Frage Warum sind Pixel quadratisch?


Pixel in Bildschirmen sind quadratisch, aber ich bin mir nicht sicher warum.

Beide verpixelten Bilder sehen ziemlich schlecht aus - aber ich bin mir nicht sicher, ob hier Quadrate über Sechsecke vorteilhaft sind.

Hexagone teilen sich auch gut in 3 Farben auf:

Was ist der Vorteil von Quadraten in einem LCD / CRT-Display?


192
2017-12-30 17:16


Ursprung


Bitte klären Sie den Kontext ab. Beziehen Sie sich auf Displays, Bildformate oder Ausdrucke? Und selbst dann könnte diese Frage zu weit gehen. - Daniel B
Pixel sind dimensionslose logische Einheiten und sind in Wirklichkeit niemals quadratisch, wie @DanielB andeutet, jeder Rasterizer behandelt sie unterschiedlich. Google Bilder von "Bildschirmpixel" zum Beispiel. - Yorik
Diese Frage sollte vielleicht zu migriert werden Benutzererfahrung oder Elektrotechnik. - curiousdannii
Verwandte Fragen zu Computergrafik SE. - Martin Ender
Ich verstehe es nicht. Warum wird das überhaupt aufgefrischt und warum wurde es nicht auf ein Maschinenbau-Forum migriert? - Carl Witthoft


Antworten:


Pixel in Bildschirmen sind quadratisch, aber ich bin mir nicht sicher warum.

Sie sind nicht (unbedingt) quadratisch.

Manche würden argumentieren, dass sie es sind nie quadratisch ("Ein Pixel ist ein Punktmuster. Es existiert nur an einem Punkt.").


Was ist der Vorteil von Quadraten in einem LCD / CRT-Display?

  • Andere Anordnungen (wie Dreiecke, Sechsecke oder andere raumfüllende Polygone) sind rechenintensiver.

  • Jedes Bildformat basiert auf Pixeln (unabhängig von ihrer Form), die in einem rechteckigen Array angeordnet sind.

  • Wenn wir eine andere Form oder ein anderes Layout wählen würden, müsste viel Software neu geschrieben werden.

  • Alle Fabriken, die derzeit Displays mit einem rechteckigen Pixel-Layout herstellen, müssten für ein anderes Layout umgerüstet werden.


Praktische Anwendung eines hexagonalen Koordinatensystems

Es gibt im Allgemeinen vier wichtige Überlegungen, die bedacht werden müssen   bei Verwendung eines hexagonalen Koordinatensystems:

  • Bildkonvertierung - Hardware, die Bilder aus der realen Welt direkt auf ein hexagonales Gitter aufzeichnen kann, ist hochspezialisiert, und   also nicht allgemein verfügbar. Daher effiziente Mittel   Konvertieren eines Standard-Quadratgitter-Bildes in ein Sechseck ist   erforderlich, bevor eine Verarbeitung durchgeführt werden kann.
  • Adressierung und Speicherung - Manipulationen an Bildern müssen in der Lage sein, einzelne Pixel (in diesem Fall Sechsecke) zu indizieren und darauf zuzugreifen   anstatt Quadrate), und jedes Bild in hexagonaler Form sollte sein   speicherbar in hexagonaler Form (sonst müsste Bildkonvertierung erfolgen   bei jedem Zugriff auf das Bild ausgeführt werden. Außerdem eine Indexierung   System, das einfach zu folgen ist und die Arithmetik von bestimmten macht   Funktionen einfacher wäre sehr wertvoll.
  • Bildverarbeitungsoperationen - Um das hexagonale Koordinatensystem effektiv zu nutzen, müssen Operationen entworfen werden oder sein   umgewandelt, die darauf ausgerichtet sind, die Stärken des Systems auszunutzen, und   insbesondere die Stärken des Adressierungssystems für die Indizierung   und Lagerung.
  • Bildanzeige - Wie beim tatsächlichen Erhalten des Bildes an erster Stelle, verwenden Anzeigevorrichtungen im allgemeinen keine hexagonalen Gitter.   Daher muss das konvertierte Bild zu einem Formular zurückgegeben werden, das sein kann   gesendet an ein Ausgabegerät (ob ein Monitor, ein Drucker oder einige   andere Entität), wobei die resultierende Anzeige in natürlich erscheint   Proportionen und Maßstab. Die genaue Art dieser Umwandlung ist   abhängig von der verwendeten Indizierungsmethode. Dies könnte einfach sein   Umkehrung des ursprünglichen Umwandlungsprozesses oder mehr sein   beträchtliche Faltung.

Probleme mit hexagonalen Koordinatensystemen

Es gibt jedoch einige Probleme mit hexagonalen Koordinatensystemen. Ein   Problem ist, dass die Menschen das traditionelle quadratische Gitter sehr gewohnt sind.

Vernunft in Hexen kann unnatürlich und daher ein wenig erscheinen   schwer. Man könnte zwar argumentieren, dass sich Menschen daran gewöhnen können   wenn sie müssen, ist es immer noch so, dass sie natürlich sein werden   geneigt, mit der traditionellen kartesischen Koordinate zu argumentieren   System standardmäßig, mit hexagonalen Systemen nur eine sekundäre Wahl.

Das Fehlen von Eingabegeräten, die auf hexagonale Gitter abbilden, und der   Mangel an Ausgabegeräten, die als solche angezeigt werden, ist ebenfalls ein Hindernis:

  • Die Notwendigkeit, von Quadraten zu Sechsecken und zurück umzuwandeln, beeinträchtigt die Nützlichkeit des Arbeitens mit hexagonalen Gittern.

