Rozdzielczość obrazu - Image resolution

Rozdzielczość obrazu to szczegółowość obrazu . Termin ten dotyczy obrazów cyfrowych , obrazów filmowych i innych rodzajów obrazów. Wyższa rozdzielczość oznacza więcej szczegółów obrazu.

Rozdzielczość obrazu można mierzyć na różne sposoby. Rozdzielczość określa ilościowo, jak blisko siebie mogą znajdować się linie, a mimo to być widocznie rozdzielone . Jednostki rozdzielczości mogą być powiązane z rozmiarami fizycznymi (np. linie na mm, linie na cal), z całkowitym rozmiarem obrazu (linie na wysokość obrazu, znane również jako linie, linie TV lub TVL) lub z kątami. Pary linii są często używane zamiast linii; para linii zawiera ciemną linię i przyległą linię jasną. Linia to ciemna lub jasna linia. Rozdzielczość 10 linii na milimetr oznacza 5 ciemnych linii naprzemiennie z 5 jasnymi lub 5 par linii na milimetr (5 LP/mm). Rozdzielczość obiektywu fotograficznego i filmu są najczęściej podawane w parach linii na milimetr.

Rodzaje

Rozdzielczość aparatów cyfrowych można opisać na wiele różnych sposobów.

Liczba pikseli

Termin rozdzielczość jest często uważany za odpowiednik liczby pikseli w obrazowaniu cyfrowym, chociaż międzynarodowe standardy w dziedzinie aparatów cyfrowych określają, że zamiast tego powinien być nazywany „Liczbą całkowitych pikseli” w odniesieniu do czujników obrazu, a jako „Liczba zarejestrowanych pikseli” jest w pełni uchwycony. W związku z tym CIPA DCG-001 wzywa do notacji, takiej jak „Liczba zarejestrowanych pikseli 1000 × 1500”. Zgodnie z tymi samymi standardami „liczba efektywnych pikseli”, jaką ma czujnik obrazu lub aparat cyfrowy , to liczba czujników pikseli, które składają się na ostateczny obraz (w tym piksele nie znajdujące się na wspomnianym obrazie, ale mimo to obsługujące proces filtrowania obrazu), ponieważ w przeciwieństwie do całkowitej liczby pikseli , która obejmuje nieużywane lub osłonięte przed światłem piksele wokół krawędzi.

Obraz o wysokości N pikseli i szerokości M pikseli może mieć dowolną rozdzielczość mniejszą niż N linii na wysokość obrazu lub N linii TV. Ale kiedy zliczanie pikseli jest określane jako „rozdzielczość”, konwencja polega na opisaniu rozdzielczości pikseli zestawem dwóch dodatnich liczb całkowitych , gdzie pierwsza liczba to liczba kolumn pikseli (szerokość), a druga to liczba rzędy pikseli (wysokość), na przykład jako 7680 × 6876 . Inną popularną konwencją jest podawanie rozdzielczości jako całkowitej liczby pikseli na obrazie, zazwyczaj wyrażonej jako liczba megapikseli , którą można obliczyć, mnożąc kolumny pikseli przez rzędy pikseli i dzieląc je przez milion. Inne konwencje obejmują opisywanie pikseli na jednostkę długości lub pikseli na jednostkę powierzchni, na przykład piksele na cal lub na cal kwadratowy. Żadna z tych rozdzielczości pikseli nie jest prawdziwą rozdzielczością, ale są one powszechnie określane jako takie; służą jako górne granice rozdzielczości obrazu.

Poniżej znajduje się ilustracja tego, jak ten sam obraz może wyglądać w różnych rozdzielczościach pikseli, jeśli piksele byłyby słabo renderowane jako ostre kwadraty (zwykle preferowana byłaby płynna rekonstrukcja obrazu z pikseli, ale w przypadku ilustracji pikseli ostre kwadraty stanowią punkt lepszy).

Rozdzielczość ilustracja.png

Obraz o szerokości 2048 pikseli i wysokości 1536 pikseli ma w sumie 2048×1536 = 3 145 728 pikseli lub 3,1 megapiksela. Można go nazwać 2048 na 1536 lub obrazem o rozdzielczości 3,1 megapiksela. Obraz będzie bardzo niskiej jakości (72ppi), jeśli zostanie wydrukowany z szerokością około 28,5 cala, ale bardzo dobrej jakości (300ppi), jeśli zostanie wydrukowany z szerokością około 7 cali.

Liczba fotodiod w czujniku obrazu kolorowego aparatu cyfrowego jest często wielokrotnością liczby pikseli w wytwarzanym przez niego obrazie, ponieważ informacje z tablicy kolorowych czujników obrazu są wykorzystywane do rekonstrukcji koloru pojedynczego piksela. Obraz musi być interpolowany lub rozmazany, aby uzyskać wszystkie trzy kolory dla każdego piksela wyjściowego.

