像素是什么

news/2024/4/24 19:58:50/

像素分为设备像素和设备无关像素。

下面说说来龙去脉。

一、显示器
显示图像的电子设备。
(一)显示器种类
1.LCD
LCD(Liquid crystal display),是液体晶体显示,也就是液晶显示器,LCD具有功耗低、体积小、承载的信息量大以及不伤眼的优点,因此他是主流电子显示设备。
液晶是一种固体与液体之间的特殊物质,它是一种有机化合物,常态下呈液态,但是他的分子排列却和固体晶体一样非常规则,因此称为液晶。
如果给液晶施加电场,就能改变它的分子排列,从而改变光线的传播,配合偏振光片,它就具有控制光线透过率的作用,再配个彩色滤光片,就能改变某一颜色透光量。利用这种原理,做出可控红、绿、蓝光输出强度的显示元件,把三种显示元件并排组成一个显示单位,可以使该单位混合输出特定颜色,这样一个显示单位称为像素。也就是说一个像素中包含了R、G、B这三种显示元件,通过改变三种颜色的比例,混合出各种颜色。
液晶是不发光的,所以需要有一个背光灯提供光源,光线经过一系列处理才输出,所以输出光线的强度比光源的强度低很多。而且这些处理会导致显示方向比较窄,也就是它的视角较小,从侧面看屏幕会看不清它的显示内容。

下图是lcd屏幕在显微镜下放大100倍的画面。


2.LED
LED,全称Light-Emitting Diode,就是发光二极管。
是一种能发光的半导体元件。能把电能转化为光能。
发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。PN结加反向电压,不发光。加上正向电压,就发光。光的强弱与电流有关,电流越大,发的光越强。光的颜色取决于材料类型。把三种颜色的元件,并排组成一个显示单元就可以混合出各种颜色。
但是LED不容易做屏幕,因为LED发光材料只能使用制备后转移的方式,称为巨量转移,限制了ppi,并且成本高昂。所以一般只应用在大型户外LED屏幕,但也有一些研究者致力于研究microled显示屏技术。



3.OLED
OLED的原文是Organic Light Emitting Diode,中文意思就是有机发光二极管。也是一种能发光的半导体元件。把电转化为光。与led原理一样。也是把三种颜色的元件并排组成一个显示单元,从而混合出各种颜色。
由于oled升华温度低,所以可以使用真空热蒸镀和精细掩膜版制备,还可以做柔性显示。


led和oled,都不需要背光,因为是自发光。
下图是一个显示单元的结构。




(二)显示器参数
1.分辨率
英文有两种,resolution和defination。resolution一般用于相机。defination一般用于显示器。
​屏幕的分辨率就是整个屏幕的像素数量。如分辨率800x480表示该显示器的每一行有800个像素,每一列有480个像素。
像素,英文是pixel,缩写px,就是显示器的显示单元。因为直接对应硬件,所以也叫物理像素。
一块屏幕在出厂的时候,它的像素数量就已经固定了,那调整屏幕分辨率是怎么回事?
随着技术的发展,显示单元物理尺寸越来越小,显示器分辨率越来越高,而一些软件并没有为高分辨率适配,图像的像素和显示器的像素是一一对应的,所以显示的图像的物理尺寸就变得非常小,影响观感,所以就通过系统模拟将多个物理像素合并成一个逻辑像素。这样的像素物理尺寸变大了,图像的像素对应这样的逻辑像素,观感也就变好了,但是分辨率变小了。
所以调整分辨率并没有真正改变物理像素的数量,而是改变的逻辑像素的数量。从此以后我们说像素,指的就不是物理像素了,而是逻辑像素。
物理像素和逻辑像素都是有物理尺寸的,都属于硬件,所以都是设备像素。当设置为最大分辨率时,逻辑像素与物理像素大小相同。
一般调节分辨率指的是调整电脑显示屏分辨率,大部分手机显示器不支持调整分辨率。
1080p,4k是什么?
P是逐行扫描Progressive scan,几P就是有多少行像素,例如,1080p就是纵向有1080行
“几K”的原始定义是:横向大约有几个1024列像素,1K就是1024,2K就是2048,4K就是4096,以此类推
2.尺寸
就是物理尺寸。
显示器的大小一般以英寸表示,如5英寸、21英寸、24英寸等,这个长度指的是屏幕对角线的长度
3.像素密度
也叫ppi或者ppcm。
Pixels per inch (ppi)和pixels per centimetre (ppcm)就是每英寸像素数和每厘米像素数。
像素密度=分辨率/尺寸
水平和垂直密度一般是相同的,因为大多数显示器的像素都是正方形的。如果一个显示器的像素不是正方形,那么水平和垂直密度就要分别计算。
像素密度越来越大,人眼最终分辨不出来单个像素,这时候的显示屏就叫做视网膜屏幕(Retina显示屏),300以上可称视网膜屏。
4.点距
像素之间距离,叫做点距。
把像素理解为点的时候,点距就是两个像素点的距离。
理解为小方块,那点距其实就是像素的边长。
可以粗略认为是像素大小。
点距 = 尺寸/分辨率
相同尺寸的屏幕,若分辨率越高,则点距越小,画质就越细腻。
点距与ppi是倒数关系。
5.色彩深度
色彩深度是指显示器的每个像素能表示多少种颜色,一般用"位"(bit)表示。常见的显示屏色彩深度为16bit、24bit


