なぜピクセルは正方形なのですか?


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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。

どちらのピクセル化された画像もかなり悪いように見えますが、ここでは六角形よりも正方形の利点があるかどうかわかりません。

六角形も3色にうまく分割されます。

それでは、LCD / CRTディスプレイの正方形の利点は何ですか?


20
コンテキストについて明確にしてください。ディスプレイ、画像形式、または印刷物について言及していますか?そして、それでも、この質問は広すぎるかもしれません。
ダニエルB

66
@DanielBが示唆するように、ピクセルは無次元の論理単位であり、実際には正方形ではありません。すべてのラスタライザーはそれらを異なる方法で処理します。たとえば、「スクリーンピクセル」のGoogle画像。
ヨリック

5
この質問は、おそらくユーザーエクスペリエンスまたは電気工学に移行する必要があります。
curiousdannii


13
わかりません。なぜこれがまったく支持され、なぜ機械工学フォーラムに移行されなかったのですか?
カールウィトフト

回答:


264

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。

それらは(必ずしも)正方形ではありません。

彼らは決して正方形ではない、と主張する人もいます(「ピクセルはポイントサンプルです。ポイントにのみ存在します。」)。


それでは、LCD / CRTディスプレイの正方形の利点は何ですか?

  • 他の配置(三角形、六角形、または他のスペースを埋めるポリゴンなど)は、計算コストが高くなります。

  • すべての画像形式は、ピクセル(形状に関係なく)が長方形の配列に配置されています。

  • 他の形状やレイアウトを選択する場合、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の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改造する必要があります。


六角形の座標系を使用する実用性

一般に、六角形の座標系を使用する場合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–現実世界の画像を六方格子に直接キャプチャできるハードウェアは高度な専門家であるため、一般には使用できません。したがって、処理を実行する前に、標準の正方格子画像を六角形に変換する効率的な手段が必要です。
  • アドレス指定と保存-画像に対して実行される操作は、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ます。また、六角形の画像は六角形画像にアクセスした時間)。さらに、従うのが簡単で、特定の関数の演算をより単純にする索引付けシステムは非常に価値があります。
  • 画像処理操作-六角形の座標系を効果的に使用するには、システムの長所、特にインデックスとストレージ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する必要があります。
  • 画像表示–そもそも実際に画像を取得する場合と同様に、表示デバイスは一般に六角形の格子を使用しません。したがって、変換された画像は、出力デバイス(モニター、プリンター、またはその他のエンティティ)に送信できる形式に戻さなければならず、結果の表示は自然な比率とスケールで表示されます。この変換の正確な性質は、使用されるインデックス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、またはより大きな畳み込みになる場合があります。

六角座標系の問題

ただし、六角形の座標系にはいくつかの問題があります。1つの問題は、人々が伝統的な正方格子に非常に慣れているということです。

ヘクスでの推論は不自然に見えるため、少し難しいかもしれません。人々は必要に応じてそれに慣れることができると主張することができますが、六角形システムは単なる二次的な選択肢であり、デフォルトでは従来のデカルト座標系で推論することに自然に傾くでしょう。

六角形の格子にマップ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です。

  • 正方形から六角形への変換とその逆の変換の必要性は、六角形格子での操作の有用性を損ないます。

  • そのような格子は、同じ見かけのサイズの同等の正方格子よりも密度が高いため、画像が操作されるよりも意図的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する必要がありますソースから直接提供されるピクセル)。

  • 正方格子に戻すと、一部のピクセル位置が互いに崩れ、見かけの詳細が失われます(元の画像よりも品質が低下する可能性があります)。

自分のビジョン作業で六角形の座標系を使用しようとする場合、六角形で動作する固有の利点がこれらの問題を上回るかどうかを最初に判断する必要があります。

ソース六角座標系


他の形状やレイアウトが試されましたか?

XO-1ディスプレイは、ピクセルごとに1色を提供します。色は、右上から左下に向かう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る色のアーチファクトを減らすために、画像が画面に送信されるときに、画像の色成分がディスプレイコントローラーによってぼやけます。

XO-1ディスプレイ(左)と典型的な液晶ディスプレイ(LCD)の比較。画像は各画面の1×1 mmを示しています。一般的なLCDは、3つの場所のグループをピクセルとしてアドレス指定します。OLPC XO LCDは、各場所を個別のピクセルとしてアドレス指定します。

