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什么是像素?总像素和有效像素有何区别

(2010-03-05 23:29:19)
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杂谈

   我们身边的世界在宏观上成连续的,好比时间永远在连续不停的流逝,但我们用来记录时间的钟表却不是连续的,比如我们常用的电子手表,可能是以秒为单位一格一格的前进,如果再细分可以以毫秒或者更小的单位来记录。无论怎样,当我们细分到一定程度时,我们主观上已经不再能够分辨变化的幅度,而觉得成为连续变化的了。数码影像也一样,数码感光元件的最小单位是一个个像素,它们排列成行列形式的矩阵以感受光线。

  什么是像素?

  简单的说,我们通常所说的像素(Pixel),就是CCD上光电感应元件的数量,一个感光元件经过感光、光电信号转换、A/D转换等步骤以后,在输出的照片上就形成一个点,我们如果把影像放大数倍,会发现这些连续色调其实是由许多色彩相近的小方点所组成,这些小方点就是构成影像的最小单位“像素”。像素分为总像素和有效像素,目前市场上的数码相机标示的像素基本都是总像素。

http://www.digifoto.cn/upimg/userup/200803/131HU92550.jpg 

如果我们以一个10×7共70个像素的感光元件来描述,我们会得到这样一幅图像

  可以发现,每个像素单元的信息是其所涵盖的图像的色彩信息的平均,很显然,这是一个很不连续的图像,甚至根本不能叫做图像。但当我们保持感光元件面积不变而不断增加像素的数量后,整个图像逐渐的呈现出来。

http://www.digifoto.cn/upimg/userup/200803/131HZM3D.jpg 

 50×34 = 1700像素

http://www.digifoto.cn/upimg/userup/200803/131H91415W.jpg 

800×531 = 42.48万像素

  当像素数量达到42万之后,这幅800×531分辨率的图像看起来已经相当连续了。当然如果我们想得到更大尺寸的图像用于在显示器上观看或者打印输出(对像素数量的要求比在显示器上显示更高)时,42万像素还是远远不够的。目前市场上的数码相机都有数百万像素,高端产品甚至更高,这对于高精度大幅输出是至关重要的。

  像素数量的提高,有利于我们获得高精度的图像,但是像素数量不是衡量感光元件好坏的唯一标准,还应该考虑像素质量,包括像素在感光元件上排列的均一性,色彩精确性,动态范围,噪声表现,以及包括色散、紫边、摩尔纹等在内的各种伪色失真。

  总像素和有效像素

  在看各种数码相机参数的时候,我们常常能够看见总像素和有效像素等名词,有时候出于宣传的目的,厂家并不说明有效像素,而仅仅用总像素来标明。那么两者的区别是什么?由于目前主要的感光元件都是马赛克形式的,每个像素实际上只能识别一种色彩信息,后期上需要借助周边像素的色彩信息来进行解码,还原本来的色彩。所以边缘的像素需要额外的像素来提供这些色彩信息,也就是说,感光元件的最外周的像素是不能参与成像的,它们是负责提供色彩信息来对最终图像的最外周像素进行去马赛克解码的。因此,总像素是大于有效像素的。

什么是分辨率?分辨率和像素有何关系?

  说到像素就不得不说说分辨率了,因为两者密不可分!

  什么是分辨率?

  所谓“分辨率”指的是单位长度中所具有或撷取的像素数目。

http://www.digifoto.cn/upimg/userup/200803/131I5095101.jpg 

  分辨率与像素一样,也分为很多种。其中最常见的就是影像分辨率,我们通常说的数码相机输出照片最大分辨率,指的就是影像分辨率,单位是ppi(Pixel per inch)。打印分辨率也是很常见的一种,顾名思义,就是打印机或者冲印设备的输出分辨率,单位是dpi(Dot per inch)。显示器分辨率,就是Windows桌面的大小,常见的设定有640×480、800×600、1024×768等等。屏幕字型分辨率:PC的字型分辨率是96dpi,Mac的字型分辨率是72dpi。当然还会有其他输出设备的分辨率,由于种类繁多,在此就不详细说明了。

  影像分辨率和像素的关系

  在大部分数码相机中,我们可以选择不同的分辨率拍摄图片,一台数码相机的像素越高,其图片的分辨率越大。分辨率和图片的像素有直接的关系,一张分辨率为640×480的图片,它的乘积就达到了307,200像素,也就是我们常说的30万像素,而一张分辨率为1600×1200的图片,它的像素就是200万。这样,我们就知道,分辨率表示的是图片在长和宽上占的点数的单位。

  因此可以看出,像素越高,最大输出的影像分辨率也越高;分辨率越大,图片的面积越大。

  打印分辨率和像素的关系

  打印分辨率,关系到我们冲印照片的大小,因此也是比较重要的。计算方法其实也很简单:800万像素的数码相机,有效像素795万,最大输出3260×2440的照片:

  宽:3260(Pixels)÷ 300(dpi)= 10.8"
  高:2440(Pixels)÷ 300(dpi)=  8.1"

  也就是说,如果用300dpi输出分辨率冲印照片,最大能冲印10.8×8英寸的照片。

  (注:人眼能分辨出的最大分辨率是300dpi,超过这个分辨率,人的眼睛是无法看出差别的,也就是说300dpi和600dpi在人眼看来是没有差别的,所以现在的冲印设备最大的设计输出分辨率,就是300dpi,当然每个人对于清晰度的要求是不一样的,一般来说能达到200dpi就能让大部分人满意,所以800万像素图片即使冲印到16寸的照片,在大部分人看来仍然还是很清晰的。)

  总结:如上所述,“打印尺寸”与影像分辨率有莫大的关系,只要影像分辨率改变了,打印的尺寸便会跟着变化,而像素和影像分辨率又有直接的关系,所以三者可以互相转换的,而其中最根本的就是像素。

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