Главная » Теория » Что такое пиксель в компьютерной графике

22 апреля 2016г.

Нет комментариев

,

Что такое пиксель в компьютерной графике

Миниатюра записи

Пиксель это главная величина, в которой измеряют размеры фотографий. Представляет собой самый маленький, неделимый участок на экране монитора, неважно компьютер это, или планшет, или смартфон. Не буду рассказывать про всякие устройства печати, поговорим только про мониторы или плазменные панели.

Можно упрощённо говорить, что пиксель, это точка на экране. Из этих точек и состоит любое изображение.

Экран монитора состоит из множества очень маленьких точек (пикселей). По отдельности мы их не видим, они сливаются. По разному окрашенные, эти маленькие пиксели и формируют изображение. Возможно, кто-то уже не помнит, но самые первые компьютерные мониторы имели разрешение экранов 800 пикселей в ширину и 600 в высоту. Это оно и было — VGA 800х600. Экраны тогда были очень маленькие. Я ещё успел поработать на мониторах с диагональю 14 дюймов. В ширину это было… уж не знаю, наверно, сантиметров 27 или 28. (Так как один дюйм это примерно 2,5 сантиметра.) Вот и представьте, что в экране такой ширины укладывается всего 800 светящихся элементов. Выходит, в сантиметре было 28 пикселей. Да ещё технологии были не такие, как сейчас… На практике это означало, что пиксели не сливались, и поэтому изображение сильно пестрило. Было явно заметно, что оно состоит из точек. Примерно так, как на заставке к статье. Работать было неудобно, глаза очень быстро уставали.

Вот старинный компьютер с легендарной игрой, в которой я просидел немало часов. 🙂
Старый компьютер с игрой на экране
Графика в этих играх так и называлась — пиксельная.

Чем меньше размер пикселя на экране, тем изображение можно сделать чётче. Этот размер задаётся конструкторами при создании каждой конкретной модели монитора.
Потом появилось разрешение SuperVGA – 1024 пикселя по ширине. Это значило, что на таком же экране с диагональю 14 дюймов (28 сантиметров в ширину) умещалось уже около 36 пикселей. То есть каждый из них стал меньше. И за счёт этого они уже сливались, изображение перестало состоять из отдельных точек.

Мониторы совершенствовались, разрешение росло. Размеры отдельных пикселей уменьшались, а размеры самих экранов увеличивались. Я сейчас пишу эту статью на мониторе с диагональю 27 дюймов и разрешением 1920х1080 пикселей. Притом понимаю, что это уже маловато, надо монитор менять.

Из всего этого следует вывод: вопрос «сколько пикселей в сантиметре» не имеет однозначного ответа. Это зависит от конкретного монитора, от его конструкции.

Как же каждый пиксель на экране формирует свой цвет? На самом деле, он состоит из трёх маленьких суб-пикселей. Проще всего представить, что эти суб-пиксели расположены в вершинах равностороннего треугольника, но это не обязательно — бывает, что они просто рядом друг с другом. Пиксель-3 И каждый из них светится своим цветом: красным (red — R), зелёным (green — G) и синим (blue — B). Отсюда и название самой известной цветовой схемы RGB, которая применяется в компьютерных мониторах.

Яркость свечения каждого суб-пикселя регулируется независимо от других. От полностью погашенного (чёрного) до горящего полным накалом (наибольшая яркость цвета). Поскольку суб-пиксели очень маленькие, то уже на небольшом расстоянии от экрана они сливаются в одну точку — тот самый, собственно, пиксель. Три цвета, смешиваясь друг с другом в различных пропорциях (поскольку суб-пиксели могут светиться каждый с разной интенсивностью), и образуют желаемый цвет, любой, из всей многокрасочной палитры.

Вот здесь хорошо видно, как это работает:

Пиксель-4

На маленьком размере мы видим часть лица — губы, нос в левом верхнем углу. А если открыть эту картинку на полном формате, то видно, что оно всё состоит из мелких цветных суб-пикселей.

В матрице цифрового фотоаппарата происходит обратный процесс. Свет, падающий на светочувствительный элемент матрицы, который тоже часто называют пикселем, разлагается на три составляющих — красный, зелёный и синий. Процессор фотоаппарата оценивает интенсивность каждого цветового компонента. Три значения интенсивности света вместе с координатами этого светочувствительного элемента записываются в файл, который и есть цифровой снимок. Это очень упрощённое объяснение процесса, но суть явления можно понять.

Понятие «растровое изображение» тесно связано с понятием пикселя. Не вдаваясь в подробности можно говорить, что растровые картинки — это фотографии. Каждая фотография состоит из множества мелких цветных элементов. Каждый такой элемент задаётся координатами (где именно он расположен в изображении) и цветом.

Ещё бывают векторные изображения — второй тип картинок, с которыми работают дизайнеры и художники. В отличие от растровых, они состоят не из набора цветых точек, а из набора формул. Программа векторный редактор по этим формулам вычисляет параметры каждого элемента изображения и выводит его на экран.

Главная разница:

  • размер растрового изображения задан раз и навсегда перед его созданием, и не может быть изменён без потери качества,
  • размер векторного изображения не имеет смысла, поскольку оно может быть каким угодно; его можно уменьшить до квадратика, а можно растянуть до огромного плаката, и его качество останется прежним.

Изменить размер растрового изображения конечно можно. Проще его уменьшить. При этом программа-фоторедактор лишние пиксели просто выбрасывает. Сложнее, если изображение нужно увеличить. Например, была фотография 640х400 пикселей, а стала 1200х750 пикселей. В этом случае программа будет вынуждена добавить недостающие. Откуда она их возьмёт? Рассчитает по своим алгоритмам и вставит в промежутки между соседними, которые уже были. Но это неизбежно будет означать уменьшение качества фотографии!

Пиксель-1Пиксель-2

Вот слева фрагмент исходной картинки как она была сфотографирована, без увеличения. Я просто вырезал из неё кусок 540х540 пикселей. А справа эта же картинка была предварительно увеличена, кажется, на 500% или даже больше, и уже потом из неё был вырезан квадрат 540х540 пикселей. Хорошо видно, что правая картинка вся в квадратиках. Это как раз результат работы алгоритма расчёта недостающих пикселей.

Отсюда один практический вывод: фотографы не напрасно ценят фотокамеры с большими матрицами. Из большого исходного изображения очень просто сделать маленькое — просто обрезать его, откадрировать. Качество при этом не пострадает. А вот растянуть маленький исходник, сделать его больше — без потери качества не выйдет.

Поделитесь с друзьями:

Отправить ответ

Оставьте первый комментарий!

avatar
wpDiscuz

StockInspector

Блог инспектора фотобанка

© 2014 — 2015 StockInspector