Фундаментальный строительный блок цифровых изображений

Каждое цифровое изображение представляет собой сетку пикселей, расположенных в строках и столбцах. Один пиксель отображает один цвет из палитры миллионов возможных цветов (обычно 16,7 миллиона в стандартных дисплеях). Человеческий глаз воспринимает эти крошечные цветные квадраты как непрерывные изображения.

Пример: дисплей 1920×1080 имеет 1920 пикселей по горизонтали и 1080 пикселей по вертикали, что в сумме составляет 2 073 600 отдельных пикселей.

Один миллион пикселей, стандартная единица измерения разрешения камеры

Мегапиксели указывают общее количество пикселей в датчике изображения или фотографии. Большее количество мегапикселей позволяет делать более крупные отпечатки, обеспечивает большую гибкость при кадрировании и позволяет захватывать более мелкие детали. Однако мегапиксели — это не все; размер пикселя, качество объектива и обработка изображения также имеют значение.

Пример: 12-мегапиксельная камера снимает изображения с 12 миллионами пикселей, обычно с разрешением 4000×3000 (4 000 × 3 000 = 12 000 000).

Пропорциональное соотношение между шириной и высотой

Соотношение сторон определяет форму вашего изображения или дисплея. Различные соотношения сторон служат разным целям, от традиционной фотографии до сверхширокого кинематографа.

• 16:9 — Стандарт для видео HD/4K, большинства современных дисплеев, YouTube
• 4:3 — Классический формат телевидения, многие старые камеры, дисплеи iPad
• 3:2 — Традиционная 35-мм пленка, большинство зеркальных камер, отпечатки
• 1:1 — Квадратный формат, посты в Instagram, среднеформатная пленка
• 21:9 — Сверхширокий кинематограф, премиум-мониторы, смартфоны
• 17:9 (256:135) — Стандарт кинопроекции DCI

1975–1995

Зарождение цифровой обработки изображений ознаменовало переход от пленки к электронным сенсорам, хотя разрешение было сильно ограничено из-за ограничений хранения и обработки.

• 1975: Первый прототип цифровой камеры от Kodak — 100×100 пикселей (0,01 МП), записанный на кассету
• 1981: Sony Mavica — 570×490 пикселей, хранится на дискетах
• 1987: QuickTake 100 — 640×480 (0,3 МП), первая потребительская цифровая камера
• 1991: Kodak DCS-100 — 1,3 МП, 13 000 долларов, предназначен для фотожурналистов
• 1995: Первая потребительская мегапиксельная камера — Casio QV-10 с разрешением 320×240

2000–2010

Производители камер жестко конкурировали по количеству мегапикселей, быстро переходя от 2 МП до 10 МП+ по мере созревания сенсорных технологий и удешевления памяти.

• 2000: Canon PowerShot S10 — 2 МП становится массовым потребительским стандартом
• 2002: Появляются первые 5-мегапиксельные камеры, соответствующие качеству 35-мм пленки для отпечатков 4×6
• 2005: Canon EOS 5D — 12,8-мегапиксельная полнокадровая зеркальная камера революционизирует профессиональную фотографию
• 2007: iPhone выпускается с 2-мегапиксельной камерой, начиная революцию в области фотографии на смартфонах
• 2009: Среднеформатные камеры достигают 80 МП — Leaf Aptus-II 12
• 2010: Камеры смартфонов достигают 8 МП, конкурируя с компактными камерами

2010–Настоящее время

Разрешение видео резко возросло со стандартной четкости до 4K и выше, в то время как камеры смартфонов сравнялись с профессиональным оборудованием. Фокус сместился с чистого количества мегапикселей на вычислительную фотографию.

• 2012: Выпущены первые телевизоры 4K — 3840×2160 (8,3 МП) становится новым стандартом
• 2013: Камеры смартфонов достигают 13 МП с продвинутой обработкой изображений
• 2015: YouTube начинает поддерживать загрузку видео в 8K (7680×4320)
• 2017: Кинокамеры снимают в 8K RAW — RED Weapon 8K
• 2019: Samsung Galaxy S20 Ultra — 108-мегапиксельный сенсор камеры смартфона
• 2020: 8K телевизоры становятся доступны потребителям, 12K кинокамеры в производстве
• 2023: iPhone 14 Pro Max — 48 МП с вычислительной фотографией

2024 и Далее

Рост разрешения продолжается для специализированных приложений, но потребительский фокус смещается на HDR, динамический диапазон, производительность при слабом освещении и обработку изображений с помощью ИИ.

