توضیح کوتاه در مورد پیکسل

توضیح کوتاه در مورد پیکسل

پيکسل که مخفف Picture Element با جايگزيني لفظ pix براي تصوير محسوب مي شود، يک نقطه واحد در هر تصوير گرافيکي است. چنين واحد اطلاعات گرافيکي به خودي خود يک نقطه، دايره يا مربع نيست بلکه نمونه يي تجسمي و انتزاعي است. با کمي اغماض نيز مي توان ادعا کرد که پيکسل ها در تصاوير گرافيکي مي توانند بدون نشان دادن نقطه ها يا مربع هاي قابل مشاهده بازتوليد شوند. هرچند زماني که کيفيت تصوير چندان بالانيست، در بسياري از تصاوير نيز مي توان آنها را به صورت مجموعه يي از نقطه ها و مربع ها ديد.

پیکسل در واقع نوعی بج سینه است . پیکسل در ایران به این نام مشهور است و در خارج از ایران ، به نام button یا همان دکمه آن را می شناسند . حتی دستگاهی که پیکسل به وسیله آن تولید می شود را تحت عنوان پیکسل زن می شناسیم ؛ این در حالی است که خارجی ها از آن تحت عنوان دگمه ساز یا button maker یاد می کنند .

فرق پیکسل و بج سینه

فرق پیکسل و بج سینه را می توان در رنگی بودن و چاپی بودن پیکسل دانست . تفاوت بج سینه و پیکسل را می توان در شکل و اندازه ثابت و محدود پیکسل دانست . هرچند که هر دوی این ها یعنی بج و پیکسل ، هدف یکسانی دارند اما بج سینه از انعطاف بیشتری در تولید به شکل دلخواه مشتری برخوردار است . این را هم بگوییم که بج سینه دارای محدودیت هایی در چاپ رنگی می باشد و اصلاً با قابلیت چاپ پذیر بودن پیکسل قابل مقایسه نیست .

پیکسل ها عموماً به شکل پیکسل گرد یا پیکسل دایره ای شناخته شده هستند اما پیکسل های مربعی و مستطیلی هم وجود دارند . پیکسل مستطیل و پیکسل مربع ، هرگز به محبوبیت شکل رایج پیکسل دایره نیست .

پیکسل برای طیف سنی نوجوانان دارای محبوبیت خاصی می باشد زیرا علاوه بر کاربست به عنوان جایگزین بج سینه ، از پیکسل روی کفش ، آستین لباس و کوله پشتی نیز استفاده می کنند .

قیمت پیکسل ارزان است . ارزان بودن پیکسل سبب شده است تا گاهی به عنوان پیکسل هواداری در لیست اقلام هواداری جای بگیرد . با نصب تصویر بازیگران و بازیکنان یا لوگو تیم ها روی سینه ، می توان تعلق خاطر به گروه یا فردی خاص را ابراز کرد .

 پيکسل هاي محلي و منطقي 

از مانيتورها و نمايشگرهاي مدرن و جديد انتظار مي رود محدوده يي از رزولوشن ها و کيفيت هاي خاص تصوير را نمايش دهند. البته اين قاعده همواره صدق نمي کند. مثلاً در مورد مانيتورهاي CRT يا داراي لامپ صفحه کاتدي. در اين گونه صفحات که تنها قادر به نمايش تنها يک نوع کيفيت تصوير هستند، ابتدا بايد سيگنال هاي محلي از سيگنال هاي غيرمحلي ساخته و تشکيل شوند.

نمايشگرهاي جديد LCD داراي کريستال مايع، طوري طراحي شده اند که بهترين تناسب را بين سه رنگ اصلي در پيکسل ها برقرار سازند. هرچند نمايشگرهاي صفحه کاتدي نيز ترکيب هاي فسفري از قرمز، سبز و آبي را نمايش مي دهند اما با پيکسل ها سازگار و هماهنگ نيستند، در نتيجه با پيکسل ها تعادل رنگي نيز برقرار نمي کنند.

سيگنال هاي محلي، باکيفيت ترين و واضح ترين تصوير ممکن را براي هر پيکسل مي سازند. در نتيجه چون کاربر مي تواند رزولوشن و کيفيت صفحه نمايشگر را تغيير دهد، مانيتور نيز قادر خواهد بود ساير resolutionها را نمايش دهد.

 پيکسل هاي محلي و منطقي 
پيکسل هاي محلي و منطقي

صفحات LCD

اما سيگنال هاي غيرمحلي بايد براي قابل نمايش شدن، توسط الگوريتم هاي واسطه و ميانجي به صورت تقريبي همانند صفحات LCD شبيه سازي شوند. اين مساله باعث مي شود در اين گونه نمايشگرها و در بسياري از موارد، تصوير به صورت محو و ناهموار ديده شود و اين افت کيفيت صفحه در زماني که تغيير رزولوشن برابر با مضربي زوج از رزولوشن اصلي پيکسلي باشد، مضاعف خواهد بود. مثلاً تصويري که رزولوشن اصلي آن 1024+1280 است در همين حالت بهترين نمايش را خواهد داشت، در حالت 800+600 با استفاده از کشيدگي بيشتر پيکسل هاي سه رنگي به صورت فيزيکي، کيفيت نسبي خود را حفظ خواهد کرد اما در حالت 1600+1200 به دليل فقدان کشيدگي فيزيکي پيکسل هاي سه رنگي (قرمز، سبز و آبي) کيفيت خود را کلاً از دست مي دهند.

