پیکسل چیست؟

رفاه و راحتی بیشتر هدف تکنولوژی امروز است. فناوری‌هایی که هر روز باعث زتدگی بهتر می‌شوند. همه ما تا به اکنون کلمه پیکسل را زیاد شنیده ایم. پیکسل کوچکترین جز ساختاری یک تصویر می‌باشد. 

پیکسل چیست؟

هر پیکسل را می توان مربع بسیار کوچکی در نظر گرفت که تنها دارای یک رنگ مشخص است. از کنار هم قرار گرفتن این رنگدانه ها، عکس مذکور به وجود آمده.

در واقع پیکسل ها در عکس، مثل اتم ها در مواد می مانند که به جز کوچکتری قابل تقسیم نیستند. هر تصویر را –اگر مستطیل در نظر بگیریم- از لحاظ پیکسلی طول و عرض خاصی دارد. اگر تعداد پیکسل های افقی را در عمودی ضرب کنیم، تعداد کل پیکسل ها به دست می آید. یک مگا پیکسل در واقع یک میلیون پیکسل است.

برای محاسبه ی مگاپیکسل دوربین ها هم می توان تعداد پیکسل های روی سنسور را شمرد. به عنوان مثال اگر سنسور دوربینی از 1000 پیکسل در 1000 پیکسل تشکیل شده باشد، این سنسور یک مگا پیکسلی است. یا اگر دوربینی با کیفیت FHD عکس می گیرد، یعنی سنسورش 1080 در 1920 پیکسل است. این سنسور به ما عکسی را با اندازه ی حدوداً 2 مگاپیکسل ارائه می دهد.

یک عکس 4K کمی بزرگتر از 8 مگاپیکسل است. خب در این صورت چرا نمی توان مگا پیکسل ها را نماد کیفیت دوربین ها قلم داد کرد؟ در ابتدا، این افزایش پیکسل ها بسیار تاثیر گذار بود، مثلا زمانی که از کیفیت SD به سمت HD می رفتیم، تفاوت کاملا محسوس به چشم می آمد. در آن زمان تراکم پیکسل ها دوبرابر گردید. اما در نظر داشته باشید با افزایش تعداد پیکسل ها، شیب تاثیر گذاری آن ها نیز کمتر گشت.

شما به سختی می توانید بین یک عکس 5 مگاپیکسلی و 6 مگا پیکسلی تفاوتی قائل شوید. در حالی که عکس دوم یک میلیون پیکسل بیشتر از عکس اول دارد، تراکم پیکسلی تنها 20 درصد افزایش یافته است. پیکسل های بیشتر عکس بزرگی را خلق می کنند، اما به واقع آیا چنین سخت افزاری را برای مشاهده ی عکس در اندازه واقعی در اختیار داریم؟ در نظر داشته باشید که بیشتر لپ تاپ ها کیفیتی در حدود یک مگا پیکسل و تلویزیون های Full HD خانه مان تصویر را با کیفیت 2 مگا پیکسل به نمایش می گذارند. یک عکس 10 مگا پیکسلی را می توان در اندازه ی یک متر در 70 سانتی متر چاپ کرد به صورتی که پیکسل هایش قابل مشاهده نباشند. آیا تا به حال عکسی بزرگ تر از 30 در 40 سانتی متر چاپ کرده اید؟

یک پیکسل چه خصوصیت هایی دارد؟

شیوه ی ثبت عکس در دوربین های Point and Shoot و همچنین موبایل های هوشمند بسیار ساده است. این دوربین ها ار یک لنز ابتدایی برای فوکوس روی سوژه استفاده می کنند، نور از دهانه ی لنز وارد می شود و بر روی صفحه ای شیشه ای متشکل از دانه های رنگی به رنگ قرمز، سبز و آبی که به ترتیب یاد شده نیز چیده گشته اند تابانده می شوند. پشت شیشه ی مشبک، سنسوری کوچک و ارزان قیمت قرار دارد که از سیلیکون ساخته شده است. سنسور مذکور با توجه به نور خروجی از شبکه های رنگی، متوجه می شود که هر پیکسل باید به چه رنگی باشد.

