Матрица

Миллионы палочек и колбочек (3,3-7 млн. колбочек, 75—170 млн. палочек) в органах зрения человека непрерывно фиксируют картину окружающего мира. В мозг отправляется растровое изображение, состоящее из точек. Такие точки называют пикселами (Pixel, Picture Cell). Аналогичным способом, из множества точек, формируют изображения технические устройства воспроизведения, в том числе мониторы и принтеры. Общее число точек в изображении характеризует его информационную емкость.
Каждая растровая точка имеет свой цвет. Теоретически возможный диапазон цвета в изображении принято называть глубиной цвета.

Разрешение, емкость, плотность
Сенсор цифровой фотокамеры состоит из светочувствительных ячеек, образующих прямоугольную матрицу. Каждая ячейка регистрирует один пиксел изображения. Главный параметр цифрового изображения — его информационная емкость, определяемая перемножением числа пикселов, расположенных в строках и столбцах, например 2560x1920. Информационная емкость такого изображения около 5 ООО ООО пикселов. Чтобы не писать длинные числа, принято указывать емкость в мегапикселах — 5 Мп.

Зарегистрированное матрицей и записанное в цифровом виде изображение обрабатывается, хранится и передается в безразмерном виде. Запись содержит сведения о числе пикселов, координатах и цвете каждого пиксела. Физические размеры как важный параметр изображения появляются только в момент его воспроизведения: на мониторе, на носителе (печать) или любым иным способом.

При воспроизведении изображения всегда встает вопрос: каков его реальный, физический размер? Ответ зависит от целей публикации. Если предполагается рассматривать изображение из космоса, можно каждый пиксел представить полотнищем со стороной 100 метров. В таком случае портрет, сделанный встроенной камерой мобильника, будет отлично смотреться с околоземной орбиты. Для просмотра с близкого расстояния пиксел должен быть поменьше, например для фотографии в паспорт — совсем миниатюрным.

Очевидно, что при одинаковом числе пикселов их размер и плотность на единицу длины (измеряется в пикселах на дюйм — Pixel per inch, ppi) напрямую зависят от размера, выбранного для воспроизведения изображения. Соответственно, физический размер изображения прямо пропорционален выбранной плотности.

Увеличивая изображение, мы снижаем плотность пикселов.
На оптимальной для просмотра дистанции (25-30 см), человек различает на бумаге до 10 отдельных точек на миллиметре, или, округленно, 250 точек на дюйм. Эмпирическим путем установлено, что номинальная плотность изображения при печати должна быть около 300 ppi.

Главным параметром технических устройств для воспроизведения изображений является разрешение — способность создать опреде-ленное число точек на единицу длины. Обычно разрешение печатающих устройств измеряют в точках на дюйм (Dots per inch, dpi). Например, лазерный принтер может иметь разрешение 1200 dpi, а струйный — 2880 dpi.

Зачем увеличивают разрешение устройств печати свыше 300 dpi? Возьмем принтер с разрешением 1200 dpi. При печати каждый пиксел изображения с плотностью 300 ppi будет воспроизведен четырьмя точками по горизонтали и четырьмя по вертикали (то есть, представлен шестнадцатью точками). Учитывая, что каждая точка может быть напечатана одним из четырех, шести или даже восьми цветов, появляется возможность очень точно повторить цвет пиксела исходного изображения.

На экране монитора воспроизведение изображений происходит иначе. Там фильтром выступает видеоадаптер компьютера, формирующий информационное поле экрана с заданным размером, например 1600x1200 пикселов, что дает плотность 96 ppi на типовом 21-дюймовом мониторе.

Передавая на экран изображение, адаптер преобразует пикселы снимка в пикселы экрана с плотностью, которую имеет информационное поле.

В некоторых моделях дешевых цифровых фотокамер для увеличения емкости изображения используют метод интерполяции, когда каждый пиксел обретает соседа-клона (такой метод называют «цифровым зумом»). При этом сенсор никакой новой информации не регистрирует, объективность и достоверность изображения ухудшаются. Это противоречит основной цели фотографии — регистрировать объективную реальность, поэтому применять эту технологию не рекомендуется.

Чем больше информационная емкость матрицы, тем лучше детализация изображения. Чем выше плотность изображения, тем лучше его восприятие. Чем больше разрешение устройства, тем более качественную картинку оно способно воспроизвести.