画面のピクセルは正方形ですが、その理由はわかりません。
両方のピクセル化された画像はかなりひどく見えます - しかし、ここでは六角形より正方形の利点があるかどうかはわかりません。
六角形も3色にうまく分割されます。
それではLCD/CRTディスプレイの四角の利点は何ですか?
彼らは(必ずしも)正方形ではありません。
never squareであると主張する人もいるでしょう( "ピクセルは点のサンプルです。それは点にのみ存在します。")。
他の配置(三角形、六角形、その他の 空間充填ポリゴン など)は、計算量が多くなります。
すべての画像フォーマットは、長方形の配列に配置されたピクセル(ピクセルの形状に関係なく)に基づいています。
他の形やレイアウトを選択した場合、多くのソフトウェアを書き直す必要があります。
現在長方形のピクセルレイアウトでディスプレイを製造しているすべての工場は、他のレイアウトのために再設計されなければならないでしょう。
六角形の座標系を使用する際に考慮する必要がある4つの主要な考慮事項があります。
- 画像変換 - 実世界から直接六方格子に画像を取り込むことができるハードウェアは非常に専門的で、一般的には利用できません。したがって、標準的な正方形格子画像を六角形画像に変換する効率的な手段が、何らかの処理を実行することができる前に必要とされる。
- アドレス指定と格納 - 画像に対して行われる操作はすべて個々のピクセル(この場合は正方形ではなく六角形)にインデックスを付けてアクセスできる必要があり、六角形形式の画像は六角形形式で格納可能である必要があります。画像がアクセスされた時間。さらに、従うのが簡単で、特定の関数の算術演算を単純にする索引付けシステムは非常に有益です。
- 画像処理操作 - 六角形座標系を効果的に利用するためには、システムの長所、特に索引付けおよび記憶に使用されるアドレス指定システムの長所を活用するように設計された操作を設計または変換しなければならない。
- 画像表示 - 最初に実際に画像を取得するのと同様に、一般的に表示装置は六方格子を使用しません。それ故、変換された画像は出力装置(モニタ、プリンタあるいは他のエンティティ)に送ることができる形式に戻されなければならず、その結果得られる表示は自然な比率とスケールで現れる。この変換の正確な性質は、使用される索引付け方法によって異なります。これは、元の変換プロセスを単純に元に戻すことでも、より複雑な畳み込みでも構いません。
ただし、六角形座標系にはいくつか問題があります。一つの問題は、人々が伝統的な正方格子にとても慣れているということです。
ヘックスでの推論は不自然に見えることがあり、それゆえ少し難しいことがあります。必要に応じて慣れることができると主張することはできますが、六角形システムは単なる二次的な選択肢であり、デフォルトでは伝統的なデカルト座標システムを推論することに自然に傾くことがあります。
六角形の格子にマッピングする入力デバイスの欠如、およびそのように表示する出力デバイスの欠如も障害となります。
正方形から六角形に、またその逆に変換する必要性は、六角形格子上で動作することの有用性を損なう。
そのような格子は同じ見かけの大きさの等価な正方形格子より密度が高いので、画像が操作されるよりも故意に高い解像度で供給されない限り、変換された画像はいくつかのピクセル位置を外挿さなければならない。ソースから直接提供されるピクセル)。
正方格子への変換は、いくつかの画素位置を互いに折りたたむことになり、その結果、見かけの細部が失われる(これは、元々供給されていたものよりも低品質の画像をもたらす可能性がある)。
自分のビジョンの仕事に六角形の座標系を使用しようとするならば、それらは最初にこれらの問題が六角形で操作することの固有の利点によって勝っているかどうか決定するべきです。
出典 六角形座標系
