

Важное значение имеет физический размер матрицы — чем она больше, тем качественнее получится снимок. Даже при одинаковом количестве пикселей качество фотографий с разных фотокамер может оказаться разным. Размер пиксельных ячеек приобретает первостепенное значение по сравнению с их количеством. Чем меньше размер пикселя, тем выше уровень шума изображения. Фото: Depositphotos

Голографическая микроскопия обычно требует пространственной и временной когерентности освещения, хотя частично-когерентные или даже некогерентные источники также могут быть использованы в некоторых образцах изображений. Для достижения цветной визуализации в цифровой голографии были использованы различные методы.

Один из наиболее часто используемых подходов последовательно захватывает три голограммы на разных длинах волн, в красных, зеленых и синих частях спектра, а затем в цифровой форме перекрестно регистрирует и объединяет эти голограммы для восстановления цветного изображения образца. В качестве альтернативы этому методу последовательного цветового освещения одновременное многоволновое освещение образца также использовалось в сочетании с чипом цветного изображения для оцифровки полученной многоцветной голограммы одним снимком.

Читайте также:  Как передать видео по блютузу

Если на матрице с диагональю ½, 5 дюйма реализовать 8 и больше мегапикселей, это обернется постоянным присутствием шума даже при низких значениях светочувствительности. В компактных камерах и большинстве зеркалок нежелательные эффекты сглаживает встроенная программа шумоподавления, но ее вмешательство приводит к замыленности снимка.

По сравнению с последовательной цветовой подсветкой этот одновременный подход к освещению экономит время эксперимента за счет цифрового демультиплексирования цветовых каналов; однако реконструированные цветные изображения имеют более низкое разрешение и показывают цветовые артефакты. Чтобы лучше справляться с такими артефактами выборки, были также предложены различные подходы к демозаизации Байера, но, однако, эти методы все же не позволяют создавать бездефектное демультиплексирование голографических высокочастотных полос, создаваемых многоволновым освещением.

Конечно, от количества мегапикселей зависит размер и качество изображения. Но задумывались ли вы о том, почему большинство фотобанков устанавливает минимальную границу по этому параметру в районе от одного до четырех мегапикселей? Дело в том, что даже двух мегапикселей вполне достаточно, чтобы напечатать хороший снимок формата 10×15, а 4 мегапикселя хватит, чтобы создать качественное фото 20×30.

Другим важным преимуществом этого встроенного голографического подхода является компактность и экономичность его настройки, что делает его очень подходящим для применения в области телемедицины и использования на местах. Поскольку это линейная геологическая геометрия изображений, необходимо устранить шум двойного изображения, характерный для встроенной настройки, и для этой цели мы использовали фазовый поиск на основе множества высот.

Оптическая настройка и сбор данных

Основываясь на этой матрице спектрального поперечного разговора, демультиплексированные голограммы, соответствующие трем одновременным длинам волн освещения в нашей голографической установке формирования изображения, затем могут быть определены посредством левой обратной операции.

Кроме того, размер пиксельных ячеек совместно с качеством фотодиодов влияют на такой показатель как динамический диапазон — это способность светочувствительных ячеек матрицы воспроизводить детали объекта в определенном диапазоне ступеней экспозиции. Проще говоря, от этой характеристики зависит, насколько точно может камера передавать оттенки.

Многофакторный фазовый поиск

Одним из недостатков геометрии голографической геометрии является двойной имитационный шум. Дополнительные ограничения, такие как поддержка объекта, разреженность или несколько измерений на разных высотах или углах освещения, могут использоваться для устранения шума двойного изображения. Для пространственно плотных и связанных объектов мы обычно используем фазовый поиск на основе множества высот, потому что относительно сложно определить поддержку объекта для таких связанных образцов. В этом многорежимном алгоритме поиска итерационных фаз, мы начинаем с одной из голограмм с суперрешением пикселей и передаем их цифровым способом на следующую высоту измерения, где мы заменяем амплитуду поля измеренной амплитудой, а затем распространяем до следующей высоты, пока мы не достигнем последнего измерения.

Но даже если в фотоаппарате установлена матрица с высоким разрешением, испортить картину в прямом смысле этого слова может дешевая оптика. Свойства объектива зачастую не соответствуют возможностям начинки, поэтому компактные цифровики не подходят для серьезной съемки. Почти 90 процентов любительских цифровиков имеют матрицы, на которых расположены от 5 до 12 млн. пикселей. У зеркалок разрешение от 8 до 21 млн. пикселей, зато размеры сенсоров куда больше.

