Сколько мегапикселей должно быть в камере смартфона

Что такое мегапиксели?

Термин “мегапиксели” относится к разрешению или деталям изображения, снятого камерой. Это количество отдельных пикселей, из которых состоит фото. Мега – это префикс, который означает “миллион”. Таким образом, матрица камеры с разрешением 24 Мп, состоит из 24 миллионов пикселей. Поразительное число!

Пиксель – это очень маленькая точка, содержащая визуальные данные. Многие из этих пикселей, размещенных в непосредственной близости друг от друга, составляют конечное изображение. Чем больше пикселей у вас есть, тем более детальным будет ваше изображение. Поэтому, в теории, фотографии камеры с разрешением в 20 мегапикселей могут выглядеть лучше, чем с камеры в 12 мегапикселей.

Значит, чем больше мегапикселей, тем лучше качество изображения?

Нет. По крайней мере, не полностью. Есть и другие характеристики камеры смартфона, которые непосредственно влияют на качество изображения. Например тип сенсора, размер пикселя и апертура.

Гонка за мегапикселями, кстати, началась не в смартфонах. Моду на них задали цифровые фотоаппараты. Потребители зацикливались на идее, что большее количество мегапикселей означает лучшее качество снимков. И с фотоаппаратами это работало. Ведь они не всегда гнались за миниатюризацией. А значит, большее количество мегапикселей не означало уменьшение размера отдельного пикселя.

Большой сенсор камеры цифрового фотоаппарата, как правило, означает большее разрешение (количество тех самых мегапикселей). Все потому, что вы можете поместить больше пикселей. Большие сенсоры фотоаппаратов также лучше работают в условиях низкой освещенности с меньшим количеством цифрового шума.

Подобно тому, как большое ведро может улавливать больше воды под дождем, большие пиксели способны улавливать больше света. Чем больше света может улавливать датчик с большими пикселями, тем лучше камера работает в условиях низкой освещенности.

Почему в камерах смартфонов большее количество мегапикселей не значит лучшее качество?

Если вы заметили, в смартфонах растет количество мегапикселей, а вот сами камеры остаются примерно тех же размеров. Вот и получается, что производители, чтобы вместить больше мегапикселей на той же площади, уменьшают размер пикселя! Таким образом, вместо 12 миллионов больших пикселей (12 Мп) на матрице размером 1/2,55 дюйма, вы получите 20 миллионов (20 Мп) маленьких пикселей на матрице того же размера.

И 12-мегапиксельная камера, в итоге, может делать снимки лучше, чем 20-мегапиксельная камера. Ведь ее большие пиксели ловят больше света!

Роб Лейтон (Rob Layton), преподающий мобильную журналистику и профессиональную фотосъемку на мобильные в Университете Бонда на Золотом Побережье (Bond University on the Gold Coast, Австралия) в этой теме разбирается! “На самом деле, когда речь заходит о соотношении между количеством мегапикселей смартфона и качеством изображения, это вопрос качества, а не количества”, – сказал профессор.

“Старый маркетинг подпитывает миф о том, что чем больше мегапикселей в камере смартфона, тем лучше качество изображения. Но это не всегда так… Размеры сенсора, обработка изображения, вычисления в нейронных сетях и машинное обучение, – все это гораздо более критично для современных фото,” – говорит мистер Лейтон. –  “Сенсоры, которые больше, будут давать изображения лучшего качества, чем камеры с большим количеством пикселей, меньшего размера и не способных поглощать столько света”.

Что лучше – камера смартфона или цифровой фотокамеры?

Обычная цифровая камера с разрешением 24 Мп будет снимать фотографии лучшего качества, чем любой смартфон с таким же разрешением. Почему? В основном из-за заметно большего сенсора камеры. Просто положите рядом фотоаппарат и смартфон и сравните диаметр объективов!

Типичный полнокадровый сенсор DSLR имеет размер 36 мм х 24 мм. В то время как у среднего сенсора смартфона размеры около 5,5 мм х 4 мм в зависимости от производителя. Это означает, что полнокадровый сенсор цифровой камеры имеет площадь, которая примерно в 40 раз больше, чем у датчика смартфона.

Как уже упоминалось ранее, более крупные пиксели улавливают больше света. И поэтому могут давать лучшие результаты, чем маленькие пиксели.

Так неужели мегапиксели не имеют значение?