ここに画像の説明を入力してください

ソースOLPC XO

他のディスプレイ(特にOLED)は、PenTileなどのさまざまなレイアウトを採用しています。

ここに画像の説明を入力してください

レイアウトは、各ユニットセルに2つの赤のサブピクセル、2つの緑のサブピクセル、1つの中央の青のサブピクセルで構成される五点形で構成されています。

これは、ほぼ同じ数のL型およびM型の錐体細胞を持ち、S錐体が大幅に少ないヒト網膜の生体模倣に触発されました。Sコーンは主に輝度の知覚に大きな影響を与えない青色の知覚に関与しているため、ディスプレイの赤と緑のサブピクセルに対して青のサブピクセルの数を減らしても画質は低下しません。

このレイアウトは、画像をレンダリングするために平均してピクセルあたり1つと1/4のサブピクセルのみを使用するサブピクセルレンダリングで動作し、それに依存するように特に設計されています。つまり、特定の入力ピクセルは、赤を中心とした論理ピクセルまたは緑を中心とした論理ピクセルにマッピングされます。

ソースPenTileマトリックスファミリ


ピクセルの簡単な定義

テレビ画面、コンピューターモニターなどで一緒に画像を形成する非常に小さなドットのいずれか。

ソースhttp://www.merriam-webster.com/dictionary/pixel


ピクセル

デジタルイメージングでは、ピクセル、ピクセル、またはピクチャエレメントは、ラスターイメージ内の物理的なポイント、またはすべてのポイントでアドレス指定可能なディスプレイデバイスの最小のアドレス指定可能なエレメントです。したがって、画面に表示される画像の最小の制御可能な要素です。

...

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。

ここに画像の説明を入力してください

ソースピクセル


ピクセルアスペクト比

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、特に標準解像度のテレビ映画との互換性が必要なシステムでは、ピクセル幅と高さが異なる長方形ピクセルのグリッドとして画像を表示します。ピクセルアスペクト比は、この違いを説明しています。

ソースピクセルアスペクト比


ピクセルは小さな正方形ではありません!

ピクセルはポイントサンプルです。ある時点でのみ存在します。

カラー画像の場合、ピクセルには実際に3つのサンプルが含まれる場合があり、サンプリングポイントで画像に寄与する各原色ごとに1つです。これはまだ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。

ピクセルへの寄与は、ピクセル自体ではなく、小さな正方形で低次の方法でモデル化できる場合があります。

ソースA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)


5
「計算量が多い」点で引用が必要です。たとえば、六角形のテッセレーションと計算分析を考慮した研究論文にリンクするのが理想的です。もっともらしい説明に名前を付けているだけのように聞こえます。
-djechlin

4
また、物事を改善する一環として、多くのソフトウェアを常に書き換えています。あなたのポイントがわかりません。
-djechlin

5
@djechlin現在、すべてのビデオ/画像仕様は、ピクセルの長方形配列に基づいています。ビデオや画像を表示するには、長方形(デカルト)座標系から六角形座標系への変換が必要です。直交座標系で線を描画するための計算は、六角形座標系で描画するよりも簡単です(これは基本的な数学です)。さらに説明が必要ですか?
DavidPostill

2
@djechlin回答が更新され、引用が含まれています
DavidPostill

4
+ 1 Microsoft Tech Memo Source。一般的に素晴らしい答え。
-shock_gone_wild

71

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、彼はタイトルが示唆したように、ピクセルが正方形であるという問題にアプローチしました。しかし、彼は答えの中で非常に洞察に富んだコメントをしました。

彼らは決して正方形ではない、と主張する人もいます(「ピクセルはポイントサンプルです。ポイントにのみ存在します。」)。

この位置は、実際にはまったく異なる答えを生み出します。各ピクセルが正方形である(またはそうでない)理由に焦点を合わせる代わりに、これらのポイントサンプリングを長方形のグリッドに整理する傾向がある理由に焦点を当てることができます。実際にはいつもそうではなかった!