Каждая операция распространения волны выполняется с использованием метода углового спектра. Для более быстрой сходимости мы также используем решение уравнения переноса интенсивности как нашу начальную фазу для многофазового поиска фазы. В экспериментах, описанных в этой рукописи, мы измерили голограммы с 4 последовательными высотами, которые осевые разделены на

Коррекция насыщенности при оцифровке голограмм с длинноволновым мультиплексированием

Несмотря на то, что насыщенность пикселей можно избежать, уменьшив время экспозиции до точки, в которой не будут насыщены пиксели, это приведет к неприемлемой потере информации, так как большинство пикселей будут использовать только небольшую часть динамического диапазона. В качестве альтернативы, здесь мы используем алгоритм коррекции насыщения на байесовской основе, который использует ненасыщенные пиксели из других цветовых каналов в одном и том же физическом местоположении, чтобы получить более точную оценку насыщенных пикселей.

Фото: Depositphotos

Значения интенсивности пикселя различаются по геометрической и цветовой точности, динамическому диапазону, наличию шумов. На эти характеристики влияет число фотодетекторов, использованных для его определения, качество линзы, комбинации сенсоров, размеры фотодиодов, предустановленные программы обработки изображений, формат, в котором сохраняется изображение и т. д.

Теоретически доказано, что, используя этот байесовский подход оценки, исправленное изображение всегда будет иметь меньшую ошибку, чем некорректированная насыщенная. Предположим, что для данного необработанного изображения значения пикселей разных цветовых каналов следуют нормальному распределению.

Где и обозначают значения пикселей насыщенных и ненасыщенных каналов и представляют их среднее значение соответственно и, и представляют собой их ковариацию. Насыщенный канал можно заменить на его статистическое ожидание, используя известные измерения не насыщенных каналов в одном и том же месте.

Впрочем, если вы не собираетесь устраивать фотовыставку и заниматься фотохудожеством вплотную, вполне можно найти адекватную модель для конкретных задач. А для оперативной съемки, размещения фото и отправки через интернет вполне можно выбрать оптимальный вариант — компактный цифровик среднего уровня. Специалисты рекомендуют обращать внимание на 5−8-мегапиксельные модели , т. е. выбирать для творческих работ непрофессиональных фотографов золотую середину — такого разрешения вполне достаточно, чтобы получить четкую и красочную картинку.

Мы численно выполнили этот алгоритм коррекции насыщения в пять шагов следующим образом. После определения уровня насыщения расстояние всех каналов до уровня насыщения можно определить как. Где и определить среднее и дисперсию всех ненасыщенных пикселей в цветовом канале, соответственно.

Все пиксели в двух других исправленных каналах принимаются как допустимые пиксели. Шаг Исправить второй наиболее насыщенный канал, используя уравнение, взяв исправленный наиболее насыщенный канал, а другой некорректированный канал — как действительные пиксели.

Фото: Depositphotos

Это комплексное понятие; фотографу необходимо иметь достаточно полное представление о разрешении, поскольку оно оказывает решающее влияние на качество снимков. Если фото будут использоваться как обои на рабочий стол , очень важно чтобы было необходимое разрешение.

Уайт-балансировка длинноволновых мультиплексированных голограмм

Шаг Исправить третий насыщенный канал, используя уравнение, принимая скорректированные значения первого и второго наиболее насыщенных каналов в качестве действительных пикселей. Обычно мы выполняем шаги 3-5, чтобы получить улучшенные результаты. Хотя уровни мощности мультиплексированных длин волн освещения во время наших измерений настраиваются так, что их обнаруженные интенсивности очень близки друг к другу, все еще существуют небольшие неконтролируемые изменения среди цветовых каналов. Чтобы исправить эти изменения мощности, мы сначала выбираем единую фоновую область захваченной голограммы, вычисляем среднее значение каждого канала Байера в этой выбранной области, которое принимается за относительный уровень мощности каждой длины волны освещения.

Как было сказано выше, представляет собой массив фотоэлементов, уложенных в строгом порядке. Каждый фотоэлемент создает один пиксель изображения. Грубо говоря, чем больше количество пикселей, тем выше разрешение снимка.

В этом смысле разрешение является мерой общего числа пикселей матрицы, или произведения числа пикселей по ее высоте но число пикселей по ширине. Например, стандартная матрица формата 3072 к 2048 пикселей имеет разрешение 6 291 456 пикселей, или, как чаще говорят, 6.2 мегапикселя (Мпикс.).
Очевидно, что матрица с разрешением 6.2 Мпикс. способно запечатлеть больше деталей, чем сенсор меньшего формата. Однако на качество фотографий влияют и другие факторы: доля пикселей, реально используемых в получении изображения (эффективных пикселей), о также их форма, физические размеры и способ укладки.