XO-1ディスプレイは、各ピクセルに1色ずつ表示します。色は、右上から左下へと延びる対角線に沿って整列します。このピクセルジオメトリによって発生する色の影響を軽減するために、画像が画面に送られるときに画像の色成分がディスプレイコントローラによってぼやけます。
XO-1ディスプレイ(左)と一般的な液晶ディスプレイ(LCD)の比較。画像は各スクリーンの1×1mmを示す。典型的なLCDは3つの位置のグループをピクセルとして扱います。 OLPC XO LCDは、各位置を別々のピクセルとしてアドレス指定します。
出典 OLPC XO
他のディスプレイ(特にOLED)は、 PenTile のように異なるレイアウトを採用しています。
レイアウトは、各単位セル内に2つの赤サブピクセル、2つの緑サブピクセル、および1つの中央青サブピクセルを含む5点形からなる。
それは、ほぼ同数のL型およびM型錐体細胞を有するが、有意に少ないS錐体を有するヒト網膜の生物学的模倣に触発された。 Sコーンは、主に輝度の知覚に影響を及ぼさない青色の知覚に関与しているので、ディスプレイ内の赤色および緑色サブピクセルに対して青色サブピクセルの数を減らしても画質は低下しない。
このレイアウトは、画像のレンダリングに平均して1ピクセルあたり1サブピクセルと4分の1サブピクセルしか使用しないサブピクセルレンダリングと連携して動作するように特に設計されています。すなわち、任意の所与の入力画素は、赤中心の論理画素または緑中心の論理画素のいずれかにマッピングされる。
ソース PenTile行列族
非常に小さいdotsのいずれかで、テレビの画面、コンピュータのモニタなどに画像を形成します。
出典 http://www.merriam-webster.com/dictionary/pixel
デジタル画像処理では、ピクセル、ペル、または絵素は、ラスタ画像では物理的なpointであり、全点アドレス指定可能な表示装置では最小のアドレス可能な要素である。そのため、画面に表示される画像の最小の制御可能要素です。
...
ピクセルを小さな正方形としてレンダリングする必要はありません。この画像は、ドット、ライン、またはスムーズフィルタリングを使用して、ピクセル値のセットから画像を再構成する別の方法を示しています。
ソース ピクセル
ほとんどのデジタルイメージングシステムは、小さな正方形のピクセルのグリッドとして画像を表示します。ただし、一部のイメージングシステム、特に標準画質テレビの映画と互換性がある必要があるもの、は画像をグリッドとして表示します。長方形のピクセル。ピクセルの幅と高さは異なります。ピクセル縦横比はこの違いを表します。
ソース ピクセル縦横比
ピクセルは点サンプルです。ある時点でのみ存在します。
カラー画像の場合、ピクセルは実際にはサンプリング点で画像に寄与する各原色に対して1つずつ、3つのサンプルを含むことがある。私たちはまだこれを色の点サンプルと考えることができます。しかし、ピクセルを正方形や点以外のものと考えることはできません。
ピクセルへの寄与を低次の方法で小さな四角形でモデル化できる場合がありますが、ピクセル自体はモデル化できません。
出典 ピクセルは小さな正方形ではありません! (Microsoft Technical Memo 6 Alvy Ray Smith、1995年7月17日)
私はDavid Postillのよく考えられた答えに代わるものを提供したいと思います。彼の答えでは、彼はタイトルが示唆しているように、正方形であるピクセルの問題に取り組みました。しかし、彼は彼の答えに非常に洞察力のあるコメントをしました:
それらは決して正方形ではないと主張する人もいるでしょう( "ピクセルは点のサンプルです。それは一点にのみ存在します")。
この立場は実際には全く異なる答えを生み出すことができます。各ピクセルが正方形であるかどうかに焦点を当てるのではなく、なぜこれらの点サンプリングを長方形のグリッドにまとめるのがよいのかに焦点を当てることができます。それは実際にはいつもそうではありませんでした!
