Kizuizi cha msingi cha ujenzi wa picha za kidijitali

Kila picha ya kidijitali ni gridi ya pikseli zilizopangwa katika safu mlalo na safu wima. Pikseli moja huonyesha rangi moja kutoka kwa palette ya mamilioni ya rangi zinazowezekana (kwa kawaida milioni 16.7 katika maonyesho ya kawaida). Jicho la mwanadamu hutambua miraba hii midogo ya rangi kama picha zinazoendelea.

Mfano: Onyesho la 1920×1080 lina pikseli 1,920 kwa mlalo na pikseli 1,080 kwa wima, na kufanya jumla ya pikseli 2,073,600 za kibinafsi.

Pikseli milioni moja, kitengo cha kawaida cha kupima azimio la kamera

Megapikseli huonyesha jumla ya idadi ya pikseli katika kihisi cha picha au picha. Hesabu za juu za megapikseli huruhusu uchapishaji mkubwa zaidi, unyumbufu zaidi wa kupunguza, na kunasa maelezo bora zaidi. Hata hivyo, megapikseli si kila kitu—ukubwa wa pikseli, ubora wa lenzi, na uchakataji wa picha pia ni muhimu.

Mfano: Kamera ya 12MP hunasa picha zenye pikseli milioni 12, kwa kawaida kama azimio la 4000×3000 (4,000 × 3,000 = 12,000,000).

Uhusiano wa uwiano kati ya upana na urefu

Uwiano wa kipengele huamua umbo la picha au onyesho lako. Uwiano tofauti wa kipengele hutumikia madhumuni tofauti, kutoka kwa upigaji picha wa jadi hadi sinema pana zaidi.

• 16:9 — Kawaida kwa video ya HD/4K, maonyesho mengi ya kisasa, YouTube
• 4:3 — Fomati ya TV ya kawaida, kamera nyingi za zamani, maonyesho ya iPad
• 3:2 — Filamu ya jadi ya 35mm, kamera nyingi za DSLR, chapa
• 1:1 — Fomati ya mraba, machapisho ya Instagram, filamu ya umbizo la kati
• 21:9 — Sinema pana zaidi, wachunguzi wa hali ya juu, simu janja
• 17:9 (256:135) — Kiwango cha makadirio ya sinema cha DCI

1975–1995

Kuzaliwa kwa upigaji picha za kidijitali kulishuhudia mabadiliko kutoka kwa filamu hadi vihisi vya kielektroniki, ingawa azimio lilikuwa na kikomo kikubwa na vikwazo vya uhifadhi na uchakataji.

• 1975: Mfano wa kwanza wa kamera ya kidijitali na Kodak — pikseli 100×100 (0.01MP), iliyorekodiwa kwenye kanda ya kaseti
• 1981: Sony Mavica — pikseli 570×490, zilizohifadhiwa kwenye diski za floppy
• 1987: QuickTake 100 — 640×480 (0.3MP), kamera ya kwanza ya kidijitali ya watumiaji
• 1991: Kodak DCS-100 — 1.3MP, $13,000, iliyolenga waandishi wa habari wa picha
• 1995: Kamera ya kwanza ya megapikseli ya watumiaji — Casio QV-10 kwa 320×240

2000–2010

Watengenezaji wa kamera walishindana vikali kwa hesabu za megapikseli, wakiongezeka haraka kutoka 2MP hadi 10MP+ kadiri teknolojia ya vihisi ilivyokomaa na kumbukumbu ikawa rahisi.

• 2000: Canon PowerShot S10 — 2MP inakuwa kiwango cha kawaida cha watumiaji
• 2002: Kamera za kwanza za 5MP zinafika, zikilingana na ubora wa filamu ya 35mm kwa chapa za 4×6
• 2005: Canon EOS 5D — 12.8MP DSLR ya fremu kamili inabadilisha upigaji picha wa kitaalamu
• 2007: iPhone inazinduliwa na kamera ya 2MP, ikianza mapinduzi ya upigaji picha za simu janja
• 2009: Kamera za umbizo la kati zinafikia 80MP — Leaf Aptus-II 12
• 2010: Kamera za simu janja zinafikia 8MP, zikishindana na kamera za point-and-shoot

2010–Sasa

Azimio la video lililipuka kutoka kwa ufafanuzi wa kawaida hadi 4K na zaidi, wakati kamera za simu janja zikilingana na gia za kitaalamu. Lengo lilihamia kutoka kwa hesabu safi ya megapikseli hadi upigaji picha wa kikokotoo.

