Piksel

Bu örnekte, küçük kareler olarak işlenen tek tek piksellerin kolayca görülebilmesi için bir kısmı büyük ölçüde büyütülmüş bir görüntü gösterilmektedir. ⓘ

Bir dizüstü bilgisayarın LCD ekranındaki alt piksel görüntüleme öğelerinin fotoğrafı ⓘ

Dijital görüntülemede, piksel (px olarak kısaltılır), pel veya resim öğesi, bir raster görüntüdeki en küçük adreslenebilir öğe veya tüm noktaları adreslenebilir bir görüntüleme cihazındaki en küçük adreslenebilir öğedir; yani ekranda temsil edilen bir resmin kontrol edilebilir en küçük öğesidir. ⓘ

Her piksel orijinal görüntünün bir örneğidir; daha fazla örnek tipik olarak orijinalin daha doğru temsilini sağlar. Her pikselin yoğunluğu değişkendir. Renkli görüntüleme sistemlerinde, bir renk tipik olarak kırmızı, yeşil ve mavi veya camgöbeği, macenta, sarı ve siyah gibi üç veya dört bileşen yoğunluğu ile temsil edilir. ⓘ

Bazı bağlamlarda (kamera sensörlerinin açıklamaları gibi) piksel, çok bileşenli bir gösterimin tek bir skaler öğesini ifade ederken (kamera sensörü bağlamında fotosit olarak adlandırılır, ancak bazen sensel de kullanılır), diğer bağlamlarda (MRI gibi) uzamsal bir konum için bir dizi bileşen yoğunluğunu ifade edebilir. ⓘ

Etimoloji

Piksel kelimesi pix ("resimler "den, "pics" olarak kısaltılmıştır) ve el ("eleman" için) kelimelerinin birleşimidir; 'el ile benzer oluşumlar voksel ve texel kelimelerini içerir. Pix kelimesi 1932 yılında Variety dergisinin manşetlerinde, filmlere atıfta bulunarak pictures kelimesinin kısaltması olarak ortaya çıkmıştır. 1938 yılına gelindiğinde, "pix" foto muhabirleri tarafından hareketsiz resimlere atıfta bulunmak için kullanılıyordu. ⓘ

"Piksel" kelimesi ilk kez 1965 yılında JPL'den Frederic C. Billingsley tarafından Ay ve Mars'a gönderilen uzay sondalarından taranan görüntülerin resim öğelerini tanımlamak için kullanılmıştır. Billingsley bu sözcüğü Palo Alto'daki General Precision'ın Link Bölümü'nde çalışan Keith E. McFarland'dan öğrenmiş, McFarland da sözcüğün nereden geldiğini bilmediğini söylemişti. McFarland sadece "o sırada kullanımda olduğunu" söyledi (1963 civarı). ⓘ

"Resim öğesi" kavramı televizyonun ilk günlerine kadar uzanmaktadır, örneğin Paul Nipkow'un 1888 tarihli Alman patentinde "Bildpunkt" (piksel için kullanılan Almanca kelime, kelimenin tam anlamıyla 'resim noktası') olarak geçmektedir. Çeşitli etimolojilere göre, resim öğesi teriminin kendisinin en eski yayını 1927'de Wireless World dergisindeydi, ancak daha önce 1911 gibi erken bir tarihte dosyalanmış çeşitli ABD patentlerinde kullanılmıştı. ⓘ

Bazı yazarlar pikseli 1972 gibi erken bir tarihte resim hücresi olarak açıklamaktadır. Grafiklerde ve görüntü ve video işlemede genellikle piksel yerine pel kullanılır. Örneğin, IBM orijinal PC için Teknik Referansında bu terimi kullanmıştır. ⓘ