この議論をするために、我々は、画像を抽象的なデータ(点の格子のような)として扱うことと、ハードウェアでそれを実装することとの間を行き来するつもりです。ある見方が他の見方よりも意味がある場合があります。
始めに、かなり遠くに行きましょう。伝統的なフィルム写真には「グリッド」がまったくありませんでした。それが、現代のデジタル写真と比べて写真が常に鮮明に見えた理由の1つです。その代わりに、それはフィルム上の結晶のランダム分布である「粒子」を有していた。それはだいたい均一だった、しかしそれはニースの直線配列ではなかった。これらの粒子の組織化は化学的性質を用いたフィルムの製造工程から生じた。その結果、映画は実際にそれへの「方向」を持っていませんでした。それは単なる2次元の情報の散布でした。
テレビ、特に古いスキャニングCRTに早送りします。ブラウン管は写真とは異なる何かを必要としていました:彼らはデータとして彼らの内容を表すことができる必要がありました。特に、(通常は連続的に変化する電圧のセットとして)ワイヤ上をアナログで伝送できるデータである必要がありました。写真は2dでしたが、1次元(時間)で変化するように1d構造に変換する必要がありました。解決策は、イメージをライン単位でスライスすることです(ピクセル単位ではありません!)。画像は1行ずつエンコードされました。各行はデジタルサンプリングではなく、データのアナログストリームでしたが、行は互いに分離されていました。従って、データは垂直方向には離散的であるが水平方向には連続的であった。
テレビは物理的な蛍光体を使用してこのデータをレンダリングする必要があり、カラーテレビはそれらをピクセルに分割するためにグリッドを必要としました。各TVは水平方向にこれを別々に行うことができ、より多くのピクセルまたはより少ないピクセルを提供しますが、それらは同じ行数を持つ必要がありました。理論的には、それらはあなたがお勧めするとおりに、ピクセルの他のすべての行をオフセットすることができます。しかし、実際にはこれは必要ありませんでした。実際、彼らはさらに進んでいます。人間の目が実際にはフレームごとに半分の画像しか送らないように動きを処理していることがすぐにわかりました。あるフレームでは奇数行を送り、次のフレームでは偶数行を送り、それらをつなぎ合わせます。
それ以来、これらのインターレース画像をデジタル化するのは少しトリックです。私が480ラインの画像を持っていた場合、インターレースのため、実際には各フレームの半分のデータしかありません。画面上で何かが速く動くのを見ようとすると、この結果が非常に目立ちます。各行は一時的にから1フレームずらして、速い動きで横縞を作ります。物事これは、かなりおもしろいからです。あなたの提案はグリッド内の1行おきに右に半ピクセルずらしますが、インターレースはグリッド内の1行おきに半分ずつずらします。
率直に言って、物事のためにこれらの素敵な長方形のグリッドを作る方が簡単です。それ以上のことをするための技術的な理由もなく、それは動けなくなりました。それから私達はコンピューター時代を迎えました。コンピュータはこれらのビデオ信号を生成する必要がありましたが、アナログラインを書き出すアナログ機能はありませんでした。解決策は自然で、データはピクセルに分割されました。現在、データは垂直方向と水平方向の両方で離散的でした。残ったのは、グリッドの作り方を選ぶことだけでした。
長方形のグリッドを作るのはとても自然でした。まず最初に、そこにあるすべてのテレビはすでにそれをしていました!第二に、長方形のグリッド上に線を引くための数学は、六角形の上にそれらを引くよりも簡単ですmuch。あなたは言うかもしれませんが、「六角形のグリッド上で3方向に滑らかな線を描くことはできますが、長方形の中には2本しか描けません」ただし、長方形のグリッドを使用すると、水平線と垂直線を簡単に描画できます。六角形の格子は、1つのまたはを描くためだけに作られることができます。その時代には、非コンピューティングの取り組み(長方形の紙、長方形のドア、長方形の家など)のために六角形を使っていた人はあまりいませんでした。なめらかな水平方向のおよび/垂直方向の線を作成する機能は、なめらかなフルカラー画像を作成する価値をはるかに上回りました...特に最初のディスプレイがモノクロで、それがlongイメージの滑らかさが思考において重要な役割を果たすまでの時間。
