El principio de los píxeles
Varios otros tipos de conceptos se derivan de la idea de píxeles, como vóxeles, texels y surfels, que se utilizan en otras aplicaciones de procesamiento de imágenes y gráficos por computadora.
A veces se utilizan puntos para representar píxeles, especialmente los especialistas en marketing informático, que la mayoría de las veces utilizan DPI (puntos por pulgada).
Podemos decir que los píxeles en una imagen visible (como una página impresa) o los píxeles representados por señales electrónicas, o los píxeles representados por señales digitales, o los píxeles en una pantalla, o los píxeles digitales en una cámara ( elemento sensible a la luz). Se podrían agregar muchos otros ejemplos a esta lista, con sinónimos más precisos según el contexto, como píxel, punto de muestra, byte, bit, punto, mancha, superconjunto, punto triple, conjunto de franjas, ventana, etc.
También podemos hablar de píxeles de manera abstracta, especialmente cuando usamos píxeles como medida de resolución (también llamada resolución, lo mismo a continuación), como 2400 píxeles por pulgada o 640 píxeles por línea. La cantidad de píxeles de una imagen a veces se denomina resolución de imagen, aunque la resolución tiene una definición más específica. Cuantos más píxeles se utilicen para representar una imagen, más parecido será el resultado a la imagen original.
Los píxeles se pueden representar mediante un solo número, como una cámara digital de "0,3 megapíxeles", que tiene una capacidad nominal de 300.000 píxeles, o se pueden representar mediante un par de números, como "monitor de 640x480"; , que representa 640 píxeles horizontales y 480 píxeles verticalmente (como un monitor VGA), por lo que su total es 640 × 480 = 307.200 píxeles.
Los puntos de muestreo de color de las imágenes digitales (como los archivos JPG comúnmente utilizados en páginas web) también se denominan píxeles. Debido a los diferentes tipos de monitores de computadora, es posible que estos no se correspondan uno a uno con algunas áreas de los píxeles de la pantalla. En áreas donde esta diferencia es clara, los puntos del archivo de imagen están más cerca de los elementos de textura.
En programación informática, una imagen compuesta de píxeles se denomina mapa de bits o imagen rasterizada. El término ráster proviene de la tecnología de televisión analógica, donde se utilizan imágenes en mapas de bits para codificar imágenes digitales y algunos tipos de arte generado por computadora. En pocas palabras, los píxeles son los valores de los puntos en una imagen, los puntos se dibujan en líneas y las líneas se dibujan en superficies. Por supuesto, la claridad de una imagen está determinada por algo más que los píxeles. Los píxeles mencionados por la cámara en realidad significan el número máximo de píxeles. El píxel es la unidad de resolución. Este valor de píxel es solo la resolución máxima efectiva admitida por la cámara.
300.640×480
500.800×600
800.024×768 5” (3,5×5 pulgadas)
1,3 millones 1280×960 6” (4×6 pulgadas)
2,0 millones 1600×1200 8” (6×8 pulgadas) 5” (3,5×5 pulgadas)
310 10,048×1536 10" ( 8×10 pulgadas) 7" (5×7 pulgadas)
4,3 millones 2400×1800 12" (10×12 pulgadas) 8" (6×8 pulgadas)
p>
5 millones 2560×1920 12” (10×12 pulgadas) 8” (6×8 pulgadas)
6 millones 3000×2000 14” (11×14 pulgadas) 10” (8 ×10 pulgadas)
8 millones 3264×2488 16” (12×16 pulgadas) 10” (8×10 pulgadas)
11 millones 4080×2720 20” (16×20 pulgadas) 12" (10×12 pulgadas)
14M 4536×3024 24" (18×24 pulgadas) 14" (11×14 pulgadas)
Las dimensiones anteriores son aproximadas. Cuando el tamaño de la imagen está en píxeles, debemos especificar su resolución fija para poder convertir el tamaño de la imagen al tamaño real.
