Resolution

آیا با تعاریف رزولوشن آشنایی دارید؟ برای توضیح بهتر، بیایید به صورت قابل لمس‌تری درباره رزولوشن صحبت کنیم. آیا عباراتی مانند 720p، 1080p و 4K را شنیده‌اید؟ هر صفحه نمایش یا تصویر از اجزایی کوچک‌تر تشکیل شده است که به آن‌ها پیکسل گفته می‌شود. وقتی تعداد زیادی پیکسل در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند، یک تصویر شکل می‌گیرند. حال اگر تعداد و تراکم این پیکسل‌ها بیشتر باشد، وضوح تصویر بالاتر خواهد بود. به عنوان مثال، رزولوشن 720p به معنی داشتن 720 پیکسل در ارتفاع تصویر است. همچنین، رزولوشن 1080p به معنی داشتن 1080 پیکسل در ارتفاع تصویر است و رزولوشن 4K به معنی داشتن حدود 4000 پیکسل در افقی تصویر است.

 

به عبارت دیگر، وضوح صفحه نمایش یا حالت‌های نمایش دستگاه نمایشگر، تعداد پیکسل‌های متمایز در هر بعد است. برای نمایشگرهای مختلف، این تعبیر متغیر است، مانند نمایشگرهای CRT، نمایشگرهای تخت، نمایشگرهای کریستال مایع یا نمایشگرهای PDP (پیکسل ثابت). در پایین، نمودار رایج‌ترین وضوح نمایشگرها را نشان می‌دهد. رنگ هرنوع وضوح، نسبت نمایش را نشان می‌دهد.

 

در نمودار زیر، رایج‌ترین وضوح نمایشگرها را مشاهده می‌کنید که رنگ هر ستون با وضوح مختلف، نسبت نمایش را نشان می‌دهد.

 

 

برای محاسبه‌ی نمودار، تعداد پیکسل‌های عرض ضربدر تعداد پیکسل‌های ارتفاع را محاسبه می‌کنیم. به عنوان مثال، یک وضوح 1024×768 به این معنی است که عرض تصویر 1024 پیکسل و ارتفاع آن 768 پیکسل است.

 

داشتن یک نمایشگر با وضوح ثابت به این معنی است که برای نمایش ورودی‌های ویدیویی با فرمت‌های مختلف، تمامی نمایشگرها به یک موتور مقیاس بندی (پردازنده‌ی ویدیویی دیجیتالی) نیاز دارند تا فرمت تصویر ورودی را با وضوح نمایشگر مطابقت دهند.

 

استفاده از اصطلاح “رزولوشن” برای تلفن، تبلت، مانیتور و تلویزیون، هر چند رایج است، اما درست نیست. به طور کلی، این اصطلاح به معنای ابعاد پیکسل و حداکثر تعداد پیکسل در هر بعد (مثلاً 1920 × 1080) استفاده می‌شود و در مورد تراکم پیکسلی نمایشگری که تصویر روی آن شکل گرفته است، اطلاعات کافی را نمی‌دهد. وضوح به درستی به تراکم پیکسل، یعنی تعداد پیکسل‌ها در واحد فاصله یا مساحت، اشاره دارد و وضوح صفحه‌نمایش بر حسب پیکسل در اینچ (PPI) اندازه‌گیری می‌شود. در اندازه‌گیری آنالوگ، اگر صفحه نمایش 10 اینچ ارتفاع داشته باشد، وضوح افقی در یک مربع به عرض 10 اینچ اندازه‌گیری می‌شود. برای استانداردهای تلویزیون، وضوح معمولا به عنوان “رزولوشن افقی خطوط، در هر ارتفاع تصویر” بیان می‌شود. به‌عنوان مثال، تلویزیون‌های NTSC آنالوگ معمولاً می‌توانند حدود 340 خط وضوح افقی “در هر ارتفاع تصویر” را از منابع خارج از هوا نمایش دهند، که معادل حدود 440 خط کل اطلاعات تصویر واقعی از لبه چپ به لبه راست است.