Количество мегапикселей в вашем смартфоне имеет значение. Однако мегапиксели – это не единственная характеристика камеры. Помните, что такие вещи, как размер сенсора и размер пикселей не менее важны. А еще компании придумали технологию, когда 48-мегапиксельная камера ведет себя как 12-мегапиксельная. Прочитайте ниже, для примера, как Sony создала один из самых популярных сенсоров для смартфонов IMX586 с разрешением 48 Мп.

У пиксельного биннинга есть как преимущества, так и недостатки

Плюсы:

Можно добиться высокой детализации. Когда вы снимаете в условиях более чем достаточного освещения, можно не применять процесс объединения отдельных пикселей и воспользоваться полным разрешением матрицы конкретного гаджета. В данном случае получится добиться максимальной детализации.

Зум становится более качественным. Речь в данном случае именно про его цифровой вариант. Когда света достаточно, можно просто сделать кроп с матрицы без необходимости растягивать картинку. В данном случае уменьшается число шумов и других возможных артефактов — в камерах смартфонов, которые используют пиксельный биннинг, обычно именно этот вариант и используется.

Расширяются возможности для HDR. При использовании большого числа пикселей можно добиться более продвинутой работы с широким динамическим диапазоном — заставить отдельные точки работать с разной выдержкой, чтобы создавать не только качественные фото, но даже HDR-видео.

Минусы:

Большинство фото в низком разрешении. Пиксельный биннинг уменьшает разрешение снимка. Вместо 108 Мп в том же Samsung Galaxy S21 Ultra чаще всего будет использоваться именно 12 Мп — это особенно касается съемки в условиях недостаточного освещения: даже просто в помещении с искусственным светом.

Большая нагрузка на встроенное железо. Сегодня пиксельный биннинг чаще всего используется в смартфонах из верхнего ценового сегмента с топовыми чипами. Более слабые гаджеты обычно не справляются с обработкой огромного количества информации даже при объединении нескольких соседних пикселей в один. На роль исключения подходит Redmi Note 7, но таких примеров немного.

Разновидности битых пикселей в экранах

Наиболее часто выделяют четыре разновидности этой напасти.

1. Холодные, мертвые или потухшие – пиксели, которые дают на дисплее черную точку вне зависимости от изображения. Возникают вследствие дефектов управляющего TFT слоя матрицы. Неизлечимы в принципе.
2. Горячие – пиксели, имеющие неверную зависимость отображаемого сигнала от управляющего. Выглядят как белые точки на черном фоне.
3. Застрявшие – проявляются в виде статичной цветной точки и связаны со сбоем в работе элемента жидкокристаллической матрицы. Невозможны на OLED устройствах.
4. Зависимые – этот тип битого пикселя отображает некорректную информацию, однако она зависит от соседних с ним участков матрицы.

По каким причинам пиксели могут появиться на экране смартфона

Существует три основных причины, по которым могут возникнуть битые пиксели на экране смартфона. Это производственные дефекты, влияние сторонних факторов и аппаратно-программные сбои. Большая часть причин подразумевает воздействие на кристаллы подложки жидкокристаллического экрана.

Если рассматривать производственные дефекты, то поврежденные матрицы в этом вопросе можно поделить на 4 вида:

• Битых пикселей нет совсем.
• Нет критичных мертвых пикселей, других видов – не более двух.
• Мертвых пикселей не более пяти, других – не более пятнадцати.
• Неисправные матрицы (количество битых пикселей, помимо пяти мертвых, суммарно превышает пятнадцать штук).

Если же проблема с пикселями возникла в результате программно-аппаратного сбоя, ее легко решить в сервисном центре, а некоторые способны исправить дефект и в домашних условиях. Что касается возникновения битых пикселей в результате внешнего влияния, негативный эффект могут оказать сбои в питании, перегрев либо переохлаждение смартфона, сильный удар или падение на твердую поверхность, а также близость с источником сильного электромагнитного поля.

Причины появления дефектов

Их можно разделить на три основных группы:

• Производственные дефекты.
• Программно-аппаратные сбои.
• Воздействие внешних факторов.