• Дисплеи 16K в разработке для VR/AR и медицинской визуализации
• Кинокамеры исследуют 16K и выше для гибкости в VFX
• Вычислительная фотография заменяет чистый прирост разрешения
• ИИ-масштабирование делает жизнеспособными съемки с более низким разрешением
• Сшивка гигапиксельных изображений для научных и художественных приложений
• Световое поле и голографическая визуализация могут переопределить 'разрешение'

1280×720 пикселей

0,92 МП (всего 921 600 пикселей)

Первый широко распространенный стандарт HD, до сих пор часто используемый для потокового вещания, игр с высокой частотой кадров и бюджетных дисплеев.

Распространенные применения:

• Стриминг на YouTube 720p
• Мониторы начального уровня
• Игры с высокой частотой кадров (120 Гц+)
• Видеоконференции

1920×1080 пикселей

2,07 МП (всего 2 073 600 пикселей)

Основной стандарт HD с 2010 года. Отличная четкость для экранов до 50 дюймов. Лучший баланс между качеством и размером файла.

Промышленный стандарт для:

• Диски Blu-ray
• Большинство мониторов (13–27 дюймов)
• PlayStation 4/Xbox One
• Профессиональное видеопроизводство
• Стриминговые сервисы

2560×1440 пикселей

3,69 МП (всего 3 686 400 пикселей)

Золотая середина между 1080p и 4K, предлагающая на 78% больше пикселей, чем Full HD, без требований к производительности 4K.

Предпочтительно для:

• Игровые мониторы (27 дюймов, 144 Гц+)
• Редактирование фотографий
• Высококлассные смартфоны
• Стриминг на YouTube 1440p

3840×2160 пикселей

8,29 МП (всего 8 294 400 пикселей)

Текущий премиум-стандарт, предлагающий в 4 раза больше пикселей, чем 1080p. Потрясающая четкость на больших экранах, обеспечивает гибкое кадрирование в пост-продакшене.

Премиум-стандарт для:

• Современные телевизоры (43+ дюймов)
• PS5/Xbox Series X
• Netflix 4K
• Профессиональное видео
• Высококлассные мониторы (32+ дюймов)

7680×4320 пикселей

33,18 МП (всего 33 177 600 пикселей)

Стандарт следующего поколения, предлагающий в 4 раза большее разрешение, чем 4K. Невероятная детализация для огромных экранов, исключительная гибкость кадрирования.

Новые применения:

• Премиум-телевизоры (65+ дюймов)
• Кинокамеры
• YouTube 8K
• VR-гарнитуры
• Создание контента с заделом на будущее

12288×6912 пикселей

84,93 МП (всего 84 934 656 пикселей)

Передовой край кинокамер. Исключительная гибкость для перекадрирования, VFX и создания высококлассных продуктов с заделом на будущее.

Ультрапрофессиональные применения:

• Blackmagic URSA Mini Pro 12K
• Голливудские VFX
• Кинотеатры IMAX
• Печать рекламных щитов из видео

Digital Cinema Initiatives — технические спецификации Голливуда для цифрового кинематографа

Основан в 2002 году крупными студиями для замены 35-мм пленки цифровой проекцией при сохранении или превышении качества пленки.

• Более широкие соотношения сторон, чем у потребительского 16:9 (примерно 17:9)
• Оптимизировано для размеров экранов кинотеатров (шириной до 60+ футов)
• Профессиональное цветовое пространство DCI-P3 (более широкий охват, чем у потребительского Rec. 709)
• Более высокие битрейты и глубина цвета, чем у потребительских форматов
• Встроенная защита и шифрование контента

Кинематографические и потребительские стандарты разошлись по техническим и практическим причинам:

• DCI 4K — это 4096×2160, а UHD 4K — 3840×2160. У DCI на 6,5% больше пикселей
• Соотношение сторон: DCI — 1.9:1 (кинематографическое), а UHD — 1.78:1 (16:9 для ТВ)
• Цветовое пространство: DCI-P3 (кино) против Rec. 709/2020 (потребительское)
• Частота кадров: DCI нацелен на 24 кадра в секунду, UHD поддерживает 24/30/60 кадров в секунду

Потребности в разрешении зависят от размера вывода и гибкости кадрирования.

