Sono sufficienti 2 megapixel per le immagini con risoluzione HD?


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Le immagini HD hanno 1920x1080 = 2073600 pixel = 2025 kilopixel = 1,98 megapixel.

Questo significa che possiamo scattare foto HD con una fotocamera da 2 MP? In caso contrario, perché no?


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Non essere pedante, ma penso che la definizione accettata di megapixel sia 1 milione di pixel, non 1.048.576. Quindi HD avrebbe 2,07 MP
MikeW

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Penso che in generale a causa dell'arrotondamento, non importa se "megapixel" è binario o decimale. Megapixel è un termine utile perché si trova nella gamma in cui otteniamo piccoli numeri utili all'uomo con le fotocamere digitali (finora). Raramente viene utilizzato per indicare un valore preciso : una fotocamera da 16 megapixel genererà probabilmente foto con dimensioni leggermente diverse rispetto a una di un'altra marca. Per lo stesso motivo di base, "kilopixel" non è una parola vera , perché non esiste un caso particolare in cui sarebbe utile.
Leggi il mio profilo

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Fondamentalmente sì. In pratica la maggior parte delle persone non usa il termine HD con la fotografia, a meno che non lo utilizzino per scopi di marketing poiché le aziende sembrano desiderose di schiaffeggiare il termine HD su tutto oggi. Se si stanno visualizzando immagini su un televisore 1080p, sì, 2MP avranno un bell'aspetto.
dpollitt,

Secondo me, un'alta risoluzione è quasi sempre buona perché puoi ritagliare le parti non necessarie che non ti servono ed estrarre le parti buone della foto. Se devi risparmiare sulla risoluzione, è più difficile scattare foto liberamente.
mtahmed,

Risposte:


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Se l'asse lungo della risoluzione è almeno 1920 e il lato corto almeno 1080, sì, è possibile acquisire immagini HD senza dover effettuare l'upscaling.

Tuttavia, a causa dei vantaggi del sovracampionamento, otterrai una migliore immagine HD acquisendo un'immagine da 16 MP e quindi ridimensionando con il miglior metodo di ridimensionamento disponibile, ad esempio interpolazione lanczos se disponibile.

Un altro problema che potresti riscontrare è che una fotocamera da 2 MP non è stata progettata pensando all'imaging di alta qualità (* a meno che tu non stia parlando di qualcosa come una Canon EOS D2000 del 1998 che abbia comunque le proporzioni sbagliate), quindi hanno risparmiato sui costi solo il sensore ma anche il resto del sistema di imaging: ottica di fascia bassa, ADC, elaborazione, ecc. che producono una risoluzione totale del sistema e un QI inferiori.


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Sarei disposto a scommettere che il 90% della popolazione fotografa che potrebbe beneficiare di questa domanda non saprà cosa sia "interpolazione di Lanczos". ; PI userebbe la frase "alcuni downscaling di base in Photoshop", che è più che sufficiente per la media dei pixel, ridurre il rumore e migliorare la nitidezza di un'immagine di output 1920x1080.
jrista

Ricordi i miei test di sovracampionamento delle immagini in un'altra domanda in cui ho mostrato che la trama fine sarebbe persistente nella versione ridotta, mentre lo scatto diretto a quella risoluzione non ha catturato la trama? Ho notato che il risultato finale si basava sull'uso del miglior metodo di ridimensionamento disponibile. Immagino di poterlo scrivere :)
Michael Nielsen

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@jrista Non so quale sia la situazione negli Stati Uniti, ma qui in Europa Lanczos e altri filtri basati sul kernel fanno parte del curriculum prescolare;)
Matt Grum

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@jrista Perché non fornire ulteriori informazioni? Non so di cosa si tratti, ma poiché Michael l'ha menzionato, sono in grado di fare ricerche sui metodi di interpolazione per saperne di più.
Myridium,

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No, a causa del filtro Bayer. Avresti effettivamente bisogno di circa 11 megapixel.

Che cos'è un filtro Bayer

I sensori delle telecamere a colori utilizzano i filtri Bayer per catturare i vari colori. Il filtro Bayer dimezza in modo efficace la risoluzione del sensore per ciascun colore (sebbene il verde rimanga leggermente più in uno schema a scacchiera).

Ogni pixel sul sensore può solo catturare o rosso, verde o blu, ma non tutti i tre colori. Un algoritmo software deve interpolare i dati in un secondo momento per ricostruire la fotografia a piena risoluzione a colori.

demosaicizzazione

Questo processo di interpolazione (chiamato demosaicing ) ripristinerà visivamente gran parte dell'effettiva risoluzione persa, rendendola di nuovo piuttosto nitida, ma può farlo solo ipotizzando abbastanza intelligenti. Non è come se tu fossi stato in grado di catturare l'immagine alla massima risoluzione in primo luogo.

