Как рассчитать размер пикселя камеры

Обновлено: 05.07.2024

Для измерения размера изображений применяются по меньшей мере три параметра:

разрешение цифрового изображения (в пикселях),
размер отпечатка (в сантиметрах),
разрешение при печати (dpi - точки на дюйм).

Пользователю, который впервые столкнулся с задачей масштабирования изображения «из пикселей в сантиметры» иногда бывает непросто разобраться с этими настройками, приходится действовать наобум и тратить при этом уйму времени и бумаги. Эта статья поможет вам разобраться, как «пиксели переводятся в сантиметры» при печати.

Для начала, определимся, что такое пиксель и какое отношение он имеет к сантиметрам.

Что такое «пиксель»

Цифровое изображение имеет дискретную структуру и состоит из большого количества точек. Пиксель - это как раз и есть точка, из которых состоит изображение. Также пикселем называется ячейка изображения на мониторе или телевизоре. Рассмотрите монитор вблизи и вы увидите едва заметную сеточку, состоящей из мелких точек-пикселей. Еще один способ увидеть пиксели - сильно увеличить масштаб изображения на экране, при этом оно превратится в подобие мозаики:

Фотография, которую вы скачали с фотоаппарата имеет разрешение несколько десятков мегапикселей. Например, если картинка имеет 6000 пикселей в ширину и 4000 пикселей в высоту, у нее разрешение 6.000 * 4.000 = 24.000.000 пикселей или 24 мегапикселя.

При просмотре на мониторе картинка автоматически масштабируется до разрешения монитора 1920*1080 (около 2 мегапикселей). Если мы пытаемся увеличить масштаб (растягиваем фотографию), то до какой-то степени картинка растягивается без видимой потери качества, но потом на ней появляются характерные квадратики (как на примере выше). Это происходит, когда реальное разрешение фотографии меньше того, что мы хотим видеть - размер пикселя на фотографии стал больше размера пикселя на мониторе.

Сантиметры

Что такое "сантиметр", я думаю, объяснять не нужно. В нашем случае в сантиметрах измеряется размер отпечатков фотографии.

Если же попробовать распечатать форматом поменьше, например, 10*15 сантиметров, даже невооруженным глазом будет заметно, что качество печати получилось лучше. А если напечатать картинку размером на 4*6 см, то получим настоящее «фотокачество». Сгодится на магнитик или карманный клендарик :)

Таким образом можно сделать вывод – чем больше по размеру планируемый отпечаток, тем больше (мега)пикселей разрешения должно иметь изображение. И вот мы практически подошли к решению главного вопроса.

Что такое «DPI»

DPI сокращение английской фразы Dots per Inch, что на русский переводится как точки на дюйм. Эта величина как раз показывает, сколько пикселей изображения приходится на один «погонный» дюйм при печати (дюйм равен 2.54 см). Еще есть величина DPC (точек на сантиметр), но она используется реже - как ни крути, все эти технологии печати пришли к нам оттуда, где в ходу дюймы, футы, фунты и т.д. Итак, вернемся к нашему примеру - картинке 900*600 пикселей, которую мы решили напечатать форматом 30*20 см.

Переведем для удобства сантиметры в дюймы - получаем примерно 12" на 9". Если поделить 900 пикселей на 12", то получаем разрешение печати около 76 DPI. На практике оказывается, что это слишком низкое разрешение, при котором сложно рассчитывать на хорошую детализацию.

Чтобы получить отпечаток приемлемого качества, нужно разрешение печати как минимум 150 DPI, а если хотим совсем хорошую детализацию, то не менее 300 DPI. Таким образом, чтобы обеспечить хорошую детализацию при печати 30*20 сантиметров, оригинальное цифровое изображение должно иметь разрешение 3540 * 2670 пикселей - это около 9 мегапикселей. Вот и нашли причину, почему фотографии, скачанные из Интернет при распечатке выглядят не резко.

