Все, что вы знаете о разрешении изображения, возможно, неправильно

«Разрешение» - это термин, который люди часто используют, иногда неправильно, когда говорят об изображениях. Эта концепция не такая черно-белая, как «количество пикселей на изображении». Продолжайте читать, чтобы узнать, чего вы не знаете.

Как и в большинстве случаев, когда вы анализируете популярный термин, такой как «разрешение», до уровня, связанного с академическим (или вызывающим), вы обнаруживаете, что это не так просто, как вы могли бы поверить. Сегодня мы увидим, как далеко заходит понятие «разрешение», кратко поговорим о значении этого термина и немного о том, что означает более высокое разрешение в графике, печати и фотографии..

Итак, да, изображения сделаны из пикселей, верно?

Вот как вам, вероятно, объяснили разрешение: изображения представляют собой массив пикселей в строках и столбцах, а изображения имеют заранее определенное количество пикселей, а изображения большего размера с большим количеством пикселей имеют лучшее разрешение… верно? Вот почему вас так искушает эта 16-мегапиксельная цифровая камера, потому что большое количество пикселей соответствует высокому разрешению, верно? Ну, не совсем, потому что разрешение немного мрачнее, чем это. Когда вы говорите об изображении, как будто это всего лишь набор пикселей, вы игнорируете все остальные вещи, которые в первую очередь улучшают изображение. Но, без сомнения, одна часть того, что делает изображение «высоким разрешением», состоит в большом количестве пикселей для создания узнаваемого изображения..

Может быть удобно (но иногда неправильно) называть изображения с большим количеством мегапикселей «высоким разрешением». Поскольку разрешение превышает количество пикселей в изображении, было бы более точно назвать его изображением с высоким разрешение в пикселях, или высокий плотность пикселей. Плотность пикселей измеряется в пикселях на дюйм (PPI) или иногда в точках на дюйм (DPI). Потому что плотность пикселей является мерой точек относительно дюйм, один дюйм может иметь десять пикселей или миллион. И изображения с более высокой плотностью пикселей смогут лучше различать детали - по крайней мере, до точки.

Несколько ошибочная идея «высокий мегапиксель = высокое разрешение» является своего рода переносом со времен, когда цифровые изображения просто не могли отображать достаточно деталей изображения, потому что не хватало маленьких строительных блоков, чтобы составить приличное изображение. Поэтому, когда цифровые дисплеи стали содержать больше элементов изображения (также называемых пикселями), эти изображения смогли разрешить подробнее и дать более четкую картину происходящего. В определенный момент потребность в миллионах и миллионах дополнительных элементов изображения перестает быть полезной, поскольку она достигает верхнего предела других способов разрешения деталей изображения. Заинтригованный? Давайте взглянем.

Оптика, детали и разрешение данных изображения

Другая важная часть разрешения изображения напрямую связана с тем, как оно снимается. Некоторое устройство должно анализировать и записывать данные изображения из источника. Именно так создаются большинство видов изображений. Это также относится к большинству цифровых устройств обработки изображений (цифровые зеркальные камеры, сканеры, веб-камеры и т. Д.), А также к аналоговым методам обработки изображений (например, к пленочным камерам). Не вдаваясь в подробности о том, как работают камеры, мы можем поговорить о том, что называется «оптическим разрешением».

Проще говоря, разрешение в отношении любого вида изображения означает «способность решать детали.«Вот гипотетическая ситуация: вы покупаете модные штаны, сверхмегапиксельную камеру, но не можете сделать резкие снимки, потому что объектив ужасен. Вы просто не можете сфокусировать его, и он делает размытые снимки без деталей. Вы можете назвать свое изображение высоким разрешением? Вы могли бы соблазниться, но вы не можете. Вы можете думать об этом как о чем оптическое разрешение средства. Линзы или другие средства сбора оптических данных имеют верхние пределы количества деталей, которые они могут захватывать. Они могут захватывать только столько света на основе форм-фактора (широкоугольный объектив или телеобъектив), сколько фактор и стиль объектива позволяют в более или менее ярком свете.