Pixilation, ikinci bir i ile yazılır, sinemanın başlangıcına dayanan, canlı aktörlerin kare kare pozlandırıldığı ve stop-motion animasyon oluşturmak için fotoğraflandığı ilgisiz bir film yapım tekniğidir. "Ruhlar (periler) tarafından ele geçirilme" anlamına gelen arkaik bir İngiliz kelimesi olan terim, 1950'lerin başından beri animasyon sürecini tanımlamak için kullanılmaktadır; Norman McLaren ve Grant Munro da dahil olmak üzere çeşitli animatörler bunu popülerleştirmekle tanınmaktadır. ⓘ

Teknik

Bir pikselin küçük bir kare olarak işlenmesine gerek yoktur. Bu görüntü, nokta, çizgi veya yumuşak filtreleme kullanarak bir dizi piksel değerinden bir görüntüyü yeniden oluşturmanın alternatif yollarını göstermektedir. ⓘ

Bir piksel genellikle dijital bir görüntünün en küçük tek bileşeni olarak düşünülür. Ancak, tanım oldukça bağlama duyarlıdır. Örneğin, bir sayfada "basılı pikseller" veya elektronik sinyaller tarafından taşınan veya dijital değerlerle temsil edilen pikseller veya bir görüntüleme cihazındaki pikseller veya bir dijital kameradaki pikseller (fotosensör elemanları) olabilir. Bu liste kapsamlı değildir ve bağlama bağlı olarak eş anlamlılar arasında pel, örnek, bayt, bit, nokta ve nokta bulunur. Pikseller aşağıdaki gibi bir ölçü birimi olarak kullanılabilir: İnç başına 2400 piksel, satır başına 640 piksel veya 10 piksel aralıklı. ⓘ

İnç başına nokta (dpi) ve inç başına piksel (ppi) ölçüleri bazen birbirinin yerine kullanılır, ancak özellikle dpi'nin yazıcının nokta (örneğin mürekkep damlacığı) yerleştirme yoğunluğunun bir ölçüsü olduğu yazıcı cihazları için farklı anlamlara sahiptir. Örneğin, yüksek kaliteli bir fotoğraf görüntüsü 1200 dpi mürekkep püskürtmeli bir yazıcıda 600 ppi ile basılabilir. 2002'den beri yazıcı üreticileri tarafından belirtilen 4800 dpi gibi daha yüksek dpi sayıları bile elde edilebilir çözünürlük açısından fazla bir anlam ifade etmez. ⓘ

Bir görüntüyü temsil etmek için ne kadar çok piksel kullanılırsa, sonuç orijinaline o kadar yakın olabilir. Bir görüntüdeki piksel sayısı bazen çözünürlük olarak adlandırılır, ancak çözünürlüğün daha spesifik bir tanımı vardır. Piksel sayıları, nominal olarak üç milyon piksele sahip olan "üç megapiksel" dijital kamerada olduğu gibi tek bir sayı olarak veya yandan yana 640 piksele ve yukarıdan aşağıya 480 piksele sahip olan (VGA ekranda olduğu gibi) ve bu nedenle toplam 640 × 480 = 307.200 piksel veya 0,3 megapiksel sayısına sahip olan "640 x 480 ekran" gibi bir çift sayı olarak ifade edilebilir. ⓘ

Sayısallaştırılmış bir görüntüyü (bir web sayfasında kullanılan JPEG dosyası gibi) oluşturan pikseller veya renk örnekleri, bilgisayarın görüntüyü nasıl gösterdiğine bağlı olarak ekran pikselleriyle bire bir örtüşebilir veya örtüşmeyebilir. Bilgisayarda, piksellerden oluşan bir görüntü bit eşlemli görüntü veya raster görüntü olarak bilinir. Raster kelimesi televizyon tarama desenlerinden kaynaklanır ve benzer yarım ton baskı ve depolama tekniklerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. ⓘ

Örnekleme modelleri

Kolaylık sağlamak için, pikseller normalde düzenli iki boyutlu bir ızgarada düzenlenir. Bu düzenleme kullanılarak, birçok yaygın işlem, aynı işlemin her piksele bağımsız olarak eşit şekilde uygulanmasıyla gerçekleştirilebilir. Piksellerin başka düzenlemeleri de mümkündür, hatta bazı örnekleme modelleri görüntü boyunca her pikselin şeklini (veya çekirdeğini) değiştirir. Bu nedenle, bir görüntüyü bir cihazdan alıp başka bir cihazda görüntülerken veya görüntü verilerini bir piksel formatından diğerine dönüştürürken dikkatli olunmalıdır. ⓘ