Производственные дефекты воспринимаются производителями как неизбежное зло, из-за которого матрицы приходится подразделять на четыре, так сказать, сорта:

1. 1-й класс: битые пиксели отсутствуют как таковые.
2. 2-й класс: отсутствуют мертвые пиксели, количество дефектов других разновидностей не более двух.
3. 3-й класс: не более пяти мертвых пикселей, не более пятнадцати – остальных типов.
4. 4-й класс: всё, что хуже третьего, такая матрица – кандидат на помойку.

Дефекты, возникшие в результате программно-аппаратных сбоев, часто поддаются достаточно простому лечению.
Иногда это можно сделать в домашних условиях, иногда приходится обращаться в сервисный центр, но в целом всё сводится к одному: запускается некая программа, после работы которой битые пиксели исчезают или, если речь идет о сенсоре камеры, маскируются интерполяцией.

Воздействие внешних факторов может быть самым разнообразным:

• Механическое воздействие, например, смартфон уронили или ударили.
• Перегрев или переохлаждение.
• Взаимодействие с источниками сильных электромагнитных полей.
• Сбои в питании.

Результат тоже может сильно отличаться: в матрице могут появляться битые пиксели всех указанных выше разновидностей.

Способы устранения проблемы

В первую очередь важно проверить, действительно ли это битые пиксели на экране смартфона, либо вы столкнулись с другими дефектами цветопередачи. Самый простой способ – запустить камеру, закрыв пальцем линзу. Так вы получите черный фон, на котором хорошо будут видны зависшие белые или цветные ячейки. Можно также воспользоваться специальными программами, которые создают особую картинку, на фоне которой отчетливо будут видны битые пиксели. Для Windows подойдут программы Dead Pixel Tester или PixPerAn. Для операционной системы Андроид можно воспользоваться Display Tester или Screen Test. Для устройств Apple существуют утилиты Dead Pixel 2 и TestM. Все эти приложения работают по принципу периодичной смены определенного цвета фона, благодаря чему можно будет легко выявить одну или несколько ячеек на экране смартфона, не реагирующих на цветовые изменения.

Если битые пиксели выявлены и при этом они не мертвые, а сдатьтелефон на ремонтпо гарантийному сроку уже не получится, можно попробовать устранить дефект самостоятельно. Для Андроида можно воспользоваться специальной программой для лечения ZooxSoft, а вот владельцам айфонов рекомендовано использовать онлайн-сервис jscreenfix.com, который подойдет и для других платформ.

В случае, если программы не помогли, существуют более серьезные способы воздействия. Можно попробовать удалить битые пиксели на экране смартфона следующим способом: удалив с поверхности экрана загрязнения мягкой тряпочкой, нужно на протяжении нескольких минут этой же тряпочкой аккуратно «помассировать» место, где завис пиксель. Вместо тряпочки можно воспользоваться безворсовой салфеткой.

Еще один способ – температурное воздействие, когда в нагретой до 70-80 градусов воде пропитывают марлю, которую помещают в плотный пакет и этим пакетом разминают поверхность, где находится поврежденный пиксель.

ВАЖНО! Движения должны быть аккуратными и не слишком сильными, самостоятельные действия по восстановлению цветопередачи пикселей на экране смартфона всегда совершаются на свой страх и риск. Всегда есть шанс случайно передавить сенсор и получить обратный эффект растекшегося экрана, после чего смартфон точно придется как можно быстрее отдавать в ремонт.

Пиксели и размер изображения

Сам по себе пиксель очень мал и, казалось бы, не имеет большого значения для всего изображения – всего лишь точка. Но наверняка вы встречали характеристики картинок и фотографий по количеству пикселей. Например, фото разрешением 300х100 пикселей. На деле это означает, что в конкретном изображении содержится 300 пикселей в горизонтальном расположении и 100 пикселей в вертикальном. Этот показатель в профессиональном языке имеет наименование плотности.

Пиксели картинки

Любая растровая графика состоит из мелких пиксельных точек, при увеличении их можно увидеть. Чем больше их содержит картинка — тем более она детализирована и будет выглядеть качественной на экране любого разрешения. На скриншоте снизу вы можете увидеть, как выглядит Pixel при увеличении.

Также, важно понимать, что любое изображение, видео или другая информация, которую вы видите на своем экране выводится в виде растровой графики — картинки, которая разбита на точки, расположенные на дисплее в определенной последовательности и цвете.

Частота обновления

Показатель влияет на отображение картинки так же, как и частота кадров в секунду. С увеличенной частотой обновления интерфейс покажется вам более плавным.