この議論をするために、画像を抽象的なデータ(点のグリッドなど)として扱うことと、ハードウェアで実装することの間を行ったり来たりします。1つのビューが他のビューよりも意味がある場合があります。

始めに、かなり前に戻りましょう。従来のフィルム写真には「グリッド」がまったくありませんでした。これが、写真が常に最新のデジタル写真と比べて非常に鮮明に見える理由の1つです。代わりに、フィルム上の結晶のランダムな分布である「粒」がありました。ほぼ均一でしたが、きれいな直線配列ではありませんでした。これらの粒子の組織化は、化学的特性を使用したフィルムの製造プロセスから生じました。その結果、映画には本当に「方向性」がありませんでした。それは単なる2Dの情報の飛び散りでした。

テレビ、特に古いスキャンCRTに早送りします。CRTには写真とは異なるものが必要でした。コンテンツとしてデータを表現できる必要がありました。特に、アナログでワイヤを介して(通常、連続的に変化する一連の電圧として)ストリーミングできるデータである必要がありました。写真は2次元でしたが、1次元(時間)だけで変化するように1次元構造に変換する必要がありました。解決策は、ピクセル単位ではなくライン単位で画像をスライスすることでした。画像は行ごとにエンコードされました。各ライン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、ラインは互いに分離されていました。したがって、データは垂直方向では離散的でしたが、水平方向では連続的でした。

テレビはこのデータを物理的な蛍光体を使用してレンダリングする必要があり、カラーテレビではそれらをピクセルに分割するためのグリッドが必要でした。各テレビは、これを水平方向で異なる方法で行うことができ、より多くのピクセルまたはより少ないピクセルを提供できますが、同じ行数を持たなければなりませんでした。理論的には、あなたが提案したとおりに、ピクセルの1行おきにオフセットすることができます。ただし、実際にはこれは必要ありませんでした。実際、彼らはさらに進んだ。人間の目が実際にフレームごとに画像の半分しか送信し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番号のラインを送信し、次のフレームでは偶数番号のラインを送信し、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ちょっとしたトリックでした。480ラインのイメージがある場合、インターレースのために実際には各フレームに半分のデータしかありません。この結果は、画面上で何かが高速で移動しようとするときに非常に目に見えます。各ラインは時間的に1フレームずつシフトされ、高速で移動するものに水平ストリークが作成されます。これはかなり面白いので、私はこれに言及します:あなたの提案はグリッドの1行おきに半ピクセル右にオフセットし、インターレースはグリッドの1行おきに半分の時間シフトします!

率直に言って、これらの素敵な長方形のグリッドを簡単に作成できます。それ以上のことをする技術的な理由はありませんでした。その後、コンピューター時代に突入しました。コンピューター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。ソリューションは自然で、データはピクセルに分割されました。これで、データは垂直と水平の両方で離散的になりました。残ったのは、グリッドの作成方法を選択することだけでした。

長方形のグリッドを作成することは非常に自然でした。まず第一に、そこにあるすべてのテレビはすでにそれをやっていた!第二に、長方形のグリッドに線を描く数学は、六角形のグリッドに線を描くよりもはるかに簡単です。「しかし、六角形のグリッドでは3つの方向に滑らかな線を描くことができますが、長方形のグリッドでは2つしか描けません。」ただし、長方形のグリッドにより、水平線と垂直線を簡単に描画できました。六角形のグリッドは、どちらか一方のみを描くように作成できます。その時代には、非コンピューティング活動に長方形の形を使用していた人は多くいませんでした(長方形の紙、長方形のドア、長方形の家...)。滑らかな水平縦線は滑らかなフルカラー画像を作成する価値をはるかに上回っています...特に最初のディスプレイがモノクロであり、画像の滑らかさが思考の主要な役割を演じるまでに長い時間がかかることを考えると。

そこから、長方形グリッドの非常に強力な先例があります。グラフィックスハードウェアはソフトウェアの動作をサポートし(長方形グリッド)、ソフトウェアはハードウェアをターゲットにしました(長方形グリッド)。理論的には、一部のハードウェアは六角形のグリッドを作成しようとしたかもしれませんが、ソフトウェアはそれを報いませんでした。

これは私たちを今日に早送りします。水平線と垂直線の滑らかで滑らかな線が引き続き必要ですが、ハイエンドのRetinaディスプレイを使用すると、より簡単になります。ただし、開発者は古い長方形のグリッドの観点から考えるようにまだ訓練されています。私たちは見ているいくつかの新しいAPIは、「論理座標」をサポートし、一緒にプレイする完全な連続2Dスペースではなく、剛性の2Dピクセルのグリッドが、その遅いがありますようにそれが見えるようにするためにアンチエイリアシングを行います。最終的には、六角形のグリッドが表示される場合があります。

画面ではなく、実際にそれらを見ることができます。印刷では、六角形のグリッドを使用すること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。これは、さまざまなシステムでの「エイリアス」の行に関係しています。六角形グリッドは、目がより快適な方法でエイリアスします(六角形グリッドが1行上または下に移動する必要がある場合、斜めの遷移でスムーズに実行できます。長方形グリッドはスキップして、非常に明確な不連続性)


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テレビがどのようにして生まれたのかを説明するのに最適なのは、アナログストリームです。この標準は70年前から存在しており、色の追加は白黒との互換性を維持する方法で行われていました。現在、いくつのビデオ形式がありますか?