Por ejemplo, la resolución de imagen comúnmente utilizada para la mayoría de la producción de páginas web es 72, es decir, 72 píxeles por pulgada, y 1 pulgada equivale a 2,54 centímetros. Luego, mediante la conversión, podemos obtener que por centímetro equivale a otros 28 píxeles; Un ejemplo es que una imagen con una longitud de 15x15 centímetros equivale a 420*420 píxeles de longitud.
Puntos DPI por pulgada
Líneas LPI por pulgada
Píxeles PPI por pulgada Debido a que la resolución de la mayoría de los monitores de computadora se puede ajustar a través del sistema operativo de la computadora, el monitor La resolución de píxeles puede no ser una medida absoluta. Los monitores LCD modernos están diseñados para tener una resolución nativa, lo que representa una combinación perfecta entre píxeles y grupos de elementos. (Los tubos de rayos catódicos también utilizan grupos fluorescentes de tres elementos rojo, verde y azul, pero no coinciden con los píxeles de la imagen, por lo que no se pueden comparar con los píxeles).
Para este monitor, la resolución nativa produce las imágenes más detalladas. Pero como el usuario puede ajustar la resolución, el monitor debe poder mostrar otras resoluciones. Las resoluciones no nativas deben lograrse ajustando el remuestreo en la pantalla LCD, utilizando un algoritmo de interpolación. Esto a menudo hace que la pantalla se vea rota o borrosa.
Por ejemplo, una pantalla con una resolución nativa de 1280×1024 se ve mejor con una resolución de 1280×1024, o se puede mostrar en 800×600 usando varios tripletes físicos para representar un píxel, pero el Es posible que la resolución de 1600 × 1200 no se muestre completamente porque el triplete físico no es suficiente. Los píxeles pueden ser rectangulares o cuadrados. Existe un número llamado relación de aspecto, que se utiliza para expresar cuántos píxeles hay.
Por ejemplo, una relación de aspecto de 1,25:1 significa que el ancho de cada píxel es 1,25 veces su altura. Los píxeles de los monitores de computadora suelen ser cuadrados, pero los píxeles utilizados en imágenes digitales tienen una relación de aspecto rectangular, como los utilizados en PAL y NTSC, variantes del estándar de imágenes digitales CCIR 601 y sus correspondientes formatos de pantalla ancha. Cada píxel de una imagen monocromática tiene su propia escala de grises. 0 normalmente significa negro, mientras que el valor máximo suele significar blanco.
Por ejemplo, en una imagen de 8 bits, el número sin signo más grande es 255, por lo que este es el valor del blanco. En una imagen en color, cada píxel se puede representar por su tono, saturación y brillo, pero generalmente se representa por su intensidad de rojo, verde y azul (ver RGB). La cantidad de colores diferentes que puede expresar un píxel depende de los bits por píxel (BPP). Este número máximo se puede encontrar elevando la profundidad del color a la potencia de dos.
Por ejemplo, los valores comunes son:
8 bpp [2^8=256; (256 colores)];
16 bpp [2^] 16 =65536; (65,536 colores, llamado color alto)];
24 pb [2^24=16777216; (16,777,216 colores, llamado color verdadero)];
48 pb [ 2^48=281474976710656; (281, 474, 976, 710, 656 colores, utilizado en muchos escáneres profesionales).
Los gráficos con 256 colores o menos a menudo se almacenan en la memoria de video en formato bloque o plano, donde cada píxel en la memoria de video es un índice en una matriz de colores llamada paleta. Por lo tanto, estos patrones a veces se denominan patrones de índice.
Aunque sólo hay 256 colores a la vez, estos 256 colores se seleccionan de una paleta mucho más grande, normalmente 16 billones de colores. Cambiar los valores de color en la paleta puede crear un efecto de animación. Los logotipos de Windows 95 y Windows 98 son probablemente los ejemplos más famosos de este tipo de animación.