Ad esempio, mentre il demosaicing è abbastanza buono nel rivendicare la nitidezza persa dal filtro Bayer, è probabile che ogni dettaglio fine come i capelli, i motivi a pettine o le strisce sottili soffrano di alias , che può apparire come schemi di interferenza colorati:

( fonte )

(Queste immagini mostrano algoritmi di demosaicing molto poveri a scopo illustrativo. Le moderne fotocamere - persino i cellulari - ne usano di più intelligenti.)

I moderni algoritmi di demosaicing sono piuttosto intelligenti e possono minimizzare l'effetto dell'aliasing, ma non riescono comunque a conservare i dettagli. Una staccionata distante sparata su un sensore di colore 1920x1080 manterrà una risoluzione meno efficace di un'immagine RGB 1920x1080 generata da computer o ridimensionata da un sensore più grande o scansionata su uno scanner.

In che modo ciò influisce sulla risoluzione

(e come mi è venuta in mente la figura "11 megapixel")

La risoluzione effettiva dell'immagine risultante dopo il demosaicing non sembra che sia la metà della risoluzione dichiarata dal sensore, a causa dei guadagni ottenuti dalle routine di demosaicing intelligenti e dal fatto che il canale verde, che si correla bene con la luminanza, ha più risoluzione rispetto agli altri colori.

Dovrebbe comunque essere ridotto del 50% per rimuovere eventuali perdite dovute all'interpolazione. Se vuoi davvero assicurarti che la tua immagine sia "piena risoluzione", senza alcuna perdita di dettagli a causa dell'interpolazione, dovresti avere un sensore di colore con il doppio della risoluzione desiderata, sia in direzione orizzontale che verticale, e quindi ricampionare l'immagine risultante al 50%.

Per acquisire una risoluzione pienamente efficace di 1920x1080, un sensore per telecamera a colori (con un filtro Bayer, che include il 99% dei sensori per telecamera a colori) dovrebbe avere una risoluzione doppia: 3840x2160. Sono oltre 8,2 megapixel. A causa del ritaglio sul sensore (sempre a causa del metodo di demosaicing della fotocamera), per essere sicuri, avresti effettivamente bisogno di circa 8,8 megapixel.

E questo se il tuo sensore avesse un formato 16: 9 perfetto. Se il sensore ha un formato 3: 2, occorrerebbero circa 10,7 megapixel per catturare un'immagine 3840x2160, comprese le aree scartate in alto e in basso per compensare le proporzioni e un piccolo bordo per tenere conto di qualsiasi ritaglio di demosaicing .

Sensori senza filtri Bayer

Mentre il 99% dei sensori per telecamere a colori utilizza filtri Bayer, ce ne sono alcuni che utilizzano un layout pixel alternativo, ma il principio è lo stesso.

Ci sono anche alcuni sensori di colore che non necessitano affatto di un filtro colorato, come il sensore Fovean X3 , ma questi sono ancora eccezionalmente rari e hanno i loro problemi. I produttori tendono anche a mentire sul conteggio dei pixel (per essere competitivi con i sensori che utilizzano un filtro Bayer, in cui il conteggio dei pixel suona sempre molto più impressionante di quanto non sia realmente a causa del filtro sopra descritto).

Un'altra alternativa che viene utilizzata da alcune costose videocamere professionali è quella di avere tre sensori completamente separati, uno per ciascuno di rosso, verde e blu, e utilizzare uno splitter di luce per lanciare la stessa immagine su tutti e tre. Ovviamente ciò non può esistere in una DSLR o in una fotocamera compatta o in un normale tipo di fotocamera per foto di consumatori. Ma può spiegare perché i pixel contano sui sensori delle videocamere professionali non possono essere paragonati a quelli delle DSLR.

Ma il video usa comunque il sottocampionamento cromatico!

(Solo per menti tecniche)

Anche se il video (e talvolta JPEG) utilizza il sottocampionamento Chroma, necessita comunque del canale di luminanza per mantenere la piena risoluzione. In un'immagine da un sensore Bayer, il canale di luminanza deve ancora essere calcolato usando un processo di interpolazione, anche se con un buon algoritmo di demosaicing, può sembrare che si avvicini alla piena risoluzione a causa dell'alta correlazione tra luminanza e canale verde nella maggior parte soddisfare.


