解析度和像素的計算方法

2022-01-02 act視覺系統設計

假如在電腦中存儲的相片(或者說圖片),它已經有了一定的像素數量,詳細地說,就是橫向有若干像素點(設有X個),綜向有若干像素點(設為Y),那麼整個圖片有多少像素(設為Z)呢?就是Z=X*Y


相片的清晰度與圖片的總像素數直接有關,所以解析度,就可以直接用像素數表示。那麼上邊的公式就是你所說的解析度和像素的關係,即他們的計算方法。


具體說,相片橫向有4000像素(可以說一行有4000點),縱向有3000像素(也可以說有3000行)。那麼總像素數為4000*3000=12000000個,這是1200萬像素,就可以說這個相片的解析度是1200萬的。 

另外呢,在需要列印的時候,解析度應該用單位長度(橫向或縱向,一般兩個方式是一樣的)內由多少像素點組成來表示,長度常用英寸(英文單位為inch),像素點單位用px,解析度就是XX像素每英寸,每的英文為per,解析度單位常寫成ppi 。每英寸如果有300像素點,那麼就是300ppi,有的時候就稱為300線。


在這時,就有了這麼個關係,
某一方向上的總長度  ×   解析度  =   該方向上的像素數
另一方向上的總長度  ×   解析度  =   另一方向上的像素數


以上兩個方向(橫向和縱向)上的像素數相乘,就是總像素數,最上邊我寫的式子就是這個意思。


得注意,電腦中存儲的相片究竟是多長,或者多高,是沒有太大意義的,你可以在電腦圖像處理的軟體中任意設,具體說,在PhotoShop這個軟體中,你可以將相片設成多少多少釐米或英寸,以及多大多大的解析度(如300像素每英寸)。你設置了這些後,PhotoShop這個軟體就會給重新計算出這個圖片的橫向和縱向的像素數(當然,如果超過來原始橫向和縱向的像素數,圖片存儲容量就會變大,可以雖然像素多了,但是也不會變得更清楚,這只是軟體通過插值算法增加了像素)。拋開列印相關方面,電腦中存儲相片,僅用像素數來表示即可。

什麼是像素?像素和解析度的關係?像素密度怎麼算? 

從定義上來看,像素是指基本原色素及其灰度的基本編碼。像素是構成數碼影像的基本單元,通常以像素每英寸PPI(pixels per inch)為單位來表示影像解析度的大小。

1什麼是像素

自從智慧型手機的廣泛使用,小編覺得大家對像素這個詞多多少少都有點認識吧?如果還是不知道,那就反轉你的手機看看背後的攝像頭,或者來看一下小編的科普吧。像素是構成數碼影像的基本單元,通常以像素每英寸PPI(pixels per inch)為單位來表示影像解析度的大小。因此,像素指的是攝像頭的解析度,像素越大,意味著光敏元件越多,相應的成本就越大。

如同攝影的相片一樣,數碼影像也具有連續性的濃淡階調,我們若把影像放大數倍,會發現這些連續色調其實是由許多色彩相近的小方點所組成,這些小方點就是構成影像的最小單元——像素。這種最小的圖形單元在屏幕上顯示通常是單個的染色點。越高位的像素,其擁有的色板也就越豐富,也就越能表達顏色的真實感。

攝像頭的圖像質量部分是由像素決定的,大過一定尺寸再單純拿像素來比較就沒有意義了,目前主流單反攝像頭像素在1000萬左右,但是普通攝影及家用500萬像素已足夠用,因為我們使用的顯示器的解析度有限,一般為1024×768至1920×1200,這樣的解析度如果顯示像素過高的圖片是,圖片會被壓縮至當前屏幕的大小,此時有的圖片就會出現銳利度過高的情況而失真。

成像質量主要取決於相機的鏡頭,感光元件大小及質量。像素越大,照片的解析度也越大,可列印尺寸也更大,但是。早期的攝像頭都是低於100萬像素的。從1999年下半年開始,200萬像素的產品漸漸成為市場的主流,現在的手機普遍都是500萬像素。當前的攝像頭的發展趨勢,像素宛如PC機的CPU主頻,有越來越大的勢頭。

其實從市場分類角度看,面向普及型的產品,考慮性價比的因素,像素並不是越大越好。畢竟500萬像素的產品,已經能夠滿足目前普通消費者的大多數應用。因此大多數廠商在追求高像素的同時,當前其產量最大的,仍是面向普及型的產品。另外值得消費者注意的是,當前的手機產品,在像素標稱上分為CCD像素和經軟體優化後的像素,後者大大高於前者。如某品牌手機,其CCD像素為230萬,而軟體優化後的像素可達到330萬。