Теперь вернемся к нашему вопросу - как подогнать разрешение имеющейся картинки, чтобы оно печаталось заданным размером?

150, 200, 300, 600 DPI – сколько это в пикселях, сантиметрах?

Формула пересчета DPI в пиксели очень проста:

DPI = Пиксели : Дюймы

Если нужно пересчитать в сантиметры, делим это еще на 2.54 (именно столько сантиметров в дюйме).

Вот таблица, которая показывает, какой должен быть размер картинки в пикселях, чтобы напечатать его нужным форматом в указанном разрешении.

Таблица перевода DPI, сантиметров и пикселей

Как пользоваться? Предположим, нам нужно печатать картинку шириной 20 сантиметров с разрешением 300dpi. В строке "сантиметры" находим 20, в колонке DPI - 300. На пересечении строки и столбца стоит значение 2362 пикселя. Именно до такой ширины и нужно отмасштабировать картинку.

Еще проще живется тем, у кого есть Adobe Photoshop, либо другой более-менее приличный фоторедактор. При изменении размеров изображения (Alt + Ctrl + I) он автоматически пересчитывает сантиметры в пиксели и DPI:

Стоит ввести ширину в сантиметрах и указать требуемое разрешение, он автоматически пересчитает размер картинки в пикселях.

Если на компьютере нет ни одной программы, которая умеет пересчитывать DPI в пиксели и сантиметры, вы можете воспользоваться Онлайн калькулятором DPI моего собственного производства :)

Поддержать проект

Вероятно, вы обратили внимание, что на сайте почти нет рекламных баннеров. Согласитесь, без них читать статьи гораздо приятнее. Но сайту надо на что-то существовать.

Одна из самых запутанных вещей для начинающего фотографа может заключаться в понимании разницы между размерами и разрешением файла для печати или отражения на мониторе. В этой статье фотограф Хелен Бредли (Helen Bradly) помогает разобраться и показывает как изменить размер изображений в зависимости от того, что вы хотите с ними делать: печатать или демонстрировать на экране электронного девайса. Давайте начнем.

Какое разрешение у цифровых фотоаппаратов?

Когда речь идет о цифровых камерах, разрешение означает количество мегапикселей, создаваемых датчиком изображения. Это, в свою очередь, обычно соответствует количеству деталей, которые может запечатлеть камера. Таким образом, если ваша камера имеет 20 мегапикселей (часто обозначается как 20 MP), она захватывает меньше деталей, чем камера с 30 мегапикселями, которая, в свою очередь, фиксирует меньше деталей, чем камера с 40. Но что такое мегапиксель на самом деле? И как это влияет на вашу способность печатать и отображать фотографии?

Мегапиксели и размер фото

Технически мегапиксель равен 1 048 576 пикселям; на самом деле производители камер округляют это число до 1 000 000, когда говорят о том, какой размер изображения будет сниматься камерой.

Так, например, камера Хелен, захватывает 14,6-мегапиксельные изображения, что составляет около 14 600 000 пикселей на изображение (14,6x1 000 000). Эта информация ничего не говорит вам о фактических размерах изображения в пикселях, она только сообщает общее количество пикселей, составляющих изображение.

Ее камера, как и большинство зеркалок, снимает изображения с соотношением сторон с коэффициентом 1,5. Таким образом, соотношение количества пикселей вдоль длинного края изображения к короткому краю изображения составляет 3:2.

Каждое из полноразмерных изображений RAW фотографа имеет размер 4672x3104 пикселей. Итак, умножив количество пикселей по ширине изображения на количество пикселей по высоте изображения, мы получим фактическое количество пикселей в изображении (4672x3104 = 14 501 888). Мы могли бы назвать это 14,5 МП, но производители камер округлили значение и называют такую камеру 14,6 МП.

