Resolución de imagen

Resolución de imagen se refiere al nivel de detalle de una imagen. El término se aplica a imágenes digitales, imágenes cinematográficas y otros tipos de imágenes. "Mayor resolución" significa más detalles de la imagen. La resolución de la imagen se puede medir de varias maneras. La resolución cuantifica qué tan cerca pueden estar las líneas entre sí y aún así estar visiblemente resueltas. Las unidades de resolución se pueden vincular a tamaños físicos (por ejemplo, líneas por mm, líneas por pulgada), al tamaño general de una imagen (líneas por altura de imagen, también conocidas simplemente como líneas, líneas de TV o TVL) o al subtenso angular. En lugar de líneas individuales, se suelen utilizar pares de líneas, compuestos por una línea oscura y una línea clara adyacente; por ejemplo, una resolución de 10 líneas por milímetro significa 5 líneas oscuras alternadas con 5 líneas claras, o 5 pares de líneas por milímetro (5 LP/mm). Las lentes fotográficas suelen indicarse en pares de líneas por milímetro.

Tipos

La resolución de las cámaras digitales se puede describir de muchas maneras diferentes.

Recuento de píxeles

El término resolución a menudo se considera equivalente al recuento de píxeles en imágenes digitales, aunque los estándares internacionales en el campo de las cámaras digitales especifican que debería llamarse "Número de píxeles totales" en relación con los sensores de imagen y como "Número de píxeles grabados" por lo que está plenamente capturado. Por lo tanto, CIPA DCG-001 requiere una notación como "Número de píxeles grabados 1000 × 1500". Según los mismos estándares, el "Número de píxeles efectivos" que tiene un sensor de imagen o una cámara digital es el recuento de sensores de píxeles que contribuyen a la imagen final (incluidos los píxeles que no están en dicha imagen pero que sin embargo apoyan el proceso de filtrado de la imagen), a diferencia del número de píxeles totales, que incluye píxeles no utilizados o protegidos contra la luz alrededor de los bordes.

Una imagen de N píxeles de altura por M píxeles de ancho puede tener cualquier resolución inferior a N líneas por altura de imagen, o N líneas de TV. Pero cuando el recuento de píxeles se denomina "resolución", la convención es describir la resolución de píxeles con el conjunto de dos números enteros positivos, donde el primer número es el número de columnas de píxeles (ancho) y el segundo es el número de filas de píxeles (alto), por ejemplo como 7680 × 6876. Otra convención popular es citar la resolución como el número total de píxeles de la imagen, generalmente expresado como número de megapíxeles, que se puede calcular multiplicando columnas de píxeles por filas de píxeles y dividiéndolo por un millón. Otras convenciones incluyen la descripción de píxeles por unidad de longitud o píxeles por unidad de área, como píxeles por pulgada o por pulgada cuadrada. Ninguna de estas resoluciones de píxeles son resoluciones verdaderas, pero en general se las conoce como tales; sirven como límites superiores en la resolución de la imagen.

A continuación se muestra una ilustración de cómo podría aparecer la misma imagen con diferentes resoluciones de píxeles, si los píxeles no se representaran correctamente como cuadrados nítidos (normalmente, se preferiría una reconstrucción suave de la imagen a partir de píxeles, pero para ilustrar los píxeles, los cuadrados nítidos mejorar el punto).

Una imagen de 2048 píxeles de ancho y 1536 píxeles de alto tiene un total de 2048×1536 = 3.145.728 píxeles o 3,1 megapíxeles. Se podría referir a ella como 2048 por 1536 o una imagen de 3,1 megapíxeles. La imagen sería de muy baja calidad (72 ppp) si se imprimiera con aproximadamente 28,5 pulgadas de ancho, pero sería una imagen de muy buena calidad (300 ppp) si se imprimiera con aproximadamente 7 pulgadas de ancho.

El número de fotodiodos en el sensor de imagen de una cámara digital en color suele ser un múltiplo del número de píxeles de la imagen que produce, porque la información de una serie de sensores de imagen en color se utiliza para reconstruir el color de un solo píxel. La imagen debe interpolarse o mostrarse en mosaico para producir los tres colores para cada píxel de salida.

Resolución espacial

Los términos borrosidad y nitidez se utilizan para imágenes digitales, pero se utilizan otros descriptores para hacer referencia al hardware que captura y muestra las imágenes.