(三)显存

必须给显示器配显存。显存就是颜色数据缓存区。
显示器中的每个像素都需要颜色数据,但并不是哪个像素显示颜色时,就直接给这个像素传入数据,而是把数据写入显存,等到一帧时间结束,把整个显存里的数据整体传给所有像素,从而显示一帧画面。也就是说,显示器每隔一段时间,就从显存里读一帧数据来显示。在这个间隔时间内,可能多次改变同一个像素的颜色数据,但最终只会显示最后一次改变的颜色,你会漏掉几次颜色变化。

如上所述,更高的刷新率是指显示器更新画面的频率。此更新间隔的单位为毫秒 (ms),而显示器刷新率的单位为赫兹 (Hz)。

显示器的刷新率是指显示器每秒绘制新图像的次数。其单位为赫兹 (Hz)。例如,如果您的显示器刷新率为 144 Hz,这是指它每秒钟会刷新图像 144 次。目前最高刷新率可达500hz。

显存至少能够存储显示器的一帧显示数据,如分辨率为800x480的显示器,使用rgb888格式显示,一帧数据大小为800x480x3 = 1152000字节,3表示一个像素点占用3字节数据(R:8bit、G:8bit、B:8bit);若使用RGB565格式表示,一帧数据大小为:2x800x480 = 768000字节,2表示一个像素点占用2个字节(R:5bit、G:6bit、B:5bit)。


二、打印机
打印机是在纸上生成图像的输出设备。
(一)打印机种类
1.针式打印机
针式打印机,关键部件是打印头,打印头上有打印针。打印头针数有:48针、24针、16针、9针。打印针都是垂直排列的。
工作原理是驱使打印针击打浸有墨水的布带,在打印纸上打出一个点。若干个点组成图像。
因为墨带颜色是固定的,所以针式打印机无法打印彩色图像。但是可以通过调节击打力度,改变灰度。
因为打印针一般都是单列,所以打印完一列之后,打印头会向后移动一列,如此逐列打印,这一列就是一个点。一行打印完之后,走纸模块使纸张向上移动一行,继续打印,不过这一行可不是一个点,而是打印针数量的点。当然也有打印针是双列的,如果是双列的,那就是一次打印两列,每次向后移动两列,一列还是一个点。每次纸张移动一行,是打印针除以2数量的点。
针式打印机因为是击打式的,所以可以打印多联纸,也就是多层纸。喷墨打印机、激光打印机无法实现多联纸打印。工商局,税务局,银行,还有各个公司的财务部门,都离不开针式打印机

针式打印机,不用换墨盒,也不用换硒鼓,更不用加碳粉或加墨水,因为它用的耗材是色带。


下图所示为EPSON LQ-100针式打印机的打印头,它有24根打印针。


2.喷墨打印机
喷墨打印机工作原理与针式打印机相似,这两者的本质区别就在于打印头的结构。打印头里面不是打印针,而是若干个喷嘴,每个喷嘴的直径极其微小(约几微米)。它们能向纸上喷出大约8到10皮升的墨水(皮升是百万分之一升),形成点,点直径在50到60微米之间。最后若干个点组成图像。
根据喷出方式,喷嘴分为“微压电式”和“热发泡式”。
a.热发泡喷墨技术
通过一个微型的加热垫迅速将墨水加热到沸点。这样就生成了一个非常微小的蒸汽泡,蒸汽泡扩张就将一滴墨水喷射出喷嘴。停止加热,墨水冷却收缩,接着补充墨水,进入下一个循环。
b.微压电技术
在喷墨操作前,压电元件首先在信号的控制下微微收缩;然后,元件产生一次较大的延伸,把墨滴推出喷嘴;在墨滴马上就要飞离喷嘴的瞬间,元件又会进行收缩,干净利索地把墨水液面从喷嘴收缩。这样,墨滴液面得到了精确控制,每次喷出的墨滴都有完美的形状和正确的飞行方向。