Это видно, как только вы включаете смартфон и начинаете скроллить рабочий стол. Со временем вы привыкнете и перестанете удивляться, но достаточно на несколько секунд вернуться на классический дисплей 60 Гц — и вы снова почувствуете разницу.

Частота кадров в секунду и частота обновления экрана одинаково влияют на восприятие картинки. Чем выше значение, тем она плавнее.

В мобильной индустрии три показателя: 60 Гц, 90 Гц и 120 Гц. Между вторым и третьим разница не сильно заметна. Между тем дисплеем 60 Гц трудно пользоваться после перехода на устройство с 90 Гц или 120 Гц.

Оптимальный показатель —90 Гц. Между таким значением и 120 Гц на глаз разница не видна.

Определение наличия битых пикселей

Чем заниматься сомнительным «лечением», проще переложить это на плечи тех, кому положено решать такие проблемы. А значит, свежеприобретенное устройство следует как можно быстрее проверить.
Для этого существуют специальные программы, формирующие картинку, на фоне которой битый пиксель отчетливо виден.

• Для Windows можно воспользоваться утилитами типа IsMyLcdOK , PixPerAn или Dead Pixel Tester или одним из онлайновых сервисов проверки.
• Для Android в Google Play можно скачать Screen Test от компании Amberfrog или Display Tester от Braintrapp.
• Для устройств Apple существует утилита под названием Dead Pixel 2, доступная в App Store, или комплексное приложение TestM, позволяющее проверить все системы iPhone или iPad.

Для каждой платформы хватает и других вариантов, это вопрос личного предпочтения.
Общее у них то, что после их прогонки вы удостоверитесь в полной работоспособности покупки, или, напротив, получите повод для разборок с продавцом.

Какое информационное наполнение имеет пиксель?

Несмотря на свои более чем скромные размеры, пиксель обладает пятью информационными составляющими: три ответственны за цветовое решение пикселя. От них зависит, будет он иметь только два базовых цвета — черный и белый — или окажется более ярким. А вот две остальные составляющие определяют его расположение в пространстве монитора или экрана смартфона. Вся эта информация доступна головному считывающему элементу устройства, которое практически мгновенно способно распознать параметры каждого пикселя и найти для него правильное место, чтобы получилась нужная картинка.

Как качество изображения зависит от количества пикселей?

Плотность пикселей имеет колоссальную важность при оценке качества и отдельного изображения, и монитора в целом. Эта характеристика считается ведущей, когда мы заговариваем о качестве цветопередачи и контурах изображения. Чем большее количество маленьких точек-пикселей монитор способен вместить, тем более четким, ярким и насыщенным будет картинка. Следовательно, такой монитор будет востребованным среди покупателей.

Таблица параметров экрана и рекомендации

Приводим в таблице виды разрешений экрана и другие взаимосвязанные параметры дисплея в встречающихся сегодня смартфонах.

Разрешение/плотность	Диагональ	Ценовая категория
480х800 и 480х854 px (WVGA) 160 или 240 dpi	3.5 — 4 дюйма	Устанавливаются на недорогих моделях начального уровня
540х960 px (qHD), 160,240 или 320 dpi	4.5 — 4.8 дюйма	Используются на моделях бюджетного уровня
720х1280 px (HD), 240 или 320 dpi	4.8-5.5 дюйма	Среднеценовой сегмент моделей
1080х1920 – (Full-HD), 320, 480 или 640 dpi	4.8-7 дюймов	Флагманский сегмент моделей
1440х2560 px. (QuadHD), 480 или 640 dpi	5-7 дюймов	Новомодные, но редко встречающиеся в 2018 году смартфоны с экраном 4К формата.

При выборе гаджета с большим дисплеем (от 5 дюймов) для хорошей четкости параметры матрицы должны быть не ниже 720х1280 px плотностью от 240 dpi. Картинка на дисплее с большой диагональю и низким разрешением из-за низкой плотности пикселей будет размытой и менее четкой, чем на дисплее с оптимальным сочетанием взаимосвязанных характеристик.

Насколько оправдано применение в смартфонах дисплея формата 4К – вопрос спорный. При таких размерах для человеческого глаза разница с тем же Full HD практически будет незаметна. Кроме того, сегодня очень малое количество программ для смартфона поддерживают такое качество картинки. Поэтому покупка смартфона с высоким разрешением экрана – скорее дань моде, нежели реальная выгода.