  • Solche Gitter sind dichter als äquivalente quadratische Gitter der gleichen scheinbaren Größe, es sei denn, Bilder werden absichtlich höher zugeführt   Auflösung als zu bearbeiten ist, müssen konvertierte Bilder   extrapoliere einige Pixelpositionen (was im Allgemeinen weniger wünschenswert ist)   als alle Pixel direkt von einer Quelle zur Verfügung gestellt zu haben).

  • Die Rückumwandlung in quadratische Gitter würde einige Pixelpositionen ineinander überführen, was zu einem Verlust von offensichtlichen Details führt   (was zu einem Bild geringerer Qualität führen könnte als das, das war   ursprünglich eingezogen).

Wenn man versucht, hexagonale Koordinatensysteme in ihrer eigenen Vision zu verwenden   arbeiten, dann sollten sie zuerst feststellen, ob diese Probleme bestehen   aufgewogen durch die inhärenten Vorteile des Arbeitens mit Sechsecken.

Quelle Hexagonale Koordinatensysteme


Wurde eine andere Form oder ein anderes Layout versucht?

Das XO-1-Display bietet für jedes Pixel eine Farbe. Die Farben werden entlang von Diagonalen ausgerichtet, die von rechts oben nach links unten verlaufen. Um die durch diese Pixelgeometrie verursachten Farbartefakte zu reduzieren, wird die Farbkomponente des Bildes vom Anzeigecontroller verwischt, wenn das Bild an den Bildschirm gesendet wird.

Vergleich der XO-1-Anzeige (links) mit einer typischen Flüssigkristallanzeige (LCD). Die Bilder zeigen 1 × 1 mm von jedem Bildschirm. Ein typisches LCD adressiert Gruppen von 3 Orten als Pixel. Das OLPC XO LCD adressiert jeden Ort als separates Pixel:

enter image description here

Quelle OLPC XO

Andere Displays (insbesondere OLEDs) verwenden unterschiedliche Layouts - wie z Pentil:

enter image description here

Das Layout besteht aus einem Quincunx mit zwei roten Subpixeln, zwei grünen Subpixeln und einem zentralen blauen Subpixel in jeder Einheitszelle.

Es wurde von Biomimikry der menschlichen Netzhaut inspiriert, die fast gleiche Anzahl von L- und M-Zapfenzellen aufweist, aber signifikant weniger S-Zapfen. Da die S-Kegel in erster Linie für die Wahrnehmung von blauen Farben verantwortlich sind, die die Luminanzwahrnehmung nicht merklich beeinflussen, reduziert die Verringerung der Anzahl von blauen Subpixeln in Bezug auf die roten und grünen Subpixel in einer Anzeige die Bildqualität nicht.

Dieses Layout ist speziell dafür ausgelegt, mit Subpixel-Rendering zu arbeiten und von diesem abhängig zu sein, das im Durchschnitt nur ein und ein Viertel Subpixel pro Pixel verwendet, um ein Bild zu rendern. Das heißt, dass jedes gegebene Eingabepixel entweder einem rot zentrierten logischen Pixel oder einem grün zentrierten logischen Pixel zugeordnet wird.

Quelle PenTile-Matrixfamilie


Einfache Definition von Pixel

Irgendwelche der sehr kleinen Punkte die zusammen das Bild auf einem Fernsehbildschirm, Computermonitor usw. bilden.

Quelle http://www.merriam-webster.com/dictionary/pixel


Pixel

Bei der digitalen Bildgebung ist ein Pixel, ein Bildelement oder ein Bildelement ein physikalisches Bild Punkt in einem Rasterbild oder dem kleinsten adressierbaren Element in einer alle Punkte adressierbaren Anzeigevorrichtung; es ist also das kleinste steuerbare Element eines auf dem Bildschirm dargestellten Bildes.

...

Ein Pixel muss nicht als kleines Quadrat gerendert werden. Dieses Bild zeigt alternative Möglichkeiten zur Rekonstruktion eines Bildes aus einer Reihe von Pixelwerten mit Punkten, Linien oder einer glatten Filterung.

enter image description here

Quelle Pixel


Pixel-Seitenverhältnis

Die meisten digitalen Bildgebungssysteme zeigen ein Bild als ein Gitter aus kleinen, quadratischen Pixeln an. Jedoch, einige bildgebende Systemeinsbesondere solche, die mit Fernsehfilmen in Standardauflösung kompatibel sein müssen, ein Bild als ein Gitter aus rechteckigen Pixeln anzeigen, in denen die Pixelbreite und -höhe unterschiedlich sind. Pixel Aspect Ratio beschreibt diesen Unterschied.

Quelle Pixel-Seitenverhältnis


Ein Pixel ist kein kleines Quadrat!

Ein Pixel ist ein Punktmuster. Es existiert nur an einem Punkt. 

Für ein Farbbild kann ein Pixel tatsächlich drei Abtastwerte enthalten, einen für jede Primärfarbe, die zu dem Bild an dem Abtastpunkt beiträgt.   Wir können uns das immer noch als Punktmuster einer Farbe vorstellen. Aber wir können uns kein Pixel als ein Quadrat oder etwas anderes als einen Punkt vorstellen.

Es gibt Fälle, in denen die Beiträge    zu einem Pixel kann in einer niederen Ordnung durch ein kleines Quadrat modelliert werden, aber nicht immer das Pixel selbst.