Вы можете проверить ширину и высоту изображения с помощью ПО для редактирования фотографий. В Photoshop можно открыть изображение, затем выбрать File> File Info> Camera Data. На изображении выше показано диалоговое окно с полученной информацией.

Итак, пиксель сам по себе представляет из себя отдельный элемент изображения - и для наших целей это самый маленький элемент, на который можно разделить фотографию. Пиксель может быть только одного цвета, а фотография состоит из сетки тысяч пикселей, каждый из разных цветов, которые вместе и составляют итоговое изображение. Вы можете увидеть пиксели, если откроете фотографию и увеличите масштаб до тех пор, пока не увидите отдельные цветные блоки (как показано ниже). Каждый из этих блоков представляет из себя отдельный пиксель.

Почему размер важен при печати

При печати изображений фотографы сталкиваются с термином PPI/DPI или пиксели на дюйм. DPI относится к количеству точек, содержащихся в одном дюйме изображения, распечатанного принтером на бумаге. PPI относится к количеству пикселей, содержащихся в одном дюйме изображения, отображенного на мониторе компьютера. Для большинства служб печати и вашего собственного принтера потребуется определенная плотность пикселей в изображении (PPI), чтобы иметь возможность отобразить в печатном виде снимок, который выглядит хорошо (то есть с плавными переходами цвета, чтобы вы не разглядывали каждый отдельный пиксель).

Типичные значения PPI при печати находятся в диапазоне от 150 до 300 PPI, хотя для некоторых высококачественных журналов могут потребоваться изображения с разрешением 1200 PPI. Так, например, если вы хотите напечатать изображение размером 4x6 дюймов с разрешением 300 пикселей на дюйм, вам понадобится файл, имеющий не менее 4x300 (1200) пикселей по короткой стороне и 6x300 (1800) пикселей по длинной стороне. Другими словами, он должен быть размером не менее 1200x1800 пикселей.

Чтобы напечатать изображение размером 8x10 дюймов с разрешением 300 PPI, используйте ту же математику.

Умножьте ширину и высоту напечатанного изображения в дюймах на 300 пикселей. В результате получается 2400x3000 пикселей, что является разрешением изображения, которое необходимо для печати изображения 8x10 с разрешением 300 пикселей на дюйм. Поэтому при кадрировании и изменении размера изображения для печати вам необходимо знать, каким PPI должно быть изображение. Это должно быть указано в руководстве по эксплуатации вашего принтера или в полиграфической службе.

Используйте функцию кадрирования или изменения размера в своем ПО, чтобы изменить размер изображения до желаемой ширины и высоты и желаемого разрешения PPI.

Здесь изображение, обрезанное до размера 3000x2400 пикселей, корректируется с 72 PPI до 300 PPI при подготовке к печати с разрешением 300 PPI. Передискретизация не требуется, так как изображение уже имеет правильные размеры и требуется только разрешение.

Photoshop, как и другие приложения, также обрезает изображение до фиксированного размера и разрешения, если вы введете желаемые значения на панели параметров, когда у вас выбран инструмент кадрирования (см. ниже). Если ваше изображение меньше, чем указанные размеры, оно будет увеличено с использованием метода передискретизации по умолчанию. Хотя обычно не рекомендуется увеличивать изображения, при условии, что изображение уже близко к желаемому размеру, небольшое его увеличение обычно не вызывает заметной потери качества.

Подгонка под экран

Когда дело доходит до вывода изображений на экран, вам нужно гораздо меньше пикселей, чем для печати. Это связано с тем, что плотность пикселей на экране намного меньше, чем требуется для печати. Например, размер обычного FullHD монитора составляет 1920x1080 пикселей. Чтобы заполнить монитор, вам нужно только изображение размером 1920x1080 пикселей. Это примерно тот же размер изображения, который нужен для печати 4x6 с разрешением 300 PPI, но при этом изображение 1920x1080 пикселей отлично отображается на 23-дюймовом мониторе.