 

 

برخی مفسران از وضوح نمایشگر برای نشان دادن طیفی از فرمت‌های ورودی استفاده می‌کنند که الکترونیک ورودی نمایشگر آن‌ها را می‌پذیرد. این فرمت‌ها اغلب شامل قالب‌هایی بزرگ‌تر از اندازه شبکه اصلی صفحه نمایش هستند و حتی اگر برای مطابقت با پارامترهای صفحه نمایش، آن‌ها باید کوچک‌تر شوند (مثلاً ورودی 1920 × 1080 روی نمایشگر با آرایه 768 × 1366 پیکسلی). در مورد ورودی‌های تلویزیون، بسیاری از تولیدکنندگان ورودی‌ها را گرفته و آن‌ها را کوچک‌نمایی می‌کنند تا نمایشگر را تا 5% “بیش‌ازحد” اسکن کنند. بنابراین، وضوح ورودی لزوماً با وضوح نمایشگر مطابقت ندارد.

 

درک چشم از وضوح صفحه نمایش می‌تواند تحت تأثیر عوامل متعددی قرار گیرد، از جمله رزولوشن تصویر و وضوح نوری. یکی از عوامل مهم، شکل مستطیلی صفحه نمایش است که به صورت نسبت عرض تصویر فیزیکی به ارتفاع تصویر فیزیکی بیان می‌شود. این نسبت به عنوان نسبت تصویر شناخته می‌شود. در برخی موارد، لزوماً نسبت ابعاد فیزیکی صفحه و نسبت ابعاد پیکسل‌های جداگانه یکسان نیست. به عنوان مثال، یک آرایه 1280 × 720 در یک صفحه نمایش 16:9 دارای پیکسل‌های مربع است، اما آرایه 1024 × 768 در یک صفحه نمایش 4:3 دارای پیکسل‌های مستطیلی است.

 

در حالی که برخی از نمایشگرهای مبتنی بر CRT ممکن است از پردازش ویدیوی دیجیتال استفاده کنند که شامل مقیاس بندی تصویر با استفاده از آرایه‌های حافظه است، در نهایت “رزولوشن نمایش” در این نمایشگرها تحت تأثیر پارامترهای مختلفی مانند اندازه نقطه و فوکوس، اثرات آستیگماتیک در گوشه‌های نمایشگر و رنگ، قرار می‌گیرد. هم‌چنین، در نمایشگرهای رنگی و پهنایِ‌باند ویدیو، ماسک سایه فسفر مانند Trinitron نقش مهمی در بهبود کیفیت تصویر ایفا می‌کند.

 

اکثر تولیدکنندگان تلویزیون، تصاویر روی نمایشگرهای خود (CRT و PDP، LCD و غیره) را به طور “بیش از حد” اسکن می‌کنند، به طوری که برای مثال ممکن است اندازه تصویر از 720 × 576 (480) به 680 × 550 (450) کاهش یابد. این اندازه ناحیه نامرئی تا حدی به دستگاه نمایشگر بستگی دارد. برخی از تلویزیون‌های HD نیز به همین میزان این کار را انجام می‌دهند.

 

 

اما نمایشگرهای رایانه مانند پروژکتورها معمولاً به اندازه لازم اسکن می‌شوند، اگرچه بسیاری از مدل‌ها (به ویژه نمایشگرهای CRT) این امکان را دارند. نمایشگرهای CRT تمایل دارند در پیکربندی‌های موجودی کمتر اسکن شوند تا اعوجاج فزاینده در گوشه‌ها را جبران کنند.