Читайте также:  Не работает внешний монитор ноутбука

Все восстановленные голографические изображения затем нормализуются с использованием этих рассчитанных коэффициентов мощности, чтобы получить бело-сбалансированное изображение. В этой работе мы также обратились к следующему вопросу: если бы можно было произвольно выбрать эти три длины волны освещения, каков был бы оптимальный диапазон длин волн для каждого мультиплексированного источника? Интуитивно, оптимальность выбранных длин волн зависит от спектров пропускания цветных фильтров на чипе изображения, а также от характеристик пропускания образца, который будет отображаться.

К примеру, любой фотоэлемент обладает чувствительностью в определенном диапазоне яркости света (динамическом диапазоне>, и размер этого диапазона может варьироваться у матриц различных марок. Чем шире динамический диапазон, тем больше информации может получить фотоэлемент. Поэтому возможны случаи, когда камера с меньшим числом пикселей матрицы может обеспечивать более высокое реальное разрешение, чем аппарат с повышенным числом мегапикселей. Гораздо важнее вопрос, сколько пикселей вам реально необходимо, и ответ на него зависит от целей фотосъемки и способа использования снимков. Например, многие смеялись, когда фирма Nikon выпустила свою профессиональную камеру D2H с4.1 миллиона пикселей; однако эта камера предназначена для того сегмента рынка, где этого разрешения более чем достаточно — большая часть снимков фотожурналистов выходит в печать на дешевой газетной бумаге. С другой стороны, для профессионального рекламного фотографа больше подойдет камера наподобие Саnon 1 Ds.

Если мультиплексированные каналы выбраны слишком близко к длине волны, перекрестный разговор между ними будет слишком сильным, и мощность освещения одного или нескольких каналов должна быть уменьшена для обеспечения конечной глубины бит цифрового датчика, что в свою очередь, приведет к потере пространственной информации. Чтобы лучше понять, как эта ошибка декомплексации изменяется в зависимости от выбора мультиплексированных длин волн освещения, мы провели поиск грубой силы всех возможных комбинаций длин волн для спектрального диапазона от 400 нм до 700 нм с шагом 1 нм и сравнили возникающие в результате ошибки демплексного уплотнения.

ЧТО ТАКОЕ «ЧИСЛО ЭФФЕКТИВНЫХ ПИКСЕЛЕЙ»?

Производители обычно приводят два показателя разрешения матрицы — полное число пикселей и число эффективных пикселей. На качество снимков оказывает влияние только второй параметр, так как именно «эффективные» пиксели матрицы используются для создания изображения и отражают ее реальное разрешение; оставшаяся часть пикселей используется — камерой для других целей.

Как показано на рисунке, различия между ошибками демультиплексирования для разных комбинаций длин волн составляют более 6% в широком спектральном диапазоне, который также содержит типичный выбор красных, зеленых и синих диапазонов освещения. Исходя из этого, мы пришли к выводу, что для типичного датчика Байера, такого как датчик, который мы использовали в этой работе, диапазон комбинаций длин волн, который может использоваться для одновременного освещения образца, довольно большой.

Обычные методы демозаизации, используемые в цифровых камерах и фотографической литературе, редко страдают от этих артефактов, поскольку большинство естественных изображений пространственно гладкие. Однако, когда речь идет о многоцветной цифровой голографической микроскопии, записанные голограммы содержат быстрые колебания и полосы, и поэтому использование обычного подхода к демозаизации приведет к серьезным артефактам цвета.

Когда изображение сжимается по алгоритму «с потерей информации» (например, в формате JPEG), программа уменьшает реальный размер файла (число байт); при этом часть исходных данных безвозвратно теряется. Когда такой файл открывается в программе просмотра или графическом редакторе, другой алгоритм восстанавливает исходный вид изображения, «строя догадки» о потерянных данных. Иногда это приводит к заметному ухудшению качества снимков и появлению артефактов (ошибок алгоритма восстановления).

Большинство камер предоставляет несколько уровней JPFG-сжатия, которые чаще всего называются Fine, Normal и Basic. Соотношение размера исходного и сжатого файла при их ж использовании обычно составляет в режиме Fine 1:4, в режимах Nornal — 1:8 и Basic — 1:16.

Необходимо отметить, что при каждом новом сохранении файла JPEG происходит очередная потеря данных, и качество изображения постепенно ухудшается.