Rozkład przestrzenny

Terminy rozmycie i ostrość są używane dla obrazów cyfrowych, ale inne deskryptory są używane w odniesieniu do sprzętu rejestrującego i wyświetlającego obrazy.

Rozdzielczość przestrzenna w radiologii odnosi się do zdolności modalności obrazowania do rozróżniania dwóch obiektów. Techniki o niskiej rozdzielczości przestrzennej nie będą w stanie odróżnić dwóch obiektów, które są stosunkowo blisko siebie.

Obraz po lewej ma większą liczbę pikseli niż obraz po prawej, ale nadal ma gorszą rozdzielczość przestrzenną.

Miara tego, jak blisko linie mogą być rozdzielone na obrazie, nazywana jest rozdzielczością przestrzenną i zależy od właściwości systemu tworzącego obraz, a nie tylko od rozdzielczości w pikselach na cal (ppi). Ze względów praktycznych o czystości obrazu decyduje jego rozdzielczość przestrzenna, a nie liczba pikseli obrazu. W efekcie rozdzielczość przestrzenna odnosi się do liczby niezależnych wartości pikseli na jednostkę długości.

Rozdzielczość przestrzenna wyświetlaczy konsumenckich waha się od 50 do 800 pikseli linii na cal. W przypadku skanerów rozdzielczość optyczna jest czasami używana do odróżnienia rozdzielczości przestrzennej od liczby pikseli na cal.

W teledetekcji rozdzielczość przestrzenna jest zwykle ograniczona dyfrakcją , a także aberracjami, niedoskonałą ostrością i zniekształceniami atmosferycznymi. Odległość zmielonej próbki (GSD) od obrazu, piksel rozstaw na powierzchni Ziemi, jest zwykle znacznie mniejszy niż rozdzielczości wymiarowej spot.

W astronomii często mierzy się rozdzielczość przestrzenną w punktach danych na sekundę kątową w punkcie obserwacji, ponieważ fizyczna odległość między obiektami na obrazie zależy od ich odległości i różni się znacznie w zależności od obiektu zainteresowania. Z drugiej strony, w mikroskopii elektronowej rozdzielczość liniowa lub prążkowa odnosi się do minimalnego odstępu wykrywalnego między sąsiednimi liniami równoległymi (np. między płaszczyznami atomów), podczas gdy rozdzielczość punktowa odnosi się do minimalnego odstępu między sąsiednimi punktami, które można wykryć i zinterpretować np. jako sąsiednie kolumny atomów. Ten pierwszy często pomaga wykryć okresowość w próbkach, podczas gdy drugi (choć trudniejszy do osiągnięcia) jest kluczem do wizualizacji interakcji poszczególnych atomów.

W stereoskopowych obrazach 3D rozdzielczość przestrzenną można zdefiniować jako informację przestrzenną nagraną lub przechwyconą przez dwa punkty widzenia kamery stereoskopowej (lewej i prawej kamery).

Rozdzielczość widmowa

Kodowanie pikseli ogranicza informacje przechowywane w obrazie cyfrowym, a termin profil kolorów jest używany dla obrazów cyfrowych, ale inne deskryptory są używane w odniesieniu do sprzętowego przechwytywania i wyświetlania obrazów.

Rozdzielczość widmowa to zdolność do rozdzielania cech i pasm widmowych na ich oddzielne składniki. Kolorowe obrazy rozróżniają światło o różnych widmach . Obrazy wielospektralne mogą rozwiązywać jeszcze mniejsze różnice widma lub długości fali , mierząc i przechowując więcej niż tradycyjne 3 popularne kolorowe obrazy RGB.

Rozdzielczość czasowa

Rozdzielczość czasowa (TR) odnosi się do dokładności pomiaru w odniesieniu do czasu.

Kamery filmowe i szybkie kamery mogą rozwiązywać zdarzenia w różnych momentach. Rozdzielczość czasowa używana w przypadku filmów wynosi zwykle od 24 do 48 klatek na sekundę (klatki/s), podczas gdy kamery o dużej szybkości mogą mieć rozdzielczość od 50 do 300 klatek/s, a nawet więcej.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga opisuje fundamentalne ograniczenie maksymalnej rozdzielczości przestrzennej informacji o współrzędnych cząstka za nałożonych przez pomiar lub istnienia informacji dotyczących jego pędu do dowolnego stopnia precyzji.

To podstawowe ograniczenie może z kolei być czynnikiem wpływającym na maksymalną rozdzielczość obrazowania w skalach subatomowych, co można napotkać przy użyciu skaningowych mikroskopów elektronowych .

Rozdzielczość radiometryczna

Rozdzielczość radiometryczna określa, jak dokładnie system może reprezentować lub rozróżniać różnice w intensywności i jest zwykle wyrażana jako liczba poziomów lub liczba bitów , na przykład 8 bitów lub 256 poziomów, co jest typowe dla plików obrazów komputerowych. Im wyższa rozdzielczość radiometryczna, tym lepiej można przedstawić subtelne różnice w natężeniu lub współczynniku odbicia , przynajmniej teoretycznie. W praktyce efektywna rozdzielczość radiometryczna jest zazwyczaj ograniczona przez poziom szumu, a nie przez liczbę bitów reprezentacji.