2像素和解析度的關係

1)像素是指照片的點數(表示照片是由多少點構成的),解析度是指照片像素點的密度(是用單位尺寸內的像素點,一般用每英寸多少點表示--dpi)。照片實際大小是像素決定的。一個像素很大的照片,如果將解析度設置很大的話,列印出來的照片可能並不大(但是很清晰)。反之,一個像素並不很大的照片,如果將解析度設置得很小,那麼列印出來的照片可能很大(但是不清晰)。

2)解析度指單位長度上的像素值,與列印質量有關,一般使用的量綱為PPI; 總像素指圖片的樣本精度,與可列印尺寸有關,通常使用「長×寬」的方式表示,乘積就是通常所說的總像素。由於圖片的寬高比不同,所以,同一總像素可以有多種規格。

3像素密度怎麼算

1)電腦及手機
PPI = (橫向像素2 +縱向像素2 )1/2 /屏幕尺寸
PPI:每英寸的像素數目
屏幕尺寸:屏幕對角線的長度[1]
d_p為屏幕對角線的解析度
w_p為屏幕橫向解析度
h_p為屏幕縱向解析度
d_i為屏幕對角線的長度(單位為英寸)。

以屏幕尺寸為4吋的iPhone 5為例,解析度為1136x640,像素密度為326PPI。而解析度為1920x1080的家用21.5寸顯示器,像素密度為103PPI。

另外,由於屏幕的尺寸有時並不代表其實際的大小(例如蘋果公司生產的21.5寸iMac電腦實際對角線長度為21.465寸),因此單憑尺寸算得的每英寸像素值會有一定的誤差。


2)數位相機

與電腦和手機上的顯示器不同,數位相機上的屏幕通常不用像素,而是用「點色數」來計算。

每一個像素包含了三個點色數,分別是原色:紅色、綠色和藍色。例如。佳能50D相機顯示屏有920,000個點色數,即92萬色。

而通過這個數據,可以推算這塊屏幕的像素為307,200個,解析度為640×480。因為這個區別,相機屏幕的點色數和像素也常常被人混淆。


3)掃描儀和相機

每英寸像素值有時也會用在掃描儀和相機上,此時每英寸像素指的是單位面積上的樣本數,其值等於總像素除以CCD傳感器尺寸的商。

一臺專業的數碼單眼相機,每英寸像素值只有100-620萬像素/平方釐米;而一臺普通卡片機的每英寸像素值可以高達2,000-7,000萬像素/平方釐米。


例如一臺2010萬像素的Sony α單眼相機,每英寸像素值約為620萬像素/平方釐米;而一臺2040萬像素的索尼DSC-HX50卡片機的每英寸像素值為7,000萬像素/平方釐米。

也就是說,照相機的每英寸像素值越低,單位面積CCD傳感器反映的畫面尺寸就越小,成像效果也越好。

4像素原理

從像素的思想派生出幾個其它類型的概念,如體素(voxel),紋素(texel)和曲面元素(surfel),它們被用於其它計算機圖形學和圖像處理應用。


點有時也用來表示像素,特別是計算機市場營銷人員,多數時間使用DPI(dots per inch)表示。

我們可以說在一幅可見的圖像中的像素(如列印出來的一頁)或者用電子信號表示的像素,或者用數碼表示的像素,或者顯示器上的像素,或者數位相機(感光元素)中的像素。這個列表還可以添加很多其它的例子,根據上下文會有一些更為精確的同義詞,例如畫素,採樣點,字節,比特,點,斑,超集,三合點,條紋集,窗口等。

我們也可以抽象地討論像素,特別是使用像素作為解析度(也稱解析度,下同)衡量時,例如2400像素每英寸或者640像素每線。一幅圖像中的像素個數有時被稱為圖像解析度,雖然解析度有一個更為特定的定義。用來表示一幅圖像的像素越多,結果就越接近原始圖像。

像素可以用一個數表示,比如一個「0.3兆像素」數位相機,它有額定30萬像素;也可以用一對數字表示,例如「640x480顯示器」,它表示橫向640像素和縱向480像素(就像VGA顯示器),因此其總數為640 × 480 = 307,200像素。

數位化圖像的彩色採樣點(例如網頁中常用的JPG文件)也稱為像素。由於計算機顯示器的類型不同,這些可能和屏幕像素有些區域不是一一對應的。在這種區別很明顯的區域,圖像文件中的點更接近紋理元素。

在計算機編程中,像素組成的圖像叫位圖或者光柵圖像。光柵一詞源於模擬電視技術,位圖化圖像可用於編碼數字影像和某些類型的計算機生成藝術。簡單說起來,像素就是圖像的點的數值,點畫成線,線畫成面。當然,圖片的清晰度不僅僅是由像素決定的。

文章來源:機器視覺課堂

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