Видеоканал Фотогора

Критерии решения целевых задач наблюдения

Основные целевые задачи наблюдения:

Основные критерии решения целевых задач наблюдения:

минимально достаточная плотность пикселей (число пикселей изображения, приходящееся на метр зоны обзора)
максимально допустимый угол наклона камеры наблюдения к плоскости горизонта
максимально допустимый угол к направлению движения цели наблюдения

Существуют ряд документов, содержащих рекомендации по значению плотности пикселей для различных целевых задач наблюдения:

Как подобрать фокусное расстояние?
Подбор фокусного расстояния зависит от ряда параметров:

вероятного места установки камеры наблюдения
расстояния до цели наблюдения
ширины зоны обзора на расстоянии, где нужно решать целевую задачу наблюдения

Разрешение матрицы камеры видеонаблюдения

Плотность пикселей калькулятор

Как пользоваться калькулятором плотности пикселей (ppi)?

Шаг 1. Задаем характеристики области просмотра:

расстояние до цели наблюдения
высота цели наблюдения
ширина зоны наблюдения в области цели наблюдения

Шаг 2. Задаем основные характеристики камеры и места ее установки:

высоту установки камеры
формат сенсора
разрешение матрицы
фокусное расстояние (уже задано расстоянием до цели и шириной зоны наблюдения)

Шаг 3. Проверяем выполнение критериев решения целевой задачи наблюдения:

При необходимости возвращаемся к шагам 2 (меняем разрешение камеры или фокусное расстояние) или 1 (выбираем другое место установки камеры)
Шаг 4. Подбираем подходящую модель камеры:

Для чего фотографу может потребоваться размер пикселя? Таких ситуаций хватает. Знание размера пикселя бывает полезно для определения безопасной выдержки при съёмке с рук, ведь чем мельче пиксель, тем заметнее на снимках проявляется дрожание камеры, и тем более короткая выдержка может потребоваться для устранения шевелёнки. Не имея представления о размере пикселя матрицы вашего фотоаппарата, нельзя всерьёз рассуждать о глубине резкости, поскольку именно от размера пикселя напрямую зависит допустимый диаметр кружка рассеяния. Значение дифракционно-ограниченной диафрагмы для конкретной фотокамеры также зависит от размера пикселя. Наконец, не исключено, что при сравнении нескольких камер вы захотите узнать, какая из них обладает большей плотностью пикселей, а, значит, обеспечивает лучшую детализацию и больше подходит для съёмки удалённых объектов.

В инструкциях к цифровым фотоаппаратам очень редко указывается размер пикселя матрицы, но, к счастью, этот параметр довольно легко рассчитать самостоятельно.

В большинстве инструкций можно найти сведения о физическом размере фотоматрицы, а также о её линейном разрешении, т.е. о количестве пикселей, умещающихся на матрице в одном ряду по горизонтали или по вертикали. Например, матрица цифрового фотоаппарата Canon EOS 70D имеет размеры 22,5 × 15 мм или 5472 × 3648 пикселей. Чтобы найти размер одного пикселя, достаточно взять цифры для любой из сторон, разделить миллиметры на пиксели и умножить полученное частное на 1000, чтобы перевести результат в микрометры (микроны). Получаем формулу:

, где

n – размер пикселя в микрометрах;

x – линейный размер матрицы в миллиметрах по одной из сторон;

a – количество пикселей по соответствующей стороне.

Для упомянутого выше 70D расчёт будет следующим:

22,5 ÷ 5472 · 1000 ≈ 4,1 мкм

Результат округлён до 0,1 мкм. Этого более чем достаточно для любых практических целей. Я использовал длинную сторону матрицы, но вы можете взять короткую и убедиться в том, что результат будет идентичным. У всех массовых современных фотоаппаратов пиксели условно квадратные, и потому расчёты можно проводить по любой из сторон матрицы. Впрочем, при использовании длинной стороны погрешность вычисления оказывается несколько меньше.