• 2012: TV za kwanza za 4K zilitolewa — 3840×2160 (8.3MP) inakuwa kiwango kipya
• 2013: Kamera za simu janja zinafikia 13MP na uchakataji wa picha wa hali ya juu
• 2015: YouTube inasaidia upakiaji wa video za 8K (7680×4320)
• 2017: Kamera za sinema zinapiga 8K RAW — RED Weapon 8K
• 2019: Samsung Galaxy S20 Ultra — kihisi cha kamera cha simu janja cha 108MP
• 2020: TV za 8K zinapatikana kwa watumiaji, kamera za sinema za 12K katika uzalishaji
• 2023: iPhone 14 Pro Max — 48MP na upigaji picha wa kikokotoo

2024 na Zaidi

Ukuaji wa azimio unaendelea kwa matumizi maalum, lakini lengo la watumiaji linahamia kwa HDR, anuwai ya nguvu, utendaji wa mwanga hafifu, na upigaji picha ulioimarishwa na AI.

• Maonyesho ya 16K yanatengenezwa kwa ajili ya VR/AR na upigaji picha za kimatibabu
• Kamera za sinema zinachunguza 16K na zaidi kwa unyumbufu wa VFX
• Upigaji picha wa kikokotoo unachukua nafasi ya faida safi za azimio
• Uongezaji wa AI unafanya picha za azimio la chini kuwa na manufaa
• Uunganishaji wa Gigapikseli kwa matumizi ya kisayansi na kisanii
• Upigaji picha wa uwanja wa mwanga na holografia unaweza kufafanua upya 'azimio'

pikseli 1280×720

0.92 MP (jumla ya pikseli 921,600)

Kiwango cha kwanza cha HD kilichoenea, bado ni cha kawaida kwa utiririshaji, michezo ya kubahatisha kwa viwango vya juu vya fremu, na maonyesho ya bajeti.

Matumizi ya kawaida:

• Utiririshaji wa YouTube 720p
• Wachunguzi wa kiwango cha kuingia
• Michezo ya kubahatisha ya viwango vya juu vya fremu (120Hz+)
• Mkutano wa video

pikseli 1920×1080

2.07 MP (jumla ya pikseli 2,073,600)

Kiwango kikuu cha HD tangu 2010. Uwazi bora kwa skrini hadi inchi 50. Usawa bora kati ya ubora na ukubwa wa faili.

Kiwango cha tasnia kwa:

• Diski za Blu-ray
• Wachunguzi wengi (inchi 13–27)
• PlayStation 4/Xbox One
• Uzalishaji wa video wa kitaalamu
• Huduma za utiririshaji

pikseli 2560×1440

3.69 MP (jumla ya pikseli 3,686,400)

Mahali pazuri kati ya 1080p na 4K, ikitoa pikseli 78% zaidi kuliko Full HD bila mahitaji ya utendaji wa 4K.

Inayopendelewa kwa:

• Wachunguzi wa michezo ya kubahatisha (inchi 27, 144Hz+)
• Uhariri wa picha
• Simu janja za hali ya juu
• Utiririshaji wa YouTube 1440p

pikseli 3840×2160

8.29 MP (jumla ya pikseli 8,294,400)

Kiwango cha sasa cha hali ya juu, kinachotoa pikseli mara 4 za 1080p. Uwazi wa kushangaza kwenye skrini kubwa, huwezesha upunguzaji rahisi wa baada ya uzalishaji.

