2015-11-14 20:27 #0 av: Inkanyezi

Upplösning på digitalbilder

Emellanåt kommer frågor om upplösning upp, och det är mycket sällan frågan är tydligt ställd. Eftersom upplösning inte alltid uttrycks på enhetligt sätt blir det oftast svårt att ge ett begripligt svar.

Det beror vanligen inte på att svaret är oklart, utan oftare är frågan oklar. Ibland gäller frågan exempelvis DPI (Dots Per Inch) för en digital bild, vilket är fullständigt irrelevant, eftersom den digitala bilden inte är uppbyggd av vare sig Dots eller har något mått i Inch. Att DPI är bland de första punkterna som redovisas i Exif för en bild ökar förvirringen.

En skrivare, som skriver ut bilden på papper, gör små färgfläckar, Dots, på papperet, och tätheten av de punkterna kan uttryckas som DPI. De har ingen som helst relation till bildpunkter, Pixels, som bygger upp den digitala bilden.

Ibland används också begreppet "Dots" för bildskärmar, och det likställs där för det mesta med bildskärmens pixlar, som på färgskärmar alltid består av minst tre punkter. För en del mycket små skärmar, som den på baksidan av kameror, händer det ibland att tillverkaren i stället anger de enskilda färgpunkterna, för att lura kameraköpare att skärmens upplösning är tre gånger högre. Varje enskild färgpunkt i en bildskärm är en "sub-pixel" i bildpunkten, pixeln, som består av tre sådana sub-pixels.

Upplösning för kameror och objektiv

Bildsensorns upplösning

En bildsensors upplösning brukar anges efter hur många ljusbrunnar (sensels) sensorn har. Efter att man har tagit bilden, kommer dess färger att blandas med hjälp av ett dataprogram, avmosaikeras, så att den slutliga bilden blir uppbyggd av lika många bildelement som antalet ljusbrunnar.

AntiAliasing, Moaré, kantutjämning

Det finns också teknik att i förväg blanda ljuset som faller mot sensorn, för att undvika moaré, och all sådan teknik minskar den verkliga upplösningen av bildens motiv. De flesta sensorer är försedda med ett filter för att på så sätt sudda till bilden lite, kantutjämningsfilter, vanligen kallat AA-filter (AntiAliasing).

Också när en bild som är byggd av pixlar ska visas på en skärm brukar ett elektroniskt filter minska moaréeffekter och jämna ut kanter, och detsamma gäller rutiner för utskrift.

Objektivets upplösning

Den optiska upplösningen hos ett objektiv beskrivs på ett helt annat sätt, och har ingen relation till upplösningssiffrorna som brukar anges för sensorer, bildskärmar elle skrivare. Begreppet för objektivets upplösning kallas MTF, Modulation Transfer Function. Den har betydelse för skärpan i bilden, och om övriga upplösningsparametrar är tillräckliga också för upplösningen i den slutliga bilden, vilken anges i linjepar per millimeter.

Som namnet anger är MTF en överföringsfunktion, som beskrivs med en kurva där funktionen är fallande vid ökad spatialfrekvens. Spatialfrekvensen är ett mått på linjepar per längdenhet, och funktionen anges i procent. Eftersom det handlar om en kontinuerlig funktion finns inget bestämt värde för upplösning i linjepar, utan det är i viss mån godtyckligt hur hög kontrast man anser att det måste vara mellan ett ljust och ett mörkt fält i spatialfrekvensen för att det ska anses överfört.

Om bildsensorns ljusbrunnar sitter tätare än spatialfrekvensen för MTF-kurvan vid det valda procenttalet för överföring, kommer samma upplösning också att finnas i den färdiga digitalbilden, men med lägre kontrast genom AA-filtreringen, eller moaréeffekt om utjämningsfilter saknas.

Den färdiga bildens upplösning

När man talar om upplösning i bilden så som den betraktas brukar den anges i linjepar per millimeter, alltså hur många linjepar av svarta och vita, som kan urskiljas. Upplösningen i punkter per tum (DPI), pixlar per tum(PPI), linjepar per millimeter och MTF handlar om linjär upplösning, medan upplösningen som beskrivs med megapixlar är ett kvadratiskt mått. Det är lite förvirrande, eftersom många tror att dubbelt så många megapixel skulle vara dubbelt så hög upplösning.

Eftersom pixeltalet för sensorn är ett kvadrattal, som gäller en yta, behöver man fyra gånger så många pixlar för att få dubbelt så hög upplösning. Tio megapixel har alltså dubbelt så hög upplösning som två och en halv megapixel. För att få dubbelt så hög upplösning som fyra megapixel behövs sexton megapixel. Skillnaden mellan tio och tolv megapixel är försumbar, och upplösningen hos tjugo megapixel är bara 1,4 gånger så hög som för tio megapixel. Det behövs fyrtio megapixel för att det ska bli dubbelt så hög upplösning som tio megapixel.

Upplösning och storlek för bilder på webben.

Eftersom skärmens bild är uppbyggd av pixlar och också digitalbilden består av pixlar, är det smidigast att bildens pixelmått inte behöver ändras när den ska presenteras. Enklast är ju att bilden visas exakt så som den har lagts in i servern. Då förändras den inte på vägen till mottagaren. Hela kedjan från server till bildskärm kan göras utan omvandling av bilden.

När man gör en webbsida bör man alltså se till att bilder inte behöver skalas om för att visas. Det kan spara lagringsutrymme och göra att överföringen går snabbare. Dessutom får webbskaparen en god uppfattning om hur bilden kommer att visas för användaren.

Webbskaparen ska alltså ge bilden precis det pixelmått som man avser att den ska ha när den visas på webbsidan. Eftersom man inte vet vilken skärm en användare kommer att ha, gissar man att sidan visas på en "normal" bildskärm, där man exempelvis tänker sig pixelmåtten 1600x1200 eller något annat mått som man tycker är rimligt. En stor bild som täcker hela skärmen blir då ungefär två megapixel, och en liten bild som läggs in i en spalt kanske görs femhundra pixlar bred. Ingen bild görs högre än bildskärmens höjd, men gärna omkring en femtedel lägre, för att ge plats för meny- och statusrader i webbläsaren.

Om bilden är större än den visas på webbsidan, måste webbläsarens grafikrutin räkna om den för att visa den på skärmen. Den kommer då också att kunna visas i sin originalstorlek genom att användaren väljer att låta webbläsaren visa enbart bilden.

En större bild tar längre tid att hämta från servern, och den tar också resurser hos användaren för att skalas om. Skaparen av webbsidan vet inte hur väl, eller hur illa, omvandlingen till visning kommer att göras, och viktiga egenskaper hos bilden kan förloras på webbsidan om den måste skalas om.