Свет также имеет тенденцию к преломлять и / или создавать искажения световых волн, называемые аберрации. И то, и другое создает искажения деталей изображения, удерживая свет от точной фокусировки для создания четких изображений. Лучшие линзы формируются для ограничения дифракции и, следовательно, обеспечивают более высокий верхний предел детализации, независимо от того, имеет ли целевой файл изображения плотность мегапикселей для записи деталей или нет. Хроматическая аберрация, проиллюстрировано выше, когда различные длины волны света (цвета) движутся с разными скоростями через линзу, чтобы сходиться в разных точках. Это означает, что цвета искажены, детализация возможно теряются, и изображения записываются неточно на основе этих верхних пределов оптического разрешения.

Цифровые фотодатчики также имеют верхние пределы возможностей, хотя соблазнительно предположить, что это связано только с мегапикселями и плотностью пикселей. На самом деле, это еще одна темная тема, полная сложных идей, достойных отдельной статьи. Важно помнить, что при разрешении деталей с помощью мегапиксельных датчиков существуют странные компромиссы, поэтому мы углубимся в подробности на мгновение. Вот еще одна гипотетическая ситуация: вы выбираете более старую камеру с высоким мегапикселем для новой камеры с вдвое большим количеством мегапикселей. К сожалению, вы покупаете один с тем же фактором кропа, что и у вашей последней камеры, и у вас возникают проблемы при съемке в условиях низкой освещенности. Вы теряете много деталей в этой среде, и вам приходится снимать в супер быстрых настройках ISO, делая ваши изображения зернистыми и уродливыми. Компромисс заключается в том, что у вашего сенсора есть фотосайты, маленькие крошечные рецепторы, которые захватывают свет. Когда вы упаковываете все больше и больше фотосайтов в сенсор для создания большего количества мегапикселей, вы теряете более громоздкие, более крупные фотосайты, способные захватывать больше фотонов, что поможет визуализировать больше деталей в условиях слабой освещенности.

Из-за этой зависимости от ограниченных носителей записи света и ограниченной собирающей свет оптики разрешение деталей может быть достигнуто с помощью других средств. Эта фотография - изображение Анселя Адамса, известного своими достижениями в создании изображений с высоким динамическим диапазоном с использованием методов уклонения и прожига, а также обычных фотобумаги и фильмов. Адамс был гением, когда брал ограниченные медиа и использовал их для разрешения максимально возможного количества деталей, фактически обойдя многие ограничения, о которых мы говорили выше. Этот метод, так же как и тональное отображение, является способом увеличения разрешения изображения путем выделения деталей, которые в противном случае могли бы не быть видны.

Разрешение деталей и улучшение обработки изображений и печати

Поскольку термин «разрешение» является таким широким термином, он также оказывает влияние на полиграфическую промышленность. Вы, вероятно, знаете, что достижения последних нескольких лет сделали телевизоры и мониторы более высокого разрешения (или, по крайней мере, сделали мониторы и телевизоры с более высоким разрешением более коммерчески жизнеспособными). Подобные революции в технологии обработки изображений улучшают качество изображений при печати - и да, это тоже «разрешение».

Когда мы не говорим о вашем офисном струйном принтере, мы обычно говорим о процессах, которые создают полутона, линейные тона и сплошные формы из какого-то промежуточного материала, используемого для переноса чернил или тонера на какую-то бумагу или подложку. Или, проще говоря, «формы на предмете, который чернил на другом предмете». Изображение, напечатанное выше, скорее всего, было напечатано с помощью какого-либо процесса офсетной литографии, как и большинство цветных изображений в книгах и журналах в вашем доме. Изображения уменьшаются до рядов точек и наносятся на несколько различных поверхностей для печати несколькими разными чернилами и объединяются для создания печатных изображений.