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"" "テレビは、物理的な蛍光体を使用して、ピクセルに分割するグリッドを使用してこのデータをレンダリングする必要がありました。" ""-これは白黒テレビに当てはまりましたか?私の理解では、個別の「物理蛍光体」(データストリーム内のピクセルのようなアイテムにはまだ対応していません)はカラーテレビに付属しており、モノクロCRTには蛍光体の連続コーティングがあります。
Random832

私は歴史が好きですが、現代のデバイスへの移行に関しては同意しません。レガシーは直線的に見えますが、テレビのカラー蛍光体を見るまで、テレビは実際には水平方向にアナログです。実際には六角形です!私たちが直線的である本当の理由は、VLSIレイアウトが六角形ではなく直線的である方が簡単だということです。
user3533030

1
白黒テレビで、なぜ蛍光体を表面に塗って、電子の流れをより強く/弱くし、完全にアナログ的な方法でより多く/より少なく発光させないのですか?要するに、なぜ(水平)ピクセルがまったくないのですか?色ができたら、物事はより複雑になります。しかし、それでも、正しく覚えていれば、色信号はピクセルごとに定義されていません。水平サンプルに関しては、均一な強度のサンプルから信号を再構成するのに必要なサンプルの数は周波数帯域幅の関数であり、ハーフ「サンプル」オフセットはこれを改善しません。
-Yakk

2
@Yakkほとんどの白黒CRTはまさにそのように構築されました-初期のBW TV CRTは、多くの場合アナログX / Yまたはラスターなしの極座標方式で制御されるレーダー/オシロスコープCRTから派生しました。テレビは、信号がどのようにエンコードされるかに対応するため、ラインごとのスキャンを使用しますが、ライン上のピクセルは使用しません。一部の特殊ディスプレイ(主に航空機のコックピット用)では、電子ビームでどの程度強く衝突したかによって色が変化する蛍光体を使用していました(そのようなディスプレイはペネトロンと呼ばれます)。
rackandboneman

21

2つの理由:

  • 長方形、円形、三角形、または4面以上の長方形は、「無駄なスペース」を最小限に抑えて他の長方形の隣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画像に寄与することが保証されます。「適合する」他の形状が存在する可能性がありますが、単純な正方形や長方形よりも製造が複雑になる可能性がありますが、追加の利点はありません。

  • 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のあるものは、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、一方向に長くまたは広くなるのではなく、正方形である必要があります。

    • ピクセルの幅が幅よりも大きい場合、水平線の最小幅は垂直線の最小幅より広くなり、同じピクセル数で水平線と垂直線が異なって見えます。

    • ピクセルを回転すると、回転角度に一致する角度の付いた線のみが滑らかに見え、他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ソフトウェアは直線に依存しているため、多くのフリンジやギザギザの例があります。

    • せん断されたピクセル(ひし形)は両方の世界で最悪です-対角線も水平/垂直も滑らかではありません。

汎用ディスプレイではなく、特定の目的に合わせたディスプレイに興味がある場合は、より柔軟に対応できます。極端な例は7セグメントLEDで、必要なのは数字を表示するだけであれば、そのような方法で配置された7つの非正方形ピクセルで十分です。または、文字を許可する15セグメントLED。


うーん、六角形でコストの引数が機能するかどうかわかりません(間違っているかもしれません)。
ティム・

@Tim-このテーマに関するいくつかの研究が必要です。ディスプレイ製造業者が六角形に技術的な利点がある場合、それらが使用されないという事実は、それらがコストまたはパフォーマンスの利点からのいかなる種類の利点も保持しないことを示します。
ラムハウンド

2
@Ramhoundはい、わかりました。もっと研究する必要があります-この質問私の研究です。私は理由を求めていない六角形-ない理由の正方形(およびいくつかのコスト比較へのリンクがいいだろう- IDKの誰もが今までしてきた場合)
ティム・

2
「彼らはおそらく、単純な正方形や長方形よりも製造するのがより複雑だろう」-引用が必要。「まだ追加の利点をもたらさない」-引用が必要。
ラファエル

1
@Raphaelさて、あなたはそのための引用を本当に必要としません-CRTでは、「ピクセル」は正方形でも長方形でもありませんでした。優れた色分布を持ち、サブピクセルレンダリングの「トリック」が少なくて済みました。液晶ディスプレイが登場したとき、それらは単に比較することができませんでした-技術は非常に長方形に近いため、従来のレイアウトは多かれ少なかれ不可能でした。もちろん、現代の「LCD」は必ずしも実際のLCDではありません。たとえば、OLEDに「液晶」を見つけることはできません。最後に、六角形(または古い学校のCRT、類似)は、写真や映画には適していますが、UIには適していません。
ルアーン

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ピクセルは必ずしも正方形ではありません!

