Как найти приемлемое разрешение для изображения масштаба

Одна из самых запутанных вещей для начинающего фотографа может заключаться в понимании разницы между размерами и разрешением файла для печати или отражения на мониторе. В этой статье фотограф Хелен Бредли (Helen Bradly) помогает разобраться и показывает как изменить размер изображений в зависимости от того, что вы хотите с ними делать: печатать или демонстрировать на экране электронного девайса. Давайте начнем. 

Какое разрешение у цифровых фотоаппаратов? 

Когда речь идет о цифровых камерах, разрешение означает количество мегапикселей, создаваемых датчиком изображения. Это, в свою очередь, обычно соответствует количеству деталей, которые может запечатлеть камера. Таким образом, если ваша камера имеет 20 мегапикселей (часто обозначается как 20 MP), она захватывает меньше деталей, чем камера с 30 мегапикселями, которая, в свою очередь, фиксирует меньше деталей, чем камера с 40. Но что такое мегапиксель на самом деле? И как это влияет на вашу способность печатать и отображать фотографии? 

Мегапиксели и размер фото 

Технически мегапиксель равен 1 048 576 пикселям; на самом деле производители камер округляют это число до 1 000 000, когда говорят о том, какой размер изображения будет сниматься камерой. 

Так, например, камера Хелен, захватывает 14,6-мегапиксельные изображения, что составляет около 14 600 000 пикселей на изображение (14,6×1 000 000). Эта информация ничего не говорит вам о фактических размерах изображения в пикселях, она ​​только сообщает общее количество пикселей, составляющих изображение. 

Ее камера, как и большинство зеркалок, снимает изображения с соотношением сторон с коэффициентом 1,5. Таким образом, соотношение количества пикселей вдоль длинного края изображения к короткому краю изображения составляет 3:2. 

Каждое из полноразмерных изображений RAW фотографа имеет размер 4672×3104 пикселей. Итак, умножив количество пикселей по ширине изображения на количество пикселей по высоте изображения, мы получим фактическое количество пикселей в изображении (4672×3104 = 14 501 888). Мы могли бы назвать это 14,5 МП, но производители камер округлили значение и называют такую камеру 14,6 МП. 

Вы можете проверить ширину и высоту изображения с помощью ПО для редактирования фотографий. В Photoshop можно открыть изображение, затем выбрать File> File Info> Camera Data. На изображении выше показано диалоговое окно с полученной информацией. 

Итак, пиксель сам по себе представляет из себя отдельный элемент изображения – и для наших целей это самый маленький элемент, на который можно разделить фотографию. Пиксель может быть только одного цвета, а фотография состоит из сетки тысяч пикселей, каждый из разных цветов, которые вместе и составляют итоговое изображение. Вы можете увидеть пиксели, если откроете фотографию и увеличите масштаб до тех пор, пока не увидите отдельные цветные блоки (как показано ниже). Каждый из этих блоков представляет из себя отдельный пиксель. 

Почему размер важен при печати 

При печати изображений фотографы сталкиваются с термином PPI/DPI или пиксели на дюйм. DPI относится к количеству точек, содержащихся в одном дюйме изображения, распечатанного принтером на бумаге. PPI относится к количеству пикселей, содержащихся в одном дюйме изображения, отображенного на мониторе компьютера. Для большинства служб печати и вашего собственного принтера потребуется определенная плотность пикселей в изображении (PPI), чтобы иметь возможность отобразить в печатном виде снимок, который выглядит хорошо (то есть с плавными переходами цвета, чтобы вы не разглядывали каждый отдельный пиксель). 

Типичные значения PPI при печати находятся в диапазоне от 150 до 300 PPI, хотя для некоторых высококачественных журналов могут потребоваться изображения с разрешением 1200 PPI. Так, например, если вы хотите напечатать изображение размером 4×6 дюймов с разрешением 300 пикселей на дюйм, вам понадобится файл, имеющий не менее 4×300 (1200) пикселей по короткой стороне и 6×300 (1800) пикселей по длинной стороне. Другими словами, он должен быть размером не менее 1200×1800 пикселей. 

Чтобы напечатать изображение размером 8×10 дюймов с разрешением 300 PPI, используйте ту же математику. 

Умножьте ширину и высоту напечатанного изображения в дюймах на 300 пикселей. В результате получается 2400×3000 пикселей, что является разрешением изображения, которое необходимо для печати изображения 8×10 с разрешением 300 пикселей на дюйм. Поэтому при кадрировании и изменении размера изображения для печати вам необходимо знать, каким PPI должно быть изображение. Это должно быть указано в руководстве по эксплуатации вашего принтера или в полиграфической службе. 

Ниже приведен снимок экрана с веб-сайта MpixPro.com, на котором показаны оптимальные и минимальные размеры изображений для стандартных размеров печати. Их принтер выводит на печать с разрешением 250 PPI (но может обрабатывать изображения со 100 PPI), хотя другие службы могут отличаться, поэтому всегда проверяйте их перед подготовкой изображений к печати. 

Используйте функцию кадрирования или изменения размера в своем ПО, чтобы изменить размер изображения до желаемой ширины и высоты и желаемого разрешения PPI. 

Здесь изображение, обрезанное до размера 3000×2400 пикселей, корректируется с 72 PPI до 300 PPI при подготовке к печати с разрешением 300 PPI. Передискретизация не требуется, так как изображение уже имеет правильные размеры и требуется только разрешение. 

Photoshop, как и другие приложения, также обрезает изображение до фиксированного размера и разрешения, если вы введете желаемые значения на панели параметров, когда у вас выбран инструмент кадрирования (см. ниже). Если ваше изображение меньше, чем указанные размеры, оно будет увеличено с использованием метода передискретизации по умолчанию. Хотя обычно не рекомендуется увеличивать изображения, при условии, что изображение уже близко к желаемому размеру, небольшое его увеличение обычно не вызывает заметной потери качества. 

