Разрешение матрицы что это

Фотоаппарат

сайт про фототехнику

Матрица фотоаппарата

от Photo

Матрица фотокамеры служит для преобразования попадающего на нее с объектива светового потока в электрические сигналы, которые затем камера и преобразует в снимок. Делается это при помощи фотодатчиков, расположенных на матрице в большом количестве.Что такое матрица фотоаппарата — это микросхема, состоящая из фотодатчиков, которые реагируют на свет.

Структура самой матрицы является дискретной, то есть состоящей из миллионов элементов (фотоэлементов), преобразующих свет.Поэтому в характеристиках фотоаппарата как раз и указывается количество элементов матрицы, которое мы знаем как мегапиксели (Мп). 1 Мп = 1 миллиону элементов.

Именно от самой матрицы и зависит количество мегапикселей фотоаппарата, которое может принимать значение от 0.3 (для дешевых телефонных фотоаппаратов) до 10 и больше мегапикселей у современных фотоаппаратов. Например, 0,3 Мп это в переводе уже 300 тысяч фотоэлементов на поверхности матрицы.Характеристиками матрицы можно считать такие параметры:

Сама матрица фотоаппарата формирует черно белое изображение, поэтому для получения цветного изображения, элементы матрицы могут покрывать светофильтрами (красный, зеленый, синий). И если сохранять фотографию в формате JPEG и TIFF, то цвета пикселей фотоаппарат вычисляет сам, а при использовании формата RAW пиксели будут окрашены в один из трех цветов, что позволит обработать такой снимок на компьютере без потери качества.

Физический размер

Еще одной характеристикой матрицы является размер. Обычно размер указывается как дробь в дюймах. Чем больше размер, тем меньше шума будет на фотографии и больше света регистрируется, а значит, больше оттенков получится.Размер матрицы очень важный параметр всего фотоаппарата.

Чувствительность и шумы

В фототехнике применительно к матрицам используется термин «эквивалентная» чувствительность. Происходит это потому, что настоящую чувствительность измеряют различными способами в зависимости от назначения матрицы, а применяя усиление сигнала и цифровую обработку, можно сильно изменить чувствительность в больших пределах.

Светочувствительность любого фотоматериала показывает способность этого материала преобразовывать электромагнитное воздействие света в электрический сигнал. То есть, сколько нужно света, что бы получить нормальный уровень электрического сигнала на выходе.

Чувствительность матрицы (ISO) влияет на съемки в темных местах. Чем больше чувствительность можно выставить в настройках, тем лучше будет качество снимков в темноте при нужных диафрагме и выдержке. Значение ISO может быть от нескольких десятков до нескольких десятков тысяч. Недостатком большой светочувствительности может быть проявление шума на фотографии в виде зернистости. Так же чувствительность участвует в настройке экспозиции.

Размер и количество пикселей

Размер матрицы и ее разрядность в мегапикселях связаны между собой такой зависимостью: чем меньше размер, тем должно быть и меньше мегапикселей. Иначе из-за близкого размещения фотоэлементов возникает эффект дифракции и может получиться эффект замыливания на фотографиях, то есть пропадет четкость на снимке.

Еще размер матрицы и ее разрешение определяют размер пикселя и соответственно динамический диапазон, который показывает возможность фотокамеры отличить самые темные оттенки от самых светлых и передать их на снимке.

Так же чем больше размер пикселя, тем больше отношение сигнал-шум ведь больший по размерам пиксель может собрать больше света и увеличивается уровень сигнала. Поэтому при одинаковом размере матрицы меньшее количество мегапикселей может быть даже полезнее для качества фотографии.

Чем больше физический размер пикселя (англ. pixel — picture element), тем больше он сможет собрать падающего на него света и тем больше будет соотношение сигнал-шум при заданной чувствительности. Можно и по-другому сказать: при заданном соотношении сигнал-шум будет выше чувствительность. Это означает, что можно увеличивать значение чувствительности при настройке экспозиции без боязни получить шумы на фотографии. Разумеется шумы появятся, только значение ISO, при котором это произойдет, будет разным для разных фотокамер. Поэтому зеркалки со своими большими матрицами по этим показателям сильно опережают компакты.

Размер пикселя зависит от физического размера матрицы и её разрешения. Размер пикселя влияет на фотографическую широту.