過去には、ピクセルの形状は長方形でした。だからこそ、Photoshop、Premiere、Sony Vegasなどのプロの画像/ビデオエディターでは、ピクセルアスペクト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、最新のテレビおよびPCモニター標準のみです。

Photoshopのピクセルアスペクト比

有名な例:

  • PALアナログTV / DVD:720x576。これは明らかに16:9や4:3ではなく、5:4です。ただし、正しいピクセルアスペクト比を設定すると、正しい非ストレッチ出力画像が生成されます

  • NTSCアナログTV / DVD:720x480(3:2)。アスペクト比を設定すると、上記のPALのように16:9または4:3になります。また、垂直解像度が低いため、NTSC DVDがPALよりはるかに鮮明でないように見える理由も説明されています。

  • VCD:PAL 352×288、NTSC 352×240。どちらも4:3の画面アスペクト比を使用します
  • SVCD480x480、そして当然のことながら、スクエア出力を生成しません
  • DV1440x1080 16:9フルHD解像度
  • CGA320x200および640x200の 4:3(はい、古いコンピューター画面には長方形のピクセルがあります)
  • EGAは、320x200および640x200に加えて、4:3スクリーン用に640x350をサポートします

Adobe Premiere Pro-アスペクト比の操作


7
この答えは、(リンクだけではなく)アスペクト比についてもう少し説明することで改善できます。特定の画面解像度が正方形のピクセルを持つことができない理由は、それ自体では明らかではありません。
ジョンベントレー

1
正方形のピクセルと解像度の関係がわかりません。
-AL

すでに上記で述べた@AL。720:576は5:4で、ピクセルが正方形の場合、アスペクト比は5:4になります。ただし、ピクセルのアスペクト比が1以外の値に設定されている場合、異なるアスペクト比が生成されます。しかし、ここで解決策についてどこで言いましたか?私はちょうどアスペクト比を言った
-phuclv

3
@AL:この回答は、画面(またはファイル)のすべてのピクセルが正方形ではないことを証明しています。一部は長方形です。
スリーブマン

1
Atari 8ビットコンピューターには、解像度が80x192のグラフィックモードがいくつかあり、非常に非正方形のダッシュ型ピクセルになりました。
DaveP

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答えは次のとおりです。彼らはすべきである六角形のタイル張りが最適な光学的品質を提供するので、六角形なるので、将来的になります。
しかし、それらがまだ正方形である主な理由は2つあると思います。

  • ビットマップ画像データを正方形のグリッドで2D配列として表現する方が簡単です(ハードウェアの単純さと人間にとっての両方)
  • それは歴史的に起こったので、理由#1のためにしばらくの間そうなるでしょう。

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と思う:)誰かが質問と画面解像度またはクワッドの「二次」との関係をどのように見つけるか面白い。
私にとっては、どのビルディングブロック、正方形、または六角形がより良い光学結果を提供しますか?

まず、単純なタイルが必要ですが、カスタムエリアをより適切にカバーし、実際に六角形のタイルです。これは簡単なテストから簡単に理解できます。強力なテストは、いわゆる「リング」テストです。ここでは簡単にするために、0-背景、1-グレー、2-黒の3色を作成します。

ドットを見つめて、リングを拡大して、次のように連続的に見えるようにします。

ここに画像の説明を入力してください

確かに、UIや印刷デザイン、プラットフォーマーゲームなどの多くのタスクのために、水平線/垂直線も描画します。「Bar Test」と呼びましょう。

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このテストでは、実際の条件でより良く見えるラインスタイルを選択できます。縦線の場合はさらに簡単です。特定のタスク表示では、すべてをハードコード化することができます。そのため、関数で線を描くには、そのセグメントを水平方向に繰り返すだけです。問題は、正方形と六角形の両方のピクセルアプローチが機能することですが、正方形のタイルで同じテストを試みると、すぐに違いに気付くでしょう。DPIが非常に高い場合、それほど顕著ではありませんが、なぜより効果的なアプローチを試みるのではなく、より多くのDPIを作成してみますか?あまり意味がありません。