Подгонка под экран 

Когда дело доходит до вывода изображений на экран, вам нужно гораздо меньше пикселей, чем для печати. Это связано с тем, что плотность пикселей на экране намного меньше, чем требуется для печати. Например, размер обычного FullHD монитора составляет 1920×1080 пикселей. Чтобы заполнить монитор, вам нужно только изображение размером 1920×1080 пикселей. Это примерно тот же размер изображения, который нужен для печати 4×6 с разрешением 300 PPI, но при этом изображение 1920×1080 пикселей отлично отображается на 23-дюймовом мониторе.

Соотношение между разрешением снимка и масштабом?

Разреше́ние — величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины). Термин обычно применяется к изображениям в цифровой форме, хотя его можно применить, например, для описания уровня грануляции фотоплёнки, фотобумаги или иного физического носителя. Более высокое разрешение (больше элементов) типично обеспечивает более точные представления оригинала. Другой важной характеристикой изображения является разрядность цветовой палитры.

Как правило, разрешение в разных направлениях одинаково, что даёт пиксель квадратной формы. Но это не обязательно — например, горизонтальное разрешение может отличаться от вертикального, при этом элемент изображения (пиксель) будет не квадратным, а прямоугольным. Более того, возможна не квадратная решётка элементов изображения, а например шестигранная (гексагональная) или вовсе не регулярная (стохастическая), что не мешает говорить о максимальном количестве точек или управляемых элементов изображения на единицу длины или площади.

Разрешение изображения

Растровая графика

Ошибочно под разрешением понимают размеры фотографии, экрана монитора или изображения в пикселах^{[источник не указан 2405 дней]}. Размеры растровых изображений выражают в виде количества пикселей по горизонтали и вертикали, например: 1600×1200. В данном случае это означает, что ширина изображения составляет 1600, а высота — 1200 точек (такое изображение состоит из 1 920 000 точек, то есть примерно 2 мегапиксела). Количество точек по горизонтали и вертикали может быть разным для разных изображений. Изображения, как правило, хранятся в виде, максимально пригодном для отображения экранами мониторов — они хранят цвет пикселов в виде требуемой яркости свечения излучающих элементов экрана (RGB), и рассчитаны на то, что пикселы изображения будут отображаться пикселами экрана один к одному. Это обеспечивает простоту вывода изображения на экран.

При выводе изображения на поверхность экрана или бумаги, оно занимает прямоугольник определённого размера. Для оптимального размещения изображения на экране необходимо согласовывать количество точек в изображении, пропорции сторон изображения с соответствующими параметрами устройства отображения. Если пиксели изображения выводятся пикселами устройства вывода один к одному, размер будет определяться только разрешением устройства вывода. Соответственно, чем выше разрешение экрана, тем больше точек отображается на той же площади и тем менее зернистой и более качественной будет ваша картинка. При большом количестве точек, размещённом на маленькой площади, глаз не замечает мозаичности рисунка. Справедливо и обратное: малое разрешение позволит глазу заметить растр изображения («ступеньки»). Высокое разрешение изображения при малом размере плоскости отображающего устройства не позволит вывести на него всё изображение, либо при выводе изображение будет «подгоняться», например для каждого отображаемого пиксела будут усредняться цвета попадающей в него части исходного изображения. При необходимости крупно отобразить изображение небольшого размера на устройстве с высоким разрешением приходится вычислять цвета промежуточных пикселей. Изменение фактического количества пикселей изображения называется передискретизация, и для неё существуют целый ряд алгоритмов разной сложности.

При выводе на бумагу такие изображения преобразуются под физические возможности принтера: проводится цветоделение, масштабирование и растеризация для вывода изображения красками фиксированного цвета и яркости, доступными принтеру. Принтеру для отображения цвета разной яркости и оттенка приходится группировать несколько меньшего размера точек доступного ему цвета, например один серый пиксел такого исходного изображения, как правило, на печати представляется несколькими маленькими чёрными точками на белом фоне бумаги. В случаях, не касающихся профессиональной допечатной подготовки, этот процесс производится с минимальным вмешательством пользователя, в соответствии с настройками принтера и желаемым размером отпечатка. Изображения в форматах, получаемых при допечатной подготовке и рассчитанные на непосредственный вывод печатающим устройством, для полноценного отображения на экране нуждаются в обратном преобразовании.

Большинство форматов графических файлов позволяют хранить данные о желаемом масштабе при выводе на печать, то есть о желаемом разрешении в dpi (англ. dots per inch — эта величина говорит о количестве точек на единицу длины: например 300 dpi означает 300 точек на один дюйм). Это исключительно справочная величина. Как правило, для получения распечатка фотографии, который предназначен для рассматривания с расстояния порядка 40 — 45 сантиметров, достаточно разрешения 300 dpi. Исходя из этого можно рассчитать, какого размера отпечаток можно получить из имеющегося изображения или какого размера изображение надо получить, чтоб затем сделать отпечаток нужного размера.

Например, надо напечатать с разрешением в 300 dpi изображение на бумаге размером 10×10 см (3,9×3,9 дюймов). Теперь, умножив 3,9 на 300 и получаем размер фотографии в пикселях: 1170×1170. Таким образом, для печати изображения приемлемого качества размером 10×10 см, размер исходного изображения должен быть не менее 1170×1170 пикселей.

Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:

• dpi (англ. dots per inch) — количество точек на дюйм.
• ppi (англ. pixels per inch) — количество пикселей на дюйм.
• lpi (англ. lines per inch) — количество линий на дюйм, разрешающая способность графических планшетов (дигитайзеров).
• spi (англ. samples per inch) — количество семплов на дюйм; плотность дискретизации (англ. sampling density), в том числе разрешение сканеров изображений.

По историческим причинам величины стараются приводить к dpi, хотя с практической точки зрения ppi более однозначно характеризует для потребителя процессы печати или сканирования. Измерение в lpi широко используется в полиграфии. Измерение в spi используется для описания внутренних процессов устройств или алгоритмов.