Важно! Известно, что при 100% зрении в идеальных условиях глаз человека способен различать точки плотностью до 350 dpi, и то при идеальных условиях. Для относительно комфортного восприятия достаточно значений от 250 dpi.

Стоит помнить, что во включенном состоянии плотный по пикселям и с большим разрешением экран смартфона влияет на истощение запаса аккумулятора (подзарядка требуется чаще). Поэтому рекомендуется выбирать гаджет с оптимальным разрешением экрана, соответствующим его уровню производительности, размеру диагонали и емкости АКБ. Какое разрешение экрана смартфона лучше — зависит от предпочтений покупателя.

Технология изготовления экрана

Все экраны в смартфонах сегодня можно поделить на два основных типа: LCD и OLED. Технологии имеют свои неоспоримые преимущества и недостатки. LCD-дисплеи нуждаются в дополнительной подсветке экрана, а OLED построены на базе светоизлучающих диодов, поэтому подсветка им не нужна. Это ключевое отличие и порождает разницу в характеристиках дисплеев.

LCD-дисплеи получили большее распространение и делятся на несколько типов:

• TN – одна из самых массовых и бюджетных технологий производства цветных дисплеев. Сегодня такие дисплеи используются в самых дешевых смартфонах, так как их производство достаточно недорогое, но позволяет получить приемлемый по качеству продукт. Углы обзора и цветопередача не на самом высоком уровне;
• IPS-экраны сегодня используются в большинстве смартфонов самой разной ценовой категории. После того, как в 2009 году были ликвидированы существенные недостатки технологии, она и получила столь широкое признание. Такие экраны получаются четкими и контрастными, имеют натуральную цветопередачу, широкие углы обзора и быстрый отклик на нажатие;
• VA – симбиоз TN и IPS. Такие экраны выдают четкую картинку с точными белым и черным цветами, но при взгляде под определенным ракурсом цвета искажаются;
• PLS – экран, созданный компанией Samsung с намерением удешевить IPS-технологию, но сохранить основные ее преимущества. Такие дисплеи отображают около 98% цветов из тех, что отображаются в IPS, но стоят на 20% дешевле. Энергопотребление данных экранов низкое, углы обзора широкие, цветопередача отличная, поэтому они активно используются в продукции Samsung.

К главным преимуществам дисплеев данной технологии (за исключением TN) можно отнести точную передачу цвета и наличие идеального белого цвета, что сложно для OLED-экранов. Максимальная яркость намного выше за счет технологии создания дисплея, что важно для комфорта использования гаджета при ярком солнечном свете. Такие дисплеи практически не изменяют цвета при разных углах обзора, они дешевле в производстве, чем экраны OLED-технологии, да и пиксели в них со временем не выгорают.

OLED-дисплеи используют светоизлучающие диоды для формирования изображения и подсветки. За счет этого достигается меньшее время отклика на нажатие, ведь отсутствует один из слоев экрана. AMOLED-экраны появились благодаря работе Samsung над усовершенствованием технологии OLED, и в итоге получились дисплеи с активной матрицей, которые позволили выдавать пользователю картинку потрясающего качества. Сегодня такие экраны считаются самыми совершенными, но компания предложила еще более продвинутый тип экранов – Super AMOLED, в которых тачскрин и отображающая поверхность являют собой одно целое. Это позволяет уменьшить толщину, улучшить цветопередачу, повысить яркость и увеличить углы обзора.

Основными преимуществами технологии считается высокая контрастность изображения. Кстати, от ядовитых цветов, за которые в свое время критиковали смартфоны Samsung, удалось быстро уйти, и сегодня AMOLED-дисплеи стали эталоном в плане контрастности: 30 000:1 против 1 500:1 у IPS. Черный цвет в таких дисплеях действительно черный, ведь технология построена так, что светятся только те пиксели, которые необходимы для создания изображения, остальные не светятся, благодаря чему удается также экономить энергию гаджета. Тем не менее, если чаще используются изображения с белыми и светлыми цветами, то экономичность сводится на нет. AMOLED-дисплеи чуть тоньше, что влияет на толщину гаджета, а для некоторых данный фактор важен при выборе смартфона.