Quelle Ein Pixel ist kein kleines Quadrat! (Microsoft Technical Memo 6 Alvy Ray Smith, 17. Juli 1995)


256
2017-12-30 17:30



Zitat benötigt am "rechenintensiveren" Punkt. Idealerweise verknüpft mit einer Forschungsarbeit, die beispielsweise eine hexagonale Tesselation und eine computergestützte Analyse betrachtet. Es hört sich so an, als würden Sie nur einige plausibel klingende Erklärungen benennen. - djechlin
Außerdem schreiben wir ständig neue Software um, um die Dinge zu verbessern. Ich bin mir nicht sicher, was du meinst. - djechlin
@djechlin Momentan basieren alle Video / Bild-Spezifikationen auf einem rechteckigen Array von Pixeln. Die Anzeige eines beliebigen Videos oder Bildes würde eine Umwandlung von einem rechtwinkligen (kartesischen) Koordinatensystem in ein hexagonales Koordinatensystem erfordern. Die Berechnungen zum Zeichnen von Linien in einem rechtwinkligen Koordinatensystem sind einfacher als das Zeichnen auf einem hexagonalen Koordinatensystem (das ist Grundrechenart). Muss ich das weiter erklären? - DavidPostill♦
@djechlin Antwort aktualisiert und ein Zitat enthalten - DavidPostill♦
+ 1 für Ihre Microsoft Tech Memo-Quelle. Super Antwort im Allgemeinen. - shock_gone_wild


Ich würde gerne eine Alternative zu David Postills gut durchdachter Antwort anbieten. In seiner Antwort ging er der Frage nach, ob die Pixel quadratisch sind, wie es der Titel nahelegte. Er machte jedoch einen sehr aufschlussreichen Kommentar in seiner Antwort:

Einige würden argumentieren, dass sie niemals quadratisch sind ("Ein Pixel ist ein Punktmuster. Es existiert nur an einem Punkt.").

Diese Position kann tatsächlich eine ganz andere Antwort hervorbringen. Anstatt sich darauf zu konzentrieren, warum jedes Pixel ein Quadrat ist (oder nicht), kann es sich darauf konzentrieren, warum wir diese Punktmuster in rechteckigen Gittern organisieren. Es war nicht immer so!

Um dieses Argument zu verdeutlichen, werden wir zwischen einem Bild als abstrakte Daten (z. B. einem Raster von Punkten) und dessen Implementierung in Hardware hin- und herspielen. Manchmal ist eine Ansicht sinnvoller als die andere.

Lassen Sie uns zunächst weit zurück gehen. Die traditionelle Filmfotografie hatte überhaupt kein "Raster", was ein Grund dafür war, dass die Bilder im Vergleich zu modernen digitalen immer so scharf aussahen. Stattdessen hatte es ein "Korn", das eine zufällige Verteilung von Kristallen auf dem Film war. Es war ungefähr gleichförmig, aber es war keine schöne geradlinige Anordnung. Die Organisation dieser Körner entstand aus dem Produktionsprozess der Folie, unter Verwendung chemischer Eigenschaften. Infolgedessen hatte Film wirklich keine "Richtung" dazu. Es war nur ein 2d Informationsspritzer.

Schneller Vorlauf zum Fernseher, insbesondere zu den alten CRTs. CRTs brauchten etwas anderes als Fotos: Sie mussten ihren Inhalt als Daten darstellen können. Insbesondere mussten Daten vorhanden sein, die analog über eine Leitung strömen konnten (typischerweise als sich kontinuierlich ändernde Spannungen). Das Foto war 2d, aber wir mussten es in eine 1d-Struktur umwandeln, so dass es nur in einer Dimension (Zeit) variieren konnte. Die Lösung bestand darin, das Bild nach Zeilen aufzuspalten (keine Pixel!). Das Bild wurde zeilenweise codiert. Jede Zeile war ein analoger Datenstrom, keine digitale Abtastung, aber die Zeilen waren voneinander getrennt. Somit waren die Daten in der vertikalen Richtung diskret, aber in der horizontalen Richtung kontinuierlich.

Die Fernseher mussten diese Daten mit physikalischen Phosphoren wiedergeben, und ein Farbfernseher benötigte ein Raster, um sie in Pixel aufzuteilen. Jedes Fernsehgerät könnte dies in horizontaler Richtung anders machen, indem es mehr Pixel oder weniger Pixel anbietet, aber sie müssen die gleiche Anzahl von Zeilen haben. Theoretisch könnten sie jede zweite Pixelreihe genau so verschoben haben, wie Sie es vorgeschlagen haben. In der Praxis wurde dies jedoch nicht benötigt. Tatsächlich gingen sie sogar noch weiter. Es wurde schnell klar, dass das menschliche Auge die Bewegung so gehandhabt hat, dass sie tatsächlich nur das halbe Bild pro Bild senden konnte! In einem Rahmen würden sie die ungeraden Zeilen senden, und im nächsten Rahmen würden sie die geraden Zeilen senden und zusammenheften.

Seit dieser Zeit war das Digitalisieren dieser verschachtelten Bilder ein kleiner Trick. Wenn ich ein 480-Zeilen-Bild hätte, hätte ich aufgrund des Interlacing eigentlich nur die Hälfte der Daten in jedem Frame. Das Ergebnis davon ist sehr sichtbar, wenn Sie versuchen, etwas über den Bildschirm zu bewegen: jede Zeile ist zeitlich 1 Frame von der anderen verschoben, wodurch horizontale Streifen in sich schnell bewegenden Dingen entstehen. Ich erwähne das, weil es eher amüsant ist: Ihr Vorschlag versetzt jede zweite Reihe im Raster um einen halben Pixel nach rechts, während sich jede zweite Zeile im Raster um die Hälfte verschiebt!

Ehrlich gesagt, ist es einfacher, diese schönen rechteckigen Gitter für Dinge zu machen. Ohne technischen Grund, es besser zu machen, blieb es hängen. Dann haben wir das Computerzeitalter erreicht. Computer mussten diese Videosignale erzeugen, aber sie hatten keine analogen Fähigkeiten, um eine analoge Leitung auszugeben. Die Lösung war natürlich, die Daten wurden in Pixel aufgeteilt. Jetzt waren die Daten sowohl vertikal als auch horizontal diskret. Alles was übrig blieb, war auszuwählen, wie man das Gitter macht.