そこから、あなたは長方形グリッドのための非常に強い先例を持っています。グラフィックスハードウェアはソフトウェアがしていたこと(長方形グリッド)をサポートし、ソフトウェアはハードウェア(長方形グリッド)をターゲットにしました。理論的には、ハードウェアによっては六角形のグリッドを作ろうとした人もいるかもしれませんが、ソフトウェアはそれに報いることはしませんでした。
これは私達を今日に早送りします。水平方向と垂直方向の滑らかで滑らかな線がまだ欲しいのですが、ハイエンドの網膜ディスプレイがあれば、どんどん簡単になります。ただし、開発者はまだ古い長方形グリッドに関して考えるように訓練されています。someという新しいAPIが "論理座標"をサポートし、アンチエイリアシングを実行して、完全に固定された2次元空間ではなく、連続した2次元空間で遊ぶようにします。 2dピクセルですが、遅いです。やがて、六角形の格子が見えるかもしれません。
スクリーンではなく、実際にそれらを見ることができます。印刷では、六角形グリッドを使用するのが非常に一般的です。人間の目は、長方形のグリッドを受け入れるよりもはるかに速く六角形のグリッドを受け入れます。それは、異なるシステムで行が「別名」になる方法と関係があります。六角形のグリッドのエイリアスは、それほど目立ちません(六角形のグリッドが1行上または下に移動する必要がある場合は、斜めの遷移でスムーズに実行されます)。明確な不連続性)
2つの理由
長方形、円形、三角形、または4辺以上の長方形には、最小限の「無駄なスペース」で他の長方形の横に配置できるという利点があります。これにより、ピクセルの全領域が確実に画像に寄与します。 「一緒に収まる」他の形状も存在し得るが、それらはおそらく単純な正方形または長方形よりも製造するのがより複雑であろうが、さらなる利点を導入しない。
汎用のピクセル化されたディスプレイ - あらゆる種類の情報を表示するために使用される可能性があるディスプレイは、特定の種類の形状を好まないピクセルを持つ必要があります。そのため、ピクセルは一方向の長さや幅を広くする代わりに正方形にし、せん断や回転をさせないでください。
ピクセルの幅が縦幅よりも大きい場合、横線の最小太さは縦線の最小太さよりも広くなり、同じピクセル数に対して横線と縦線が異なって見えるようになります。
ピクセルが回転すると、回転角度に一致する角度の付いた線だけが滑らかに見え、それ以外の線はギザギザに見えます。ほとんどのオペレーティングシステムと生産性向上ソフトウェアは直線に依存しているので、それは多くのフリンジまたはギザギザした例です。
せん断されたピクセル(ひし形)は両方の世界の最悪のものになるでしょう - 対角線も水平/垂直も滑らかではないでしょう。
もしあなたが一般的な目的のディスプレイに興味がなくて、特定の目的に向けられたディスプレイならば、あなたはより柔軟になることができます。極端な例は7セグメントLEDです、あなたがする必要があるのが数字を表示することだけであるならば、そのような方法で配置された7つの非正方形ピクセルはあなたが必要とするすべてです。または文字を許可する15セグメントLED。
過去には、ピクセルは長方形の形をしていました。そのため、Photoshop、Premiere、Sony Vegasなどのプロの画像/ビデオエディタでは、 ピクセル縦横比 オプションが表示されます。正方形のピクセルを持つのは、現代のテレビとPCのモニター規格だけです。
有名な例:
PALアナログTV/DVD:720 x 576これは明らかに16:9または4:3ではなく5:4です。ただし、正しいピクセル縦横比を設定すると、伸張されていない正しい出力画像が生成されます。
NTSCアナログTV/DVD:720×480これは3:2です。縦横比を設定した後は、上記のPALのように16:9または4:3になります。垂直解像度が低いために、NTSC DVDがPALよりも鮮明に見えない理由も説明されています。
答えは次のとおりです。六角形のタイルは最適な光学品質を提供するので、は六角形であるべきです。
しかし、それでも四角い理由は2つあります。
更新
このトピックはスリラーです。ほぼ1万ビュー。人々はピクセルを習得したい:)誰かがスクリーン解像度またはクワッドの「クアドラシー」と質問の関係をどのように見つけたかおかしい。
私にとっては、それは: 正方形、または六角形のどのビルディングブロックがより良い光学的結果をもたらすか ?