Разрешение

Разрешение матрицы зависит от количества используемых пикселей для формирования изображения. Объектив формирует поток света, а матрица разделяет его на пиксели. Но оптика объектива также имеет свое разрешение. И если разрешение объектива не достаточное, и он передает две светящиеся точки с разделением черной точкой как одну светящуюся, то точного разрешения фотоаппарата, которое зависит от значения Мп, можно и не заметить. Поэтому результирующее разрешение фотокамеры зависит и от разрешения матрицы и от разрешения объектива, измеряемое в количестве линий на миллиметр.

И максимальным это разрешение будет, когда разрешение объектива соответствует разрешению матрицы. Разрешение цифровых матриц зависит от размера пикселя, который может быть от 0,002 мм до 0,008 мм (2-8 мкм). Сегодня количество мегапикселей на фотосенсоре может дистигать значения 30 Мп.

Отношение сторон матрицы

В современных фотоаппаратах применяются матрицы с форматами 4:3, 3:2, 16:9. В любительских цифровых фотоаппаратах обычно используется формат 4:3. В зеркальных цифровых фотоаппаратах обычно применяют матрицы формата 3:2, если специально не оговорено применение формата 4:3. Формат 16:9 редко используется.

Тип матрицы

Раньше в основном использовались фотосенсоры на основе ПЗС (прибор зарядовой связи, по-английски CCD — Charge-Coupled Device). Эти матрицы состоят из светочувствительных светодиодов и используют технологию приборов с зарядовой связью (ПЗС). Успешно применяется и в наше время.

Но в 1993 году была реализована технология Activ Pixel Sensors. Её развитие привело к внедрению в 2008 году КМОП-матрицы (комплиментарный металл-оксид-полупроводник, по-английски CMOS — Complementary-symmetry/Metal-Oxide Semiconductor). При этой технологии возможна выборка отдельных пикселей, как в обычной памяти, а каждый пиксель снабжен усилителем. Так же матрицы на этой технологии могут иметь и автоматическую систему настройки времени экспонирования для каждого пикселя. Это позволяет увеличить фотографическую широту.

Фирма Panasonic создала свою матрицу Live-MOS-матрицу. Она работает на МОП технологии. Применяя такую матрицу можно получить живое изображение без перегрева и увеличения шумов.

Источник

Разрешение экрана — что это такое и какое лучше

Содержание

Содержание

Смартфоны, ноутбуки, телевизоры: при покупке этой техники важно обращать внимание на одну из ключевых характеристик — разрешение экрана. Что это такое, какие форматы существуют и как этот параметр соотносится с диагональю экрана?

Разрешение экрана — это размер дисплея в пикселях. Указывается двумя числами — количество пикселей по горизонтали и по вертикали. Практически все современные экраны состоят из матрицы пикселей — маленьких элементов, каждый из которых способен изменять свой цвет, яркость, а в некоторых дисплеях еще и прозрачность.

Как правило, один пиксель состоит из триады субпикселей — красного, зеленого и синего. Комбинацией этих цветов получаются все остальные оттенки.

Разрешение экрана напрямую влияет на качество изображения. Однако этот параметр не соотносится с физическими размерами экрана. Например, есть два монитора разрешением 1920х1080, но один из них имеет диагональ 24 дюйма, а второй — 27. Несмотря на одинаковое разрешение, детализация будет разной.

Все дело в еще одном важном параметре — плотность пикселей на дюйм (PPI – pixel per inch). Чем выше этот параметр, тем выше будет детализация картинки.

Однако PPI существенно различается для разных классов устройств. На плотность влияет точность метода ввода (сенсор или курсор), физические размеры экрана и расстояние пользователя от дисплея. Если телефон мы используем на расстоянии 10–20 сантиметров от глаз, то для телевизора это несколько метров. В связи с этим, и плотность пикселей будет существенно отличаться.

Делать выводы о качестве картинки по PPI для разных классов устройств будет не совсем корректно. В сети также можно встретить утверждение, что человеческий глаз не способен распознать плотность пикселей выше 300 ppi. Различия между 500 ppi и 300 ppi на самом деле заметить смогут только люди с высокой остротой зрения, да и отличия будут настолько несущественные, что в повсеместном использовании разница просто незаметна.

Однако для одной категории товаров с идентичным разрешением плотность будет напрямую влиять на качество картинки.

Большинство производителей указывают PPI в характеристиках экрана. Но вы можете высчитать показатель и самостоятельно. Для этого вам понадобится знать разрешение и диагональ экрана в дюймах. Используйте формулу:

Wp — количество пикселей по горизонтали, Hp — количество пикселей по вертикали, а dp — разрешение по диагонали. Остается только поделить полученное значение на диагональ в дюймах:

Например, у нас есть монитор разрешением 1920х1080 и диагональю 24 дюйма. Тогда по формуле определим dp:

dp = √(1920^2+1080^2) = 2203. Далее делим полученное разрешение на диагональ: PPI = 2203/23,8 = 93.

Представленные характеристики соответствуют монитору Acer KA242Ybi, и, если вы изучите его параметры, то обнаружите, что PPI действительно составляет 93 пикселя на дюйм.

Откуда взялись 2К, 4К, 8К

Существуют больше 30 разнообразных форматов разрешений, начиная от QVGA 240х320 px и заканчивая ошеломляющим 10K с разрешением 10240×5760 px. Самые распространенные разрешения экрана вы можете изучить ниже.

Внимательные читатели заметили, что в таблице есть пара разных строк с обозначениями 2К. Аналогичная ситуация и с разрешением 4К. На самом деле под формат 4К существуют сразу несколько разных разрешений:

По горизонтали практически все они приближены к четырем тысячам пикселей, а вот разрешение по вертикали напрямую зависит от соотношения сторон. Истинным 4К в данном случае называют DCI 4К, используемый в кинематографе. Однако соотношение сторон такого формата не подходило для мониторов и телевизоров. Именно поэтому Ассоциация потребительской электроники (CEA) в 2012 году утвердила единый 4К формат для цифровой электроники, который и получил название Ultra HD 4K.

Это означает, если на коробке монитора или телевизора указано 4К, то согласно принятой спецификации он будет иметь разрешение именно 3840х2160.

Аналогичная ситуация и с 2К — истинным считается DCI 2K 2048×1080, однако среди мониторов и телевизоров под 2К понимают форматы UWHD (2560×1080) или QHD (2560×1440).

По аналогии с уже установившимися 2К и 4К, формату 8К соответствует разрешение 7680×4320 пикселей.

Соотношение сторон экрана

Соотношение сторон показывает отношение горизонтальной и вертикальной стороны экрана друг к другу. Например, формат 1:1 — квадратное изображение. Как правило, конкретным разрешениям соответствуют определенные соотношения сторон.

Какое соотношение лучше — зависит непосредственно от формата фильма или игры. С играми обычно проблем не бывает, поскольку они легко адаптируются под разные форматы, а вот при просмотре кино неподходящего разрешения по краям экрана могут появиться черные линии.

Самые популярные соотношения сторон, под которые адаптирована большая часть мультимедийного контента — 16:10 и 16:9.

Про разрешения экрана смартфонов

С мобильной электроникой все намного сложнее, поскольку разнообразия форм-факторов куда больше. Если рассмотреть линейку смартфонов от Apple, то здесь ситуация следующая:

Разрешения FullHD 1920х1080 разработчикам удалось добиться при диагонали 5,5 дюйма, а максимальное 2688х1242 доступно на смартфонах диагональю 6,5 дюйма. Условно его можно назвать приближенным к 2К.

Для Android-гаджетов все еще сложнее, поскольку рынок представляют сотни разнообразных моделей. Условно можно выделить общую классификацию из пяти категорий:

Выпускаются и смартфоны с 4К дисплеем. Например, Xperia XZ2 Premium оснащен IPS-дисплеем с диагональю 5,8 дюйма и разрешением 3840×2160. Фактически, это «классический телевизионный» стандарт Ultra HD 4K, а плотность пикселей доходит до впечатляющих 765 ppi. Если вы ожидаете беспрецедентной четкости, то вас может ждать разочарование. Проблема в том, что увидеть разницу между FHD+ и 4К практически невозможно, особенно, в рамках дисплеев на 5-6 дюймов.

При подборе монитора для гейминга согласовывайте разрешение с железом. Не стоит гнаться за 2К и 4К мониторами, если у вас слабая видеокарта и процессор. Телевизоры для просмотра кино лучше брать с разрешением от 2К и соотношением сторон 16:9 или 16:10, чтобы в полной мере наслаждаться детализированной картинкой.

При покупке смартфона определяющим является плотность пикселей на дюйм, поскольку дисплей всегда находится перед глазами и «зернистость» увидеть проще всего. Ищите смартфоны с 300-450 ppi. Большую плотность ваш глаз уже не различит.

Источник