Das Erstellen eines rechteckigen Gitters war äußerst natürlich. Zuerst einmal, jeder TV da draußen war schon dabei! Zweitens ist die Mathematik zum Zeichnen von Linien auf einem rechteckigen Gitter viel einfacher als sie auf einem sechseckigen zu zeichnen. Sie könnten sagen "aber Sie können glatte Linien in 3 Richtungen auf einem hexagonalen Gitter zeichnen, aber nur 2 in der rechteckigen." Rechteckige Gitter erleichterten jedoch das Zeichnen von horizontalen und vertikalen Linien. Sechseckige Gitter können nur dazu gebracht werden, eins zu ziehen oder das andere. In dieser Zeit benutzten nicht viele Menschen hexagonale Formen für irgendeinen ihrer nicht-rechnerischen Bemühungen (rechteckiges Papier, rechteckige Türen, rechteckige Häuser ...). Die Fähigkeit, glatt horizontal zu machen und vertikale Linien übertrafen bei weitem den Wert, glatte Farbbilder zu schaffen ... vor allem, wenn man bedenkt, dass die ersten Monochrom-Monochrom-Monochrom-Monochrom-Monochrom-Monochrome-Monochrome-Monochrome-Monitore waren lange Zeit vor der Glätte der Bilder spielte eine große Rolle im Denken.

Von dort haben Sie einen sehr starken Präzedenzfall für ein rechteckiges Gitter. Die Grafikhardware unterstützte, was die Software tat (rechteckige Raster), und die Software zielte auf die Hardware (rechteckige Raster). Theoretisch hätte eine Hardware vielleicht versucht, ein hexagonales Raster zu erstellen, aber die Software hat es einfach nicht belohnt, und niemand wollte doppelt so viel Hardware bezahlen!

Das bringt uns schnell zu heute. Wir wollen immer noch schöne glatte horizontale und vertikale Linien, aber mit High-End-Retina-Displays, das wird einfacher und einfacher. Die Entwickler sind jedoch immer noch darin geschult, an das alte rechteckige Raster zu denken. Wir sehen etwas Neue APIs unterstützen "logische Koordinaten" und machen Anti-Aliasing, um es so aussehen zu lassen, als ob es einen vollen kontinuierlichen 2d-Raum zum Spielen gäbe anstatt ein Gitter aus starren 2D-Pixeln, aber es ist langsam. Schließlich könnten wir hexagonale Gitter sehen.

Wir sehen sie tatsächlich, nur nicht mit Bildschirmen. Im Druck ist es sehr üblich, ein hexagonales Gitter zu verwenden. Das menschliche Auge nimmt das hexagonale Gitter viel schneller an, als es ein rechteckiges Gitter akzeptiert. Es hat mit den Weglinien "Alias" in den verschiedenen Systemen zu tun. Sechseckige Gitter alias auf weniger raue Weise, mit der das Auge komfortabler ist (wenn ein Sechseckgitter eine Reihe nach oben oder unten gehen muss, kann es dies über einen diagonalen Übergang tun. Rechteckige Gitter müssen überspringen und erzeugen ein sehr klare Diskontinuität)


68
2017-12-31 20:05



Großartig, um zu erklären, wie das Fernsehen entstand: ein analoger Stream. Dieser Standard stand 70 Jahre lang und das Hinzufügen von Farben wurde in einer Weise durchgeführt, die Kompatibilität mit S / W gewährleistete. Versuchen Sie es in diesen Tagen! Wie viele Videoformate gibt es jetzt?
"" "Fernseher mussten diese Daten mit physikalischen Phosphoren wiedergeben, mit einem Gitter, das sie in Pixel aufteilte." "" - Gilt das für Black & White TV? Mein Verständnis war, dass diskrete "physikalische Phosphore" (die noch nie einem pixelähnlichen Element im Datenstrom entsprachen) mit Farb-TV geliefert wurden, und dass monochrome CRTs einfach eine kontinuierliche Beschichtung aus Phosphor-Material aufweisen. - Random832
So waren die Daten Diskretion in der vertikalen Richtung, aber kontinuierlich in der horizontalen Richtung.  Ich glaube, du meintest es diskret - Dies erscheint später korrekt. - GalacticCowboy
Warum sollten Sie in einem Schwarz-Weiß-Fernseher nicht einfach Leuchtstoffe über die Oberfläche schmieren und den Elektronenstrom stärker / schwächer machen und ihn mehr oder weniger vollständig analog leuchten lassen? Kurz gesagt, warum haben (horizontale) Pixel überhaupt? Sobald Sie Farbe haben, werden die Dinge komplizierter; Aber selbst dann ist das Farbsignal nicht pixelweise definiert, wenn ich mich richtig erinnere. Was die horizontalen Abtastwerte betrifft, ist die Anzahl der Abtastungen, die erforderlich ist, um ein Signal aus gleichförmigen Intensitätsabtastwerten zu rekonstruieren, eine Funktion der Frequenzbandbreite und halbe "Sample" -Abweichungen verbessern dies nicht. - Yakk
@Yakk Die meisten Schwarzweiß-CRTs wurden genau so gebaut - frühe BW-TV-CRTs wurden von Radar- / Oszilloskop-CRTs abgeleitet, die oft in analoger X / Y- oder polarer Weise ohne Raster gesteuert werden. Bei den Fernsehern wurde immer noch zeilenweise gescannt, da dies der Codierung des Signals entspricht, aber keine Pixel in den Zeilen. Einige Spezialdisplays (hauptsächlich für Flugzeugcockpits) verwendeten sogar Leuchtstoffe, die die Farbe änderten, je nachdem, wie stark sie mit einem Elektronenstrahl getroffen wurden (diese Art von Anzeige wird Penetron genannt). - rackandboneman


Zwei Gründe:

  • Eine rechteckige Form im Vergleich zu einer kreisförmigen, dreieckigen oder mehr als 4-seitigen Form hat den Vorteil, dass sie neben anderen Rechtecken mit einem Minimum an "verschwendeten Raum" platziert werden kann. Dies stellt sicher, dass die gesamte Fläche des Pixels zum Bild beiträgt. Andere Formen können existieren, die "zusammenpassen", aber sie würden wahrscheinlich komplexer als einfache Quadrate oder Rechtecke hergestellt werden, aber keine zusätzlichen Vorteile einführen.