まず、単純なタイルが必要ですが、カスタム領域をより適切にカバーするため、実際には六角形のタイルです。これは簡単なテストから容易に理解できます。強力なテストはいわゆる「リング」テストです。わかりやすくするために、ここでは3色を作成します。0 - 背景、1 - グレー、2 - 黒です。
ドットを見つめながら、このように連続的に見えるようにしながら、リングを拡大しようとします。
確かに私はまた、UIやプリントデザイン、プラットフォーマーゲームのような多くのタスクのために、水平/垂直線を描きたいと思うでしょう。それを "Bar Test"と呼びましょう。
このテストでは、実際の状況で見栄えがよくなる線スタイルを選択できます。縦線を使うとさらに簡単になります。特定のタスク表示のためにすべてをハードコーディングすることができるので、関数で線を引くために、そのセグメントを水平方向に繰り返すだけです。問題は、 squareとhexagonal pixelの両方のアプローチが機能することですが、square tilingで同じテストを試すと、違いがすぐにわかります。非常に高いDPIではそれほど顕著ではありませんが、なぜもっと効果的なアプローチを試す代わりにもっとDPIを作ってみるのでしょうか。あまり意味がありません。
RGBカラーの場合、これはおそらくもっと複雑な構造を必要とするでしょう。実際、上の画像のように、グレースケールデバイスを使いたいのですが。アニメーションを作るために速いピクセル応答を持つこともクールでしょう。
楽しみのために、私はピクセルがRGBになることができる単純な六角形の構造を作りました。もちろん、これが実際のデバイスでどのように見えるかわかりませんが、それでもかっこよく見えます。
可能な非公式の説明図
状況を説明するのに役立ちます:
彼らの発明者であるRussel Kirsch氏は、次のように述べています。
「もちろん、可能なことは論理的なことだけではありませんでしたが、正方形を使用しました。それ以来、世界中の誰もが苦しんでいることは非常に愚かなことでした。」
答えのいくつかはすでにこれに触れています...非長方形の配列 データストレージの観点から は想像できないほど複雑さを生み出し、極端にエラーを起こしやすいと思います。私は、グリッドが長方形ではない物理システムのモデリング(スタガードグリッド - データポイントの半分の端など)について多くの経験を積んできました。索引付けは悪夢です。
第一に、境界を定義する方法の問題があります。画像は通常長方形です(これも歴史の問題です - 私たちのスクリーンが六角形の場合、物事は少し簡単になるでしょう)。だから、画像の境界さえも直線ではありません。各行に同じ数のピクセルを配置しますか?あなたは偶数/奇数を交互にしますか?そして、...左下のピクセルは、左上のピクセル、または右上のピクセルのどちらですか。すぐに約10の異なる標準が得られます。プログラマは、その都度その都度覚えておく必要があります(行と列の違い、またはトップダウンとボトムアップのインデックスの違いでもエラーが発生することがあります)。これは、横長/縦長の変換という大きな問題を引き起こします(長方形グリッドでは自明な変換ですが、補間が必要であり、ほとんどの場合、16進グリッドまたは別のグリッドでは損失の多い手順です)。これは長方形のピクセル(アスペクト比!= 1)でも問題になります。
それから長方形のレイアウトで人々が持っている自然な本能があります。あなたは数学で行列を持っていて、それらは同じレイアウトを持っています。同様に、デカルト座標系は、最も一般的な場合で最も簡単に使用および理解できます。 (x、y)でピクセルのインデックスを取得することは、x + width * yです(逆の方法ではありません - スキャンラインインデックスのレガシー)。幅が2の倍数であれば、乗算すら必要ありません。基底ベクトルが直交でない場合、非直角を扱うとベクトル代数に由来する多くの複雑さが生じます。回転はもはや単純なcos/sin重ね合わせではありません。翻訳は変になります。これは非常に多くの計算上の複雑さ(計算するのに数倍かかるでしょう)、 そして コードの複雑さ(私はBresenhamのアルゴリズムを一度コーディングしたことを覚えています)。 ).