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La tua matematica da 11 megapixel presuppone che il demosaicing di Bayer non abbia alcun valore. Le persone ragionevoli possono non essere d'accordo su dove sia il numero esatto, ma è sicuramente qualcosa di un po 'meno drammatico.
Leggi il mio profilo il

In che modo prendere un frame 3840X1216 che è già stato interpolato prima del ridimensionamento può essere più preciso di un frame 1920X1080 che è stato interpolato da un array Bayer 1920X1080? Mi sembra che dovremmo mantenere i canali RGB dall'immagine più grande non interpolati. Dovrebbe essere 2X più largo e alto per consentire la combinazione di un pixel R, uno B e 2 G , anziché interpolato , in ciascun pixel di un frame 1920X1080.
Michael C,

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È tardi e sono un po 'stanco, ma la tua matematica non presume che l'array bayer 4x4 sia un pixel discreto senza sovrapposizioni?
John Cavan,

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Sì, ho detto che era tardi ... :) 2x2 è ciò che intendevo. Tuttavia, se ricordo, l'algoritmo per la demosaicing del sensore si sovrappone in modo tale che un array 4x4 fornisca effettivamente dati di 9 pixel. Potrei sbagliarmi però.
John Cavan,

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Sto ridimensionando questa risposta, anche se è ben scritta, ed ecco perché: quasi tutte le fotocamere, attraverso l'interpolazione di Bayer, danno immagini con lo stesso numero di pixel del suo sensore. Questo è comunemente accettato. Se si parla di una foto digitale da 12 MP, possiamo tranquillamente supporre che provenga da una fotocamera da 12 MP che tecnicamente ha un sensore da 12 MP. D'altra parte stiamo parlando di risoluzione, ma dobbiamo affrontare le proporzioni e la qualità dell'immagine nel suo insieme. L'interpolazione è lì con la perdita di qualità che implica, ma questo è un problema diverso.
MattiaG

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Hai ragione nel dire che un'immagine HD 1080p ha poco meno di 2 megapixel .

Ora dove devi stare attento è nel considerare le proporzioni della tua fotocamera. Se scatta nativamente immagini 16: 9 e ha 2 MP, allora avresti una risoluzione sufficiente. Se la fotocamera ha un sensore 4: 3 che è il più comune per le fotocamere di piccole dimensioni, molto probabilmente una fotocamera da 2 MP catturerebbe un'immagine 1680x1260. Questo purtroppo non ti dà una risoluzione orizzontale sufficiente.

D'altra parte, una fotocamera da 3 MP con un sensore 4: 3 produce in genere immagini 2048x1536 che sono sufficienti per ridimensionare e ritagliare un'immagine 1080p.


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Esistono tre modalità video ad alta definizione comuni: Modalità video: Dimensione fotogramma (LxA): Pixel nell'immagine (risoluzione) Tipo di scansione

  1. 720p 1.280x720 921.600 (quasi 1MP) Progressivo
  2. 1080i 1.920x1.080 2.073.600 (> 2MP) intrecciati
  3. 1080p 1.920x1.080 2.073.600 (> 2MP) Progressivo

dipende da quale utilizzo stai pianificando. se si desidera proiettare il video su uno schermo di grandi dimensioni (ad es. proiettore), utilizzare una modalità video superiore di almeno 1080p che ovviamente richiede una risoluzione più elevata (significa più mega pixel) per una proiezione uniforme dell'immagine. Tenere presente anche che quando si utilizza una risoluzione più elevata si ha un consumo di spazio maggiore su una scheda di memoria e si richiedono specifiche più elevate del PC per l'editing video. Ma se stai pianificando una proiezione su piccolo schermo, (Laptop, PC) farebbe un 720p.

Nota speciale sul tipo di scansione progressivo: è un modo per visualizzare, archiviare o trasmettere immagini in movimento in cui tutte le linee di ciascun fotogramma vengono disegnate in sequenza. Il vantaggio principale con la scansione progressiva è che il movimento appare più fluido e realistico.

Interlacciato - comunemente usato nell'invecchiamento analogico di tv e crt, è una tecnica per raddoppiare il frame rate percepito introdotto con il segnale senza consumare ulteriore larghezza di banda. Il problema principale è il twitter interline. Ad esempio, una persona in televisione che indossa una maglietta con sottili strisce scure e chiare può apparire su un monitor video come se le strisce sulla maglietta stessero "cinguettando". Questo effetto di alias viene visualizzato quando il soggetto contiene dettagli verticali che si avvicinano alla risoluzione orizzontale del formato video.

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