  • Eine pixelierte Allzweckanzeige - eine, die zum Anzeigen beliebiger Informationen verwendet werden kann, muss Pixel enthalten, die bestimmte Arten von Formen nicht bevorzugen. Daher sollten Pixel in einer Richtung quadratisch anstatt länger oder breiter sein und dürfen nicht geschert oder gedreht werden.

    • Wenn Pixel größer als breiter sind, ist die minimale Dicke einer horizontalen Linie breiter als die minimale Dicke einer vertikalen Linie, wodurch horizontale und vertikale Linien für die gleiche Anzahl von Pixeln unterschiedlich aussehen.

    • Wenn Pixel gedreht werden, werden nur die gewinkelten Linien, die mit dem Rotationswinkel übereinstimmen, glatt dargestellt, während alle anderen Linien gezackt aussehen. Die meisten Betriebssysteme und Produktivitätssoftware beruhen auf geraden Linien, so dass viele Randsäume oder gezackte Kanten entstehen würden.

    • Gescherte Pixel (Rauten) wären das Schlechteste beider Welten - weder Diagonalen noch Horizontale / Vertikale wären glatt.

Wenn Sie nicht an einer allgemeinen Anzeige interessiert sind, sondern an einem bestimmten Zweck, können Sie flexibler sein. Ein extremes Beispiel ist die 7-Segment-LED, wenn Sie nur eine Zahl anzeigen müssen, sind 7 nicht quadratische Pixel, die auf diese Weise angeordnet sind, alles, was Sie brauchen. Oder 15-Segment-LEDs, die Buchstaben erlauben.


20
2017-12-30 19:55



Hmm, ich bin mir nicht sicher, ob das Kostenargument für Sechsecke funktioniert (ich könnte falsch liegen). - Tim
@Tim - Du solltest etwas zu diesem Thema recherchieren. Wenn es einen technischen Vorteil für Sechsecke gäbe, würde ein Display-Hersteller sie verwenden, die Tatsache, dass sie nicht verwendet werden, zeigt an, dass sie keinen Vorteil aus einem Kosten- oder Leistungsvorteil bieten. - Ramhound
@Ramhound ja, hab es. Ich muss mehr erforschen - gut diese Frage ist meine Forschung. Ich frage nach Gründen warum nicht Sechsecke - nicht Warum Quadrate (und ein Link zu einem Kostenvergleich wäre nett - IDK wenn jemand jemals einen gemacht hat) - Tim
@Tim - Die meisten Untersuchungen würden von Herstellern durchgeführt und würden wahrscheinlich nicht geteilt werden, da Kostenvergleichsuntersuchungen unternehmensspezifisch wären und es einem Wettbewerber erlauben würden, zu viele Informationen zu erhalten. - Ramhound
"Sie wären wahrscheinlich komplexer herzustellen als einfache Quadrate oder Rechtecke" - Zitat erforderlich. "noch keine zusätzlichen Vorteile einführen" - Zitat benötigt. - Raphael


Pixel sind nicht unbedingt quadratisch!

In der Vergangenheit haben Pixel rechteckig Formen. Deshalb in jedem professionellen Bild / Video Editor wie Photoshop, Premiere, Sony Vegas ... sehen Sie die Pixel-Seitenverhältnis Möglichkeit. Nur moderne TV- und PC-Monitor-Standards haben quadratische Pixel.

Photoshop pixel aspect ratio

Berühmte Beispiele:

  • PAL Analoges TV / DVD: 720x576 das ist natürlich nicht 16: 9 oder 4: 3, sondern 5: 4. Wenn Sie jedoch das richtige Pixel-Seitenverhältnis einstellen, wird das korrekte ungedehnte Ausgabebild erzeugt

  • NTSC Analog TV / DVD: 720x480 Das ist 3: 2. Nach dem Einstellen des Seitenverhältnisses wird es wie oben PAL 16: 9 oder 4: 3. Die niedrigere vertikale Auflösung erklärt auch, warum NTSC-DVDs viel weniger scharf aussehen als PAL

  • VCD: KUMPEL 352x288, NTSC 352x240. Beide verwenden ein Seitenverhältnis von 4: 3
  • SVCD: 480x480und es überrascht nicht, dass es keine quadratische Ausgabe produziert
  • DV: 1440x1080 16: 9 Full HD-Auflösung
  • CGA: 320x200 und 640x200 in 4: 3 (ja, ältere Computerbildschirme haben rechteckige Pixel)
  • EGA unterstützt 640x350 für 4: 3 Bildschirme zusätzlich zu 320x200 und 640x200