Печатные поверхности обычно отображаются с использованием какого-либо светочувствительного материала, который имеет собственное разрешение. И одной из причин того, что качество печати так резко улучшилось за последнее десятилетие, является повышенное разрешение улучшенных технологий. Современные офсетные печатные машины имеют повышенное разрешение деталей, поскольку в них используются точные системы лазерной визуализации с компьютерным управлением, аналогичные тем, которые используются в вашем офисном лазерном принтере. (Есть и другие методы, но лазер, возможно, является лучшим качеством изображения.) Эти лазеры могут создавать более мелкие, более точные, более стабильные точки и формы, которые создают более качественные, более богатые, более цельные отпечатки с более высоким разрешением на основе печатные поверхности, способные разрешать больше деталей. Уделите немного времени, чтобы взглянуть на отпечатки, сделанные еще в начале 90-х, и сравнить их с современными - скачок в разрешении и качестве печати довольно ошеломляющий.

Не путайте мониторы и изображения

Разрешение изображений может быть довольно просто совмещено с разрешением вашего монитора. Не поддавайтесь искушению, просто потому, что вы смотрите на изображения на мониторе, и оба они связаны со словом «пиксель». Это может сбивать с толку, но пиксели в изображениях имеют переменную глубину пикселей (DPI или PPI, то есть они могут иметь переменную пикселей на дюйм), в то время как мониторы имеют фиксированное количество физически управляемых, управляемых компьютером точек цвета, которые используются для отображения данных изображения, когда ваш компьютер запрашивает их. Действительно, один пиксель не связан с другим. Но их обоих можно назвать «элементами изображения», поэтому их обоих называют «пикселями». Говоря просто, пиксели в изображениях - это способ запись данные изображения, в то время как пиксели в мониторах являются способами дисплей эти данные.

Что это значит? Вообще говоря, когда вы говорите о разрешении мониторов, вы говорите о гораздо более четком сценарии, чем с разрешением изображения. Хотя есть и другие технологии (о которых мы сегодня не поговорим), Можно Проще говоря, улучшайте качество изображения, большее количество пикселей на дисплее увеличивает способность дисплея более точно определять детали..

В конце концов, вы можете думать о создаваемых вами изображениях как о конечной цели - среде, на которой вы собираетесь их использовать. Изображения с чрезвычайно высокой плотностью пикселей и разрешением пикселей (например, изображения с высоким мегапикселем, снятые с цифровых фотоаппаратов) подходят для использования с печатного носителя с очень плотной (или «печатной точкой») печать, например, для струйной печати или офсетной печати, поскольку Есть много деталей для разрешения принтера высокого разрешения. Но изображения, предназначенные для Интернета, имеют гораздо меньшую плотность пикселей, потому что мониторы имеют плотность пикселей примерно 72 ppi, и почти все из них имеют максимальную плотность около 100 ppi. Следовательно, на экране можно увидеть только такое «разрешение», но все детали, которые разрешены, могут быть включены в фактический файл изображения..

Простые маркеры, которые нужно убрать, это то, что «разрешение» не так просто, как использование файлов с большим или большим количеством пикселей, но обычно является функцией разрешение деталей изображения. Помня об этом простом определении, просто помните, что существует много аспектов создания изображения с высоким разрешением, причем разрешение в пикселях является лишь одним из них. Мысли или вопросы по поводу сегодняшней статьи? Дайте нам знать о них в комментариях или просто отправьте свои вопросы на [email protected].

Авторы изображения: Desert Girl от bhagathkumar Bhagavathi, Creative Commons. Lego Pixel art от Эммануэля Дигиаро, Creative Commons. Lego Bricks от Бенджамина Эшама, Creative Commons. D7000 / D5000 B & W Кэри и Кейси Джордан, Creative Commons. Диаграммы хроматической аберрации Боба Меллиша и DrBob, лицензия GNU через Википедию. Sensor Klear Loupe от Майкла Тояма, Creative Commons. Ansel Adams изображение в открытом доступе. Смещение Томаса Рота, Creative Commons. Светодиод RGB от Tyler Nienhouse, Creative Commons.