因为需要墨水,所以打印机还有存储墨水的容器。分为“墨仓式”和“墨盒式”,墨仓式也就是原装连供,可以直接加墨水使用。墨盒式只能换墨盒,无法加墨水,除非改装连供。

一个打印头有一列64个喷嘴,喷嘴之间的距离是1/360英寸。这样的一个打印头只能打印一种颜色的点。通过调节喷出的墨滴大小,实现灰度改变。

想要打印彩色,必须使用多个不同颜色的打印头,一般使用四个打印头,四个打印头的颜色分别是:黑色(BK)、青色(C)、品红(M)、黄色(Y);四种打印头在小车上平行排列,间距1/2英寸。彩色打印是由四种颜色的墨滴在一个点上的混合来实现的。


 

喷墨打印机打印精度高,通常都能打印彩色图像,而且体积及重量都可以做的非常小巧,甚至能随身携带打印,打印时的噪音也很小。但使用的消耗材料-墨水,是三种打印机中相对来说最为昂贵的!而且,想要打印精美的图像,还要使用同样昂贵的专用打印纸才能有很好的打印效果。因此喷墨打印机的使用成本很高


3.激光打印机


 


(1)充电
充电辊使感光鼓表面充满电荷。感光鼓就是我们常说的硒鼓,现在的硒鼓已经没有硒元素,几乎都是opc鼓和陶瓷鼓,不过由于习惯问题,大家都把感光鼓统称为“硒鼓”
(2)感光

通过多棱镜和多个反光镜反射,使激光沿水平方向扫射感光鼓表面。
被照射的地方电荷消失;未被照射的地方,仍有电荷;这样就在感光鼓表面就形成了电子潜像。


(3)显影
显影就是用墨粉对电子潜像着色,墨粉带有与感光鼓表面相反电荷,由于静电的作用,墨粉就会被吸附在感光鼓表面电子潜像区,使电子潜像变成可见的图像。
(4)转印
转印辊使纸张带有与墨粉相反的电荷,当纸张通过转印辊时,墨粉又会吸附到纸张上。

感光鼓旋转一周,对应打印机打印一行。鼓的周长一般为A4纸长度的四分之一左右,也就是鼓芯旋转四圈即可印完一张A4纸。

(5)定影
定影就是固定图像的过程。图像从感光鼓上转印到纸上时,是吸附在纸面上的,并未固定。当纸张从定影辊和压力辊之间经过时,受到定影辊加热和压力辊的挤压作用,使墨粉融化渗入纸张纤维中,形成可永久保存的记录。
(6)消影
在转印过程中,墨粉从感光鼓表面转印到纸上时,鼓面上多少会残留一些墨粉。所以需要清理工作。

清洁工作包括两部分,一是将多余废粉刮入废粉箱,另一部分是将硒鼓上的剩余电荷清除。

上面说的是单色打印,想要打印彩色就要增加多个颜色的感光鼓。

彩色激光打印机有4个颜色(cmyk)的硒鼓。


这4个硒鼓,每种颜色的硒鼓,往纸上转印一遍,一共转印四遍。最后纸张再定影,得到彩色图像。

激光打印机用的耗材是感光鼓和墨粉,分为鼓粉一体和鼓粉分离。
激光打印机的打印精度也很高,基本上与喷墨打印机无太大区别。它使用的耗材-硒鼓,其成本介于针式打印机和喷墨打印机之间。同样也能打印彩色图像,且对打印介质的要求没有喷墨打印机那么高。打印的速度是三种打印机中最快的,而且噪音也很小。但体积和重量相对喷墨打印机要大。也只能逐页打印,无拷贝和打印连续纸功能。适合打印数量大,任务重的场合,如大型商务机构,设计、印刷领域等等。