Adobe Premiere Pro - Arbeiten mit Seitenverhältnissen


12
2017-12-31 10:24



Diese Antwort könnte verbessert werden, indem etwas mehr über das Seitenverhältnis erklärt wird (im Gegensatz zu nur einem Link). Es ist nicht klar, warum eine bestimmte Bildschirmauflösung keine quadratischen Pixel haben darf. - Jon Bentley
Ich verstehe die Verbindung zwischen den quadratischen Pixeln und der Auflösung nicht. - A.L
@ A.L wie ich schon oben gesagt habe. 720: 576 ist 5: 4 und wenn die Pixel quadratisch sind, ergibt sich ein Seitenverhältnis von 5: 4. Wenn das Pixel-Seitenverhältnis jedoch auf einen anderen Wert als 1 eingestellt ist, wird ein anderes Seitenverhältnis angezeigt. Aber wo habe ich hier über die Auflösung gesagt? Ich sagte gerade Seitenverhältnis - phuclv
@ A.L: Diese Antwort beweist, dass nicht alle Pixel in Bildschirmen (oder Dateien) quadratisch sind: einige sind rechteckig. - slebetman
Atari 8-Bit-Computer hatten einige Grafikmodi mit einer Auflösung von 80x192, was zu sehr nicht quadratischen, strichförmigen Pixeln führte. - DaveP


Die Antwort ist: sie sollte hexagonal sein, weil hexagonale Fliesen eine optimale optische Qualität bieten, also wird es die Zukunft sein.
Aber ich denke, es gibt zwei Hauptgründe, warum sie immer noch quadratisch sind:

  • Es ist einfacher, Bitmap-Bilddaten auf einem quadratischen Gitter als 2d-Array darzustellen (sowohl für die Einfachheit der Hardware als auch für den Menschen)
  • Es passierte historisch so wird es für einige zeit so aus dem grund # 1 sein.

Aktualisieren

Dieses Thema ist ein Thriller. Fast 10k Aufrufe. Die Leute wollen den Pixel beherrschen :) Lustig, wie jemand eine Beziehung der Frage mit Bildschirmauflösung oder "Quadratur" eines Quads findet.
Für mich ist es: welcher Baustein, Quadrat oder Sechseck, bessere optische Ergebnisse liefert?

Zuerst brauchen wir eine einfache Kachelung, die aber einen benutzerdefinierten Bereich besser abdeckt und es ist in der Tat Sechseck-Fliesen. Was aus einfachen Tests leicht zu verstehen ist. Ein starker Test wäre ein sogenannter "Ring" -Test. Der Einfachheit halber mache ich drei Farben: 0 - Hintergrund, 1 - Grau und 2 - Schwarz.

Wenn wir mit einem Punkt anfangen, versuchen wir, den Ring zu erweitern und ihn kontinuierlich so aussehen zu lassen:

enter image description here

Natürlich möchte ich auch horizontale / vertikale Linien zeichnen, für viele Aufgaben, wie UI und Print Design, oder ein Platformer-Spiel. Nennen wir es "Bar Test":

enter image description here

Mit diesem Test kann ich den Linienstil wählen, der unter realen Bedingungen einfach besser aussieht. Mit vertikalen Linien ist es noch einfacher. Für eine spezifische Aufgabenanzeige kann alles hart-codiert gemacht werden, um eine Linie mit einer Funktion zu zeichnen, wiederholen wir einfach sein Segment in horizontaler Richtung. Die Sache ist, beide quadratische und hexagonale Pixel funktioniert, aber wenn Sie den gleichen Test mit quadratischen Fliesen versuchen, werden Sie den Unterschied schnell bemerken. Mit sehr hohem DPI ist es nicht so bemerkbar, aber warum versuchen Sie mehr DPI, anstatt einen effektiveren Ansatz zu versuchen? Ich sehe nicht viel Sinn.


Für RGB-Farben werden wahrscheinlich komplexere Strukturen benötigt. Tatsächlich, ich würde gerne haben ein Graustufengerät, wie auf den obigen Bildern. Es wäre auch cool, eine schnelle Pixelantwort zu haben, um Animationen zu erstellen.

Nur zum Spaß habe ich eine einfache hexagonale Struktur erfunden, bei der die Pixel RGB sein können. Natürlich weiß ich nicht, wie das auf einem echten Gerät aussehen könnte, sieht aber trotzdem cool aus.

enter image description here


Eine informelle Erklärung-Illustration, die könnte
 helfen, die Situation zu beschreiben:
 

enter image description here 


9
2018-01-01 21:52



Ich stimme teilweise beiden Teilen von 1 nicht zu, weil a) 3dmdesign.com/development/hexmap-coordinates-the-easyway (obwohl es sicher ein wenig schwieriger einzurichten ist, aber es gibt keine Schwierigkeit beim Zuordnen von Koordinaten zu ihnen) und b) Seit wann wurden die Details von Computern mit Menschen entworfen. - Tim
@Tim Details des Computers sind nicht, aber das menschliche Selbst neigt dazu, Informationen auf "rechteckige" Weise zu behandeln, und das wiederum führt zu seltsamen Designs. Es gibt viele Beispiele, so Robonaut  Warum also einen Roboter wie einen Menschen aussehen lassen? Aus ergonomischer Sicht sollte dieser Roboter eher wie ein Tintenfisch sein, aber Menschen sind Menschen. - Mikhail V
@MichailV macht einen Roboter wie ein Mensch, erlaubt es Dinge für Menschen gemacht zu verwenden. Ansonsten muss alles speziell für den Roboter gemacht werden. - Thorbjørn Ravn Andersen
@ ThorbjørnRavnAndersen Ja, wie ein T-Shirt und Sonnenbrille :) - Mikhail V
Wären Dreiecke nicht den Sechsecken überlegen, da sie alles können, was Sechsecke können und mehr? - Raynet


Einige der Antworten berühren dies bereits ... Ich denke, dass das nicht-rechteckige Array ist in Bezug auf die Datenspeicherung würde fast unvorstellbare Komplexität erzeugen und wäre extrem fehleranfällig. Ich hatte viel Erfahrung mit der Modellierung von physikalischen Systemen, bei denen das Gitter nicht rechteckig ist (gestaffelte Gitter - Datenpunkte an halben Kanten usw.). Indexierung ist ein Albtraum.