پيکسل ها همچنين مي توانند به شکل مربع يا مستطيل باشند. يک عدد خاص که نسبت نمايش (aspect ratio) ناميده مي شود، ميزان مربع بودن يک پيکسل را تفسير مي کند. براي مثال عدد نسبت نمايش 1: 25/1 به آن معناست که عرض هر پيکسل 25/1 برابر بزرگ تر از طول آن است. معمولاً پيکسل هاي نمايشگرهاي کامپيوتري، مربعي هستند اما پيکسل هاي استفاده شده در فناوري هاي ويدئويي ديجيتال، aspect ratioهاي غيرمربعي دارند، مثل اعدادي که براي نمايش مختصات صفحات فيلم PAL و NTSC استفاده مي شوند.

پيکسل در يک تصوير

هر پيکسل در يک تصوير ساخته شده از تک رنگ دانه هاي کروماتيک، مقدار خاص خود را دارد و با ميزان شفافيت و روشنايي شهودي تصوير يا شدت فيزيکي تابش نور آن متناسب است. مثلاً يک نمايش عددي صفر در دستگاه کروماتيک، معمولاً رنگ سياه را در يک پيکسل نمايش مي دهد و بيشترين مقدار ممکن به ايجاد رنگ سفيد مي انجامد. يک مگاپيکسل، يک ميليون پيکسل است. اين مقدار نه فقط براي بيان تعداد پيکسل هاي به کار رفته در يک تصوير استفاده مي شود بلکه تعداد عناصر گيرنده و سنسورهاي يک دوربين ديجيتال را نيز مشخص مي کند. براي مثال يک دوربين با دارا بودن ارائه 2048+1536 عنصر گيرنده حسي، عموماً دوربيني 1/3 مگاپيکسلي خوانده مي شود.

پيکسل در يک تصوير
پيکسل در يک تصوير

توضیح کوتاه در مورد پیکسل

پیکسل در گوشی ها

روش کار دوربین گوشی‌های هوشمند و به شکل کلی دوربین‌های دیجیتال کاملا مشخص است. این دوربین‌ها از یک لنز برای متمرکز کردن نور ‌روی یک ورقه شیشه‌ای که از عناصر قرمز، آبی و زرد تشکیل شده استفاده می‌کنند. در پشت این ورقه یک سنسور تصویر وجود دارد که از عناصر سیلیکونی ساخته شده که شدت و کثرت نوری را که بر آن‌ها می‌تابد، ثبت می‌کنند.

ورقه شیشه‌ای رنگی، رنگ‌های متفاوت را به سنسور‌های متفاوت می‌فرستد و با توجه به تفاوت موجود بین نور‌ها، پردازشگر موجود در دوربین مشخص می‌کند که هر پیکسل در تصویر باید چه رنگی داشته باشد.


اما در اینجا چند محدودیت وجود دارد. هر سنسور میزانی از پارازیت و اختلال را دارا است که ناشی از مقادیر اتفاقی است که در سنسور بدون توجه به شدت نور تولید می‌شود. در حال حاضر تولید و طراحی سنسورهایی که کمترین پارازیت یا‌‌ همان Noise را داشته باشند بسیار سخت و هزینه‌بر است.

 سنسورهای بزرگ‌تر

در سنسورهای بزرگ‌تر (مثلا در دوربین‌های با وضوح پایین) این موضوع چندان مهم نیست، زیرا نور به اندازه‌ای به سنسور می‌تابد که بتواند Noise را برطرف کند (به همین دلیل است که بیشتر دوربین‌ها در مکان‌های تاریک تصاویر با Noise بالا به دست می‌دهند)؛ اما به هر میزان که سنسور‌ها کوچک‌تر می‌شوند نور کمتری به آن‌ها می‌تابد، پایین آوردن Noise بسیار سخت و هزینه بر می‌شود.

در واقع با افزایش مگاپیکسل در دوربین‌ها که برخی از برند‌ها بسیار تبلیغ آن را می‌کنند، سازنده و طراح این اجازه را می‌دهد که Noise یا پارازیت در پیکسل هر تصویر بیشتر شود و ره رغم شمار بیشتر پیکسل‌ها کیفیت نهایی تصویر کاهش یابد.

به عبارت روشن‌تر به هر میزان که تعداد مگاپیکسل‌ها افزایش یابد، کیفیت لنز در تنگنای بیشتری قرار می‌گیرد؛ عبارت ساده‌تر اینکه لنز‌هایی که تعداد سنسور‌های وضوح تصویر را نسبت به کیفیت آن‌ها بیشتر می‌کنند، تعداد پیکسل‌های بیشتری را به تصویر می‌دهند، اما هیچ اطلاعات جدیدی برای اضافه شدن به این پیکسل‌ها عملا وجود ندارد، زیرا به هر میزان که اطلاعات قابل دریافت بوده، قبلا توسط لنز دریافت شده است و بیش از آن پردازش نخواهد شد.

نرخ پایین کیفیت لنز

بد‌تر از آن اینکه نرخ پایین کیفیت لنز در نسبت با وضوح، می‌تواند منجر به در هم ریختگی رنگ‌ها شود: نوری که از میان یک فیل‌تر رنگ عبور می‌کند ممکن است بر سنسور دیگری که مربوط به یک رنگ دیگر است تاثیر گذاشته و دقت رنگ‌های تصویر نهایی را به شدت کاهش دهد.

این موضوع را می‌توانید به سادگی با گرفتن یک عکس با یک لنز ارزان قیمت ولی با وضوح بالا و سپس دیدن آن در صفحه نمایشی با توانایی نسان دادن تصویر در ابعاد اصلی، خود ببینید. درخواهید یافت که رنگ‌ها کمی در هم آمیخته، تصنعی و مبهم هستند و عموما عکس تا حد زیادی بی‌کیفیت‌تر از آنچه در صفحه نمایش گوشی با ابعاد کوچک‌تر دیده می‌شود، از کار در آمده.