Определение количества пикселей в 1 сантиметре

Для перехода в метрическую систему единиц измерения следует выразить количество элизов на дюйм в обратных сантиметрах.

Если учесть, что 1 дюйм =2.54 см, то перевести разрешение в пиксели на сантиметр можно, разделив его значение в обратных дюймах на 2.54.

Например, если для данного экрана ppi=109 элементов на дюйм, то на 1 сантиметр в нем приходится 109/2.54=42 точки.

Формула для вычисления ppi

Зная пиксельную ширину A и высоту B экрана, можно по теореме Пифагора определить его диагональ L: L=(A2+B2)½, а затем, разделив L на длину диагонали D, выраженную в дюймах, получить разрешение: R=L/D.

Для дисплея Mac Cinema, имеющего параметры 2560х1440 точек и диагональ 27 дюймов имеем: L=(25602+14402)½=2943 элемента, R=2943/27=109 ppi=42 pixel/см.

Как узнать размер изображения в пикселях

На устройствах вывода, в частности, принтерах, качество изображения тоже характеризуется плотностью точек, т. е. их количеством на дюйм. Но эта величина называется не ppi, а dpi (dots per inch).

Этот параметр помогает вычислить размер картинки, которая выводится на печать. Поскольку стороны листа бумаги измеряют в метрических единицах, то в формулу перевода из пикселей в сантиметры входит коэффициент 2.54: l=(2.54*p)/dpi, где:

• p — длина стороны, выраженная в пикселях;
• l — размер стороны фотографии.

Например, необходимо распечатать изображение с разрешением 1440х1200 точек. Хорошее качество печати можно получить на принтере с разрешением 150 dpi, отличное — если у печатающего устройства R=300 dpi.

Возьмем второй вариант и получим: A=(2.54*1440)/300=12 сантиметров в ширину; B=(2.54*1200)/300=10 см в высоту.

Для распечатки данного изображения понадобится фотобумага размером 10х12 см.

Когда требуется узнать размер в пикселях выводимого на печать рисунка, следует выразить p из формулы для l. Получаем: p=l*dpi/2.54.

Фотографии распечатываются в разных размерах. Если необходимо сделать изображение 9х12 см с разрешением принтера 150 dpi, то его параметры в пикселях будут следующими: Ap=150*12/2.54=709 — ширина фотографии; Bp=150*9/2.54=531 — ее высота.

То есть, в формировании этого изображения будет задействовано 709*531=376479 точек.

Почему Apple и Google игнорируют функцию пиксельного биннинга

В отличие от Samsung Galaxy S21 Ultra, в iPhone 12 Pro Max не используется технология пиксельного биннинга

В своих смартфонах Apple и Google используют камеры с матрицами на 12 Мп. Тем не менее, как и в случае с пиксельным биннингом, в данном случае отдельные пиксели также нельзя назвать традиционными. В каждой точке здесь используется по два фотодиода, поэтому их разрешение, в каком-то смысле, в два раза больше — 24 Мп вместо 12 Мп. Но, так как линза для фокусировки и цветовой фильтр на каждую такую пару только один, производители не играют в маркетинг. Да и чисто технически фотографировать в увеличенном разрешении они не дают, поэтому какие-то другие заявления были бы ошибкой.

Основным преимуществом подобного подхода является максимально высокая скорость фокусировки и низкая нагрузка не железо. Производители могут сосредоточиться не на обработке максимального количества пикселей, а на возможностях вычислительной фотографии. В этом они добились действительно интересных результатов. Чего только стоит возможность получения портретных изображений только с помощью одной камеры: в данном случае используется анализ разницы между информацией, полученной на каждый из пары фотодиодов в одном пикселе матрицы. Это — лишь один пример.

Пиксель — свойства

Данный объект можно характеризовать расположением, цветом, яркостью, формой и прозрачностью.

В ряде компьютерных систем каждый элиз содержит информацию об одном цвете. А в других приборах — например, в цветных мониторах — он образуется из триад. То есть, субъединиц трех основных цветов, воспринимаемых сетчаткой глаза. При этом, в отдельно взятой тройке последовательность цветов задается с помощью кодирования.

В экранах электронно-лучевых трубок количество триад в одном элементе не ограничено. А в жидкокристаллических мониторах каждый pixel содержит одну тройку цветов.

Форма пикселя может представлять из себя многоугольник (4 или 8 сторон) или круг.