La resolución espacial en radiología se refiere a la capacidad de la modalidad de imagen para diferenciar dos objetos. Las técnicas de baja resolución espacial no podrán diferenciar entre dos objetos que estén relativamente cerca uno del otro.

Imagen a la izquierda tiene un mayor pixel count que el de la derecha, pero sigue siendo de peor resolución espacial.

La medida de qué tan cerca se pueden resolver las líneas en una imagen se llama resolución espacial y depende de las propiedades del sistema que crea la imagen, no solo de la resolución de píxeles en píxeles por pulgada (ppi). A efectos prácticos, la claridad de la imagen se decide por su resolución espacial, no por el número de píxeles de la imagen. De hecho, la resolución espacial se refiere al número de valores de píxeles independientes por unidad de longitud.

La resolución espacial de las pantallas de los consumidores oscila entre 50 y 800 líneas de píxeles por pulgada. En los escáneres, la resolución óptica a veces se utiliza para distinguir la resolución espacial del número de píxeles por pulgada.

En la teledetección, la resolución espacial suele estar limitada por la difracción, así como por aberraciones, enfoque imperfecto y distorsión atmosférica. La distancia de muestra del suelo (GSD) de una imagen, el espacio entre píxeles en la superficie de la Tierra, suele ser considerablemente menor que el tamaño del punto resoluble.

En astronomía, a menudo se mide la resolución espacial en puntos de datos por segundo de arco subtendido en el punto de observación, porque la distancia física entre los objetos en la imagen depende de su distancia y esto varía ampliamente según el objeto de interés. Por otro lado, en microscopía electrónica, la resolución de línea o franja se refiere a la separación mínima detectable entre líneas paralelas adyacentes (por ejemplo, entre planos de átomos), mientras que la resolución puntual se refiere en cambio a la separación mínima entre puntos adyacentes. que se puede detectar e interpretar, p. como columnas adyacentes de átomos, por ejemplo. Lo primero a menudo ayuda a detectar la periodicidad en las muestras, mientras que lo segundo (aunque más difícil de lograr) es clave para visualizar cómo interactúan los átomos individuales.

En imágenes estereoscópicas 3D, la resolución espacial podría definirse como la información espacial registrada o capturada por dos puntos de vista de una cámara estéreo (cámara izquierda y derecha).

Resolución espectral

La codificación de píxeles limita la información almacenada en una imagen digital y el término perfil de color se utiliza para imágenes digitales, pero se utilizan otros descriptores para hacer referencia al hardware que captura y muestra las imágenes.

La resolución espectral es la capacidad de resolver características y bandas espectrales en sus componentes separados. Las imágenes en color distinguen la luz de diferentes espectros. Las imágenes multiespectrales pueden resolver diferencias aún más finas de espectro o longitud de onda midiendo y almacenando más de las tres imágenes tradicionales en color RGB comunes.

Resolución temporal

La resolución temporal (TR) se refiere a la precisión de una medición con respecto al tiempo.

Cámaras de cine y cámaras de alta velocidad pueden resolver eventos en diferentes puntos a tiempo. La resolución de tiempo utilizada para las películas suele ser de 24 a 48 marcos por segundo (frames/s), mientras que las cámaras de alta velocidad pueden resolver entre 50 y 300 marcos/s, o incluso más.

El principio de incertidumbre de Heisenberg describe el límite fundamental en la resolución espacial máxima de la información sobre las coordenadas de una partícula impuesta por la medición o existencia de información sobre su impulso con cualquier grado de precisión.

Esta limitación fundamental puede, a su vez, ser un factor en la resolución máxima de imágenes a escalas subatómicas, como se puede encontrar usando microscopios electrónicos de barrido.

Resolución radiométrica

La resolución radiométrica determina con qué precisión un sistema puede representar o distinguir diferencias de intensidad y generalmente se expresa como una cantidad de niveles o una cantidad de bits, por ejemplo, 8 bits o 256 niveles, que es típico de los archivos de imágenes de computadora. Cuanto mayor sea la resolución radiométrica, mejor se podrán representar, al menos en teoría, las diferencias sutiles de intensidad o reflectividad. En la práctica, la resolución radiométrica efectiva suele estar limitada por el nivel de ruido, más que por el número de bits de representación.