Örneğin:

Alt pikseller kullanılarak ClearType ile işlenen metin ⓘ

• LCD ekranlar tipik olarak kırmızı, yeşil ve mavi bileşenlerin biraz farklı konumlarda örneklendiği kademeli bir ızgara kullanır. Alt piksel oluşturma, LCD ekranlarda metin oluşturmayı iyileştirmek için bu farklılıklardan yararlanan bir teknolojidir.
• Renkli dijital kameraların büyük çoğunluğu bir Bayer filtresi kullanır, bu da her pikselin renginin ızgaradaki konumuna bağlı olduğu düzenli bir piksel ızgarasıyla sonuçlanır.
• Bir clipmap, her pikselin desteğinin boyutunun hiyerarşi içindeki konumuna bağlı olduğu hiyerarşik bir örnekleme modeli kullanır.
• Çarpıtılmış ızgaralar, dünyanın uzaydan görüntüleri gibi altta yatan geometri düzlemsel olmadığında kullanılır.
• Tekdüze olmayan ızgaraların kullanımı, geleneksel Nyquist sınırını aşmaya çalışan aktif bir araştırma alanıdır.
• Bilgisayar monitörlerindeki pikseller normalde "kare "dir (yani eşit yatay ve dikey örnekleme aralığına sahiptir); Rec. 601 dijital video standardının anamorfik geniş ekran formatları gibi farklı en-boy oranlarına sahip dijital video formatlarında olduğu gibi diğer sistemlerdeki pikseller genellikle "dikdörtgen "dir (yani eşit olmayan yatay ve dikey örnekleme aralığına sahiptir - dikdörtgen şeklindedir). ⓘ

Bilgisayar monitörlerinin çözünürlüğü

Bilgisayarlar bir görüntüyü, genellikle bir GUI'yi temsil eden soyut bir görüntüyü görüntülemek için pikselleri kullanabilir. Bu görüntünün çözünürlüğü ekran çözünürlüğü olarak adlandırılır ve bilgisayarın ekran kartı tarafından belirlenir. LCD monitörler de bir görüntüyü görüntülemek için pikselleri kullanır ve doğal bir çözünürlüğe sahiptir. Her piksel üçlülerden oluşur ve bu üçlülerin sayısı doğal çözünürlüğü belirler. Bazı CRT monitörlerde ışın tarama hızı sabit olabilir, bu da sabit bir doğal çözünürlükle sonuçlanır. Çoğu CRT monitörde sabit bir ışın tarama hızı yoktur, yani doğal bir çözünürlükleri yoktur - bunun yerine eşit derecede iyi desteklenen bir dizi çözünürlükleri vardır. Bir LCD'de mümkün olan en keskin görüntüleri üretmek için kullanıcı, bilgisayarın ekran çözünürlüğünün monitörün doğal çözünürlüğüyle eşleştiğinden emin olmalıdır. ⓘ

Teleskopların çözünürlüğü

Astronomide kullanılan piksel ölçeği, dedektör (CCD veya kızılötesi çip) üzerinde bir piksel aralıkla düşen gökyüzündeki iki nesne arasındaki açısal mesafedir. Radyan cinsinden ölçülen s ölçeği, piksel aralığının p ve önceki optiklerin odak uzaklığının f oranıdır, s=p/f. (Odak uzaklığı, odak oranının ilgili mercek veya aynanın çapıyla çarpımıdır). p genellikle piksel başına arksaniye biriminde ifade edildiğinden, 1 radyan 180/π*3600≈206,265 arksaniyeye eşit olduğundan ve çaplar genellikle milimetre cinsinden ve piksel boyutları mikrometre cinsinden verildiğinden, bu da 1.000'lik bir faktör daha verir, formül genellikle s=206p/f olarak ifade edilir. ⓘ