Kiwango cha hali ya juu kwa:

• TV za kisasa (inchi 43+)
• PS5/Xbox Series X
• Netflix 4K
• Video ya kitaalamu
• Wachunguzi wa hali ya juu (inchi 32+)

pikseli 7680×4320

33.18 MP (jumla ya pikseli 33,177,600)

Kiwango cha kizazi kijacho kinachotoa azimio mara 4 la 4K. Maelezo ya ajabu kwa skrini kubwa, unyumbufu uliokithiri wa kupunguza.

Matumizi yanayoibuka:

• TV za hali ya juu (inchi 65+)
• Kamera za sinema
• YouTube 8K
• Vifaa vya kichwa vya VR
• Maudhui ya uthibitisho wa siku zijazo

pikseli 12288×6912

84.93 MP (jumla ya pikseli 84,934,656)

Ukali wa kamera za sinema. Unyumbufu wa kipekee wa kuunda upya, VFX, na uthibitisho wa siku zijazo wa uzalishaji wa hali ya juu.

Matumizi ya kitaalamu sana:

• Blackmagic URSA Mini Pro 12K
• Hollywood VFX
• Sinema ya IMAX
• Uchapishaji wa mabango kutoka kwa video

Digital Cinema Initiatives — Vipimo vya kiufundi vya Hollywood kwa sinema ya kidijitali

Ilianzishwa mnamo 2002 na studio kuu kuchukua nafasi ya filamu ya 35mm na makadirio ya kidijitali huku ikidumisha au kuzidi ubora wa filamu.

• Uwiano mpana zaidi wa kipengele kuliko 16:9 ya watumiaji (takriban 17:9)
• Imeboreshwa kwa saizi za skrini za sinema (hadi futi 60+ kwa upana)
• Nafasi ya rangi ya kitaalamu ya DCI-P3 (gamut pana zaidi kuliko Rec. 709 ya watumiaji)
• Viwango vya juu vya biti na kina cha rangi kuliko fomati za watumiaji
• Ulinzi wa maudhui na usimbaji fiche uliojengewa ndani

Viwango vya sinema na watumiaji vilitofautiana kwa sababu za kiufundi na za vitendo:

• DCI 4K ni 4096×2160 dhidi ya UHD 4K ni 3840×2160 — DCI ina pikseli 6.5% zaidi
• Uwiano wa kipengele: DCI ni 1.9:1 (sinema) dhidi ya UHD ni 1.78:1 (16:9 TV)
• Nafasi ya rangi: DCI-P3 (sinema) dhidi ya Rec. 709/2020 (mtumiaji)
• Viwango vya fremu: DCI inalenga 24fps, UHD inasaidia 24/30/60fps

Mahitaji ya azimio hutofautiana kulingana na ukubwa wa pato na unyumbufu wa kupunguza.

• 12–24MP: Kamili kwa wavuti, mitandao ya kijamii, chapa hadi inchi 11×14
• 24–36MP: Kiwango cha kitaalamu, unyumbufu wa wastani wa kupunguza
• 36–60MP: Mitindo, mandhari, sanaa nzuri — chapa kubwa, usindikaji wa kina baada ya uzalishaji
• 60MP+: Umbizo la kati, usanifu, upigaji picha wa bidhaa kwa maelezo ya juu

Azimio la video huathiri uhifadhi, utendaji wa uhariri, na ubora wa uwasilishaji.

• 1080p: YouTube, mitandao ya kijamii, TV ya matangazo, maudhui ya wavuti
• 1440p: YouTube ya hali ya juu, mitiririko ya michezo ya kubahatisha yenye maelezo ya juu
• 4K: Uzalishaji wa kitaalamu, sinema, huduma za utiririshaji
• 6K/8K: Sinema ya hali ya juu, kazi ya VFX, uthibitisho wa siku zijazo, uundaji upya uliokithiri

Linganisha azimio na ukubwa wa skrini na umbali wa kutazama kwa uzoefu bora.

