2022/02/25Kameros pikselių dydis reiškia kiekvieno atskiro kameros jutiklio pikselio fizinius matmenis (plotį ir aukštį), paprastai matuojamus mikrometrais (μm). Tai labai svarbus rodiklis, turintis įtakos tiek kameros jautrumui, tiek jos gebėjimui užfiksuoti smulkias detales. Tačiau vaizdo pikselių dydis (atsirandantis dėl jutiklio pikselių dydžio ir optinės sistemos didinimo) vaidina tiesioginį vaidmenį nustatant daugelį vaizdo savybių.
1. Jutiklio pikselių dydžio ir vaizdo pikselių dydžio ryšys
Jutiklio pikselių dydis ir vaizdo pikselių dydis:
Jutiklio pikselio dydis yra fizinis vieno jutiklio pikselio dydis. Tačiau vaizdo pikselio dydis nustatomas jutiklio pikselio dydį padalijus iš sistemos didinimo.
Optinės sistemos didinimas (kurį lemia optiniai komponentai, tokie kaip lęšiai arba mikroskopo objektyvai) vaidina lemiamą vaidmenį efektyviam vaizdo pikselių dydžiui.
Optinių sistemų poveikis:
Fiksuoto židinio plokštumos sistemos (pvz., mikroskopo objektyvai) ir fokusuojamos sistemos (pvz., įprasti kamerų objektyvai):
Fiksuoto židinio plokštumos sistemose pikselių dydis yra tiesiogiai susijęs su didinimu, o didesni pikseliai gali surinkti daugiau šviesos, todėl pasižymi didesniu jautrumu.
Fokusuojamose sistemose didinimą galima reguliuoti keičiant atstumą iki objekto arba naudojant priartinimo objektyvus, o tai savo ruožtu keičia efektyvų vaizdo pikselių dydį.
2. Jautrumas ir pikselių dydis
Didesni pikseliai ir jautrumas:
Didesni pikseliai gali surinkti daugiau šviesos, taip pagerindami fotoaparato jautrumą, ypač esant prastam apšvietimui.
Analogija: Didesni pikseliai yra tarsi kibiras, palyginti su puodeliu lietaus vandeniui surinkti – didesnis plotas surenka daugiau fotonų, o tai padidina jautrumą.
Pavyzdžiui, jei pikselio dydis padvigubėja tiek X, tiek Y kryptimis, pikselio plotas padidėja keturis kartus, o tai reiškia, kad jis gali surinkti keturis kartus daugiau fotonų.
Fotografavimo silpno apšvietimo sąlygomis privalumai:
Padidintas pikselių dydis žymiai pagerina fotoaparato gebėjimą užfiksuoti silpnus šviesos signalus, sumažindamas reikiamą ekspozicijos laiką arba apšvietimo lygį.
3. Pikselių dydis ir vaizdo raiška
Rezoliucijos kompromisas:
Didesni pikseliai gali pagerinti jautrumą, tačiau jie taip pat gali sumažinti smulkių detalių skiriamąją gebą.
Pavyzdys: 1 μm pikseliui bus sunku atskirti mažesnes nei 2 μm detales, nes gretimi elementai susilies vienas su kitu.
Pikselizacijos laipsnis didėja didėjant pikselių skaičiui, o tai reiškia, kad smulkesnės vaizdo detalės taps neryškios.
Optinės sistemos apribojimai:
Optinės sistemos skiriamoji geba taip pat yra ribojantis veiksnys sprendžiant smulkias detales. Kiekviena optinė sistema turi ribą, kurią viršijus pikselių dydžio sumažinimas nepadidins skiriamosios gebos, bet sumažins jautrumą.
Mikroskopo objektyvo pagrindu veikiančiose sistemose šią skiriamosios gebos ribą pirmiausia lemia skaitmeninė diafragma (NA).
4. Pikselių dydžio derinimas prie optinės sistemos
Idealus pikselių dydis mikroskopams su dideliu NA:
Kamera, kurios pikselių dydis yra 6,5 μm, idealiai tinka 60 kartų didinantiems mikroskopo objektyvams su dideliu NA.
Kameros su 10 arba 11 μm pikseliais geriausiai tinka 100 kartų didelio NA objektyvams.
Didesni pikseliai gali suteikti didesnį jautrumą, tačiau mažesni pikseliai nebūtinai pagerina detalių skiriamąją gebą; jie yra naudingesni smulkesnėms vaizdo detalėms užfiksuoti tik tuo atveju, jei optinė sistema gali palaikyti tokią skiriamąją gebą.
5. Išvada: pikselių dydžio, jautrumo ir skiriamosios gebos balansavimas
Pikselių dydžio kompromisas:
Didesni pikseliai geriau tinka vaizdams esant prastam apšvietimui ir jautrumui pagerinti, tačiau prarandama galimybė išskirti smulkias vaizdo detales.
Mažesni pikseliai pagerina vaizdo skiriamąją gebą, tačiau gali sumažinti jautrumą, ypač esant prastam apšvietimui.
Sistemos atitikimas:
Idealus kameros pikselių dydis priklauso nuo naudojamos optinės sistemos. Didesnio didinimo sistemose (pvz., didelės NA vertės mikroskopuose) pikselių dydis turi būti subalansuotas su optinės sistemos skiriamąja geba ir numatoma vaizdavimo paskirtimi.