از اینجا به بعد است که پای محدودیت ها به دوربین ها باز می شود. هر سنسور مقدار خاصی نویز را به همراه دارد. نویز در عکس یعنی تفاوت های تصادفی در شدت نوری که در تصویر دیده می شود. این اتفاق زمانی رخ می دهد که نور کافی به سنسور نرسد. “تفاوت های تصادفی در شدت نور” در منظره ی واقعی وجود ندارند و تنها در عکس ظاهر می شوند.

سنسور هایی که نویز کمتری دارند گران تر هستند و برای سنسور های بزرگتر ( البته نه با مگا پیکسل نجومی) مسئله ی نویز سال ها است که حل شده، زیرا نور کافی به آنها می رسد و عدم وجود نویز تضمین می گردد (دلیل اصلی نویز زیاد دوربین موبایل ها در مکان های تاریک، کوچکی سنسورشان است). حذف نویز از تصویر تشکیل شده در سنسور های کوچک کاری به واقع سخت است و اگر هم شدنی باشد، بسیار هزینه بر است. بسیاری از شرکت ها به دلیل این که کاربران تنها با مگاپیکسل آشنا هستند، قید کیفیت واقعی عکس را می زنند و سنسور هایی بسیار کوچک با مگا پیکسل های بزرگ –و البته تصاویری پر از نویز- را تولید می کنند.

مسئله ی بعدی هم شاید جالب توجه باشد، وقتی اندازه ی سنسور ثابت باشد، هر چه تعداد پیکسل ها افزایش یابد، کیفیت لنز نقش پر رنگ تری پیدا می کند. لنز های ارزان تا حدی باعث محو شدن تصویر می شوند، البته این محو شدگی با چشم عادی قابل مشاهده نیست.

حال تصور نمایید بدون در نظر گرفتن کیفیت لنز، تعداد پیکسل های سنسور را افزایش دهیم، چه اتفاقی رخ خواهد داد؟ لنز نمی تواند برای هر پیکسل اطلاعات متمایزی را وارد سنسور کند و این یعنی پیکسل های کنار هم، همرنگ می شوند. در نهایت چیزی که عاید شما می گردد، عکس مثلا 15 مگا پیکسلی است که در واقع از 5 میلیون رنگ دانه ی مجزا تشکیل شده است.

بدتر از همه ی این ها، لنز های بی کیفیت می توانند باعث نفوذ رنگ ها در هم شوند. نوری که به فیلتر رنگی می رسد، آن قدر زیاد است که در بقیه پیکسل ها هم تاثیر می گذارد. اگر با یک دوربین ارزان اما با مگاپیکسل بالا در یک روز آفتابی از یک گل سرخ آتشین عکس گرفته باشید، حتما متوجه هاله ی قرمز رنگ دور گل شده اید. این هاله ی قرمز رنگ همین نفوذ رنگ ها در یکدیگر است.

چطور یک دوربین خوب انتخاب کنیم؟

بیایید فرض کنیم که قرار است یک موبایل با یک دوربین با کیفیت تهیه کنیم. اگر مگاپیکسل ها در کیفیت دوربین بی تاثیر هستند، پس باید به چه چیزی توجه کرد؟ جواب دقت رنگ کارائی در نور کم و کیفیت لنز است.شاید تعجب کنید اگر بگوییم که اندازه ی سنسور اکثر موبایل ها یکسان و چیزی در حدود 4 در 6 میلی متر است ( این عدد را با سنسور های فول فریم 35 در 24 میلی متری مقایسه کنید).

متاسفانه شرکت های سازنده اطلاعات مناسبی را در زمینه های ذکر شده ارائه نمی دهند. بهترین راه حل مراجعه به سایت ها، وبلاگ ها و کلا مجامع تخصصی بررسی دوربین های موبایل است، که تعداد آنها نیز کم نیست. بسیاری از سایت ها نمونه عکس های دوربین ها را در حالت های مختلف عرضه می کنند که می تواند کمک بزرگی باشد. در حال حاضر بهترین دوربین های بازار موبایل توسط نوکیا تولید می شود (یا تولید می شد) و به واقع لنز دوربین Lumia 1020 از کیفیت بسیار خوبی برخوردار است. عکس های این موبایل نزدیک ترین کیفیت را به دوربین های DSLR دارا هستند.