Значение разрядности цвета

Для создания реалистичного изображения средствами компьютерной графики цвет иногда оказывается важнее (высокого) разрешения, поскольку человеческий глаз воспринимает картинку с большим количеством цветовых оттенков как более правдоподобную. Вид изображения на экране напрямую зависит от выбранного видеорежима, основу которого составляют три характеристики: кроме собственно разрешения (кол-ва точек по горизонтали и вертикали), отличаются частота обновления изображения (Гц) и количество отображаемых цветов (цветорежим или разрядность цвета)). Последний параметр (характеристику) часто также называют разрешение цвета, или частота разрешения (частотность или разрядность гаммы) цвета.

Разница между 24- и 32-разрядным цветом на глаз отсутствует, потому как в 32-разрядном представлении 8 разрядов просто не используются, облегчая адресацию пикселов, но увеличивая занимаемую изображением память, а 16-разрядный цвет заметно «грубее». У профессиональных цифровых фотокамер у сканеров (например, 48 или 51 бит на пиксел) более высокая разрядность оказывается полезна при последующей обработке фотографий: цветокоррекции, ретушировании и т. п.

Векторная графика

Для векторных изображений, в силу принципа построения изображения, понятие разрешения неприменимо.

Разрешение устройства

Разрешение устройства (inherent resolution) описывает максимальное разрешение изображения, получаемого с помощью устройства ввода или вывода.

• Разрешение принтера, обычно указывают в dpi.
• Разрешение сканера изображений указывается в ppi (количество пикселей на один дюйм), а не в dpi.
• Разрешением экрана монитора обычно называют размеры получаемого на экране изображения в пикселах: 800×600, 1024×768, 1280×1024, подразумевая разрешение относительно физических размеров экрана, а не эталонной единицы измерения длины, такой как 1 дюйм. Для получения разрешения в единицах ppi данное количество пикселов необходимо поделить на физические размеры экрана, выраженные в дюймах. Двумя другими важными геометрическими характеристиками экрана являются размер его диагонали и соотношение сторон.
• Разрешение матрицы цифровой фотокамеры, так же как экрана монитора, характеризуется размером (в пикселах) получаемых изображений, но в отличие от экранов, популярным стало использование не пары чисел, а округлённого количества пикселов, выражаемое в мегапикселах, на всей рабочей площади матрицы. Говорить о фактическом линейном разрешении матрицы можно лишь зная её геометрию. Говорить о фактическом линейном разрешении получаемых изображений можно либо в отношении устройство вывода — экранов и принтеров, либо в отношении сфотографированных предметов, с учётом их перспективных искажений при съёмке и характеристик объектива.

Разрешение экрана монитора

Для типичных разрешений мониторов, индикаторных панелей и экранов устройств (inherent resolution) существуют устоявшиеся буквенные обозначения^[1]:

Название формата	Количество отображаемых на мониторе точек	Пропорции изображения	Размер изображения
QVGA	320×240	4:3	76,8 кпикс
SIF (MPEG1 SIF)	352×240	22:15	84,48 кпикс
CIF (MPEG1 VideoCD)	352×288	11:9	101,37 кпикс
WQVGA	400×240	5:3	96 кпикс
[MPEG2 SV-CD]	480×576	5:6	276,48 кпикс
HVGA	640×240	8:3	153,6 кпикс
HVGA	320×480	2:3	153,6 кпикс
nHD	640×360	16:9	230,4 кпикс
VGA	640×480	4:3	307,2 кпикс
WVGA	800×480	5:3	384 кпикс
SVGA	800×600	4:3	480 кпикс
FWVGA	848×480	16:9	409,92 кпикс
qHD	960×540	16:9	518,4 кпикс
WSVGA	1024×600	128:75	614,4 кпикс
XGA	1024×768	4:3	786,432 кпикс
XGA+	1152×864	4:3	995,3 кпикс
WXVGA	1200×600	2:1	720 кпикс
HD 720p	1280×720	16:9	921,6 кпикс
WXGA	1280×768	5:3	983,04 кпикс
SXGA	1280×1024	5:4	1,31 Мпикс
WXGA+	1440×900	8:5	1,296 Мпикс
SXGA+	1400×1050	4:3	1,47 Мпикс
XJXGA	1536×960	8:5	1,475 Мпикс
WSXGA (?)	1536×1024	3:2	1,57 Мпикс
WXGA++	1600×900	16:9	1,44 Мпикс
WSXGA	1600×1024	25:16	1,64 Мпикс
UXGA	1600×1200	4:3	1,92 Мпикс
WSXGA+	1680×1050	8:5	1,76 Мпикс
Full HD 1080p	1920×1080	16:9	2,07 Мпикс
WUXGA	1920×1200	8:5	2,3 Мпикс
2K	2048×1080	256:135	2,2 Мпикс
QWXGA	2048×1152	16:9	2,36 Мпикс
QXGA	2048×1536	4:3	3,15 Мпикс
WQXGA / Quad HD 1440p	2560×1440	16:9	3,68 Мпикс
WQXGA	2560×1600	8:5	4,09 Мпикс
QSXGA	2560×2048	5:4	5,24 Мпикс
3K	3072×1620	256:135	4,97 Мпикс
WQXGA	3200×1800	16:9	5,76 Мпикс
WQSXGA	3200×2048	25:16	6,55 Мпикс
QUXGA	3200×2400	4:3	7,68 Мпикс
QHD	3440×1440	43:18	4.95 Мпикс
WQUXGA	3840×2400	8:5	9,2 Мпикс
4K UHD (Ultra HD) 2160p	3840×2160	16:9	8,3 Мпикс
4K UHD	4096×2160	256:135	8,8 Мпикс
	4128×2322	16:9	9,6 Мпикс
	4128×3096	4:3	12,78 Мпикс
	5120×2160	21:9	11,05 Мпикс
5K UHD	5120×2700	256:135	13,82 Мпикс
	5120×2880	16:9	14,74 Мпикс
	5120×3840	4:3	19,66 Мпикс
HSXGA	5120×4096	5:4	20,97 Мпикс
6K UHD	6144×3240	256:135	19,90 Мпикс
WHSXGA	6400×4096	25:16	26,2 Мпикс
HUXGA	6400×4800	4:3	30,72 Мпикс
7K UHD	7168×3780	256:135	27,09 Мпикс
8K UHD (Ultra HD) 4320p / Super Hi-Vision	7680×4320	16:9	33,17 Мпикс
WHUXGA	7680×4800	8:5	36,86 Мпикс
8K UHD	8192×4320	256:135	35,2 Мпикс