Zuerst gibt es das Problem, wie man die Grenze definiert. Bilder sind in der Regel rechteckig (auch dies ist eine Frage der Geschichte - wenn unsere Bildschirme sechseckig wären, wäre es etwas einfacher). Also, nicht einmal die Bildgrenze ist eine gerade Linie. Setzen Sie in jeder Zeile die gleiche Anzahl von Pixeln? Wechselst du gerade / ungerade? Und ... ist das untere linke Pixel links neben dem darüber, oder nach rechts? Sie erhalten sofort fast 10 verschiedene Standards, und Programmierer müssen sich jedes Mal daran erinnern, wie es funktioniert (selbst Reihen-Haupt- und Spalten-Hauptunterschied oder Top-Down- / Bottom-Up-Indizierungsunterschied verursacht manchmal Fehler). Dies bringt das immense Problem der Umwandlung Landscape / Portrait mit sich (natürliche Transformation, die auf einem rechteckigen Gitter trivial ist, aber eine Interpolation erfordert und fast zwangsläufig eine verlustreiche Prozedur auf einem hexadezimalen oder anderen Gitter ist). Dies ist sogar ein Problem für rechteckige Pixel (Seitenverhältnis! = 1).

Dann gibt es den natürlichen Instinkt der Menschen mit rechteckigem Grundriss. Sie haben Matrizen in Mathe, die das gleiche Layout haben. In ähnlicher Weise ist ein kartesischer Koordinatenrahmen in den meisten Fällen am einfachsten zu verwenden und zu verstehen. Den Index eines Pixels bei (x, y) zu erhalten, ist nur x + width * y (nicht umgekehrt - Vermächtnis der Scanline-Indizierung). Wenn die Breite ein Vielfaches von 2 ist, brauchen Sie nicht einmal eine Multiplikation. Das Arbeiten mit nicht-rechten Winkeln führt zu vielen Komplikationen, die von der Vektoralgebra herrühren, wenn die Basisvektoren nicht orthogonal sind: Rotationen sind keine einfachen cos / sin-Superpositionen mehr. Übersetzung wird komisch. Dies bringt eine lange Rechenkomplexität mit sich (wäre ein paar mal teurer zu berechnen), undCodekomplexität (ich erinnere mich, dass ich einmal den Bresenham-Algorithmus programmiert habe und ich würde es wirklich nicht gerne versuchen, es in Hex zu machen).

Interpolation und Antialiasing haben im Allgemeinen viele Algorithmen, die vom quadratischen Gitter abhängen. Bilineare Interpolation, zum Beispiel. Alle Fourier-basierten Verarbeitungsmethoden sind auch an das rechteckige Gitter gebunden (FFT ist sehr nützlich in der Bildverarbeitung) ... nun, es sei denn, Sie machen zuerst einige teure und verlustreiche Transformationen.

Das zeigt alles Daten im Speicher und Dateiformate sollten als rechteckiges Raster gespeichert werden. Wie Sie es anzeigen, hängt vom Anzeigegerät / Drucker ab, aber das sollte das Problem des Treibers sein. Die Daten sollen geräteunabhängig sein und sollten nicht davon ausgehen, welche Hardware Sie haben. Wie in den obigen Posts gezeigt, gibt es viele Vorteile bei der Verwendung von nicht-rechteckigen Pixeln, aufgrund der Physiologie des menschlichen Auges und anderer technologischer Faktoren - behalte einfach die Daten auf dem quadratischen Gitter oder du wirst eine Horde neurotischer Programmierer haben für )

Trotz all dem spielte ich tatsächlich mit dem Gedanken, eine runde Pixelanordnung für die Integration in Zifferblätter zu haben (damit die Hände gerade sind). Als ich mir vorstellte, wie schwierig es wäre, etwas so einfach wie eine gerade Linie zu zeichnen, die nicht durch das Zentrum verläuft, kam ich zu vielen der Schlussfolgerungen, die ich oben erwähnt habe.


8
2018-01-04 13:53



"Dies bringt das immense Problem der Konvertierung Landschaft / Porträt" <...> "Dies ist sogar ein Problem für rechteckige Pixel" - Oxymoron? Ich persönlich habe keine Gewohnheit, meinen Monitor zu drehen, also warum würde 90 * Bild drehen. - Mikhail V
Es gibt viele vertikale Bildschirme (Ankunfts- / Abfahrtsanzeigen an einigen Bahnhöfen, verschiedene Werbetafeln usw.), die man sehen kann, sind eigentlich nur normale Bildschirme, die um 90 Grad gedreht sind. Beobachten: img.worsethanfailure.com/images/200710/error'd/... - orion
Dies wird als "unsachgemäße Verwendung des Geräts" bezeichnet. Übrigens könnte der Linienzeichnungsalgorithmus für beliebige Punkte auf dem Hex-Gitter wahrscheinlich ohne Probleme gelöst werden. Ich habe es nie gemacht, also versuche ich zu erkennen, es könnte sich herausstellen, dass es noch eleganter sein wird als für quadratisches Gitter. - Mikhail V
Ein anderes Beispiel sind Telefone, Tablets, die das Bild ständig dynamisch drehen. Sowohl Daten (Dateiformate) als auch Bildschirme müssen vorhanden sein logisch quadratische Pixel dafür (egal was die Hardware tut, um das tatsächlich anzuzeigen). Der Linienzeichnungsalgorithmus ist in der Definition problematisch: Bresenham stellt sicher, dass die Linie entweder horizontal oder vertikal (abhängig von der Steigung) genau ein Pixel dick ist. Die Halbwertsbreiten-Offsets jeder anderen Linie in Hex-Gitter machen es mehrdeutig, was "ein Pixel dick" bedeutet. Sicher, es kann getan werden, aber Sie müssten zuerst den Algorithmus neu definieren und ableiten. - orion
"muss quadratische Pixel haben" Hier liegt das Problem. Display-Gerät sollte nie in diesem Sinne produziert werden, dass jemand es drehen möchte. Es ist nur ein Missverständnis, das auch zu Software-Fehlkonzepten und redundanten Abstraktionsschichten führt. Wie für Berechnungen: In der Computer Vision besonders, sind viele effektive Lösungen von Natur aus tri-direktional, wenn Sie diese Art von Dingen tun werden, helfen Polarkoordinaten viel. - Mikhail V