• 12–24 МП: Идеально для веба, социальных сетей, отпечатков до 11×14 дюймов
• 24–36 МП: Профессиональный стандарт, умеренная гибкость кадрирования
• 36–60 МП: Мода, пейзаж, изобразительное искусство — большие отпечатки, обширная постобработка
• 60 МП+: Средний формат, архитектура, предметная съемка с максимальной детализацией

Разрешение видео влияет на хранение, производительность монтажа и качество доставки.

• 1080p: YouTube, социальные сети, телевещание, веб-контент
• 1440p: Премиум YouTube, игровые трансляции с высокой детализацией
• 4K: Профессиональные производства, кино, стриминговые сервисы
• 6K/8K: Высококлассное кино, работа с VFX, задел на будущее, экстремальное перекадрирование

Согласуйте разрешение с размером экрана и расстоянием просмотра для оптимального опыта.

• 24-дюймовый монитор: 1080p идеально, 1440p для производительности
• 27-дюймовый монитор: 1440p — золотая середина, 4K для профессиональной работы
• 32-дюймовый+ монитор: 4K минимум, 5K/6K для редактирования фото/видео
• Телевизор 43–55 дюймов: 4K стандарт
• Телевизор 65+ дюймов: 4K минимум, 8K полезен при просмотре с близкого расстояния

Разрешение печати зависит от размера и расстояния просмотра.

• 4×6 дюйма при 300 DPI: 2,16 МП (любая современная камера)
• 8×10 дюймов при 300 DPI: 7,2 МП
• 11×14 дюймов при 300 DPI: 13,9 МП
• 16×20 дюймов при 300 DPI: 28,8 МП (требуется камера высокого разрешения)
• Рекламный щит: 150 DPI достаточно (просматривается с расстояния)

от 1080×1080 до 1920×1080 (1–2 МП)

Социальные платформы сильно сжимают изображения. Более высокое разрешение дает минимальную пользу и замедляет загрузку.

• Instagram макс: 1080×1080
• YouTube: 1080p достаточно для большинства
• TikTok: 1080×1920 оптимально

минимум 24–45 МП

Доставка клиентам, большие отпечатки и гибкость кадрирования требуют высокого разрешения.

• Коммерческая работа: 24 МП+
• Редакционная: 36 МП+
• Художественные отпечатки: 45 МП+

максимум 1920×1080 (оптимизировано)

Сбалансируйте качество со скоростью загрузки страницы. Предоставляйте 2× версии для дисплеев Retina.

• Главные изображения: <200 КБ сжатые
• Фотографии продуктов: 1200×1200
• Retina: ресурсы с разрешением 2×

1440p при 144 Гц или 4K при 60 Гц

Сбалансируйте визуальное качество с частотой кадров в зависимости от типа игры.

• Соревновательные: 1080p/144 Гц+
• Казуальные: 1440p/60-144 Гц
• Кинематографические: 4K/60 Гц

• Снимайте в более высоком разрешении, чем формат доставки, для гибкости
• Больше мегапикселей ≠ лучшее качество — размер сенсора и объектив важнее
• Согласуйте соотношение сторон с предполагаемым выводом (16:9 видео, 3:2 фото)
• Съемка в RAW сохраняет максимальные детали для постобработки

• 8K видео: ~400 ГБ в час (RAW), планируйте хранение соответственно
• Используйте прокси для монтажа 4K+, чтобы поддерживать плавный рабочий процесс
• Сжимайте веб-изображения — 1080p JPEG с качеством 80% незаметен
• Архивируйте оригиналы, предоставляйте сжатые версии