Piksel başına bit

Bir piksel tarafından temsil edilebilen farklı renklerin sayısı piksel başına bit sayısına (bpp) bağlıdır. 1 bpp görüntüde her piksel için 1 bit kullanılır, böylece her piksel açık ya da kapalı olabilir. Her ek bit mevcut renk sayısını iki katına çıkarır, böylece 2 bpp'lik bir görüntü 4 renge ve 3 bpp'lik bir görüntü 8 renge sahip olabilir:

• 1 bpp, 2¹ = 2 renk (monokrom)
• 2 bpp, 2² = 4 renk
• 3 bpp, 2³ = 8 renk
• 4 bpp, 2⁴ = 16 renk
• 8 bpp, 2⁸ = 256 renk
• 16 bpp, 2¹⁶ = 65.536 renk ("Highcolor")
• 24 bpp, 2²⁴ = 16.777.216 renk ("Truecolor") ⓘ

Piksel başına 15 veya daha fazla bitlik renk derinlikleri için derinlik normalde kırmızı, yeşil ve mavi bileşenlerin her birine ayrılan bitlerin toplamıdır. Genellikle 16 bpp anlamına gelen yüksek renkte normalde kırmızı ve mavi için beşer bit ve yeşil için altı bit vardır, çünkü insan gözü yeşil renkteki hatalara diğer iki ana renkten daha duyarlıdır. Şeffaflık içeren uygulamalar için, 16 bit her biri kırmızı, yeşil ve mavi için beşer bite bölünebilir ve şeffaflık için bir bit bırakılabilir. 24 bit derinlik, bileşen başına 8 bite izin verir. Bazı sistemlerde 32 bit derinlik mevcuttur: bu, her 24 bit pikselin opaklığını tanımlamak için fazladan 8 bite sahip olduğu anlamına gelir (başka bir görüntüyle birleştirme amacıyla). ⓘ

Alt pikseller

Çeşitli CRT ve LCD ekranların renk öğelerinin geometrisi; CRT'lerin renkli ekranındaki fosfor noktalarının (üst sıra) piksel veya alt piksellerle ilişkisi yoktur. ⓘ

Birçok görüntüleme ve görüntü alma sistemi, farklı renk kanallarını aynı bölgede görüntüleme veya algılama yeteneğine sahip değildir. Bu nedenle piksel ızgarası, uzaktan bakıldığında görüntülenen veya algılanan renge katkıda bulunan tek renkli bölgelere ayrılır. LCD, LED ve plazma ekranlar gibi bazı ekranlarda bu tek renkli bölgeler, çoğunlukla RGB renkleri olmak üzere alt pikseller olarak bilinen ayrı ayrı adreslenebilir unsurlardır. Örneğin, LCD'ler tipik olarak her bir pikseli dikey olarak üç alt piksele böler. Kare piksel üç alt piksele bölündüğünde, her alt piksel mutlaka dikdörtgen şeklindedir. Ekran endüstrisi terminolojisinde, alt pikseller genellikle piksel olarak adlandırılır, çünkü bunlar bir donanım bakış açısındaki temel adreslenebilir öğelerdir ve bu nedenle alt piksel devreleri yerine piksel devreleri kullanılır. ⓘ

Çoğu dijital kamera görüntü sensörü, örneğin Bayer filtre modelini kullanarak tek renkli sensör bölgeleri kullanır ve kamera endüstrisinde bunlar alt pikseller olarak değil, ekran endüstrisinde olduğu gibi pikseller olarak bilinir. ⓘ

Alt piksellere sahip sistemler için iki farklı yaklaşım benimsenebilir:

• Alt pikseller göz ardı edilebilir ve tam renkli pikseller adreslenebilir en küçük görüntüleme öğesi olarak ele alınabilir; veya
• Alt pikseller, daha fazla analiz ve işlem süresi gerektiren ancak bazı durumlarda görünüşte daha üstün görüntüler üretebilen render hesaplamalarına dahil edilebilir. ⓘ

