بیستک : Pixelپیکسل چیست؟

Pixelپیکسل چیست؟

از ترکیب حروف اول دواژه PICture ELement ساخته شده است . تمام صفحات کامپیوتر و تصاویر چاپ شده از پیکسل ها ساخته شده اند . پیکسل ها مربع های کوچکی هستند که هر چیزی که در مانیتور مشاهده می شود از آن تشکیل شده است. هرچه پیکسل ها کوچکتر باشند و تعدادشان بیشتر باشد کیفیت تصویر بهتر خواهد بود .

تصویر نمایش داده شده روی صفحه‌های تلویزیون یا مانیتور مجموعه‌ای از نقاط نورانی هستند که چشم ما آن را یک تصویر پیوسته می‌بیند این نقاط  پیکسل نامیده می شوند.

امروزه دو نوع حسگر مختلف در دوربین‌های دیجیتال مورد استفاده قرار می‌گیرند. معمولا دوربین‌های دیجیتال کامپکت و خانگی ‌(‌Point Shoot) از حسگر‌های Interline Transfer) ‌IT) و دوربین‌های دیجیتال ‌‌SLR از‌
(Full-Frame Transfer (FFT ‌بهره می‌برند.

اصلی‌ترین تفاوت بین این دو نوع حسگر این است که حسگر‌های ‌‌FFT نسبت به حسگر‌های ‌‌IT از دیود‌های حساس به نور بزرگ‌تری استفاده می‌کنند، عکس‌هایی به مراتب با کیفیت‌تر تهیه نمایند، در حساسیت‌های ‌‌ISO بالاتری کار می‌کنند و نویز نسبتا کمتری در تصاویر بر جا می‌گذارند.‌

این روزها تفکیک‌پذیری دوربین‌های دیجیتال به طور مداوم در حال بالا رفتن است. در حالی که ابعاد فیزیکی حسگرها بدون تغییر باقی مانده‌است. در نتیجه اندازه دیودهای حساس به نور روز به روز کوچک‌تر و بالطبع کیفیت عکس‌های آن‌ها هم پایین‌تر می‌آید. به‌عنوان مثال آزمایش‌های تشخیص میزان نویز در شرایط یکسان عکسبرداری میان دوربین پنج مگاپیکسلی ‌HP Photosmart 945 و مدل قبل از آن یعنی دوربین‌ ‌HP Photosmart 850 نشان می‌دهد که میزان نویز در عکس‌های حاصل از مدل پنج مگاپیکسلی بالاتر است. اگر کیفیت عکس تنها به وضوح حسگر دوربین بستگی داشت، چرا باید کیفیت عکس‌های مدل جدیدتر نسبت به مدل همتای قبل از خود پایین‌تر باشد؟ پاسخ این سوال باز هم ما را به این واقعیت باز می‌گرداند: پیکسل‌ها تنها نشان‌دهنده مقدار هستند و نه هیچ چیز دیگر!‌

رخلاف تصور عموم از حسگر‌های حساس به نور، باید بدانید که حسگر‌های دوربین‌های دیجیتال کاملا کوررنگ هستند! در حقیقت این فیلتر‌های رنگی هستند که برای انتخاب اطلاعات رنگی به کمک حسگر‌ها می‌آیند. یکی دیگر از مشکلات حسگر‌های عادی این است که هر دیود حساس به نور تنها امکان ثبت یک رنگ از بین سه رنگ سبز، قرمز و آبی را دارد و در صورتی که نوری را با تنالیته رنگی متفاوت از آنچه فیلتر آن می‌پذیرد دریافت کند، به راحتی آن را نادیده می‌گیرد.چنان‌که گویی هیچ نوری دریافت نکرده است. به همین علت توزیع رنگ‌ها در سطح فیلتر یک حسگر یکی از اصلی‌ترین چالش‌های ساخت حسگر‌ها، هستند.یکی از معمول‌ترین روش‌های چیدن رنگ‌ها در کنار هم (در سطح فیلتر موجود در بالای حسگر) الگوی موزاییکی بایر نامیده می‌شود که در آن رنگ سبز به دلیل حساسیت بیشتر چشم به این رنگ دوبرابر رنگ‌های آبی و قرمز در یک ترکیب شطرنجی قرار می‌گیرند.البته مدل‌های چیدمان دیگری هم وجود دارند که از آن جمله می‌توان از روش چیدمان چهار رنگ که در برخی از دوربین‌های شرکت سونی موجود است اشاره کرد. در این مدل به جای سه رنگ، از چهار رنگ استفاده می‌شود که رنگ چهارم بین سبز و آبی یا در حقیقت رنگ ‌Cyanاست.البته تا امروز تنها یک مدل دوربین (‌Foveon X3) ساخته شده است که توانسته از سه فیلتر رنگ تک رنگ کامل بر روی هم برای استفاده از هر سه رنگ اصلی روی یک دیود حساس به نور استفاده کند.

تعداد پیکسل‌ها یا ابعاد حسگر؟

از نظر عکاسان حرفه‌ای، ابعاد فیزیکی یک حسگر اصلی‌ترین فاکتور نشان‌دهنده پتانسیل کیفیت آن دوربین است. برای فهم بهتر این موضوع به شکل شماتیک زیر دقت کنید تا مفهوم تفاوت فیزیکی در ابعاد حسگر‌های مختلف را احساس کنید:‌

همانطور که می‌بینید حداقل شانزده حسگر دو سوم اینچی (تقریبا ۰۸/۱۱ میلی‌متر) در یک فیلم نگاتیو معمولی ۳۵ میلی‌متری قرار می‌گیرند و نسبت یک حسگر ‌Canon 20D در برابر آن ۵۶/۲ برابر است. حال تصور کنید که در یک دوربین هشت مگاپیکسلی کامپکت، چطور تعداد هشت میلیون پیکسل در چنین سطح کوچکی قرار می‌گیرند. مسلما در چنین حالتی تعداد پیکسل‌ها زیادتر شده و ابعاد آن‌ها تا چند برابر کوچک‌تر می‌شود که بالطبع حساسیت به نور آن‌ها نیز پایین میآید. بنابراین در نور کم، مقدار الکترون‌های نوری که هر کدام از فتودیودها دریافت‌کرده‌اند کمتر است و دوربین مجبور است برای تشخیص تفاوت در پیکسل‌ها ضریب تعداد الکترون دریافت شده (یا همان میزان قدرت سیگنال خروجی به ورودی) را چند برابر کند. کاملا واضح است که این افزایش ضریب الکترون‌ها نهایتا به افزایش نویز در تصاویر منجرمی‌شود.‌

اما از آنجا که حسگر‌های موجود در دوربین‌های ‌‌DSLR اساسا دیود‌های حساس به نور بزرگ‌تری دارند، سطح بیشتری برای جذب الکترون‌های نوری دارند و موجب بالا رفتن حساسیت کلی حسگر می‌شوند. به همین دلیل در هنگام افزایش ضریب تعداد الکترون‌های خروجی نویز کمتری را ایجاد می‌کنند و ضمنا می‌توانند در نور کم محیط با حساسیت‌های ‌‌ISO بالاتری کار کنند.