• 27-дюймовый монитор: 1440p идеально, 4K избыточно на обычном расстоянии
• Правило размера телевизора: сидите на расстоянии 1,5× диагонали экрана для 4K, 3× для 1080p
• Игры: отдавайте предпочтение частоте обновления, а не разрешению для соревновательных игр
• Профессиональная работа: точность цветопередачи > разрешения для редактирования фото/видео

• Уменьшайте масштаб 4K до 1080p для веб-доставки — выглядит четче, чем нативное 1080p
• Используйте ускорение GPU для монтажа видео 4K+
• Транслируйте в 1440p, если пропускная способность ограничена — лучше, чем прерывистое 4K
• ИИ-масштабирование (DLSS, FSR) позволяет играть в более высоком разрешении

Человеческий глаз имеет разрешение около 576 мегапикселей. Однако только центральные 2° (фовеа) приближаются к этой плотности — периферическое зрение имеет гораздо более низкое разрешение.

Самая большая фотография, когда-либо созданная, имеет 365 гигапикселей — это панорама Монблана. В полном разрешении для ее отображения в натуральную величину потребовалась бы стена из телевизоров 4K шириной 44 фута.

Широкоугольная камера 3 телескопа Хаббл снимает 16-мегапиксельные изображения. Хотя это скромно по современным стандартам, отсутствие атмосферных искажений и специализированные сенсоры создают непревзойденные астрономические детали.

35-мм пленка имеет разрешение, эквивалентное примерно 24 МП при оптимальном сканировании. Цифровые технологии превзошли качество пленки около 2005 года с доступными камерами 12 МП+.

Первый телефон с камерой (J-SH04, 2000 г.) имел разрешение 0,11 МП — 110 000 пикселей. Сегодняшние флагманы имеют в 400 раз больше пикселей при 48–108 МП.

На типичных расстояниях просмотра 8K не дает видимых преимуществ перед 4K на экранах менее 80 дюймов. Маркетинг часто превосходит возможности человеческого зрения.

Да, если вы сидите на расстоянии до 5 футов. Дальше этого расстояния большинство людей не могут отличить 4K от 1080p. Однако контент 4K, HDR и лучшая обработка в телевизорах 4K все же предоставляют ценность.

Вероятно, из-за недостаточного битрейта или освещения. 4K с низким битрейтом (менее 50 Мбит/с) показывает больше артефактов сжатия, чем 1080p с более высоким битрейтом. Кроме того, 4K выявляет дрожание камеры и проблемы с фокусом, которые маскирует 1080p.

При 300 DPI: для 4×6 нужно 2 МП, для 8×10 — 7 МП, для 11×14 — 14 МП, для 16×20 — 29 МП. На расстоянии просмотра более 2 футов достаточно 150-200 DPI, что вдвое снижает требования.

Нет, более высокое разрешение снижает производительность. 4K требует в 4 раза больше мощности GPU, чем 1080p, для той же частоты кадров. Для соревновательных игр 1080p/1440p с высокой частотой обновления лучше, чем 4K с низкой.

Крошечные сенсоры смартфонов жертвуют качеством пикселей ради их количества. 12-мегапиксельная полнокадровая камера превосходит 108-мегапиксельные смартфоны благодаря большему размеру пикселей, лучшим объективам и превосходной обработке. Телефоны используют биннинг пикселей (объединение 9 пикселей в 1) для получения лучших 12-мегапиксельных изображений.

4K (DCI) — это 4096×2160 (соотношение сторон 17:9) для кино. UHD — это 3840×2160 (16:9) для потребительских телевизоров. Маркетинг часто называет UHD '4K' взаимозаменяемо, хотя технически у UHD на 6,5% меньше пикселей.

Только если экран огромен (80+ дюймов) и вы сидите очень близко (менее 4 футов). Для типичных 55-65-дюймовых телевизоров на расстоянии 8-10 футов человеческое зрение не может различить разницу между 4K и 8K.

Битрейт. 1080p Blu-ray в среднем имеет 30-40 Мбит/с, в то время как Netflix 1080p использует 5-8 Мбит/с. Более высокая компрессия создает артефакты. 4K Blu-ray (80-100 Мбит/с) значительно превосходит 4K-стриминг (15-25 Мбит/с).