Компьютерный стандарт / название устройства	Разрешение	Соотношение сторон экрана	Пиксели, суммарно
VIC-II multicolor, IBM PCjr 16-color	160×200	0,80 (4:5)	32 000
TMS9918, ZX Spectrum	256×192	1,33 (4:3)	49 152
CGA 4-color (1981), Atari ST 16 color, VIC-II HiRes, Amiga OCS NTSC LowRes	320×200	1,60 (8:5)	64 000
QVGA	320×240	1,33 (4:3)	76 800
Acorn BBC в 40-строчном режиме, Amiga OCS PAL LowRes	320×256	1,25 (5:4)	81 920
WQVGA	400×240	1.67 (15:9)	96 000
КГД (контроллер графического дисплея) ДВК	400×288	1.39 (25:18)	115 200
Atari ST 4 color, CGA mono, Amiga OCS NTSC HiRes	640×200	3,20 (16:5)	128 000
VGWQA Sony PSP Go	480×272	1,78 (16:9)	129 600
Вектор-06Ц, Электроника БК	512×256	2,00 (2:1)	131 072
	466×288	1,62 (≈ 8:5)	134 208
HVGA	480×320	1,50 (15:10)	153 600
Acorn BBC в 80-строчном режиме	640×256	2,50 (5:2)	163 840
Amiga OCS PAL HiRes	640×256	2,50 (5:2)	163 840
Контейнер AVI (MPEG-4 / MP3), профиль Advanced Simple Profile Level 5	640×272	2,35 (127:54) (≈ 2,35:1)	174 080
Black & white Macintosh (9″)	512×342	1,50 (≈ 8:5)	175 104
Электроника МС 0511	640×288	2,22 (20:9)	184 320
Macintosh LC (12″)/Color Classic	512×384	1,33 (4:3)	196 608
EGA (в 1984)	640×350	1,83 (64:35)	224 000
HGC	720×348	2,07 (60:29)	250 560
MDA (в 1981)	720×350	2,06 (72:35)	252 000
Atari ST mono, Toshiba T3100/T3200, Amiga OCS, NTSC чересстрочный	640×400	1,60 (8:5)	256 000
Apple Lisa	720×360	2,00 (2:1)	259 200
VGA (в 1987) и MCGA	640×480	1,33 (4:3)	307 200
Amiga OCS, PAL чересстрочный	640×512	1,25 (5:4)	327 680
480i / 480p (SDTV / EDTV)	720×480	1,33 (4:3)	345 600
WGA, WVGA	800×480	1,67 (5:3)	384 000
TouchScreen в нетбуках Sharp Mebius	854×466	1,83 (11:6)	397 964
FWVGA / 480p (EDTV)	854×480	1,78 (16:9)	409 920
576i / 576p (SDTV / EDTV)	720×576	1,33 (4:3)	414 720
SVGA	800×600	1,33 (4:3)	480 000
Apple Lisa+	784×640	1,23 (49:40)	501 760
	800×640	1,25 (5:4)	512 000
SONY XEL-1	960×540	1,78 (16:9)	518 400
Dell Latitude 2100	1024×576	1,78 (16:9)	589 824
Apple iPhone 4	960×640	1,50 (3:2)	614 400
WSVGA	1024×600	1,71 (128:75)	614 400
	1152×648	1,78 (16:9)	746 496
XGA (в 1990)	1024×768	1,33 (4:3)	786 432
	1152×720	1,60 (8:5)	829 440
	1200×720	1,67 (5:3)	864 000
	1152×768	1,50 (3:2)	884 736
WXGA[2] / HD Ready / HD 720p (EDTV / HDTV)	1280×720	1,78 (16:9)	921 600
NeXTcube	1120×832	1,35 (35:26)	931 840
HD или wXGA+	1280×768	1,67 (5:3)	983 040
XGA+	1152×864	1,33 (4:3)	995 328
WXGA[2]	1280×800	1,60 (8:5)	1 024 000
Sun	1152×900	1,28 (32:25)	1 036 800
WXGA[2] / HD Ready (HDTV)	1366×768	1,78 (≈ 16:9)	1 048 576
wXGA++	1280×854	1,50 (≈ 3:2)	1 093 120
SXGA	1280×960	1,33 (4:3)	1 228 800
UWXGA	1600×768 (750)	2,08 (25:12)	1 228 800
WSXGA, WXGA+	1440×900	1,60 (8:5)	1 296 000
SXGA	1280×1024	1,25 (5:4)	1 310 720
	1536×864	1,78 (16:9)	1 327 104
	1440×960	1,50 (3:2)	1 382 400
wXGA++	1600×900	1,78 (16:9)	1 440 000
SXGA+	1400×1050	1,33 (4:3)	1 470 000
AVCHD/«HDV 1080i» (anamorphic widescreen HD)	1440×1080	1,33 (4:3)	1 555 200
WSXGA	1600×1024	1,56 (25:16)	1 638 400
WSXGA+	1680×1050	1,60 (8:5)	1 764 000
UXGA	1600×1200	1,33 (4:3)	1 920 000
Full HD 1080p (HDTV)	1920×1080	1,77 (16:9)	2 073 600
WUXGA	1920×1200	1,60 (8:5)	2 304 000
QWXGA	2048×1152	1,78 (16:9)	2 359 296
	1920×1280	1,50 (3:2)	2 457 600
	1920×1440	1,33 (4:3)	2 764 800
QXGA	2048×1536	1,33 (4:3)	3 145 728
WQXGA / Quad HD 1440p	2560×1440	1,78 (16:9)	3 686 400
WQXGA	2560×1600	1,60 (8:5)	4 096 000
Apple MacBook Pro with Retina	2880×1800	1,60 (8:5)	5 148 000
QSXGA	2560×2048	1,25 (5:4)	5 242 880
WQSXGA	3200×2048	1,56 (25:16)	6 553 600
WQSXGA	3280×2048	1,60 (205:128) ≈ 8:5	6 717 440
QUXGA	3200×2400	1,33 (4:3)	7 680 000
4K UHD (Ultra HD) 2160p (UHDTV-1)	3840×2160	1,78 (16:9)	8 294 400
4K UHD	4096×2160	1,896 (256:135)	8 847 360
WQUXGA (QSXGA-W)	3840×2400	1,60 (8:5)	9 216 000
Toshiba 5K Extra Wide Ultra HD	5120×2160	2,33 (21:9)	11 059 200
5K UHD	5120×2700	1,896 (256:135)	13 824 000
Apple iMac (with Retina 5K display) Dell UltraSharp UP2715K Monitor (27-inch ‘5K’)	5120×2880	1,78 (16:9)	14 745 600
IndigoVision Ultra 5K Fixed Camera	5120×3840	1,33 (4:3)	19 660 800
HSXGA	5120×4096	1,25 (5:4)	20 971 520
WHSXGA	6400×4096	1,56 (25:16)	26 214 400
HUXGA	6400×4800	1,33 (4:3)	30 720 000
8K UHD (Ultra HD) 4320p (UHDTV-2) / Super Hi-Vision	7680×4320	1,78 (16:9)	33 177 600
8K UHD	8192×4320	1,896 (256:135)	35 389 440
WHUXGA	7680×4800	1,60 (8:5)	36 864 000