Quadratische Pixel seien "das logische Ding", sagt ihr Erfinder Russel Kirsch:

"Natürlich war das logische Ding nicht die einzige Möglichkeit ... aber wir benutzten Quadrate. Es war etwas sehr Dummes, an dem jeder auf der Welt seither leidet. "

http://www.wired.com/2010/06/smoothing-square-pixels/


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2017-12-31 02:35



Ihre Antwort ist in einem anderen Schloss: Wann ist eine Antwort keine Antwort?


Bei dieser Frage geht es mehr um die Anordnung als um die tatsächliche Form eines Pixels.

Das Problem mit hexagonalen Anordnungen besteht darin, dass die Übersetzung einer hexagonalen Stelle in kartesische Koordinaten und umgekehrt nicht trivial ist.

Entweder arbeiten Sie mit einem primitiven Bravais-Gitterindex

https://en.wikipedia.org/wiki/Bravais_lattice

oder Sie arbeiten mit einer rechteckigen konventionellen Zelle und fügen mehrere interne "Basisvektoren" hinzu. (Sie benötigen zwei Basisvektoren für das kleinste rechteckige Gitter und etwa 16 für das kleinste quadratische Gitter).

Im ersten Fall ist eine Winkeltransformation beteiligt und im zweiten Fall muss jeder Pixel x, y und ein Basisindex j um genau zu sein.

Am Ende müssen also "quadratische" Pixel ein Nebenprodukt unserer kartesianischen Kultur sein.

Übrigens wäre es sehr cool, diese Technologie zu haben, aber sie ist mit dem derzeitigen Paradigma sehr inkompatibel. Tatsächlich bevorzugen biologische Systeme Hexagone, wenn sie Gitter für visuelle Systeme herstellen. Denken Sie an die Augen der Fliege. Die menschliche Netzhaut folgt auch etwas näher an sechseckigen (als Quadrat).

Siehe hier http://www.kybervision.com/resources/Blog/HumanRetinaMosaic.png und zurück zum Punkt der Anzeigen http://www.kybervision.com/Blog/files/AppleRetinaDisplay.html

Ich habe keine Zweifel, dass ein hexagonales Gitter für die Visualisierung geeigneter ist. Aber Sie können auf diese Weise denken, jedes Mal, wenn Ingenieure eine Anzeige verbessern wollen, stehen sie vor dem folgenden Dilemma: 1) Schalten Sie auf Sechseck, ändern Sie das Paradigma, schreiben Sie Trillons von Codezeilen und Hardware neu 2) machen Sie "Quadrate" kleiner, addieren Sie Gedächtnis, erhöhen Sie zwei Zahl für Anzeigeabmessungen, die in den Pixeln messen. Option 2) ist immer billiger.

Endlich ein Wort vom Erfinder des quadratischen Pixels http://www.wired.com/2010/06/smoothing-square-pixels

Russell Kirsch, Erfinder des quadratischen Pixels, geht auf die Zeichnung zurück   Tafel. In den 1950er Jahren war er Teil eines Teams, das den Platz entwickelte   Pixel. "Squares war die logische Sache", sagt Kirsch. "Von   Natürlich war das logische Ding nicht die einzige Möglichkeit, aber wir haben es genutzt   Quadrate. Es war etwas sehr Dummes, das jeder auf der Welt hat   Ich habe seither immer darunter gelitten. " Jetzt im Ruhestand und in Portland leben,   Oregon, Kirsch hat sich kürzlich daran gemacht, das wieder gut zu machen. Inspiriert vom Mosaik   Erbauer der Antike, die Szenen von erstaunlichen Details mit gebaut haben   Fliesenstückchen hat Kirsch ein Programm geschrieben, das die klobigen,   klobige Quadrate eines digitalen Bildes in ein glatteres Bild aus   variabel geformte Pixel.


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2018-01-02 20:21



Ich würde das sagen: 3dmdesign.com/development/hexmap-coordinates-the-easyway ist ziemlich trivial? - Tim
Ja, (guter Punkt), aber dieses Koordinatensystem ist immer noch nicht kartesisch. Zum Beispiel ist die Oberfläche "Hexmap" Region von "3x3" nicht 9 (nicht einmal annähernd). Es ist keine Frage des Winkels, es ist eine Frage der Metrik, ein hexagonales Gitter ist kein rektaguläres (oder quadratisches) Gitter. - alfC
Wichtiger Punkt - aber Kartesisch ist nicht erforderlich, oder? - Tim
Wie ich schon sagte, im Prinzip nicht, denke ich, dass es eher ein Paradigmenproblem ist. (Kultur spannt Technologie und Technologie ist klebrig, Technologie ist schwierige Veränderung in Isolation). - alfC
Ich würde nicht zustimmen, dass dies ein großer Paradigmenwechsel ist. Für den rein digitalen Fall ändert sich die ziemlich einfache Adresse. Praktisch benötigt man eine gleiche diskrete Menge, so dass die "blit" -Funktion weiß, wo die Daten zu schreiben sind. Wie für Bilddaten aus rechteckigen Quellen, ja, es gibt Probleme. Und um eine Schrift für die Hexadezimalanzeige zu erstellen, ist es noch einfacher als auf einem Quadrat (weniger Kopfschmerzen mit Gefälle). - Mikhail V