Alt piksel işleme olarak adlandırılan bu ikinci yaklaşım, üç renkli alt pikseli ayrı ayrı manipüle etmek için piksel geometrisi bilgisini kullanır ve renkli ekranların görünür çözünürlüğünde bir artış sağlar. CRT ekranlar, gölge maskesi adı verilen bir ağ ızgarası tarafından belirlenen kırmızı-yeşil-mavi maskeli fosfor alanları kullanırken, görüntülenen piksel rasteriyle hizalanması zor bir kalibrasyon adımı gerektirir ve bu nedenle CRT'ler alt piksel oluşturmayı kullanmaz. ⓘ

Alt piksel kavramı örneklerle ilgilidir. ⓘ

Mantıksal piksel

Grafik, web tasarımı ve kullanıcı arayüzlerinde "piksel", farklı piksel yoğunluklarına uyum sağlamak için ekrandaki gerçek bir piksel yerine sabit bir uzunluğu ifade edebilir. CSS'de olduğu gibi tipik bir tanım, "fiziksel" bir pikselin 1⁄96 inç (0,26 mm) olduğudur. Bunu yapmak, belirli bir öğenin hangi ekran çözünürlüğünde görüntülenirse görüntülensin aynı boyutta görünmesini sağlar. ⓘ

Bununla birlikte, "fiziksel" piksel ile ekrandaki mantıksal piksel arasında bazı ek ayarlamalar olabilir. Ekranlar farklı mesafelerden görüntülendiği için (bir telefon, bir bilgisayar ekranı ve bir TV düşünün), istenen uzunluk ("referans piksel") bir referans görüntüleme mesafesine (CSS'de 28 inç (71 cm)) göre ölçeklendirilir. Buna ek olarak, gerçek ekran piksel yoğunlukları nadiren 96 dpi'nin katları olduğundan, mantıksal bir pikselin gerçek piksellerin tam sayı miktarı olması için genellikle bazı yuvarlamalar uygulanır. Bunu yapmak render artefaktlarını önler. Bu iki adımdan sonra elde edilen son "piksel", diğer tüm mutlak ölçümlerin (örneğin "santimetre") temel alındığı "çapa" haline gelir. ⓘ

İzleyiciden 56 inç (140 cm) uzağa yerleştirilmiş 30 inç (76 cm) 2160p TV ile çalışılmış örnek:

• Ölçeklendirilmiş piksel boyutunu 1⁄96 inç × (56/28) = 1⁄48 inç (0,53 mm) olarak hesaplayın.
• TV'nin DPI değerini 2160 / (30 inç / √9^2 + 16^2 × 16) ≈ 82,61 dpi olarak hesaplayın.
• Mantıksal piksel başına gerçek piksel sayısını 1⁄48 inç × 82,61 dpi ≈ 1,721 piksel olarak hesaplayın.

Bir tarayıcı daha sonra 1,721× piksel boyutunu kullanmayı veya 2× oranına yuvarlamayı seçecektir. ⓘ

Megapiksel

Megapiksel değerleri de dahil olmak üzere dijital fotoğraf makinelerinin yaygın sensör çözünürlüklerinin diyagramı ⓘ

Detay seviyesinin 0,3 ve 24 Megapiksel arasında karşılaştırılması ⓘ

Bir megapiksel (MP) bir milyon pikseldir; bu terim yalnızca bir görüntüdeki piksel sayısı için değil, aynı zamanda dijital kameraların görüntü sensörü öğelerinin sayısını veya dijital ekranların görüntü öğelerinin sayısını ifade etmek için de kullanılır. Örneğin, 2048 × 1536 piksel görüntü (3.145.728 bitmiş görüntü pikseli) oluşturan bir kamera tipik olarak birkaç ekstra sensör elemanı satırı ve sütunu kullanır ve bildirilen sayının "etkin" veya "toplam" piksel sayısı olmasına bağlı olarak genellikle "3,2 megapiksel" veya "3,4 megapiksel" olduğu söylenir. ⓘ