Resolución en varios medios

Esta es una lista de resoluciones horizontales analógicas tradicionales para diversos medios. La lista solo incluye formatos populares, no formatos raros, y todos los valores son aproximados, porque la calidad real puede variar de una máquina a otra o de una cinta a otra. Para facilitar la comparación, todos los valores son para el sistema NTSC. (Para sistemas PAL, reemplace 480 por 576). Los formatos analógicos generalmente tenían menos resolución cromática.

• Analogue y digital temprano

Muchas cámaras y pantallas compensan los componentes de color entre sí o mezclan la resolución temporal con la espacial:

• 
  cámara digital (Dirección de filtro de color de baño)
• 
  LCD (geometría triangular de píxeles)
• 
  CRT (mascara de sombra)

• Pantalla estrecha 4:3 resoluciones de pantalla de computadora
  • 320×200: MCGA
  • 320×240: QVGA
  • 640×350: EGA
  • 640×480: VGA
  • 800×600: Super VGA
  • 1024×768: XGA / EVGA
  • 1600×1200: UXGA
• Analog
  • 320×200: monitores CRT
  • 352×240: CD de vídeo
  • 333×480: VHS, Video8, Umatic
  • 350×480: Betamax
  • 420×480: Super Betamax, Betacam
  • 460×480: Betacam SP, Umatic SP, NTSC (Over-The-Air TV)
  • 580×480: Super VHS, Hi8, LaserDisc
  • 700×480: mejor definición Betamax, límite de emisión analógico (NTSC)
  • 768×576: límite de emisión analógico (PAL, SECAM)
• Digital
  • 500×480: Digital8
  • 720×480: D-VHS, DVD, miniDV, Digital Betacam (NTSC)
  • 720×480: DVD de pantalla ancha (anamorfo) (NTSC)
  • 854×480: EDTV (TV de definición mejorada)
  • 720×576: D-VHS, DVD, miniDV, Digital8, Digital Betacam (PAL/SECAM)
  • 720×576 o 1024 x 576: DVD de pantalla ancha (anamorfa) (PAL/SECAM)
  • 1280×720: D-VHS, DVD HD, Blu-ray, HDV (miniDV)
  • 1440×1080: HDV (miniDV)
  • 1920×1080: HDV (miniDV), AVCHD, DVD HD, Blu-ray, HDCAM SR
  • 1998×1080: 2K Flat (1.85:1)
  • 2048×1080: 2K cine digital
  • 3840×2160: 4K UHDTV, Ultra HD Blu-ray
  • 4096×2160: 4K cine digital
  • 7680×4320: 8K UHDTV
  • 15360×8640: cine digital 16K
  • 30720x17280: 32K
  • Las secuencias de las películas más recientes se escanean en 2.000, 4.000, o incluso 8.000 columnas, llamadas 2K, 4K y 8K, para la edición de efectos visuales de calidad en las computadoras.
  • IMAX, incluyendo IMAX HD y OMNIMAX: aproximadamente 10,000×7.000 (7.000 líneas) resolución. Es alrededor de 70 MP, que es actualmente cámara de cine digital de un solo sensor de resolución (en enero de 2012).
• Film
  • La película de 35 mm se escanea para su lanzamiento en DVD a 1080 o 2000 líneas a partir de 2005.
  • La resolución real de los negativos de cámara original de 35 mm es el tema de mucho debate. Las resoluciones Medidas de película negativa han oscilado entre 25–200 LP/mm, lo que equivale a una gama de 325 líneas para 2-perf, a (teóricamente) más de 2300 líneas para 4-perf filmado en T-Max 100. Kodak afirma que la película de 35 mm tiene el equivalente de resolución de 6K horizontalmente según un vicepresidente superior de IMAX.
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• Resoluciones modernas de la cámara digital
  • Cámara digital de formato medio – simple, no combinado un gran sensor digital – 80 MP (a partir de 2011, actual a partir de 2013) – 10320 × 7752 o 10380 × 7816 (81.1 MP).
  • Teléfono móvil – Nokia 808 PureView – 41 MP (7728 × 5368), Nokia Lumia 1020 – también 41 MP (7712 × 5360)
  • Cámara digital – Canon EOS 5DS – 51 MP (8688 × 5792)