Возможно, вам не хочется лезть в инструкцию? Что ж, размер пикселя можно вычислить и не зная точных размеров матрицы.

Вам достаточно вспомнить разрешение вашей камеры в мегапикселях и её кроп-фактор. Уж эти-то параметры своего аппарата знает любой фотолюбитель. Формула будет выглядеть следующим образом:

, где

n – всё тот же размер пикселя в микрометрах;

N – разрешение в мегапикселях.

Таким образом, для Canon EOS 70D, обладающего кроп-фактором 1,6 и разрешением 20 Мп получаем:

29,4 ÷ (1,6 · √20) ≈ 4,1 мкм

Как видим, обе формулы дают абсолютно единодушный ответ. Вы вправе использовать ту, которая вам больше нравится.

На случай, если кто-то из моих читателей не в ладах с квадратными корнями, я счёл своим долгом самостоятельно рассчитать размеры пикселей для некоторых наиболее употребимых цифровых форматов и свести эти данные в единую таблицу. Пользуйтесь на здоровье.

Размер пикселя в зависимости от разрешения камеры и её кроп-фактора, мкм.

Разрешение, Мп

Кроп-фактор

* Кроп-фактор, равный единице, соответствует
полному кадру (36 × 24 мм).

Очевидно, что чем меньше матрица цифрового фотоаппарата и чем выше его разрешение, тем меньшим размером обладает единичный пиксель матрицы. Хорошо это или плохо?

Главным, да, пожалуй, и единственным положительным следствием уменьшения размеров отдельного пикселя является возрастание общей плотности пикселей. Матрица с большей плотностью пикселей при прочих равных условиях способна обеспечить лучшую детализацию снимка. Однако это преимущество, хоть и довольно весомое, тянет за собой целый ворох негативных последствий. Камеры с высоким разрешением очень требовательны к качеству объективов и техническому мастерству фотографа. Они не прощают небрежности в работе и с циничным удовольствием запечатлят на снимке не только полезные детали, но и всевозможные дефекты оптики, шевелёнку и промахи фокусировки. Чем мельче пиксель, тем раньше становится заметным негативное влияние дифракции на резкость при диафрагмировании объектива. Вместе с тем, мелкий пиксель диктует пропорционально малые размеры допустимого кружка рассеяния, уменьшая тем самым глубину резко изображаемого пространства.

Следует помнить, что при двукратном уменьшении линейных размеров пикселя его площадь уменьшается вчетверо, а, значит, вчетверо же уменьшается и количество фотонов, которые способен уловить фотодиод в единицу времени. На практике это означает падение ёмкости фотодиода, и пропорциональное снижение динамического диапазона матрицы. Можно даже сказать, что повышение количества пикселей почти всегда осуществляется ценой снижения их качества.

Не исключено, что у некоторых читателей возникнет вопрос: а действительно ли автор уверен в том, что размер пикселя может быть рассчитан с помощью приведённых им формул? Нет, автор в этом не уверен. Собственно фотодиоды матрицы занимают далеко не всю её площадь, и их фактический размер всегда меньше расчётного (см. «Как работает цифровой фотоаппарат»). Если быть точным, то формулы наши позволяют вычислить расстояние между геометрическими центрами двух соседних фотодиодов. Это расстояние смело может быть принято за теоретический размер пикселя и использовано для любых необходимых фотографу вычислений.

Спасибо за внимание!

Post scriptum

Если статья оказалась для вас полезной и познавательной, вы можете любезно поддержать проект, внеся вклад в его развитие. Если же статья вам не понравилась, но у вас есть мысли о том, как сделать её лучше, ваша критика будет принята с не меньшей благодарностью.

Не забывайте о том, что данная статья является объектом авторского права. Перепечатка и цитирование допустимы при наличии действующей ссылки на первоисточник, причём используемый текст не должен ни коим образом искажаться или модифицироваться.

Читайте также: