Что значит интерполяция камеры смартфона. Интерполяция - это способ нахождения промежуточных значений

Интерполяция камеры, зачем и что это такое?

1. Типа 8 Мп матрица, а 13 Mp сам снимок
2. Это чтоб не крутить лишних проволок к матрице, мегапуксели раздувают прямо в проце.
3. Это когда пиксель дробят на несколько, чтоб при увеличении изображение не было в квадратики. Реального разрешения не прибавляет. Размазывает рисунок.
4. интерполяция - это нахождение неизвестного значения по известным значениям.
   качество интерполяции в фотографии (приближение к оригиналу) будет зависеть от грамотно составленного программного обеспечения
5. Сенсор камеры 8мп, а изображение растянули до 13мп. Отключай однозначно. Фото будут 13мп, но по качеству как 8мп (цифровой шум больше будет).
6. Реальное разрешение там в линиях на мм без замыливания в любом случае на 2мп.
7. Ну просто раздутые пикселы
   Например многие web камеры, написано что 720 и т. д. смотришь настройки а там 240х320
8. Интерполяция - в общем смысле - использование при вычислении менее сложной функции с целью достижения результата, максимально приближнного к абсолютному, достижимому только с помошью наиболее точных и правильных действий.
   В данном варианте - попросту говоря, программисты хвалят себя тем, что снимки телефоном незначительно отличаются от сделанных более сложными устройствами - фотокамерами.

1. Загрузка... какие матрицы лучше Live MOS или CMOS ??? "Live MOS матрица торговое название разновидности светочувствительных матриц, разрабатываемых Panasonic и применяемых также в изделиях Leica...
2. Загрузка... что такое линза Френеля Копировать статьи из Википедии без указания источника - нехорошо. 1. Линза Френеля2. Обычная линза Основным преимуществом линзы Френеля является е...
3. Загрузка... Скажите, а фотоаппарат Fujifilm FinePix S4300, 26-х ЗУМ, является полупрофессональным? Является продвинутой мыльницей мыльница, супурзум. для фотосессий непригодная. смотрите тут http://torg.mail.ru/digitalphoto/all/?param280=1712,1711amp;price=22000,100000 Блин, этими большими...
4. Загрузка... Чем отличается зеркальный видоискатель от оптического? что лучше? Зеркальный видоискатель - визирование происходит с помощи системы зеркал, свет проходит через непосредственно сам объектив и...
5. Загрузка... В чём разница CMOS-датчиков и CCD-датчиков пзс у видеокамер? КМОП-матрица (CMOS) -- цифровое устройство, поэтому может монтироваться на одном чипе со всеми остальными кишками...

Основные характеристики

Матрица

Тип
Установленная в веб-камере матрица может быть двух типов: CCD и CMOS.
Традиционно считается, что CCD обеспечивает более высокое качество изображения, лучшую цветопередачу, меньший уровень шумов. Однако стоимость такой матрицы значительно выше матриц другого типа.
CMOS-матрица изготавливается по традиционной для интегральных схем технологии, поэтому стоит она дешевле. Нужно отметить, что современные CMOS-сенсоры по качеству изображения уже практически догнали своих CCD-собратьев.

Число мегапикселов
от 0.1 до 16
Чем большее количество светочувствительных элементов (пикселов, англ. pixels) расположено на матрице веб-камеры, тем более точное и детальное изображение можно получить.
Самые простые модели веб-камер имеют матрицу 0.1 млн пикс., что позволяет получать изображение с разрешением 352x288. Такую камеру можно использовать только для общения через интернет.
Камеры с 0.3-мегапиксельной матрицей способны отображать 640x480 точек. Картинка при общении через интернет будет намного качественнее. Помимо проведения видеоконференций, такую камеру можно использовать для съемки небольших видеороликов.
Камеры с разрешением 1.3-2 млн пикс. можно также использовать в качестве фотокамер и получать фотографии с приличным разрешением.

Глубина цвета
от 10 до 32 бит
Чем больше разрядов используется для передачи цвета, тем больше различных оттенков может отобразить камера.
Камеры с глубиной цвета в 24 бита (по 8 бит на каждый цвет) потенциально могут обеспечить отличное качество передачи цвета. Однако на общее качество картинки влияют и другие параметры: свойства объектива камеры, разрешение фоточувствительной матрицы и др.
В некоторых моделях веб-камер производители заявляют о поддержке 32-битного цвета.

Разрешение

Разрешение (видео)
Чем выше максимальное разрешение матрицы веб-камеры в режиме съемки видео, тем более точное и детальное изображение можно получить. Разрешение – количество точек, из которых состоит изображение по горизонтали и по вертикали.
Тем, кто планирует использовать веб-камеру только для видеоконференций по интернету, подойдут как самые простые модели с разрешением 352x288, так и модификации с более высоким разрешением 640x480.
Среди современных камер встречаются и модели с еще большим разрешением. Их можно использовать для записи видео в домашних условиях.

Разрешение (фото)
Под разрешением понимается количество точек, из которых состоит изображение по горизонтали и по вертикали. Чем выше разрешение веб-камеры в режиме фотосъемки, тем более точное и детальное изображение можно получить.
Если вы планируете использовать веб-камеру в режиме фото, то обратите внимание на модели с разрешением 1280x1024 и 1600x1200.
Фоторазрешение веб-камеры часто выше ее разрешения в режиме передачи видеоизображения.

Интерполированное разрешение (видео)
Чем выше максимальное интерполированное разрешение веб-камеры в режиме съемки видео, тем более точное и детальное изображение можно получить. Разрешение – количество точек, из которых состоит изображение по горизонтали и по вертикали.

Интерполированное разрешение (фото)
Чем выше максимальное интерполированное разрешение веб-камеры в режиме съемки фото, тем более точное и детальное изображение можно получить. Разрешение – количество точек, из которых состоит изображение по горизонтали и по вертикали.
Интерполированное (или искусственно увеличенное) разрешение получается программным путем с помощью математических алгоритмов. При этом количество деталей на изображении остается неизменным. Изображение с интерполированным разрешением обычно выглядит немного лучше, чем оригинал, но серьезно относиться к большим значениям этого параметра не стоит.

Интерполированное разрешение в мегапикселях (фото)
от 1.2 до 20 Мпикс
В некоторых случаях производители указывают не разрешение по вертикали и горизонтали, а количество пикселей, из которых состоит матрица с таким разрешением.

Частота кадров

Максимальная
от 9 до 90 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео определяет качество видеотрансляции. При медленной смене кадров обновление картинки происходит недостаточно часто и подвижные объекты на экране перемещаются рывками.
При частоте 15 кадров/с на экране рывки в движении очень заметны; при частоте 30 кадров/с движение становится плавным.
Частота кадров во многих случаях зависит от разрешения передаваемого видео. Например, при разрешении 352x288 веб-камера способна создавать видеопоток с частотой кадров в 30 Гц, тогда как при разрешении 640x480 частота кадров уменьшается до 15 Гц.
Нужно отметить, что качество передаваемого через интернет изображения зависит не только от самой веб-камеры, но также от скорости и надежности сетевого соединения.

Для 352x288
от 15 до 60 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 352x288 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Для 640x480
от 15 до 60 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 640x480 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Для 1280x720
от 8 до 90 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 1280x720 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Для 1280x1024
от 6 до 30 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 1280x1024 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Для 1600x1200
от 5 до 30 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 1600x1200 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Для 1920x1080
от 5 до 60 Гц
Максимальная частота кадров в режиме видео при разрешении 1920x1080 (Подробнее см. "Максимальная частота кадров").

Фокусировка

Автоматическая
Веб-камера с автофокусом позволяет получать неизменно четкое и сфокусированное изображение. Например, если во время общения по интернету человек случайно отодвинется от камеры и выйдет из зоны резкости, то авофокус сам перенастроит оптическую систему, и изображение снова будет резким. Следует учесть, что такой функцией чаще всего не обладают самые простые модели веб-камер.

Ручная
Чтобы получить резкое и четкое изображение, некоторые модели веб-камер оснащаются функцией ручной фокусировки. У простых моделей для этого используется кольцо на объективе камеры. С "продвинутыми" камерами настройку фокусировки можно производить непосредственно в программе, управляющей работой устройства. У таких моделей часто присутствует функция автоматической фокусировки (см. "Автоматическая фокусировка"), при этом ручная фокусировка используется в случаях, когда автоматика не может справиться с поставленной задачей.

Zoom

Оптический
от 4 до 10x
Некоторые модели веб-камер имеют объектив с переменным фокусным расстоянием.
Изменение величины фокусного расстояния приводит к визуальному "приближению" или "удалению" объекта съемки. Кратность оптического зума показывает, во сколько раз объектив может изменять масштаб съемки. Чем больше это число, тем больше возможностей у оператора, пользующегося веб-камерой.

Цифровой
от 2 до 10x
Некоторые модели веб-камер имеют функцию цифрового зума, которая позволяет увеличивать изображение, что эквивалентно приближению к объекту съемки.
Цифровое увеличение изображения производится программно с помощью увеличения размера пиксела изображения. При большом разрешении матрицы такое увеличение можно производить без заметного ухудшения качества изображения.
Кратность зума показывает, во сколько раз объектив может изменять масштаб съемки.

Углы обзора и вращения

Угол обзора объектива
от 42 до 180 градусов
Угол обзора объектива веб-камеры определяет, какая часть пространства попадет в кадр. Он зависит от размера фоточувствительной матрицы и параметров объектива камеры.
Широкоугольный объектив (с углом обзора 70-90 градусов) позволяет захватить больше объектов без ущерба качеству изображения.

Угол наклона
от 25 до 270 градусов

Угол наклона вверх
от 15 до 60 градусов
Конструкция многих моделей предусматривает возможность наклона камеры, что дает возможность быстро перенаправить объектив в нужном направлении. Чем больше угол наклона, тем удобнее работать с камерой.

Угол наклона вниз
от 15 до 90 градусов
Конструкция многих моделей предусматривает возможность наклона камеры, что дает возможность быстро перенаправить объектив в нужном направлении. Чем больше угол наклона, тем удобнее работать с камерой.

Угол поворота по горизонтали
от 55 до 360 градусов
Конструкция многих моделей предусматривает возможность вращения камеры в горизонтальной плоскости при неизменном положении подставки. Некоторые веб-камеры можно вращать вокруг вертикальной оси на 360 градусов. Чем больше угол поворота, тем комфортнее работа с камерой.

Функциональность

Подключение
Для подключения веб-камеры к компьютеру используются интерфейсы USB 1.1 или USB 2.0.
Для USB 1.1 максимальная скорость передачи данных составляет всего 12 Мбит/с, что обычно приводит к ограничению скорости передачи видео в 640x480 точек до 15 кадров в секунду. USB 1.1 можно встретить в самых простых моделях веб-камер.
USB 2.0 обеспечивает скорость передачи в 480 Мбит/с, что уже не накладывает ощутимых ограничений на качество видеоизображения. Например, можно передавать видео в 640x480 точек со скоростью 30 кадров в секунду.

Wi-Fi
Поддержка web-камерой Wi-Fi соединения, благодаря которому пользователь может транслировать видеоизображение по беспроводной сети на планшет, смартфон или компьютер, проводить онлайн-трансляцию и управлять web-камерой с подключаемого устройства.

Микрофон
В зависимости от модели веб-камера может иметь встроенный микрофон или микрофон, поставляющийся отдельно в комплекте. У некоторых простейших моделей микрофон может отсутствовать.
При наличии встроенного микрофона в веб-камере сигнал передается по интерфейсу USB вместе с видеосигналом, таким образом, необходимость в дополнительном кабеле отпадает. Настройка чувствительности микрофона производится с помощью программы, которая управляет работой веб-камеры.
В некоторых случаях у веб-камеры нет встроенного микрофона, но он поставляется в комплекте. Основным недостатком такого микрофона является то, что его нужно отдельно подключать в соответствующий разъем звуковой карты компьютера. Иногда камеры комплектуются не отдельным микрофоном, а гарнитурой (см. "Гарнитура в комплекте").
У самых простых моделей микрофон может вообще отсутствовать. Для передачи звука потребуется отдельно приобрести микрофон или гарнитуру и подключить это устройство к звуковой карте.

Крепление на мониторе
Для того чтобы освободить место на столе, многие модели веб-камер можно установить на монитор с помощью специального крепления.

Механический привод слежения
Механический привод слежения разворачивает камеру с помощью специального механизма и позволяет автоматически удерживать лицо пользователя, находящееся в поле зрения камеры, в центре передаваемого изображения.
У многих моделей функция слежения за лицом реализуется с помощью программного обеспечения (см. "Функция слежения за лицом"). Диапазон, в пределах которого работает эта функция, существенно ограничен. У моделей с механическим приводом слежение за пользователем происходит значительно лучше.

Кнопка быстрой фотосъемки
Кнопка на корпусе веб-камеры для получения фотографии аналогична кнопке спуска затвора в обычном фотоаппарате. Таким образом, чтобы превратить веб-камеру в фотокамеру, достаточно направить объектив на объект съемки, нажать на кнопку и - получить фотографию.

Функция слежения за лицом
Функция слежения за лицом позволяет автоматически удерживать лицо пользователя, находящееся в поле зрения камеры, в центре передаваемого изображения. Это упрощает выбор места расположения камеры и повышает удобство работы в режиме видеоконференции.
У большинства моделей функция слежения за лицом реализуется с помощью программного обеспечения. Однако в продаже также встречаются камеры, у которых слежение за лицом пользователя производится с помощью специального привода (см. "Механический привод слежения").

Шторка
Конструктивно предусмотренное наличие шторки на объективе камеры позволит защитить линзы от попадания на них пыли, а пользователя - от случайной/непредвиденной записи.

Подсветка
Встроенная подсветка предназначена для улучшения изображения при недостаточном освещении.

Совместимость

Совместимость с Windows
Наличие драйверов для работы с операционными системами из семейства Windows.

Совместимость с MacOS
Наличие драйверов для работы с операционными системами из семейства MacOS.
Параметр будет важен для тех, кто планирует подключать веб-камеру к компьютеру Apple (совместимость с MacOS). Если Windows поддерживают практически все веб-камеры, то работу с MacOS производители гарантируют только для некоторых.

Совместимость с Linux
Наличие драйверов для работы с операционными системами из семейства Linux.
Параметр будет важен для тех, кто планирует подключать веб-камеру к компьютеру с Linux. Если Windows поддерживают практически все веб-камеры, то работу с Linux производители гарантируют только для некоторых.

Совместимые операционные системы
Подробной список совместимых операционных систем с названием и версией.

Дополнительная информация

Чехол в комплекте
Чехол будет полезен тем, кто планирует брать веб-камеру в поездки.

Гарнитура в комплекте
Гарнитуру удобно использовать для общения через интернет. Часто гарнитурой комплектуются веб-камеры, не имеющие встроенного микрофона (см. "Микрофон").

Длина кабеля
от 0.45 до 5 м
Чем длиннее кабель, соединяющий веб-камеру с компьютером, тем свободнее можно перемещать веб-камеру. Если вы планируете использовать камеру для домашней видеосъемки, то длинный кабель будет полезен.

Габариты

Ширина
от 20 до 185 мм

Высота
от 15 до 236 мм
Параметр может быть важен для тех, кто планирует брать веб-камеру в поездки.

Глубина
от 9 до 183 мм
Параметр может быть важен для тех, кто планирует брать веб-камеру в поездки.

Вес
от 23 до 350 г
Параметр может быть важен для тех, кто планирует брать веб-камеру в поездки.

Встроенная камера — не последнее дело при выборе смартфона. Для многих важен этот параметр, так что многие при поиске нового смартфона обращают на то, сколько заявлено мегапикселей в камере. В тоже время, разбирающиеся люди знают, что не в них дело. Так что давайте рассмотрим на что нужно обращать внимание при выборе смартфона с хорошей камерой.

То, как будет снимать смартфон, зависит от того, какой модуль камеры в нем установлен. Выглядит он как на фото (модули передней и основной камер выглядят примерно одинаково). Он легко размещается в корпусе смартфона и, как правило, крепится шлейфом. Такой способ позволяет легко его заменить в случае поломки.

Монополистом на рынке является Sony. Именно её камеры, в подновляющем большинстве, используются в смартфонах. Также производством занимаются OmniVision и Samsung.

Немаловажен сам производитель смартфона. В действительности, от бренда зависит многое, и уважающая себя компания оснастит свой аппарат действительно хорошей камерой. Но давайте разберемся от чего зависит качество съемки смартфона по пунктам.

Процессор

Вы удивлены? Именно процессор зайдется обработкой снимка, когда получит данные с фотоматрицы. Какой бы качественной не была матрица, слабый процессор не сможет обработать и преобразовать ту информацию, которую получит от неё. Это касается не только записи видео в высоком разрешении и быстрой смене кадров в секунду, но и создании снимков высокого разрешения.

Разумеется, чем больше кадров в секунду меняется, тем больше нагрузка на процессор.

Среди людей разбирающихся в телефонах, или считающих что они разбираются, бытуют мнение, что смартфоны с процессорами американской Qualcomm снимают лучше, чем смартфоны на тайваньских процессорах MediaTek. Не опровергать и не подтверждать я этого не буду. Ну а то, что смартфонов с отличными камерами на малопроизводительных китайских процессорах Spreadtrum нет, по состоянию на 2016 год, это уже факт.

Количество мегапикселей

Снимок состоит из пикселей (точек), которые формирует фотоматрица во время съемки. Разумеется, чем больше пикселей, тем качественнее должно быть изображение, выше его четкость. В камерах этот параметр указывается как мегапиксели.

Мегапиксели (Мп, Мпкс, Mpix) - показатель разрешения фотографий и видео (количества пикселей). Один мегапиксель - один миллион пикселей.

Возьмем, для примера, смартфон Fly IQ4516 Tornado Slim . Он снимает фотографии в максимальном разрешении 3264x2448 писклей (3264 цветных точек по ширине и 2448 по высоте). 3264 писклей умножаем на 2448 писклей, выходит 7 990 272 пикселя. Число большое, поэтому его переводят в значение Мега. То есть, число 7 990 272 пикселя, примерно, 8 миллионов пикселей, то есть 8 мегапикселей.

По идее, больше писклей, значит четче фотография. Но не стоит забывать о шумах, о ухудшении съемки при плохом освещении и т.д.

Интерполяция

К сожалению, многие китайские производители смартфонов не брезгают программным увеличением разрешения. Это называется интерполяцией. Когда камера может сделать снимок в максимальном разрешении 8 Мп, а его программно увеличивают до 13 Мп. Разумеется, при этом качество лучше не становиться. Как не быть обманутым в такой случае? Ищите в Интернете информацию о том, какой модуль камеры используется в смартфоне. В характеристиках модуля указано в каком разрешении он снимает. Если не нашли информацию о модуле — уже есть повод насторожиться. Иногда в характеристиках смартфона может быть честно указано, что камера интерполирована, например, с 13 Мп до 16 Мп.

Программное обеспечение

Не стоит недооценивать программное обеспечение, обрабатывающее цифровое изображение и представляющее его нам в том конечном виде, каким мы видим его на экране. Оно определяет передачу цветов, устраняет шумы, обеспечивает стабилизацию изображения (когда смартфон в руке дергается при съемке) и т. д. Не говоря уже о различных режимах съемки.

Матрица камеры

Важен тип матрицы (CCD или CMOS) и её размер. Именно она захватывает изображение и передает его на обработку процессору. От матрицы зависит разрешение камеры.

Диафрагма (светосила)

При выборе смартфона с хорошей камерой стоит обращать внимание на этот параметр. Грубо говоря, он указывает то, сколько света получает матрица через оптику модуля. Чем больше, тем лучше. Меньше сета — больше шумов. Обозначается диафрагма буквой F со слешем (/). После слеша и указывается значение диафрагмы, и, чем оно меньше, тем лучше. Как пример, указывается так: F/2.2, F/1.9. Часто указывается в технических характеристиках смартфона.

Камера с диафрагмовом F/1.9 будет снимать лучше при слабом освещении, чем камера с диафрагмой F/2.2, так как в ней на матрицу попадает больше света. Но и стабилизация при этом важна, как программная, так и оптическая.

Оптическая стабилизация

Смартфоны редко оснащаются оптической стабилизацией. Как правило, это дорогие аппараты с продвинутой камерой. Такой аппарат можно назвать камерофоном.

Съемка смартфоном ведется с подвижной руки и чтобы изображение не было смазано, применяется оптическая стабилизация. Может быть и гибридная стабилизация (программная + оптическая). Особенно важна оптическая стабилизация при длинной выдержке, когда из-за недостаточной освещенности снимок может делаться на протяжении 1-3 секунд в специальном режиме.

Вспышка

Вспышка может быть светодиодная и ксеноновая. Последняя обеспечит намного лучшие фотографии при отсутствии освещенности. Встречается двойная светодиодная вспышка. Редко, но может быть и две: светодиодная и ксеноновая. Это самый лучший вариант. Реализовано в камерофоне Samsung M8910 Pixon12.

Как видно, то, как будет снимать смартфон зависит от многих параметров. Так что при выборе, в характеристиках стоит обращать внимание на название модуля, диафрагму, наличие оптической стабилизации. Лучше всего поискать обзоры конкретного телефона в Интернете, где можно ознакомиться с примерами снимков, а также мнением автора о камере.

Интерполяция изображений происходит во всех цифровых фотографиях на определённом этапе, будь то дематризация или масштабирование. Она происходит всякий раз, когда вы изменяете размер или развёртку изображения из одной сетки пикселей в другую. Изменение размера изображения необходимо,когда вам нужно увеличить или уменьшить число пикселей, тогда как изменение положения может происходить в самых различных случаях: исправление искажений объектива, смена перспективы или поворот изображения.

Даже если изменению размера или развёртки подвергается одно и то же изображение, результаты могут значительно отличаться в зависимости от алгоритма интерполяции. Поскольку любая интерполяция является всего лишь приближением, изображение будет несколько терять в качестве всякий раз, когда подвергается интерполяции. Данная глава призвана обеспечить лучшее понимание того, что оказывает влияние на результат, - и тем самым помочь вам минимизировать любые потери качества изображения, вызванные интерполяцией.

Концепция

Суть интерполяции заключается в использовании имеющихся данных для получения ожидаемых значений в неизвестных точках. Например, если вам захотелось знать, какова была температура в полдень, но измеряли её в 11 и в час, можно предположить её значение, применив линейную интерполяцию:

Если бы у вас имелось дополнительное измерение в половине двенадцатого, вы могли бы заметить, что до полудня температура росла быстрее, и использовать это дополнительное измерение для квадратической интерполяции:

Чем больше измерений температуры вы будете иметь около полудня,тем более комплексным (и ожидаемо более точным) может быть ваш алгоритм интерполяции.