Разрешение матрицы цифровой фотокамеры

Разрешающая способность матрицы цифровой фотокамеры — способность устройства передавать мелкие детали изображения^[3]. Фотоматрица применяется в виде специализированной аналоговой или цифро-аналоговой интегральной микросхемы, состоящей из светочувствительных элементов. Она предназначена для преобразования проецированного на неё оптического изображения в аналоговый электрический сигнал или в поток цифровых данных (при наличии АЦП непосредственно в составе матрицы).

Говорить о фактическом разрешении получаемых изображений можно либо в отношении устройства вывода — экранов, принтеров и т. п., либо в отношении сфотографированных предметов, с учётом их перспективных искажений при съёмке и характеристик объектива. Разрешение изображения в основном определяется источником, то есть разрешением фотоматрицы, что в свою очередь зависит от их типа, площади, количества пикселов на ней и плотности фоточувствительных элементов на единицу поверхности. Не удастся отобразить на мониторе больше деталей (даже если сам монитор способен на это), чем зафиксировала матрица фотокамеры^[4].

Разрешение аналоговых и цифровых фотоматриц может быть описано по-разному^[5][6].

• Разрешение в пикселях (англ. Pixel resolution). Определяется числом эффективных пикселей (effective pixels) матрицы.
• Разрешение в TV lines (ТВЛ). Различают разрешающую возможность по горизонтали (TVLH) и вертикали (TVLV).
• Пространственное разрешение. (англ. Spatial resolution.) Количество пикселей на дюйм — ppi (англ. pixels per inch).
• Спектральное разрешение. (англ. Spectral resolution.) Спектральная ширина электромагнитного излучения в видимой и ближней зоне инфракрасной области.
• Временное разрешение. (англ. Temporal resolution.) Мера скорости обновления кадров в секунду (frames/s) (англ. frames per second).
• Радиометрическое разрешение. (англ. Radiometric resolution.) Выражается единицей бит на пиксель — bpp (англ. bits per pixel).

Разрешение в пикселях

Разрешение матрицы цифровой фотокамеры — возможность фотосенсоров, наблюдать или измерять наименьший объект, с явно чёткими границами.

Существует разница между разрешением и пикселем, пиксель на самом деле является единицей цифрового изображения.
Так как матрица состоит из дискретных пикселов, и поэтому информация одной ТВ-линии состоит из дискретных значений, соответствующих каждому пикселу. Этот метод дает не цифровую информацию, а скорее дискретную выборку. Таким образом матрица — это оптическое устройство дискретизации. Разрешающая способность, даваемая матрицей, зависит от числа пикселов и разрешающей способности объектива^[4].

В технических характеристиках цифровых камер обычно указывается число действующих (эффективных) мегапикселей (Number of Effective Pixel), то есть общее число пикселей, фактически используемых для регистрации изображения, а не общее число номинальных мегапикселей, фиксируемых датчиком изображения.

Термин Разрешение в области цифровых изображений, часто интерпретируется как pixel, хотя американские, японские, и международные стандарты определяют, что оно не должна использоваться так, по крайней мере, в digital camera области^[7][8].

Разрешение в матрице «Width x Height» (Pixels)

Изображение из N пикселей в высоту на M пикселей в ширину может иметь любое разрешение меньше, чем N линий по высоте изображения, или N TV lines. Когда количеством пикселей определяют разрешение, то их описывают с набором двух положительных целых чисел, где первая цифра является числом пиксельных столбцов (ширина), а вторая является числом пиксельных строк (высота), например, в виде 7680 x 6876.

Общее количество пикселей (Mpix)

Другое популярное соглашение Number of Total Pixel определяет разрешение, как общее количество пикселей в изображении, и даётся как количество мегапикселей, которая может быть вычислена путём умножения колонки пикселей на пиксели строк и деления на один миллион.

Число эффективных пикселей (Effective pixels)

Ни одна из вышеуказанных пиксельных резолюций не являются истинной резолюцией, но они широко упоминаются в таком качестве и служат верхней границей разрешения изображения.

Согласно тем же стандартам, именно число эффективных пикселей (Number of Effective Pixel) указывает на фактическое разрешение матрицы, так как именно они вносят вклад в окончательное изображение, в отличие от ряда общих пикселей, которые включают в себя неиспользуемые, «битые» или светозащищённые пиксели по краям.

Разрешение матриц зависит от их типа, площади и плотности светочувствительных элементов на единицу поверхности.

Оно нелинейно и зависит от светочувствительности матрицы и от заданного программой уровня шума.

Важно, что современная иностранная трактовка линий миры считает пару чёрная и белая полоса — за 2 линии, — в отличие от отечественных теории и практики, где каждая линия всегда считается разделённой промежутками контрастного фона толщиной, равной толщине линии.

Некоторые фирмы — производители цифровых фотоаппаратов в рекламных целях пытаются повернуть матрицу под углом в 45°, достигая определённого формального повышения разрешения при фотографировании простейших горизонтально-вертикальных мир. Но если использовать профессиональную миру, или хотя бы повернуть простую миру под тем же углом, становится очевидным, что повышение разрешения — фиктивное.

Ниже приведен пример того, как одно и то же изображение может отображаться при различных разрешениях в пикселях.

Изображение, которое составляет 2048 пикселей в ширину и 1536 пикселей в высоту имеет в общей сложности 2048 х 1536 = 3145728 пикселей или 3,1 мегапикселя. Можно ссылаться на него как 2048 по 1536 или 3,1 — мегапиксельное изображение.

К сожалению, количество пикселей не является реальным показателем разрешения цифровой фотокамеры, — если это не трёхматричная система 3CCD, а в обычной системе CCD датчики цветного изображения, как правило, построены на альтернативных цветных фильтрах, где каждый пиксель матрицы отвечает только за один цвет, который более светочувствителен к конкретному цвету. Цифровые изображения, в конечном счёте, требуют красного, зелёного и синего значений для каждого пикселя, которые будет отображаться в дальнейшем, но один пиксель в фотосенсоре будет поставлять только один из этих трёх цветов информации. В результате цветовой интерполяции получается полноцветная картина на одной матрице, где каждая точка уже имеет все три необходимые цветовые компоненты.

Однако, реальное разрешение получаемого изображения (то есть степень различимости деталей), кроме пиксельного разрешения сенсора зависит от оптического разрешения объектива и устройства сенсора.

Разрешение в TV lines (ТВЛ)

Разрешение в Television lines (твл) — способность устройства передавать максимальное количество деталей изображения. Для двумерных устройств таких как ПЗС-матрица, различают разрешающую возможность по горизонтали и вертикали.

Вертикальное разрешение TV lines

Вертикальное разрешение определяется числом вертикальных элементов, которые можно фиксировать камерой и воспроизвести на экране монитора. В система CCIR — 625 линий, в EIA — 525 линий. Принимая во внимание длительность кадровой (вертикальной) синхронизации и импульсов выравнивания, невидимые строки и т. д., число активных строк снижается в CCIR до 575, а в EIA до 475.
При вычислении «реального» вертикального разрешения следует применять поправочный коэффициент, равный 0,7. Он известен как коэффициент Келла (или Келл-фактор) и является общепринятым способом аппроксимации реального разрешения. Это означает, что 575 следует скорректировать (умножить) на 0,7, чтобы получить практические границы вертикального разрешения для PAL, которое равняется примерно 400 ТВ-линиям строк^[4]. Для NTSC, соответственно получается приблизительно 330 ТВ-линий (строк) вертикального разрешения.

Горизонтальное разрешение TV lines

Разрешающая способность по горизонтали (горизонтальное разрешение) определяется числом горизонтальных элементов, которые можно зафиксировать камерой и воспроизвести на экране монитора или сколько вертикальных линий можно подсчитать. Поскольку соотношение сторон в телевидении стандартной чёткости составляет 4:3, где ширина больше высоты, то чтобы сохранить естественные пропорции изображений, считают только вертикальные линии по ширине, эквивалентной высоте, то есть 3/4 от ширины. Для камеры с 570 ТВ-линиями горизонтального разрешения, максимум соответствует приблизительно в 570×4/3=760 линий по ширине экрана.

Если в документации указана только разрешающая способность, то это надо понимать, как разрешающая способность по горизонтали. (Например: 960H).

Многие производители предпочитают опираться на результаты собственных не сертифицированных тестов, в которых применяются специальные штриховые миры. Источники погрешностей таких тестов связаны с применением нестандартных мир, с неточным их позиционированием и с погрешностью определения разрешаемых штрихов. Никогда не бывает так, чтобы, скажем, 380 линий различить было можно, а 390 уже нельзя. При увеличении числа линий контраст падает плавно, и корректней было бы говорить о предельном числе линий, при наблюдении которых контраст снижается до некоторого заданного уровня. При этом важно то, как размещаются штрихи в кадре (радиально или тангенциально) и в какой части кадра они находятся (в центре или с краю). Однако реальные методики определения разрешающей способности производителями камер остаются для потребителей неизвестными.

Пространственное разрешение

Пространственное разрешение — величина, характеризующая размер наименьших объектов, различимых на изображении.
А это зависит от свойств системы, создающей изображение, а не только от количества пикселей на дюйм — ppi (англ. pixels per inch).

Фотоматрица оцифровывает (разделяет на кусочки — <пиксели>) то изображение, которое формируется объективом фотоаппарата. Но, если объектив в силу недостаточно высокой разрешающей способности передаёт ДВЕ светящиеся точки объекта, разделённые третьей чёрной, как одну светящуюся точку на ТРИ подряд расположенных пиксела, то говорить о точном разрешении изображения фотоаппаратом не приходится.

В фотографической оптике существует приблизительное соотношение^[9]: если разрешающую способность фотоприёмника выразить в линиях на миллиметр (или же в количестве пикселей на дюйм — ppi (англ. pixels per inch), обозначим её как M, и так же выразить разрешающую способность объектива (в его фокальной плоскости), обозначим её как N, то результирующее разрешение системы объектив+фотоприёмник, обозначим его как K, можно найти по формуле:

или .

Это соотношение максимально при , когда разрешение равно , поэтому желательно, чтобы разрешающая способность объектива соответствовала разрешающей способности фотоприёмника.^{[уточнить]}

У современных цифровых фотоматриц разрешающая способность определяется количеством пикселей на дюйм — ppi (англ. pixels per inch), при этом размер пикселя варьируется у разных фотоматриц в пределах от 0,0025 мм до 0,0080 мм, а у большинства современных фотоматриц он равен 0,006 мм.

Спектральное разрешение

Спектральное разрешение (спектральная ширина) электромагнитного излучения — способность различать близкие по частоте (длине волны) сигналы.
Многозональная съёмка изображения в разных участках электромагнитного спектра (например инфракрасной и видимой области), имеет более высокое спектральное разрешение, чем обычное цветное изображение.
Спектральное разрешение актуально для съёмки с инфракрасной подсветкой в режиме «Day & Night». От видимого спектра (790ТГц/380нм — 405ТГц/740нм), до так называемой ближней области инфракрасного излучения (405ТГц/740нм — 215ТГц/1400нм), применяемого для систем видеофиксации.

Временное разрешение

Временное разрешение — мера скорости обновления кадров в секунду frames per second (frames/s).

Movie camera и high-speed camera могут фиксировать события в разных временных интервалах. Временное разрешение используется для просмотра фильмов, как правило, от 24 до 48 кадров в секунду, в то время как высокоскоростные камеры могут обеспечить от 50 до 300 frames per second (frames/s), и даже больше.

• 

• 

  LCD (Треугольная геометрия пикселей)

• 

Радиометрическое разрешение

Радиометрическое разрешение (битовая Глубина цвета, качество цветопередачи, битность изображения) — термин, означающий объём памяти в количестве бит, используемых для хранения и представления цвета при кодировании одного пикселя видеоизображения. Определяет, насколько тонко система может представлять или отличать различия интенсивности цвета, и, как правило, выражается в виде уровней или bits, например 8 бит или 256 уровней (8-битный цвет (2⁸ = 256 цветов).

Часто выражается единицей бит на пиксель — bpp (англ. bits per pixel).

Фотосенсоры, применяемые в цифровых камерах

Ширина (px)	Высота (px)	Соотношение сторон	Фактическое количество пикселей	Мегапиксели	Примеры камер
100	100	1:1	10,000	0.01	Kodak (by Steven Sasson) Prototype (1975)
640	480		307,200	0.3	Apple QuickTake 100 (1994)
832	608		505,856	0.5	Canon Powershot 600 (1996)
1,024	768		786,432	0.8	Olympus D-300L (1996)
1,024	1,024	1:1	1,048,576	1.0	Nikon NASA F4 (1991)
1,280	960		1,228,800	1.3	Fujifilm DS-300 (1997)
1,280	1,024	5:4	1,310,720	1.3	Fujifilm MX-700, Fujifilm MX-1700 (1999), Leica Digilux (1998), Leica Digilux Zoom (2000)
1,600	1,200		1,920,000	2	Nikon Coolpix 950, Samsung GT-S3500
2,012	1,324		2,663,888	2.74	Nikon D1
2,048	1,536		3,145,728	3	Canon PowerShot A75, Nikon Coolpix 995
2,272	1,704		3,871,488	4	Olympus Stylus 410, Contax i4R (although CCD is actually square 2,272?2,272)
2,464	1,648		4,060,672	4.1	Canon 1D
2,560	1,920		4,915,200	5	Olympus E-1, Sony Cyber-shot DSC-F707, Sony Cyber-shot DSC-F717
2,816	2,112		5,947,392	5.9	Olympus Stylus 600 Digital
3,008	2,000		6,016,000	6	D100,Nikon D40, D50, D70, D70s, Pentax K100D, Konica Minolta Maxxum 7D, Konica Minolta Maxxum 5D, Epson R-D1
3,072	2,048		6,291,456	6.3	Canon EOS 10D, Canon EOS 300D
3,072	2,304		7,077,888	7	Olympus FE-210, Canon PowerShot A620
3,456	2,304		7,962,624	8	Canon EOS 350D
3,264	2,448		7,990,272	8	Olympus E-500, Olympus SP-350, Canon PowerShot A720 IS, Nokia 701, HTC Desire HD, Apple iPhone 4S, LG G2 mini D618
3,504	2,336		8,185,344	8.2	Canon EOS 30D, Canon EOS-1D Mark II, Canon EOS-1D Mark II N
3,520	2,344		8,250,880	8.25	Canon EOS 20D
3,648	2,736		9,980,928	10	Canon PowerShot G11, Canon PowerShot G12, Canon PowerShot S90, Canon PowerShot S95, Nikon CoolPix P7000, Nikon CoolPix P7100, Olympus E-410, Olympus E-510, Panasonic FZ50, Fujifilm FinePix HS10, Samsung EX1
3,872	2,592		10,036,224	10	Nikon D40x, Nikon D60, Nikon D3000, Nikon D200, Nikon D80, Pentax K10D, Pentax K200D, Sony Alpha A100
3,888	2,592		10,077,696	10.1	Canon EOS 40D, Canon EOS 400D, Canon EOS 1000D
4,064	2,704		10,989,056	11	Canon EOS-1Ds
4,000	3,000		12,000,000	12	Canon Powershot G9, Fujifilm FinePix S200EXR, Nikon Coolpix L110, Kodak Easyshare Max Z990
4,256	2,832		12,052,992	12.1	Nikon D3, Nikon D3S, Nikon D700, Fujifilm FinePix S5 Pro
4,272	2,848		12,166,656	12.2	Canon EOS 450D
4,032	3,024		12,192,768	12.2	Olympus PEN E-P1
4,288	2,848		12,212,224	12.2	Nikon D2Xs/D2X, Nikon D300, Nikon D300S, Nikon D90, Nikon D5000, Pentax K-x
4,900	2,580		12,642,000	12.6	RED ONE Mysterium
4,368	2,912		12,719,616	12.7	Canon EOS 5D
5,120	2,700		13,824,000	13.8	RED Mysterium-X
7,920 (2,640 × 3)	1,760		13,939,200	13.9	Sigma SD14, Sigma DP1 (3 layers of pixels, 4.7 MP per layer, in Foveon X3 sensor)
4,672	3,104		14,501,888	14.5	Pentax K20D, Pentax K-7
4,752	3,168		15,054,336	15.1	Canon EOS 50D, Canon EOS 500D, Sigma SD1
4,896	3,264		15,980,544	16.0	Fujifilm X-Pro1, Fujifilm X-E1 (X-Trans sensor has a different pattern to a Bayer sensor)
4,928	3,262		16,075,136	16.1	Nikon D7000, Nikon D5100, Pentax K-5
4,992	3,328		16,613,376	16.6	Canon EOS-1Ds Mark II, Canon EOS-1D Mark IV
5,184	3,456		17,915,904	17.9	Canon EOS 7D, Canon EOS 60D, Canon EOS 600D, Canon EOS 550D, Canon EOS 650D, Canon EOS 700D
5,270	3,516		18,529,320	18.5	Leica M9
5,616	3,744		21,026,304	21.0	Canon EOS-1Ds Mark III, Canon EOS-5D Mark II
6,048	4,032		24,385,536	24.4	Sony ? 850, Sony ? 900, Sony Alpha 99, Nikon D3X and Nikon D600
7,360	4,912		36,152,320	36.2	Nikon D800
7,500	5,000		37,500,000	37.5	Leica S2
7,212	5,142		39,031,344	39.0	Hasselblad H3DII-39
7,216	5,412		39,052,992	39.1	Leica RCD100
7,264	5,440		39,516,160	39.5	Pentax 645D
7,320	5,484		40,142,880	40.1	Phase One IQ140
7,728	5,368	~ 10:7	41,483,904	41.5	Nokia 808 PureView
8,176	6,132		50,135,232	50.1	Hasselblad H3DII-50, Hasselblad H4D-50
11,250	5,000	9:4	56,250,000	56.3	Better Light 4000E-HS (scanned)
8,956	6,708		60,076,848	60.1	Hasselblad H4D-60
8,984	6,732		60,480,288	60.5	Phase One IQ160, Phase One P65+
10,320	7,752		80,000,640	80	Leaf Aptus-II 12, Leaf Aptus-II 12R
10,328	7,760		80,145,280	80.1	Phase One IQ180
9,372	9,372	1:1	87,834,384	87.8	Leica RC30 (point scanner)
12,600	10,500	6:5	132,300,000	132.3	Phase One PowerPhase FX/FX+ (line scanner)
18,000	8,000	9:4	144,000,000	144	Better Light 6000-HS/6000E-HS (line scanner)
21,250	7,500	17:6	159,375,000	159.4	Seitz 6×17 Digital (line scanner)
16,352*	12,264*		200,540,928	200.5	Hasselblad H4D-200MS (*actuated multi (6x) shot)
18,000	12,000		216,000,000	216	Better Light Super 6K-HS (line scanner)
24,000	15,990	~	383,760,000	383.8	Better Light Super 8K-HS (line scanner)
30,600	13,600	9:4	416,160,000	416.2	Better Light Super 10K-HS (line scanner)
62,830	7,500	~ 25:3	471,225,000	471.2	Seitz Roundshot D3 (80 mm lens) (scanned)
62,830	13,500	~ 5:1	848,205,000	848.2	Seitz Roundshot D3 (110 mm lens) (line scanner)
38,000	38,000	1:1	1,444,000,000	1,444	Pan-STARRS PS1
157,000	18,000	~ 26:3	2,826,000,000	2,826	Better Light 300 mm lens Digital (line scanner)

См. также

• Соотношение сторон экрана
• Телевидение высокой чёткости

Примечания

Привет! Идея поста родилась давно, но руки дошли только сейчас.

Итак, представьте классическую ситуацию — дизайнер просит клиента

выслать фотку для макета. Казалось бы, чего проще? Но не тут-то было.

Клиент, глазом не моргнув, присылает джипег 500×325, при этом зная,

что его макет размером A3. Дизайнер, конечно же мягко говоря недоволен.
Просит прислать фотку получше, клиент присылает новую 600×425.
Дизайнер в бешенстве.

Клиента нельзя винить — он не обязан разбираться даже
в основах компьютерной графики

и печати. Но, согласитесь,
мир станет гораздо прекраснее, если такое вдруг произойдет.

У клиента есть фотка и задача напечатать ее размером А3.

Как видим в обоих случаях разрешения недостаточно, и, чтобы
заполнить все пространство документа, дизайнеру
придется растянуть обе фотографии. Смотрим, что у него
получилось после увеличения:

Но что делать, если вариант справа не устраивает и резкости не хватает?
Тут уже нужно решать задачу на месте и по ситуации — либо просить дизайнера
увеличить резкость, или искать нужную фотку длиной 4800px по горизонтали.

Но в любом случае вы можете с чистой совестью сказать, что сделали все,
чтобы сберечь время и нервы дизайнера.

Но это еще не все. Из всего сказанного выше можно сделать вывод,
что чем больше разрешение, тем лучшего качества отпечаток мы получим.
Это не совсем так. Смотрите сюда, я нашел фото кота в нужном разрешении
(4800×3120) для печати на А3

Невооруженным взглядом видно, что картинка далеко не резкая, несмотря на свои 4800×3120

Почему? Все просто — это либо фотобрак (при съемке не был настроен фокус),
либо кто-то взял это фото маленького разрешения и растянул до большего.
Разумеется резкости это изображению не прибавило. И дизайнер тут уже не спасет.
Поэтому прежде чем радоваться высокому разрешению фотки,
удостоверьтесь, что на экране
она выглядит достойно.

Ууф! Давайте подытожим.

Прежде чем, отправлять дизайнеру фото нужно соблюсти следующие действия:
1. Знать какого размера вам нужен макет на выходе.
2. Узнать разрешение вашей фотки.
3. Посчитать на калькуляторе возможности данного разрешения,
т.е. какого размера максимум его можно напечатать
при разрешении для печати 300dpi.
Для этого:
1) кол-во пикселей по горизонтали делим на 300 — получаем кол-во дюймов,
2) Умножаем это число на 2.54 и получаем кол-во сантиметров