Что такое "плотность пикселей"?

Question

Очевидно, что мегапиксели не являются хорошим способом измерения качества камеры, поэтому некоторые люди ссылаются на относительную систему измерения, называемую "плотность пикселей".

Что конкретно это? Какую информацию это дает? Чем выше число, тем лучше? Или наоборот?

Answer 1

Плотность пикселей - это просто мера , сколько пикселей поместится в данной области . Это определяется размером пикселей: чем меньше пикселей, тем выше плотность пикселей.

Представьте себе, что вы делаете две мозаики из плиток на вашей стене: одна использует маленькие плитки, а другая использует большие плитки. Они могут выглядеть примерно так:

Мы можем легко увидеть следующее:

1. Обе мозаики имеют одинакового размера .

2. Мозаика справа использует меньшие плитки : в 4 раза меньше, чем слева.

3. Следовательно, мозаика справа содержит больше плиток : в 4 раза больше, чем слева.

Теперь представьте, что мы на самом деле видим увеличенное изображение датчиков двух цифровых камер. «Плитки» - это пиксели датчиков (или световые ячейки); ясно, что датчик справа имеет более высокую плотность пикселей, чем датчик слева . Если мы увеличим масштаб и представим, что сетка слева представляет собой одну крошечную часть 1-мегапиксельного датчика (т.е. 1 млн. Пикселей), то при условии, что ее датчик имеет тот же физический размер, камера справа будет иметь 4-мегапиксельный датчик .

Теперь мы все знаем, что больше мегапикселей = лучше, верно? :)

На самом деле, вы задаетесь вопросом: мегапиксели измеряют изображение размер , но не всегда хороший способ измерить изображение качество . Это связано с тем, что меньшие световые ячейки имеют тенденцию воспринимать больше шума , особенно в условиях низкой освещенности. Производители камер постоянно находят более эффективные способы борьбы с этим, но в то же время они помещают все больше и больше пикселей на датчики одинакового размера. Очень грубо говоря, более высокая плотность пикселей приводит к увеличению шума .

Таким образом, чтобы ответить на последнюю часть вашего вопроса, более высокая плотность пикселей не означает, что или хуже как таковое. Увеличение плотности пикселей датчика увеличивает его разрешение (больше мегапикселей), что может быть хорошо, но также обычно увеличивает его восприимчивость к шуму, что может быть плохо. Покупка любой цифровой камеры означает взвешивание этих двух факторов и выбор компромисса между ними, который подходит вам лучше всего.

Answer 2

Плотность пикселей в 2D датчиках (*), как и любая другая плотность, представляет собой количество пикселей на единицу площади. Размер датчика задается (обычно в мм или дюймах) и, следовательно, его площадь. Данный датчик делится на отдельные места, чувствительные к свету, которые представляют собой элементы датчика или фотосайты / датчики. В наиболее распространенном расположении эти датчики имеют квадратную форму и образуют линейную равномерную сетку (**).

Плотность пикселей - это отношение общего количества пикселей к площади датчика. Он равен числу сенсоров в единице площади сенсора.

Чем выше это соотношение, тем меньше отдельные фотосайты. Чем они меньше, тем шумнее становится отдельный пиксель. OTOH, более высокие плотности, то есть датчики с более высоким разрешением, увеличивают разрешающую способность электрооптической системы вплоть до убывающей отдачи.

Например, Canon EOS 7D имеет датчик размера APS-C с ~ 18 мегапикселями (эффективный). тогда его плотность составляет 18e6 / (22,3 x 14,9) = ~ 54Kpix / мм ^ 2. EOS 5D Mk2 имеет 35-мм сенсор с 21 МП. Его плотность составляет 21e6 / (36 x 24) = ~ 24Kpix / мм ^ 2. Таким образом, сенсоры 5D2 примерно в два раза больше сенсоров 7D и, следовательно, более невосприимчивы к шуму.

Дальнейшее обсуждение влияния плотности на качество можно найти здесь .

(*) линейные датчики, как и в линейных сканерах, могут иметь датчики, расположенные в одной строке, и, таким образом, плотность - это количество пикселей на единицу длины.

(**) Существуют и другие схемы расположения датчиков, особенно датчики SuperCCD компании Fugi, в которых датчики размещены не в регулярной матрице, а в виде диагонального стека. Тем не менее, здесь применяется арифметика для плотности пикселей.