Пример изменения размера изображения

Интерполяция изображений работает в двух измерениях и пытается достичь наилучшего приближения в цвете и яркости пикселя, основываясь на значениях окружающих пикселей. Следующий пример иллюстрирует работу масштабирования:

В отличие от колебаний температуры воздуха и вышеприведенного идеального градиента, значения пикселей могут меняться намного более резко от точки к точке. Как и в примере с температурой, чем больше вы знаете об окружающих пикселях, тем лучше сработает интерполяция. Вот почему результаты быстро ухудшаются по мере растягивания изображения, а кроме того, интерполяция никогда не сможет добавить изображению детальности, которой в нём нет.

Пример вращения изображения

Интерполяция происходит также каждый раз, когда вы поворачиваете или изменяете перспективу изображения. Предыдущий пример был обманчив, поскольку это частный случай, в котором интерполяторы обычно работают неплохо. Следующий пример показывает, как быстро может быть потеряна детальность изображения:

Поворот на 90° не вносит потерь, поскольку ни один пиксель не требуется поместить на границу между двумя (и как следствие разделить). Заметьте, как большая часть деталей теряется при первом же повороте, и как качество продолжает падать при последующих. Это означает, что следует избегать вращений, насколько возможно ; если неровно выставленный кадр требует поворота, не следует вращать его более одного раза.

Вышеприведенные результаты используют так называемый «бикубический» алгоритм и показывают существенное ухудшение качества. Обратите внимание, как снижается общий контраст в связи со снижением интенсивности цвета, как вокруг светло-синего возникают тёмные гало. Результаты могут быть значительно лучше в зависимости от алгоритма интерполяции и изображаемого предмета.

Типы алгоритмов интерполяции

Общепринятые алгоритмы интерполяции можно поделить на две категории: адаптивные и неадаптивные. Адаптивные методы изменяются в зависимости от предмета интерполяции (резкие границы, гладкая текстура), тогда как неадаптивные методы обрабатывают все пиксели одинаково.

Неадаптивные алгоритмы включают: метод ближайшего соседа, билинейный, бикубический, сплайны, функция кардинального синуса (sinc), метод Ла́нцоша и другие. В зависимости от сложности, они используют от 0 до 256 (или более) смежных пикселей для интерполяции. Чем более смежных пикселей они включают, тем более точными могут оказаться, но это достигается за счёт значительного прироста времени обработки. Эти алгоритмы могут использоваться как для развёртки, так и для масштабирования изображения.

Адаптивные алгоритмы включают в себя многие коммерческие алгоритмы в лицензированных программах, таких как Qimage, PhotoZoom Pro, Genuine Fractals и другие. Многие из них применяют различные версии своих алгоритмов (на основе попиксельного анализа), когда обнаруживают наличие границы - с целью минимизировать неприглядные дефекты интерполяции в местах, где они наиболее видны. Эти алгоритмы в первую очередь разработаны для максимизации бездефектной детальности увеличенных изображений, так что некоторые из них для вращения или изменения перспективы изображения непригодны.

Метод ближайшего соседа

Это наиболее базовый из всех алгоритмов интерполяции, который требует наименьшего времени обработки, поскольку учитывает только один пиксель - ближайший к точке интерполяции. В результате каждый пиксель просто становится больше.

Билинейная интерполяция

Билинейная интерполяция рассматривает квадрат 2x2 известных пикселя, окружающих неизвестный. В качестве интерполированного значения используется взвешенное усреднение этих четырёх пикселей. В результате изображения выглядят значительно более гладко, чем результат работы метода ближайшего соседа.

Диаграмма слева относится к случаю, когда все известные пиксели равны, так что интерполированное значение просто является их суммой, поделенной на 4.

Бикубическая интерполяция

Бикубическая интерполяция идёт на один шаг дальше билинейной, рассматривая массив из 4x4 окружающих пикселей - всего 16. Поскольку они находятся на разных расстояниях от неизвестногопикселя, ближайшие пиксели получают при расчёте больший вес. Бикубическая интерполяция производит значительно более резкие изображения, чем предыдущие два метода, и возможно, является оптимальной по соотношению времени обработки и качества на выходе. По этой причине она стала стандартной для многих программ редактирования изображений (включая Adobe Photoshop), драйверов принтеров и встроенной интерполяции камер.