Rozdzielczość w różnych mediach

To jest lista tradycyjnych, analogowych rozdzielczości poziomych dla różnych mediów. Lista zawiera tylko popularne formaty, a nie rzadkie formaty, a wszystkie wartości są przybliżone, ponieważ rzeczywista jakość może się różnić w zależności od maszyny lub taśmy. Dla ułatwienia porównania wszystkie wartości dotyczą systemu NTSC. (W przypadku systemów PAL zamień 480 na 576.) Formaty analogowe zwykle miały mniejszą rozdzielczość chrominancji.

  • Analogowe i wczesne cyfrowe

Wiele kamer i wyświetlaczy przesuwa składowe kolorów względem siebie lub miesza rozdzielczość czasową z rozdzielczością przestrzenną:

  • Wąski ekran komputerowy w rozdzielczości 4:3
    • 320×200 : MCGA
    • 320×240 : QVGA
    • 640×480 : VGA
    • 800×600 : Super VGA
    • 1024×768 : XGA / EVGA
    • 1280×1024: SXGA/UVGA
    • 1600x1200 : UXGA
  • Analog
  • Cyfrowy
    • 500×480 : Cyfrowy8
    • 720×480 : D-VHS , DVD , miniDV , Cyfrowa Betacam (NTSC)
    • 720×480 : Panoramiczny DVD (anamorficzny) (NTSC)
    • 854×480 : EDTV (telewizja o rozszerzonej rozdzielczości)
    • 720×576 : D-VHS , DVD , miniDV , Digital8 , Digital Betacam (PAL/SECAM)
    • 720×576 : Panoramiczny DVD (anamorficzny) (PAL/SECAM)
    • 1280×720: D-VHS, HD DVD , Blu-ray , HDV (miniDV)
    • 1440×1080 : HDV (miniDV)
    • 1920×1080 : HDV (miniDV), AVCHD, HD DVD, Blu-ray, HDCAM SR
    • 1998×1080 : Płaski 2K (1,85:1)
    • 2048×1080: kino cyfrowe 2K
    • 3840×2160 : 4K UHDTV , Ultra HD Blu-ray
    • 4096×2160 : Cyfrowe kino 4K
    • 7680×4320: telewizor 8K UHD
    • 15360×8640 : Cyfrowe kino 16K
    • 61440×34560 : Cyfrowe kino 64K
    • Sekwencje z nowszych filmów są skanowane w 2000, 4000, a nawet 8000 kolumn, zwanych 2K, 4K i 8K , w celu wysokiej jakości edycji efektów wizualnych na komputerach.
    • IMAX , w tym IMAX HD i OMNIMAX: rozdzielczość około 10 000 × 7000 (7000 linii). Jest to około 70 MP, co jest obecnie jednoczujnikową cyfrową kamerą kinową o najwyższej rozdzielczości (stan na styczeń 2012 r.).
  • Film
    • Film 35 mm jest skanowany do wydania na DVD w 1080 lub 2000 linii od 2005 roku.
    • Rzeczywista rozdzielczość oryginalnych negatywów z aparatu 35 mm jest przedmiotem wielu dyskusji. Zmierzone rozdzielczości negatywu wahały się od 25-200 LP/mm, co odpowiada zakresowi 325 linii dla 2-perf , do (teoretycznie) ponad 2300 linii dla 4-perf na T-Max 100. Kodak twierdzi, że 35 Według starszego wiceprezesa IMAX film mm ma odpowiednik rozdzielczości 6K w poziomie.
  • Wydrukować
PPI Piksele mm
800 1000 31,8
300 1000 84,7
200 1000 127
72 1000 352,8
PPI Piksele mm
800 3150 100
300 1181 100
200 787 100
72 283 100
PPI Piksele mm Rozmiar papieru
300 9921×14008 840×1186 A0
300 7016×9921 594×840 A1
300 4961×7016 420×594 A2
300 3508×4961 297×420 A3
300 2480×3508 210×297 A4
300 1748×2480 148×210 A5
300 1240×1748 105×148 A6
300 874×1240 74×105 A7
300 614×874 52×74 A8
  • Nowoczesne rozdzielczości aparatów cyfrowych
    • Cyfrowy aparat średnioformatowy – pojedynczy, nie łączony jeden duży sensor cyfrowy – 80 MP (od 2011, obecny od 2013) – 10320 × 7752 lub 10380 × 7816 (81,1 MP).
    • Telefon komórkowy – Nokia 808 PureView – 41 MP (7728 × 5368), Nokia Lumia 1020 – również 41 MP (7712 × 5360)
    • Cyfrowy aparat fotograficzny – Canon EOS 5DS – 51 MP (8688 × 5792)

Zobacz też

Bibliografia