補間とアンチエイリアスは一般的に正方格子に依存する多くのアルゴリズムを持っています。たとえば、バイリニア補間。すべてのフーリエベースの処理方法は矩形グリッドにも結び付けられています(FFTは画像処理に非常に役立ちます)。
以上のことから、メモリとファイルフォーマットの data は長方形のグリッドとして格納されるべきであることがわかります。どのように表示するかはディスプレイデバイス/プリンタに依存しますが、それはドライバの問題であるはずです。データはデバイスに依存しないと想定されているので、使用しているハードウェアを想定しないでください。上の記事で示したように、人間の目の生理機能やその他の技術的要因により、長方形以外のピクセルを使用することには多くの利点があります。データを正方格子に保つだけで大丈夫です。 )
これらすべてにもかかわらず、私は実際には時計の顔に統合するために円形のピクセル配置を持つことを考えて遊んだ(手を直線にする)。中心を通らない直線と同じくらい単純なものを描くことがどれほど難しいか想像し始めたとき、私は上で言及した多くの結論に達しました。
この問題は、実際のピクセル形状よりも配置についての問題です。
六角形の配置の問題は、六角形のサイトをデカルト座標に変換したり、その逆を行ったりすることが簡単ではないということです。
原始的なBravais格子指数を使って作業するか
https://en.wikipedia.org/wiki/Bravais_lattice
あるいは、長方形の従来型セルを使って、いくつかの内部「基底ベクトル」を追加します。 (最小の長方形格子には2つ、最小の正方形格子には約16の基底ベクトルが必要です)。
前者の場合は角度変換が必要で、後者の場合は各ピクセルにx, y
とベースインデックスj
を指定する必要があります。
それで、最後に、「正方形」ピクセルは私達のデカルト文化の副産物でなければなりません。
ちなみに、その技術を持つことは非常にクールですが、それは現在のパラダイムとは非常に互換性がありません。実際には、生物学的システムは、視覚システム用の格子を作成するときに六角形を好む。ハエの目を考えてください。人間の網膜も(正方形よりも)六角形に近いものに従います。
こちら http://www.kybervision.com/resources/Blog/HumanRetinaMosaic.png を見て、ディスプレイのポイントに戻ってください http://www.kybervision.com/Blog/files/AppleRetinaDisplay.html
六角格子が可視化に適しているのは間違いありません。しかし、このように考えることができます。エンジニアがディスプレイを改善したいと思うたびに、彼らは次のジレンマに直面します。1)六角形への切り替え、パラダイムの変更、3行のコードとハードウェアの書き換えメモリを増設し、表示寸法をピクセル単位で2つ増やします。オプション2)は常に安いです。
最後に正方形ピクセルの発明者からの言葉 http://www.wired.com/2010/06/smoothing-square-pixels
正方形ピクセルの発明者であるRussell Kirschは、製図板に戻ります。 1950年代に、彼は正方形ピクセルを開発したチームの一員でした。 「正方形は論理的なことでした」とキルシュ氏は言います。 「もちろん、論理的なことが唯一の可能性ではなかったが、私たちは正方形を使った。それ以来ずっと世界中の誰もが苦しんでいるのは非常に愚かなことだった」キルシュは最近、オレゴン州ポートランドで引退し、修繕のために着手しました。可変形状のピクセルで作られた滑らかな絵にイメージを作成します。
直線ピクセルがなぜ価値があるのかを理解するには、センサーとディスプレイの製造プロセスを理解する必要があります。どちらもシリコンレイアウトに基づいています。どちらもVLSIの起源に由来します。
非直線センサーピクセルを実装するには、次の準備が必要です。
直線でないディスプレイピクセルを実装するには、すべて同じことが必要です。
多くの人が中心窩カメラとディスプレイ(私たちの目が最も良い中央の高解像度、周辺の低解像度)を作ろうとしました。結果は常に直線的なセンサーよりも高価で機能が劣るものです。
商業効率の現実は、直線的でないセンサー/ディスプレイを夢見ることができるということですが、現時点では費用対効果やスケーラビリティに優れていません。
この質問に答えるには2つの方法があります。
どちらの場合も、ピクセルは正方形である必要はありませんが、慣例的に純粋なものです。その好例:初期のワイドスクリーンディスプレイはハードウェアでもソフトウェアでも非ワイドスクリーンディスプレイと同じピクセル数を使用していましたが、ピクセルは概念的に正方形ではなく概念的に長方形(水平サイズは垂直サイズよりも大きい)でした。標準。それにもかかわらず、正方形に近似しないピクセル形状を使用することは標準的ではなく、少なくとも毎日の使用においては、大きな互換性の問題を引き起こす可能性があります。
短い答え:
ピクセルは慣例により正方形として扱われます。
物理的に正方形ではないかもしれませんが。それらは正方形として抽象的に表現され、低い解像度でディスプレイ上に表示されると、それらは正方形として見られる。主に怠惰によるもので、処理が少ないです。六角形のようなさまざまな形状を拡大縮小すると、ピクセルの一部を横切るので処理が増えます。スクエアは各辺に定数を掛けているだけです。また、16進数のグリッドをプロットしようとすると、簡単なX、Yの位置だけではできません。