Плотность пикселей на дюйм — ppi

Количество элементов на единицу площади или длины называется разрешающей способностью прибора. Оно определяет качество формируемого или выводимого изображения. Единицей измерения этой величины является ppi (pixels per inch). Ppi — это число пикселей на дюйм (1 дюйм=2.54 см).

Эта размерность показывает соотношение между 2D-параметрами экрана и его диагональю. 2D-параметры задаются количеством элементов изображения по двум измерениям (например, 1024х600). А диагональ выражается в дюймах (10.1 i).

Физический смысл ppi — количество пикселей на диагонали дисплея, приходящихся на один дюйм ее длины.

Экран первой модели компьютера Mac содержал 72 ppi. А современные iPhone имеют плотность 458 пикселей на дюйм и выше.

Иногда для определения разрешения дисплея рассматривают не его диагональ, а ширину. При этом ppi рассчитывают по формуле:

R=P/L, где

• P — точечная ширина монитора;
• L — его физический размер в дюймах;
• R — разрешающая способность, выраженная в пикселях на дюйм.

Пиксельная характеристика двумерных изображений

Пиксель на экране дисплея представляет собой минимальный элемент графики, который характеризуется своим цветом. Поскольку он может быть разной величины, количество элизов по вертикали и горизонтали не определяет площадь картинки в метрических единицах, а показывает размер растрового изображения только в пикселях.

Например, запись 1170х1410 означает, что по ширине картинка состоит из 1170 точек. А по высоте — из 1410. Всего изображение содержит 1 649 700 элементов, то есть 1.6 мегапикселя.

Необходимо учитывать соотношение между количеством точек в изображении и параметрами устройства вывода. Например, количеством пикселей. Это нужно для того чтобы растровый рисунок был правильно воспроизведен. И, в результате, хорошо воспринимался глазом при выводе на бумагу или экран. Оптимально, когда эти величины относятся как один к одному.

Чем выше разрешение дисплея, тем больше плотность пикселей и лучше качество картинки.

Низкое разрешение делает явным зернистое строение образа.

Размер пикселя

На практике размер пикселя может быть как абсолютным, так и относительным. Относительный используется если изображение просматривается на компьютере или ноутбуке. Либо на другом устройстве с нестандартным размером дисплея.

Этой величиной удобно оперировать и в том случае, когда на картинку приходится смотреть с нестандартного расстояния. Например, в два раза меньшего — тогда и относительный pixel необходимо уменьшить вдвое. Или в противном случае зритель будет отчетливо видеть точки, составляющие рисунок.

Используются также такие понятия как «пиксел на градус» и «угол зрения». Они нужны чтобы аналитически соотнести дистанцию, на которую удален экран от наблюдателя и размер дисплея. А также абсолютный и относительный размер точки образа.

Цель производителей мониторов — задать элизы такой величины, чтобы они не создавали впечатления дискретности картинки. А, наоборот, сливались в рисунок.

Хорошо известно предполагаемое расстояние от глаза наблюдателя до дисплея. Например, стандартно, для смартфона оно равно 10 см, а для компьютера — 20 сантиметров. Из этого определяют длину отрезка, который «вырезается» на экране углом зрения в один градус.

Затем рассчитывается количество точек, которые необходимо разместить на этом отрезке для получения хорошего изображения. И, соответственно, размер пикселя.

Конструкторы компании Apple, например, создают дисплеи с 53-79 точками на градус.

Можно решить и обратную задачу. Например, определить градусную меру угла зрения, который соответствует на экране отрезку длинною в 1 pixel. И рассчитывать, опираясь на эти данные, размеры точек для дисплеев заданного размера.

Что собой представляет пиксельный биннинг в камерах смартфонов

Пиксельный биннинг — процесс, при котором полученные из нескольких соседних пикселей матрицы данные объединяются в один. Ранее считалось, что речь идет только про условные квадраты размером 2×2 точки, но сегодня используется и формат 3×3 — такой, к примеру, применяется в Samsung Galaxy S21 Ultra. В последнем, как уже говорилось выше, таким образом из отдельных пикселей размером 0,8 микрона получается квадрат на 2,4 микрона. Более старый пример — Honor View 20 с камерой на 48 Мп и пиксельным биннингом 2×2: пиксели по 0,9 микрона в его случае превращаются в квадраты по 1,8 микрона. Тоже неплохо.