• Mfuatiliaji wa inchi 24: 1080p ni bora, 1440p kwa tija
• Mfuatiliaji wa inchi 27: 1440p mahali pazuri, 4K kwa kazi ya kitaalamu
• Mfuatiliaji wa inchi 32+: 4K kiwango cha chini, 5K/6K kwa uhariri wa picha/video
• TV inchi 43–55: 4K kiwango
• TV inchi 65+: 4K kiwango cha chini, 8K inafaidi kwa kutazama kwa karibu

Azimio la uchapishaji hutegemea ukubwa na umbali wa kutazama.

• inchi 4×6 kwa 300 DPI: 2.16MP (kamera yoyote ya kisasa)
• inchi 8×10 kwa 300 DPI: 7.2MP
• inchi 11×14 kwa 300 DPI: 13.9MP
• inchi 16×20 kwa 300 DPI: 28.8MP (kamera ya azimio la juu inahitajika)
• Bango: 150 DPI inatosha (inapotazamwa kwa mbali)

1080×1080 hadi 1920×1080 (1–2 MP)

Majukwaa ya kijamii hubana sana. Azimio la juu hutoa faida ndogo na hupunguza kasi ya upakiaji.

• Instagram max: 1080×1080
• YouTube: 1080p inatosha kwa wengi
• TikTok: 1080×1920 ni bora

24–45 MP kiwango cha chini

Uwasilishaji kwa mteja, chapa kubwa, na unyumbufu wa kupunguza zinahitaji azimio la juu.

• Kazi ya kibiashara: 24MP+
• Kihariri: 36MP+
• Chapa za sanaa nzuri: 45MP+

1920×1080 kiwango cha juu (kilichoboreshwa)

Sawazisha ubora na kasi ya kupakia ukurasa. Tumia matoleo ya 2× kwa maonyesho ya retina.

• Picha za shujaa: <200KB zilizobanwa
• Picha za bidhaa: 1200×1200
• Retina: rasilimali za azimio la 2×

1440p kwa 144Hz au 4K kwa 60Hz

Sawazisha ubora wa kuona na kiwango cha fremu kulingana na aina ya mchezo.

• Ushindani: 1080p/144Hz+
• Kawaida: 1440p/60-144Hz
• Sinema: 4K/60Hz

• Piga picha kwa azimio la juu kuliko umbizo la uwasilishaji kwa unyumbufu
• Megapikseli zaidi ≠ ubora bora—ukubwa wa kihisi na lenzi ni muhimu zaidi
• Linganisha uwiano wa kipengele na pato lililokusudiwa (video 16:9, picha 3:2)
• Kunasa kwa RAW huhifadhi maelezo ya juu zaidi kwa usindikaji wa baada ya uzalishaji

• Video ya 8K: ~400GB kwa saa (RAW), panga uhifadhi ipasavyo
• Tumia proksi kwa uhariri wa 4K+ ili kudumisha mtiririko mzuri wa kazi
• Bana picha za wavuti—1080p JPEG kwa ubora wa 80% haionekani
• Hifadhi nakala asili, wasilisha matoleo yaliyobanwa

• Mfuatiliaji wa inchi 27: 1440p ni bora, 4K ni nyingi kwa umbali wa kawaida
• Kanuni ya ukubwa wa TV: Kaa mara 1.5 ya ulalo wa skrini kwa 4K, mara 3 kwa 1080p
• Michezo ya kubahatisha: Tanguliza kiwango cha kuonyesha upya kuliko azimio kwa mchezo wa ushindani
• Kazi ya kitaalamu: Usahihi wa rangi > azimio kwa uhariri wa picha/video

• Punguza ukubwa wa 4K hadi 1080p kwa uwasilishaji wa wavuti—inaonekana kali zaidi kuliko 1080p asilia
• Tumia uongezaji kasi wa GPU kwa uhariri wa video wa 4K+
• Tiririsha kwa 1440p ikiwa kipimo data ni kidogo—bora kuliko 4K yenye kukatika
• Uongezaji wa AI (DLSS, FSR) huwezesha michezo ya kubahatisha ya azimio la juu

Jicho la mwanadamu lina azimio la takriban megapikseli 576. Hata hivyo, ni 2° tu ya kati (fovea) inayokaribia msongamano huu—uoni wa pembeni una azimio la chini sana.