Para profundidades superiores a 8 bits, estos bits son la suma de los bits de cada uno de los tres componentes (rojo, verde y azul). Una profundidad de 16 bits generalmente se divide en 5 bits para el rojo, 5 bits para el azul y 6 bits para el verde (los ojos son más sensibles al verde).
La profundidad de 24 bits es generalmente de 8 bits por componente. En algunos sistemas, la profundidad de 32 bits es opcional: esto significa que un píxel de 24 bits tiene 8 bits adicionales para describir la transparencia.
En sistemas más antiguos, 4bpp (16 colores) también es muy común. Cuando se muestra un archivo de imagen en la pantalla, la cantidad de bits por píxel puede ser diferente para el texto rasterizado que para el monitor. Algunos formatos de archivos de imágenes rasterizadas tienen mayor profundidad de color que otros.
Por ejemplo, el formato GIF tiene una profundidad máxima de 8 bits, mientras que los archivos TIFF pueden manejar píxeles de 48 bits. Ningún monitor puede mostrar colores de 48 bits, por lo que esta profundidad se utiliza normalmente en aplicaciones profesionales especializadas, como impresoras y escáneres de películas. Este archivo se dibuja en la pantalla con una profundidad de 24 bits. Los píxeles son simplemente una condición que determina la claridad. Una cámara puede utilizar una resolución de 2048 × 1536 píxeles, que a menudo se denomina "3,1 megapíxeles" (2048 × 1536 = 3.145.728). Muchos monitores y sistemas de adquisición de imágenes no pueden mostrar o percibir diferentes canales de color en el mismo punto por diferentes motivos. Este problema generalmente se resuelve utilizando múltiples subpíxeles, cada uno de los cuales procesa un canal de color.
Por ejemplo, las pantallas LCD suelen dividir cada píxel horizontalmente en 3 subpíxeles. La mayoría de las pantallas LED dividen cada píxel en cuatro subpíxeles; uno rojo, dos verdes y uno azul. La mayoría de los sensores de las cámaras digitales también utilizan subpíxeles, implementados a través de filtros de colores. (Los monitores CRT también utilizan puntos de fósforo rojo, verde y azul, pero no están alineados con los píxeles de la imagen, por lo que no pueden denominarse subpíxeles).
Para sistemas con subpíxeles, hay dos formas diferentes de manejarlos: los subpíxeles se pueden ignorar y los píxeles se tratan como los elementos de imagen más pequeños accesibles, o los subpíxeles se pueden incluir en el cálculo del dibujo, lo que Requiere más análisis y tiempo de procesamiento, pero puede proporcionar mejores imágenes en algunas situaciones. El último método se utiliza para mejorar la resolución aparente de las pantallas en color.
Esta técnica, conocida como renderizado de subpíxeles, utiliza la geometría de píxeles para manipular los subpíxeles individualmente y es más eficaz en pantallas planas configuradas con su resolución nativa (debido a que la geometría de píxeles de dichas pantallas suele ser fija y conocida). ). Esta es una forma de suavizado y se utiliza principalmente para mejorar la visualización del texto. ClearType de Microsoft, disponible en Windows XP, es un ejemplo de esta tecnología. Un megapíxel es un millón de píxeles y normalmente se utiliza para expresar la resolución de una cámara digital.
Las cámaras digitales utilizan componentes electrónicos fotosensibles, ya sean dispositivos de carga acoplada (CCD) o sensores CMOS, que registran el nivel de gris de cada píxel. En la mayoría de las cámaras digitales, el CCD utiliza algún tipo de disposición de filtros de colores, con áreas rojas, verdes y azules en la unión del filtro Bayer, de modo que los píxeles sensibles a la luz puedan registrar la escala de grises de un único color primario.