Давайте проще! Чтобы прояснить вопрос, можно использовать аллегорию: представьте, что матрица представляет собой поле, которое вы хотите заставить солнечными панелями и получать от них электроэнергию. Они могут быть разными по площади, поэтому у вас фактически есть два варианта: взять несколько больших панелей или в пару раз больше маленьких. Общая площадь материала, поглощающего солнце, не изменится, поэтому на количестве полученной энергии это, пусть только в теории, не должно сказаться. На практике же, как и в случае с камерами смартфонов, есть некоторые нюансы.

Чтобы рассмотреть их менее поверхностно, придется разобраться, из каких элементов, в принципе, состоит каждый отдельный пиксель в матрице камеры смартфона. Традиционно в его структуре есть фотодиод, который поглощает свет, специальная линза для фокусировки потока, а также цветовой фильтр (фильтр Байера), отвечающий за поглощение конкретного оттенка. Тем не менее, в смартфонах, камеры которых используют матрицы большого разрешения, применяется другое строение пикселей. Обычно каждый цветовой фильтр в данном случае предназначен не для одной, а сразу для нескольких точек, расположенных в квадрате 2×2 или 3×3 точек.

Таким образом, получается, что в камере на 48 Мп с пиксельным биннингом 2×2 в четыре раза меньше традиционных точек — 12 Мп, а в матрицах на 108 Мп с пиксельным биннингом 3×3 их в девять раз меньше — те же 12 Мп. Неужели производители таким нехитрым образом нас просто обманывают? Нет. Да, с одной стороны, вместо небольшого числа полноценных пикселей они предлагают нам в несколько раз больше неполноценных. Тем не менее, с другой стороны, кроме сугубо маркетинговых для конкретного производителя в данном подходе есть несколько очевидных преимуществ для обычного пользователя.

Разрешение

Разрешение влияет на чёткость изображения. В мобильной индустрии их три: HD (720p по ширине), Full HD (1080p) и Quad HD (1440p).

Оптимальное разрешение — Full HD. Большинство видео и игр воспроизводятся именно в нём, а для скроллинга лент новостей в соцсетях и браузере больше не нужно. В случае с Quad HD лишние пиксели просто будут потреблять больше энергии. В HD же картинка будет менее чёткой при просмотре видео на YouTube, где дефолтное разрешение именно Full HD.

Что не так с Google Pixel

Google Pixel – не лидеры обновлений. Если раньше считалось, что «пиксели» обновляются и расторопнее всех, и дольше всех, то с некоторых пор они лишились и этих преимуществ. Как вы, наверное, помните, Samsung не только начала выпускать обновления безопасности за следующий месяц ещё в конце предыдущего, но ещё и продлила сроки программной поддержки своих смартфонов в 3 до 4 лет, в то время как Google Pixel как обновлялись по 3 года, так и обновляются в течение этого срока до сих пор.

Google Pixel нефункциональны. Поскольку в основе «пикселей» лежит стоковый Android, их функциональность сильно ограничена по сравнению с устройствами конкурентов. Они не умеют делать пролистываемые скриншоты, не сохраняют уведомления в памяти, не умеют защищать приложения или отдельные файлы паролем. Короче, ограничений масса, просто потому что Google рассчитывает, что расширять возможности Android будут сторонние производители, забывая, что у неё и самой есть смартфоны, чья функциональность оставляет желать лучшего.

Плотность пикселей

Сокращение PPI происходит от Pixel Per Inch (пикселей на дюйм). Это значение показывает, насколько близко друг к другу располагаются точки экрана.

Чем ниже значение, тем хуже. Если вы приблизите экран с низкой плотностью пикселей, то, скорее всего, увидите «зерно», то есть сможете разглядеть точки. Кроме того, оно влияет на чёткость изображения.

Чем выше разрешение, тем выше плотность пикселей. Например, у экранов 2К+ она составляет около 500 ppi, а с разрешением HD+ — примерно 320 ppi. Это при стандартной диагонали экрана в 2020 году — 6,2–6,5 дюйма.

Впрочем, это не единственный фактор. Также важно учитывать диагональ. На iPhone SE (2020) с 4,7 дюйма разрешения HD и 320 ppi достаточно для показа чёткой картинки.

Оптимальный показатель для экрана 6,2–6,5 дюйма — 400 ppi.