Piksel, bir fotoğrafın çözünürlüğünü tanımlamak için kullanılır. Fotoğraf çözünürlüğü, bir sensörün genişliği ve yüksekliğinin piksel cinsinden çarpılmasıyla hesaplanır. ⓘ

Dijital kameralar, her biri ölçülen bir yoğunluk seviyesini kaydeden çok sayıda tekli sensör elemanından oluşan yük bağlantılı cihaz (CCD) veya tamamlayıcı metal-oksit-yarı iletken (CMOS) görüntü sensörleri gibi ışığa duyarlı elektronikler kullanır. Çoğu dijital kamerada sensör dizisi, Bayer filtre düzenlemesinde kırmızı, yeşil ve mavi bölgelere sahip desenli bir renk filtresi mozaiği ile kaplıdır, böylece her sensör elemanı tek bir ana ışık renginin yoğunluğunu kaydedebilir. Kamera, son görüntüyü oluşturmak için demosaicing adı verilen bir işlemle komşu sensör elemanlarının renk bilgilerini enterpole eder. Bu sensör elemanları, nihai renkli görüntünün yalnızca bir kanalını (yalnızca kırmızı veya yeşil veya mavi) kaydetmelerine rağmen genellikle "piksel" olarak adlandırılır. Bu nedenle, her bir sensör için üç renk kanalından ikisinin enterpole edilmesi gerekir ve N megapiksel görüntü üreten N megapiksel kamera, aynı boyuttaki bir görüntünün tarayıcıdan alabileceği bilginin yalnızca üçte birini sağlar. Bu nedenle, ana renklerin dağılımına bağlı olarak bazı renk kontrastları diğerlerinden daha bulanık görünebilir (Bayer düzenlemesinde yeşil, kırmızı veya maviden iki kat daha fazla öğeye sahiptir). ⓘ

DxO Labs, bir fotoğraf makinesinin belirli bir lensle eşleştirildiğinde ürettiği keskinliği ölçmek için Algısal MegaPiksel'i (P-MPix) icat etti - bir üreticinin bir fotoğraf makinesi ürünü için belirttiği ve yalnızca fotoğraf makinesinin sensörüne dayanan MP'nin aksine. Yeni P-MPix, fotoğrafçıların kamera keskinliğini değerlendirirken göz önünde bulundurmaları gereken daha doğru ve ilgili bir değer olduğunu iddia ediyor. 2013 ortası itibariyle, Nikon D800'e takılı Sigma 35 mm f/1.4 DG HSM lens ölçülen en yüksek P-MPix değerine sahiptir. Bununla birlikte, 23 MP değeriyle, D800'ün 36,3 MP sensörünün üçte birinden fazlasını siliyor. Ağustos 2019'da Xiaomi, Redmi Note 8 Pro'yu dünyanın 64 MP kameralı ilk akıllı telefonu olarak piyasaya sürdü. 12 Aralık 2019'da Samsung, 64 MP kameraya sahip Samsung A71'i piyasaya sürdü. 2019'un sonlarında Xiaomi, 108 MP 1/1,33 inç genişliğinde sensöre sahip ilk kameralı telefonu duyurdu. Sensör, 1/2,3 inç genişliğinde sensöre sahip köprü kameraların çoğundan daha büyüktür. ⓘ

Megapiksel eklemek için yeni bir yöntem, yalnızca 16 MP sensör kullanan ancak sensörü aralarında yarım piksel kaydırarak iki pozlama yaparak 64 MP RAW (40 MP JPEG) görüntü üretebilen bir Micro Four Thirds Sistem kamerada tanıtıldı. Bir örnekte seviyeli çoklu çekimler yapmak için bir tripod kullanılarak, çoklu 16 MP görüntüler daha sonra birleşik bir 64 MP görüntüye dönüştürülür. ⓘ