La cámara interpola la información de color de los píxeles adyacentes, un proceso llamado de-mosaico, para crear la imagen final. Por lo tanto, la resolución de color final de una imagen de x megapíxeles obtenida con una cámara digital puede terminar siendo sólo una cuarta parte de la resolución de la misma imagen obtenida con un escáner. Así, una imagen de un objeto azul o rojo tenderá a ser más borrosa que la de un objeto gris. Los objetos verdes aparecen menos borrosos porque se asignan más píxeles al verde (debido a la sensibilidad del ojo al verde). Véase [1] para una discusión detallada. Como nuevo desarrollo, Foveon X3 CCD utiliza un sensor de imagen de tres capas para detectar intensidades de rojo, verde y azul en cada píxel. Esta estructura elimina la necesidad de resolución y, por lo tanto, elimina el alias de imagen asociado, como el color borroso en los bordes de alto contraste. En primer lugar, debemos dejar claro que el valor de píxeles real de una fotografía digital es diferente del valor de píxeles del sensor. Tomando como ejemplo un sensor general, cada píxel tiene un fotodiodo, que representa un píxel en la foto.
Por ejemplo, en una cámara digital con 5 millones de píxeles, su sensor puede generar una imagen con una resolución de 2.560 x 1.920; de hecho, para ser precisos, este valor sólo equivale a 4,9 millones de píxeles válidos. Otros píxeles que rodean al píxel activo son responsables de otras tareas, como determinar "qué es negro".
Muchas veces, no se pueden utilizar todos los píxeles del sensor.
Sony F505V es una de las carcasas clásicas. El sensor de la Sony F505V tiene 3,34 millones de píxeles, pero sólo puede generar una imagen de 1.856 x 1.392 o 2,6 millones de píxeles como máximo. La razón es que Sony insertó un nuevo sensor que era más grande que el modelo anterior en la cámara digital anterior. El tamaño del sensor era demasiado grande y la lente original no podía cubrir completamente cada píxel del sensor.
Por lo tanto, las cámaras digitales utilizan el principio de "el valor de píxel del sensor es mayor que el valor de píxel efectivo" para generar imágenes digitales. En el entorno del mercado actual que busca constantemente píxeles altos, los fabricantes de cámaras digitales a menudo apuntan a píxeles de sensores con valores más altos en sus anuncios, en lugar de píxeles efectivos que reflejan la claridad de imagen real. Normalmente, cada píxel en una ubicación diferente del sensor constituye cada píxel de la imagen.
Por ejemplo, una fotografía de 5 megapíxeles se obtiene midiendo y procesando la luz que entra por el obturador con 5 millones de píxeles en el sensor (los píxeles distintos de los efectivos sólo son responsables de los cálculos). ¡Pero a veces vemos cámaras digitales que sólo tienen 3 millones de píxeles, pero pueden producir fotografías de 6 millones de píxeles! De hecho, aquí no hay nada de falso, simplemente la cámara realiza cálculos e interpolaciones basándose en la medición de 3 megapíxeles del sensor para aumentar los píxeles de la foto.
Cuando los fotógrafos toman fotografías en formato JPEG, la calidad de imagen de esta "ampliación en la cámara" será mejor que la ampliación que hacemos en el ordenador, porque la "ampliación en la cámara" se produce cuando la imagen es no comprimido en JPEG Completado antes de formatear. Los fotógrafos con experiencia en el procesamiento de fotografías digitales saben que ampliar imágenes JPEG en una computadora reducirá rápidamente la delicadeza y suavidad de la imagen.
Aunque la calidad de imagen obtenida mediante la interpolación de la cámara digital será mejor que la de la imagen de salida normal de los píxeles del sensor, el tamaño del archivo de la imagen interpolada es mucho mayor que la imagen de salida normal (como 3 La interpolación de millones de píxeles del sensor es de 6 millones de píxeles y la entrada de imagen final a la tarjeta de memoria es de 6 millones de píxeles). Por lo tanto, los píxeles altos obtenidos mediante la interpolación no parecen tener mucho mérito. De hecho, usar la interpolación es como usar el zoom digital: no puede crear detalles que los píxeles originales no puedan registrar. Los píxeles son el indicador más importante de las cámaras digitales.