RGBカラーの場合、これにはおそらくより複雑な構造が必要になります。実際、上記の画像のように、グレースケールデバイスが必要です。また、アニメーションを作成するために高速のピクセル応答を使用することもクールです。

楽しみのために、ピクセルをRGBにすることができる単純な六角形の構造を作成しました。もちろん、これが実際のデバイスでどのように見えるかはわかりませんが、それでもクールに見えます。

ここに画像の説明を入力してください



状況を説明するのに役立つ非公式の説明図:

ここに画像の説明を入力してください


1
a)3dmdesign.com/development/hexmap-coordinates-the-easy-way(セットアップするのは少し難しいかもしれませんが、座標をそれらにマッピングするのは難しくありません)およびb)人間を念頭に置いて設計されたコンピューターの詳細はいつ頃からでしたか。
ティム

@Timコンピュータの詳細はそうではありませんが、人間の自己は「長方形」の方法で情報を扱う傾向があり、その結果、奇妙なデザインにつながります。このロボノートのような多くの例があります。 では、なぜロボットを人間のように見せるのでしょうか?人間工学的な観点から見ると、このロボットはタコに似ているはずですが、人間は人間です。
ミハイルV

1
@MikhailVは、人間のようなロボットを作成し、人間用に作られたものを使用できるようにします。そうでなければ、すべてがロボットのために特別に作られなければなりません。
トールビョールンラヴンアンデルセン

@ThorbjørnRavnAndersenええ、Tシャツとサングラスのように:)
ミハイルV

1
三角形は六角形よりも優れているのではないでしょうか?
レイネット

9

答えのいくつかはすでにこれに触れています... データストレージの観点から見て、非長方形の配列ほとんど想像を絶する複雑さを生み出し、非常にエラーを起こしやすいと思います。グリッドが長方形ではない物理システム(スタッガードグリッド-ハーフエッジのデータポイントなど)のモデリングで多くの経験があります。インデックス作成は悪夢です。

まず、境界を定義する方法の問題があります。通常、画像は長方形です(これも歴史の問題です。画面が六角形であれば、少し簡単になります)。したがって、画像の境界でさえ直線ではありません。各行に同じ数のピクセルを入れていますか?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、上のピクセルですか、それとも右ですか?すぐにほぼ10種類の標準が得られ、プログラマーはその方法を毎回覚えておく必要があります(行と列の違い、トップダウン/ボトムアップのインデックスの違いでさえ時々エラーを引き起こします)。これにより、変換ランドスケープ/ポートレート(長方形のグリッドでは自明ですが、補間が必要であり、ほぼ必ず16進数または異なるグリッドでの損失の多い手順)の大きな問題が生じます。

それから、長方形のレイアウトには自然な本能があります。数学には、同じレイアウトの行列があります。同様に、デカルト座標フレームは、ほとんどの一般的なケースで使用および理解するのが非常に簡単です。(x、y)でピクセルのインデックスを取得するのはx + width * yだけです(逆ではなく、スキャンラインインデックスのレガシー)。幅が2の倍数である場合、乗算する必要さえありません。基底ベクトルが直交していない場合、直角でない角度で作業すると、ベクトル代数に起因する多くの問題が発生します。回転はもはや単純なcos / sinの重ね合わせではありません。翻訳がおかしくなります。これは、計算の複雑さの長い多くをもたらします(計算するより高価数回だろう)、および コードの複雑さ(ブレゼンハム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が、16進数でやってみたくはありません)。

一般に、補間とアンチエイリアシングには、正方格子に依存する多くのアルゴリズムがあります。たとえば、双線形補間。フーリエベースのすべての処理方法は、長方形グリッドにも関連付けられています(FFTは、画像処理で非常に便利です)。

これらはすべて、メモリおよびファイル形式のデータを長方形グリッドとして保存する必要があることを示しています。表示方法はディスプレイデバイス/プリンターによって異なりますが、それはドライバーの問題です。データはデバイスに依存しないことになっているため、使用しているハードウェアを想定しないでください。上記の投稿に示されているように、人間の目の生理機能やその他の技術的要因により、非長方形ピクセルを使用することには多くの利点があります-データを正方形グリッドに保持するか、答える神経症的なプログラマーが大勢います: )

これらすべてにもかかわらず、私は実際に、時計の顔に統合するために円形のピクセル配置を持っているという考えで遊んだ(手を直線にする)。中心を通過しない直線のような単純なものを描くのがどれほど難しいか想像し始めたとき、私は上記の多くの結論に達しました。


「これは、変換ランドスケープ/ポートレートの巨大な問題をもたらします」<...>「これは、長方形ピクセルの問題ですらあります」-Oxymoron?個人的にはモニターを回転させる習慣がないので、なぜ90 *画像を回転させるのでしょうか。
ミハイルV

あなたが見ることができる多くの垂直スクリーン(いくつかの駅での到着/出発スクリーン、さまざまな広告パネルなど)が実際にあり、実際には90度回転した通常のスクリーンです。観察:img.worsethanfailure.com/images/200710/error'd/…–
オリオン

これは「機器の不適切な使用」と呼ばれます。ちなみに、16進グリッド上の任意のポイントの線描画アルゴリズムは、おそらく手間をかけずに解決できます。私はそれをやったことがないので、分割しようとしますが、正方形グリッドよりもさらにエレガントになることがわかりました。
ミハイルV

別の例として、携帯電話がタブレットであり、画像を常に動的に回転させます。そのためには、データ(ファイル形式)と画面の両方が論理的に正方形のピクセルを持っている必要があります(ハードウェアが実際にそれを表示するために何をしても)。定義上、線描画アルゴリズムには問題があります:Bresenhamは、線が水平または垂直(傾斜に応じて)に正確に1ピクセルの太さであることを保証します。16進グリッドの他のすべての行の半幅オフセットにより、「1ピクセルの太さ」の意味があいまいになります。もちろん、それはできますが、最初にアルゴリズムを新たに定義および導出する必要があります。
オリオン

「正方形のピクセルが必要」ここに問題があります。これを念頭に置いてディスプレイデバイスを作成することは絶対に避けてください。それは単なる誤解であり、ソフトウェアの誤解や冗長な抽象化層にもつながります。計算に関しては、特にコンピュータービジョンでは、多くの効果的なソリューションは本質的に3方向性です。この種のことをすると、極座標が非常に役立ちます。
ミハイルV


7

この質問は、ピクセルの実際の形状よりも配置に関するものです。

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、その逆を行うのは簡単ではないことです。

プリミティブなBravaisラティスインデックスを使用するか、

https://en.wikipedia.org/wiki/Bravais_lattice

または、長方形の従来のセルで作業し、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つの基底ベクトルが、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含まれ、後者の場合は各ピクセルが必要でx, yあり、ベースインデックスjを指定する必要があります。

最後に、「正方形」ピクセルは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、現在のパラダイムとは非常に互換性がありません。実際、生物学的システムは、視覚システム用の格子を作成する際に六角形を好みます。ハエの目を考えてください。人間の網膜も六角形に近いもの(正方形よりも)に従います。

こちらhttp://www.kybervision.com/resources/Blog/HumanRetinaMosaic.pngを参照し、ディスプレイのポイントに戻るhttp://www.kybervision.com/Blog/files/AppleRetinaDisplay.html

六角形の格子が視覚化により適していることは間違いありません。しかし、このように考えると、エンジニアは次のジレンマに直面するディスプレイを改善したいたびに、1)六角形に切り替え、パラダイムを変更し、コードとハードウェアの行のトリヨンを書き換えます2)「正方形」を小さくし、メモリーを追加し、ピクセル単位で表示寸法の2つの数値を増やします。オプション2)は常に安価です。

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

正方形のピクセルの発明者であるラッセル・カーシュは、絵を描くことに戻ります。1950年代、彼は正方形ピクセルを開発したチームの一員でした。「「二乗することは論理的なことでした」とキルシュは言います。「もちろん、論理的なことが唯一の可能性ではなく、私たちは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。」キルシュは、オレゴン州ポートランドに定住し、現在は補正に着手しました。画像をさまざまな形のピクセルで作られたより滑らかな画像に変換します。


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私はこれを言うでしょう:3dmdesign.com/development/hexmap-coordinates-the-easy-wayはかなり些細なことですか?
ティム

はい(良い点)ですが、その座標系はまだデカルトではありません。たとえば、「3x3」の表面の「hexmap」領域は9ではありません(おおよそではありません)。角度の問題ではなく、メートル法の問題です。六角形の格子は、回転した正方格子(または正方格子)ではありません。
alfC

公正な点-しかし、デカルト座標は必須ではありませんか?
ティム

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私が言ったように、原則としてではなく、私はそれがよりパラダイムの問題だと思います。(文化は技術を偏らせ、技術は粘着性があり、技術は孤立して難しい変化です)。
alfC

私はそれがパラダイムの大きな変化であることには同意しません。純粋にデジタルの場合、それはかなり単純なアドレシングの変更です。実際には、同じ離散セットが必要なので、「ブリット」関数はデータの書き込み先を認識します。長方形のソースからの画像データに関しては、問題があります。そして、16進表示用のフォントを作成することは、正方形よりもさらに簡単になります(傾斜で頭痛が少なくなります)。
ミハイルV

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直線的なピクセルに価値がある理由を理解するには、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。両方とも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。

  1. 光に敏感な要素を非直線的な方法でレイアウトします(六角パックの円など)。
  2. 電荷を収集するワイヤ(CMOS / CCDなど)を非直線的にレイアウトします
  3. このレイアウトを>> 1M x 1Mにスケーリングして、市場の需要に対応
  4. 情報を直線表示に一致させる(または補間する)

非直線表示ピクセルを実装するには、すべて同じものが必要です。

多くの人々は、中心窩カメラとディスプレイ(私たちの目が最高の真ん中の高解像度、周辺の低解像度)を作ろうとしました。その結果、常に直線的なセンサーよりもコストが高く、能力の低いものになります。

商業効率の現実は、非直線センサー/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拡張性がありません。


従来の正方形のピクセルセンサーは、アナモルフィックレンズの背後で使用されると、長方形のピクセルを持つセンサーに変わります。ボケが楕円形になるのと同じです。
JDługosz

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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され、解像度を下げたディスプレイに表示されると、正方形として表示されます。主に怠であり、処理が少ないためです。六角形のようなさまざまな形状のスケーリングは、ピクセルの一部を横切るため、より多くの処理を必要とします。正方形は単に各辺に定数を掛けているだけです。また、16進グリッドをプロットしようとすると、単純なX、Y位置だけを行うことはできません。


行全体を取得するには、+ x 100%をプロットします。次に、次の行が+ 50%オフセットされ、75%下げられます。3行目は2行目から-50%(または1行目から0%)オフセットされています。これはもっと複雑ですが、簡単だと思います-標準的なデカルト座標とは対照的に、16進座標系が存在します-Yを30° 傾斜させます3dmdesign.com/development/hexmap-coordinates-the-easy-way
ティム

4

この質問に答えるには2つの方法があります。

  1. ハードウェアでは、ピクセルは必ずしも物理的に正方形である必要はありませんが、ディスプレイデバイスのメーカーが適切と考えた形状や配置であれば、どのようなものでもかまいません。実際には、それらはしばしば正方形ではありません。
  2. ソフトウェアでは、ピクセルは「正方形」とみなされ、同じ幅と高さの領域を表すと見なされます。これは、たとえば拡大する場合、レンダリング時に正方形として描画する必要があることを意味しませんが、正方形の比率を持つ画像の領域のデータを表す必要があります。そうしないと、画像は何らかの方法で引き伸ばされて表示されます。これは純粋に慣例によるものです。

どちらの場合も、ピクセル正方形である必要はありませんが、純粋に慣例によりそのようになります。適切なケース:初期のワイドスクリーンディスプレイは、ハードウェアとソフトウェアの両方で、非ワイドスクリーンディスプレイと同じ数のピクセル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(水平サイズが垂直サイズよりも大きかった)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非標準であり、少なくとも毎日の使用では、大きな互換性の問題を引き起こす可能性があります。

簡潔な答え:

ピクセルは慣例により正方形として扱われます。


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傍観者のPOVから言うと、とにかくこれをよく見ている画面は長方形であるからです。一般的なアスペクト比は1920 x 1080です。720などの特定の長さを超えると、「高解像度」が認識されます。これは、円形または六角形のピクセルでは達成するのが非常に困難です。


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よく円形ではテッセレーションされませんが、なぜ六角形を縮小できないのかわかりません。私が作った車の画像をご覧ください-それらの多くにちょうど収まりますか?
ティム

そして、これらのアスペクト比は、形状ピクセルが...グリッドに配置されているため、長方形です。
ティム

1
@Tim、デカルトまたは通常のインデックス付けを放棄すると、「ユーザー」の観点からテッセレーションはそれほど重要ではない場合があります。網膜は(完全に)テッセレーションされておらず、最適な場合もあります(たとえば、モアレen.wikipedia.org/wiki/Moir%C3%A9_patternまたは光回折アーチファクトを回避するため)。
-alfC
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