С другой стороны, при сжатии без потерь (TIFF, RAW) данные просто «плотно упаковываются) с помощью универсального компьютерного алгоритма, и восстановленное изображение ничем не отличается от оригинала.

В использование сжатия с потерями есть определенный смысл, поскольку создаваемые файлы имеют существенно меньший размер и гораздо быстрее передаются по электронной почте или компьютерной сети.

В некоторых моделях камер (в частности, Nikor D100) включение сжатия может сильно замедлить обработку изображений. В более современных камерах, таких как Nikon D2H и D70, применение сжатия ускоряет работу за счет быстрой записи Снимков но CF-карту.

Пользуясь достижениями компьютерных технологий, будь то планшет, смартфон, ноутбук или стационарный компьютер, мы даже не задумываемся, насколько сложны эти устройства с технической точки зрения и из каких почти микроскопических частей состоят элементы, которые в плане функциональности играют важную роль. И это, кстати, касается не только «начинки» гаджета, но и многих элементов, которые мы видим постоянно. Что такое современный смартфон? Это в первую очередь картинка. А из чего состоит это самое изображение на экране? Пора рассказать вам о таком интереснейшем понятии, как пиксель.

Само слово отнюдь не новое и знакомо большинству пользователей. Это определение часто применяется, чтобы обозначить качество картинки. Но что же представляет собой пиксель, как отдельная единица, каков его размер и какую роль он играет?

1. Пиксель – атом цифрового изображения

Если не вдаваться в скучную техническую терминологию, пиксель можно определить как базовую, самую маленькую единицу измерения изображения на мониторе. Это крошечная точка, которая имеет чаще всего округлую или прямоугольную форму, если посмотреть на нее под сильным увеличением. Цветность пикселей может быть разной. Существуют как черно-белые элементы, так и цветные. А их сочетание как раз и позволяет создавать красочные кадры на экранах современных устройств.

2. Пиксели и размер изображения

Сам по себе пиксель очень мал и, казалось бы, не имеет большого значения для всего изображения – всего лишь точка. Но наверняка вы встречали характеристики картинок и фотографий по количеству пикселей. Например, фото разрешением 300х100 пикселей. На деле это означает, что в конкретном изображении содержится 300 пикселей в горизонтальном расположении и 100 пикселей в вертикальном. Этот показатель в профессиональном языке имеет наименование плотности.

3. Как качество изображения зависит от количества пикселей?

Плотность пикселей имеет колоссальную важность при оценке качества и отдельного изображения, и монитора в целом. Эта характеристика считается ведущей, когда мы заговариваем о качестве цветопередачи и контурах изображения. Чем большее количество маленьких точек-пикселей монитор способен вместить, тем более четким, ярким и насыщенным будет картинка. Следовательно, такой монитор будет востребованным среди покупателей.

4. Какое информационное наполнение имеет пиксель?

Несмотря на свои более чем скромные размеры, пиксель обладает пятью информационными составляющими: три ответственны за цветовое решение пикселя. От них зависит, будет он иметь только два базовых цвета — черный и белый — или окажется более ярким. А вот две остальные составляющие определяют его расположение в пространстве монитора или экрана смартфона. Вся эта информация доступна головному считывающему элементу устройства, которое практически мгновенно способно распознать параметры каждого пикселя и найти для него правильное место, чтобы получилась нужная картинка.

5. Мегапиксель — это сколько?

Сама приставка «мега-» уже дает основания сделать предположение, что эта единица будет больше обычного пикселя. Если вы так думаете, то не ошибаетесь. Мегапиксель это прямоугольник, состоящий из одного миллиона крошечных пикселей, расположившихся в вертикальном и горизонтальном направлении. Этот параметр используется чаще всего для определения размерных параметров существующего изображения.

Поделитесь постом с друзьями!

Ссылка на основную публикацию
Что является почтовым адресом
Как известно, Правилами ведения журналов учета полученных и выставленных счетов-фактур, книг покупок и книг продаж при расчетах по налогу на...
Что написать о себе в инстаграмме девушке
Вроде как и всё ясно, но в самом деле, как только доходит до дела, написать о себе в Инстаграм, у...
Что нового в айос 12 1
Apple выпустила iOS 12.1.1 − скорее всего, последнюю публичную сборку iOS 12 в этом году. Хотя это обновление по большей...
Что читает pdf формат
Существует множество инструментов, позволяющих прочесть формат PDF: от небольших утилит до онлайн сервисов и специализированных программных продуктов. Просто для прочтения,...
Adblock detector