Los píxeles se refieren a la resolución de una cámara digital.
Está determinado por el número de elementos fotosensibles que hay en el sensor fotoeléctrico de la cámara. Un elemento fotosensible corresponde a un píxel. Por tanto, píxeles más grandes significan más elementos fotosensibles y el coste correspondiente es mayor. La calidad de imagen de una cámara digital está determinada en parte por los píxeles. Si es mayor que un cierto tamaño, no tiene sentido simplemente comparar los píxeles. La cámara digital SLR convencional tiene alrededor de 10 millones de píxeles, pero 5 millones de píxeles son suficientes para la fotografía normal. y uso doméstico La resolución del monitor que utilizamos es limitada, generalmente de 1024 × 768 a 1920 × 1200. Si se muestra una imagen con píxeles demasiado altos con esta resolución, la imagen se comprimirá al tamaño de la pantalla actual. En este momento aparecerán algunas imágenes distorsionadas debido a una nitidez excesiva. La calidad de la imagen depende principalmente de la lente de la cámara, el tamaño del sensor y la calidad.
Cuanto más grandes sean los píxeles, mayor será la resolución de la foto y mayor será el tamaño imprimible. Sin embargo, las primeras cámaras digitales tenían menos de 1 millón de píxeles. A partir de la segunda mitad de 1999, los productos de 2 megapíxeles se convirtieron gradualmente en la corriente principal del mercado. (Los teléfonos móviles generalmente tienen 2 millones de píxeles y las cámaras digitales comunes generalmente tienen más de 3 millones de píxeles).
La tendencia de desarrollo actual de las cámaras digitales es que los píxeles son como la frecuencia de la CPU de una PC, con Píxeles cada vez más grandes. De hecho, desde la perspectiva de la clasificación del mercado, para los productos populares, considerando la rentabilidad, los píxeles más grandes no siempre son mejores. Después de todo, los productos de 2 millones de píxeles ya pueden satisfacer la mayoría de las aplicaciones de los consumidores comunes.
Por lo tanto, si bien la mayoría de los fabricantes buscan píxeles altos en cámaras digitales de alta gama, su mayor producción actual sigue siendo los populares productos de megapíxeles. Cámaras dedicadas de primer nivel, con productos que superan los 100 millones de píxeles.
También es digno de atención de los consumidores que los productos de cámaras digitales actuales se dividen en píxeles CCD y píxeles optimizados por software en términos de píxeles nominales, y el último es mucho mayor que el primero. Por ejemplo, el CCD de una cámara digital popular de una determinada marca tiene 2,3 millones de píxeles, pero los píxeles después de la optimización del software pueden llegar a 3,3 millones.
Los píxeles de las cámaras digitales se dividen en el número máximo de píxeles y el número efectivo de píxeles.
Píxeles máximos
El nombre en inglés es Maximum Pixels. Los llamados píxeles máximos se obtienen después de operaciones de interpolación. La operación de interpolación se realiza a través del chip DSP ubicado dentro de la cámara digital. Cuando es necesario ampliar la imagen, se utilizan la interpolación del vecino más cercano, la interpolación lineal y otros métodos de operación para agregar los píxeles adicionales necesarios después de ampliar la imagen. La calidad de la imagen obtenida después de la operación de interpolación no se puede comparar con la imagen de imágenes fotosensibles reales.
En el mercado, algunos comerciantes indicarán que "la interpolación de hardware puede alcanzar la velocidad no es tan buena como la que se dispara con píxeles efectivos".