(二)打印机参数

1.分辨率

2.点密度

只有数码设备才有像素这个概念,打印机只用点这个概念。点就是dot。

dpi,英文dots per inch,每英寸点数。打印机不用ppi,只用dpi。虽然名称不同,但是计算方法和ppi是一样的。

打印机同样有分辨率这个参数,表示点的数量,但是因为打印机不像显示器那样,物理尺寸是固定的,所以为了方便,打印机的分辨率指的是1英寸×1英寸面积内的可打印点数,如此规定之后,打印机的分辨率实际上就成了点密度了,如2400×1200dpi,表示横向每英寸可打印2400个点,竖向每英寸可打印1200个点。

所以打印机分辨率就是点密度,点密度就是分辨率。用哪个都行。但是为了避免歧义,一般直接用dpi。

像显示器分辨率一样,打印机分辨率也是可以调节的,因为人眼最高也就能分清300dpi,所以平时打印照片时,一般都用300dpi,这样可以加快打印速度。调节分辨率是真正改变了打印点的个数,横向是通过增加点距实现的,纵向是让其中一些喷嘴不喷墨实现的。点的大小没有变,不像显示器,改变分辨率,像素大小会改变。

3.点距

点之间的距离,dpi的倒数。

4.色彩深度



三、图像
图像与显示设备是两回事。
(一)分辨率
图片也有分辨率这个参数。也是表示像素数量。如分辨率800x480表示该图片的每一行有800个像素,每一列有480个像素。

但是图像像素与设备像素不同。图像像素是虚拟的,只是表示图像的最小单元,没有大小,也没有形状,基本上就是一个颜色值,与设备无关,只有在实际显示或者打印时,才由显示设备决定其实际大小和形状。所以,图像像素也叫做dip,全称device independent pixel,设备无关像素。
设备像素和图像像素的关系可以理解为硬件与数据的关系,或者容器和内容的关系。
想象一张国旗图像,可以打印在明信片上,显示在手机屏幕上,电脑屏幕上,甚至广场大屏幕上。虽然是同一张图片,分辨率一样,但是物理尺寸不同。

默认一个图像像素对应一个设备像素。但是随着硬件的发展,一个设备像素的物理尺寸变得非常小,所以显示出来的图像就会非常小,人眼没法看清。10×10像素的图像,在显示器上也是10×10逻辑像素。而在高分辨率下,逻辑像素非常小,所以显示出来的图像非常小。

让图像的物理尺寸变大,有三种方法:

1.增加图像的像素数。10×10图像像素,增加到100×100图像像素,一个图像像素对应一个逻辑像素,所以显示器上是100×100逻辑像素,这样图像的物理尺寸就变大了。

2.降低屏幕分辨率,使逻辑像素物理尺寸变大,还是10×10图像像素,一个图像像素对应一个逻辑像素,所以显示器上是10×10逻辑像素,但是因为逻辑像素变大了,所以图像的物理尺寸也就变大了。

3.让一个图像像素对应多个逻辑像素。不用降低屏幕分辨率,也不用增加图像像素。而是一个图像像素对应多个逻辑像素。10×10图像像素,对应100×100逻辑像素。同样图像的物理尺寸变大了。图像像素与逻辑像素的对应系数叫做缩放系数。在windows操作系统的屏幕分辨率设置页面,有一个缩放系数选项,可以设置为100%,125%,150%等,这个缩放系数就是dip与逻辑像素的对应系数。当然这个缩放系数是全局的,也有单独设置的缩放系数,一般是由应用程序自己实现的,比如看图软件,里面就有缩放系数设置。

(二)尺寸和dpi

这两个参数,只有在用打印机打印时才有用。

在打印时,在打印选项里设置纸张大小和dpi

分辨率、尺寸、dpi满足如下等式

分辨率=尺寸×dpi

因为图像分辨率固定。所以打印尺寸越大,dpi越低。 如果您想提高打印图片的dpi,请合理选择打印图片的物理尺寸。

但是当你打印大尺寸照片时,你必须牺牲dpi。如果你想打印大尺寸照片,但不想降低dpi,那么就必须增大图像分辨率。

比如,打印尺寸为3英寸×5英寸,打印dpi为360×180。

那么图像的分辨率就必须达到(3×360)×(5×180)=1080×900


http://www.ppmy.cn/news/47782.html

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