Интерполяция высшего порядка: сплайны и sinc

Есть много других интерполяторов, которые принимают во внимание больше окружающих пикселей и таким образом требуют более интенсивных вычислений. Эти алгоритмы включают в себя сплайны и кардинальный синус (sinc), и они сохраняют большинство информации об изображении после интерполяции. Как следствие, они являются исключительно полезными, когда изображение требует нескольких поворотов или изменений перспективы за отдельные шаги. Однако, для однократных увеличений или поворотов такие алгоритмы высшего порядка дают незначительное визуальное улучшение при существенном увеличении времени обработки. Более того, в некоторых случаях алгоритм кардинального синуса на гладком участке отрабатывает хуже, чем бикубическая интерполяция.

Наблюдаемые дефекты интерполяции

Все неадаптивные интерполяторы пытаются подобрать оптимальный баланс между тремя нежелательными дефектами: граничными гало, размытием и ступенчатостью.

Даже наиболее развитые неадаптивные интерполяторы всегда вынуждены увеличивать или уменьшать один из вышеприведенных дефектов за счёт двух других - как следствие, как минимум один из них будет заметен. Заметьте, насколько граничное гало похоже на дефект, порождаемый повышением резкости с помощью нерезкой маски , и как оно повышает кажущуюся резкость посредством усиления чёткости .

Адаптивные интерполяторы могут создавать или не создавать вышеописанные дефекты, но они тоже могут породить несвойственные исходному изображению текстуры или одиночные пиксели на крупных масштабах:

С другой стороны, некоторые «дефекты» адаптивных интерполяторов тоже могут рассматриваться как преимущества. Поскольку глаз ожидает увидеть в областях с мелкой текстурой, таких как листва, детали вплоть до мельчайших подробностей, подобные рисунки могут обмануть глаз на расстоянии (для определённых видов материала).

Сглаживание

Сглаживание или анти-алиасинг является процессом, который пытается минимизировать появление ступенчатых или зубчатых диагональных границ, которые придают тексту или изображениям грубый цифровой вид:

	300%

Сглаживание удаляет эти ступеньки и создаёт впечатление более мягких границ и высокого разрешения. Оно принимает во внимание, насколько идеальная граница перекрывает смежные пиксели. Ступенчатая граница просто округлена вверх или вниз без промежуточного значения, тогда как сглаженная граница выдаёт значение, пропорциональное тому, насколько много от границы попало в каждый пиксель:

Важным соображением при увеличении изображений является предотвращение чрезмерной ступенчатости в результате интерполяции. Многие адаптивные интерполяторы определяют наличие границ и корректируются с целью минимизировать ступенчатость, сохранив при этом резкость границы . Поскольку сглаженная граница содержит информацию о своём положении при более высоком разрешении, вполне возможно, мощный адаптивный (определяющий границы) интерполятор сможет хотя бы частично реконструировать границу при увеличении.

Оптический и цифровой зум

Многие компактные цифровые камеры могут осуществлять как оптическое, так и цифровое увеличение (зум). Оптический зум осуществляется движением вариобъектива, так чтобы свет усиливался до попадания на цифровой сенсор. На контрасте, цифровой зум понижает качество, поскольку осуществляет простую интерполяцию изображения - уже после получения его сенсором.

оптический зум (10x)		цифровой зум (10x)

Даже несмотря на то, что фото с использованием цифрового зума содержит то же число пикселей, его детальность отчётливо меньше, чем при использовании оптического зума. Цифровой зум следует практически полностью исключить , за вычетом случаев, когда он помогает отобразить удалённый объект на ЖК-экране вашей камеры. С другой стороны, если вы обычно снимаете в JPEG и хотите впоследствии обрезать и увеличить снимок, цифровой зум имеет преимущество в том, что его интерполяция осуществляется до внесения дефектов компрессии. Если вы обнаруживаете, что цифровой зум вам нужен слишком часто, купите телеконвертор, а ещё лучше объектив с большим фокусным расстоянием.