El número máximo de píxeles también se refiere directamente a los píxeles de los dispositivos fotosensibles CCD/CMOS. Para aumentar las ventas, algunas empresas solo anuncian los píxeles máximos de las cámaras digitales. de hecho, disparando la imagen con la resolución de píxeles más alta, los usuarios deben tener en cuenta que este es un valor obtenido mediante el cálculo interno de la cámara digital. Al imprimir la imagen, la pérdida de calidad de la imagen será muy obvia.
Píxeles efectivos
El nombre en inglés del número de píxeles efectivos es Effective Pixels. A diferencia del número máximo de píxeles, el número efectivo de píxeles se refiere al valor de píxel que realmente participa en las imágenes fotosensibles. El valor de píxel más alto es el píxel real del dispositivo fotosensible. Estos datos generalmente incluyen la parte sin imágenes del dispositivo fotosensible, y el píxel efectivo es el valor convertido con la ampliación del zoom de la lente. Tomando como ejemplo el DiMAGE7 de Minolta, su CCD tiene 5,24 millones de píxeles (5,24 megapíxeles). Debido a que parte del CCD no participa en la generación de imágenes, los píxeles efectivos son sólo 4,9 millones.
Las imágenes digitales generalmente se almacenan en píxeles y cada píxel es la unidad más pequeña de una imagen digital. Cuanto más grandes sean los píxeles, mayor será el área de la imagen. Para aumentar el tamaño del área de una imagen, si no entra más luz en el dispositivo fotosensible, la única forma es aumentar el área de los píxeles, lo que puede afectar la nitidez y claridad de la imagen. Por lo tanto, cuando el área de píxeles permanece sin cambios, el píxel de imagen más grande que puede obtener una cámara digital es el píxel efectivo.
Cuando los usuarios compran cámaras digitales, normalmente ven a los comerciantes anunciar "píxeles máximos hasta XXX" y "píxeles efectivos hasta XXX". Entonces, ¿cómo deben elegir los usuarios? Al elegir una cámara digital, debe prestar atención a los píxeles efectivos de la cámara digital. El número de píxeles efectivos es la clave para determinar la calidad de la imagen. Las funciones de los píxeles de TV en el sistema de TV son:
(1) Determinar la claridad de la imagen. Cuanto más pequeños se dividen los píxeles, más píxeles totales habrá en la imagen y más clara será la imagen.
(2) Facilitar la transmisión televisiva de imágenes. La información de la imagen se puede recuperar punto por punto mediante escaneo y convertirla en señales eléctricas transmisibles.
(3) Conveniente para visualización de TV. No importa qué forma de imagen se utilice, los puntos de la imagen se pueden restaurar punto por punto mediante escaneo. En realidad, los píxeles se componen de muchos puntos. El "pixel art" del que estamos hablando aquí no es la imagen de mapa de bits correspondiente a la imagen vectorial, sino una imagen de estilo de icono. Este estilo de imagen enfatiza los contornos claros y los colores brillantes. Al mismo tiempo, la forma de la imagen de píxeles. A menudo es relativamente de dibujos animados, por lo que muchos amigos lo adoran. El método de producción de gráficos de píxeles rara vez utiliza el método de alias para dibujar líneas suaves, por lo que a menudo se usa el formato .gif y las imágenes a menudo aparecen en forma dinámica. Sin embargo, debido a su proceso de producción especial, si el tamaño de la imagen es. Cambiado a voluntad, el estilo será difícil de garantizar.
La gama de aplicaciones del pixel art es bastante amplia, desde las imágenes de la máquina roja y blanca del FC Home cuando era niño hasta la máquina portátil GBA de hoy, desde las imágenes de teléfonos móviles en blanco y negro hasta las completas de hoy; computadora de mano en color; incluso si la usamos día a día, las computadoras que enfrentamos también están llenas de íconos de píxeles de varios programas. Hoy en día, la pintura de píxeles se ha convertido en un arte que nos impacta profundamente a ti y a mí.