یکی از امیدهای دوربین دوستان دوربین های Pelican Imaging هستند. این محصولات متشکل از چند دوربین دیجیتال معمولی هستند و هر دوربین از رنگ خاصی عکس برداری می کند- تا در کیفیت رنگ های مختلف اختلالی ایجاد نشود- سپس این عکس های تک رنگ توسط پردازنده با هم ترکیب می شوند و عکس با کیفیتی را تشکیل می دهند.

این نوع از دوربین هزینه ی تولید کمتری نسبت به دوربین موبایل های هوشمند فعلی دارند و اگرچه محصول یاد شده هنوز وارد بازار نگشته است، اما انتظار می رود تا یک سال دیگر با ورودش به عرصه ی تجاری کیفیت عکس برداری تلفن های هوشمند را تا حد زیادی متحول نماید.

ساختار یک پیکسل :

در انواع نمایشگر هر پیکسل تصویر به چند بخش کوچک‌تر به اسم ساب‌-پیکسل یا زیر-پیکسل به رنگ‌های مختلف تقسیم میشه که ابعاد هر بخش و چیدمان آنها متفاوته اما همیشه چند ساب پیکسل داریم. درساده‌ترین روش هر پیکسل سه نور آبی، قرمز و سبزرو شامل میشه و ترکیب این سه نور به نسبت‌های مختلف تمام رنگ‌ها دیگه رو ایجاد میکنه .

پیکسل چگونه رزولوشن یا کیفیت تصویر رو تغییر میده ؟

نام  دو صفحه نمایش متفاوت 720p و 1080 p رو تعداد پیکسل های تشکیل دهنده ان ها تعیین می کنه اگه شما 1280 رو در 720 پیکسل ضرب کنین دقیقا می دونید این صفحه نمایش شامل چه تعداد پیکسل میشه .حرف p در 720p و 1080p واقعا به معنی پیکسل (pixels) نیست اما به یک اسکن پیشرفته و یک تصویر با کیفیت بالا اشاره داره . تعداد پیکسل ها مقدار حداکثر جزئیات تصویر بر روی صفحه نمایش رو نشون میده که این برای دیدن سطح وضوح جزئیات بر روی تلویزیون های HD  مدرن مهمه .در حالی که صفحه نمایش 1080p امروزه شامل بیش از دو میلیون پیکسل میشه اما در استاندارد صفحه نمایش های قدیمی تنها در مورد 300000 پیکسل بوده که یک تصویر رو به صورت تار و با جزئیات کمتری نشون میداد .در حال حاضر تلویزیون هایی با کیفیت 4K UHD ugtra high definition دارای چهار برابر پیکسل در همان فضا هستن و دواقع تعداد 3840 پیکسل افقی و 2160 پیکسل در ردیف های عمودی تشکیل دهنده یک نمایشگر 4K است که یک تصویر واقعی تر با رنگ های غنی و جزئیات واضح تر رو ارائه میده . هر چه تعداد پیکسل ها بالاتر باشه در واقع شما تصاویر با کیفیت و وضوح بیشتری رو مشاهده می کنین، با این حال باید بدونید که رزولوشن تنها عامل تعیین کیفیت تصویر نیست بلکه عوامل دیگری هم در اون تاثیر دارن . شما می تونید تصاویری که رزولوشن پایین تری نسبت به رزولوشن تلویزیون شما دارن رو نیز مشاهده کنین اما کیفیت تصاویر بالاتر نمیره و از سوی دیگر چنانچه مثلا تصاویر با کیفیت 1080P رو بر روی یک تلویزیون با کیفیت 720P مشاهده کنین ، کیفیت اون کاهش پیدا می کنه .