Picha kubwa zaidi kuwahi kuundwa ni gigapikseli 365—panorama ya Mont Blanc. Kwa azimio kamili, ingehitaji ukuta wa TV wa 4K wenye upana wa futi 44 ili kuonyesha kwa ukubwa wa asili.

Kamera ya Hubble's Wide Field 3 hunasa picha za megapikseli 16. Ingawa ni ya kawaida kwa viwango vya kisasa, ukosefu wake wa upotoshaji wa angahewa na vihisi maalum hutoa maelezo ya kiastronomia yasiyo na kifani.

Filamu ya 35mm ina takriban azimio sawa na 24MP inaposkaniwa vizuri. Kidijitali ilizidi ubora wa filamu karibu 2005 na kamera za bei nafuu za 12MP+.

Simu ya kwanza ya kamera (J-SH04, 2000) ilikuwa na azimio la 0.11MP—pikseli 110,000. Vifaa vya hali ya juu vya leo vina pikseli mara 400 zaidi kwa 48–108MP.

Kwa umbali wa kawaida wa kutazama, 8K haitoi faida inayoonekana juu ya 4K kwenye skrini chini ya inchi 80. Uuzaji mara nyingi huzidi uwezo wa kuona wa mwanadamu.

Ndio, ikiwa unakaa ndani ya futi 5. Zaidi ya umbali huo, watu wengi hawawezi kutofautisha 4K na 1080p. Hata hivyo, maudhui ya 4K, HDR, na uchakataji bora katika TV za 4K bado hutoa thamani.

Inawezekana ni kwa sababu ya bitrate isiyotosha au mwanga. 4K kwa bitrate ya chini (chini ya 50Mbps) huonyesha vizalia vya mgandamizo zaidi kuliko 1080p kwa bitrate ya juu. Pia, 4K hufichua mtikisiko wa kamera na masuala ya kuzingatia ambayo 1080p huficha.

Kwa 300 DPI: 4×6 inahitaji 2MP, 8×10 inahitaji 7MP, 11×14 inahitaji 14MP, 16×20 inahitaji 29MP. Zaidi ya umbali wa kutazama wa futi 2, 150-200 DPI inatosha, ikipunguza mahitaji kwa nusu.

Hapana, azimio la juu hupunguza utendaji. 4K inahitaji nguvu ya GPU mara 4 ya 1080p kwa kiwango sawa cha fremu. Kwa michezo ya kubahatisha ya ushindani, 1080p/1440p kwa viwango vya juu vya kuonyesha upya hushinda 4K kwa viwango vya chini vya kuonyesha upya.

Vihisi vidogo vya simu janja huathiri ubora wa pikseli kwa wingi. Kamera ya fremu kamili ya 12MP hushinda simu janja za 108MP kutokana na ukubwa mkubwa wa pikseli, lenzi bora, na uchakataji wa hali ya juu. Simu hutumia uunganishaji wa pikseli (kuchanganya pikseli 9 kuwa 1) kwa picha bora za 12MP.

4K (DCI) ni 4096×2160 (uwiano wa kipengele 17:9) kwa sinema. UHD ni 3840×2160 (16:9) kwa TV za watumiaji. Uuzaji mara nyingi huita UHD '4K' kwa kubadilishana, ingawa kitaalam UHD ina pikseli 6.5% chache.

Ikiwa tu skrini ni kubwa sana (inchi 80+) na unakaa karibu sana (chini ya futi 4). Kwa TV za kawaida za inchi 55-65 kwa futi 8-10, uoni wa mwanadamu hauwezi kutatua tofauti kati ya 4K na 8K.

Bitrate. Blu-ray ya 1080p ina wastani wa 30-40 Mbps, wakati Netflix 1080p hutumia 5-8 Mbps. Mgandamizo wa juu huunda vizalia. Blu-ray ya 4K (80-100 Mbps) hushinda kwa kiasi kikubwa utiririshaji wa 4K (15-25 Mbps).