 

تلویزیون‌ها دارای استاندارد های  زیر هستند:

تلویزیون با کیفیت استاندارد ( SDTV ):

480i ( استاندارد دیجیتال سازگار با NTSC که از دو فیلد به هم پیوسته 243 خطی استفاده می کند)

576i ( استاندارد دیجیتال سازگار با PAL که از دو فیلد به هم پیوسته 288 خطی استفاده می کند)

تلویزیون با کیفیت پیشرفته ( EDTV ):

480p ( اسکن پیشرونده 720 × 480 )

576p ( اسکن پیشرونده 720 × 576 )

تلویزیون با کیفیت بالا ( HDTV ):

720p ( اسکن پیشرونده 1280 × 720 )

1080i ( 1920 × 1080 تقسیم به دو فیلد در هم آمیخته 540 خطی)

1080p ( اسکن پیشرونده 1920 × 1080 )

تلویزیون با کیفیت فوق العاده بالا ( UHDTV ):

4K UHD ( اسکن پیشرونده 3840 × 2160 )

8K UHD ( اسکن پیشرونده 7680 × 4320 )

 

تکامل استانداردها و مانیتور کامپیوتر

در اواخر دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰، بسیاری از رایانه‌های شخصی برای استفاده از گیرنده‌های تلویزیون به‌عنوان دستگاه‌های نمایشگر طراحی شده بودند. وضوح‌های این رایانه‌ها به استانداردهای تلویزیونی مانند PAL و NTSC وابسته بودند. اندازه تصویر معمولاً برای اطمینان از دید همه پیکسل‌ها در استانداردهای اصلی تلویزیون و طیف وسیعی از دستگاه‌های تلویزیون با مقادیر مختلف بیش از حد اسکن محدود می‌شد. بنابراین، منطقه واقعی تصویر قابل ترسیم تا حدودی کوچک‌تر از کل صفحه بود و معمولاً توسط یک حاشیه رنگ ثابت احاطه شده بود. همچنین، اسکن interlace معمولاً به منظور ایجاد ثبات بیشتر در تصویر حذف می‌شد و به طور موثر وضوح عمودی در حال پیشرفت را نصف می‌کرد. رزولوشن‌های نسبتاً رایج در آن دوران برای NTSC عبارت بودند از: ۱۶۰ × ۲۰۰، ۳۲۰ × ۲۰۰ و ۶۴۰ × ۲۰۰ (۲۲۴، ۲۴۰ یا ۲۵۶ اسکن لاین نیز رایج بودند). در دنیای کامپیوترهای آی‌بی‌ام، این وضوح‌ها توسط کارت‌های ویدئویی ۱۶ رنگ EGA مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

 

تلویزیون‌های کلاسیک معمولاً نتوانستند وضوح صفحه نمایش کامپیوتر را پشتیبانی کنند، به علاوه وضوح کروما برای تلویزیون‌های NTSC/PAL به پهنای باند حداکثر 1.5 مگاهرتز یا تقریباً 160 پیکسل محدود است. این باعث می‌شود که سیگنال‌های عریض 320 یا 640 تار شوند و خواندن متن را سخت کنند. بسیاری از کاربران از ورودی‌های S-Video یا RGBI برای ارتقا دادن کیفیت تصویر استفاده می‌کنند تا تاری رنگی را کاهش دهند و نمایشگرهای خواناتری تولید کنند. اولین و کم هزینه‌ترین راه‌حل برای مشکل کروما در سیستم کامپیوتری ویدئویی Atari 2600 و Apple II+، غیرفعال کردن رنگ و مشاهده سیگنال سیاه و سفید قدیمی است. در Commodore 64، GEOS از روش Mac OS استفاده کرد و از سیاه و سفید برای بهبود خوانایی استفاده کرد. تصویر مثال زیر نشان‌دهنده تاری رنگی می‌باشد.

 

رزولوشن 640 × 400i (720 × 480i با حاشیه‌های غیرفعال) برای اولین بار توسط رایانه‌های خانگی مانند Commodore Amiga و بعدها، Atari Falcon معرفی شد. این کامپیوترها از interlace برای افزایش حداکثر وضوح عمودی استفاده می‌کردند. اما این حالت‌ها فقط برای گرافیک یا بازی مناسب بودند و در پردازشگر کلمه، پایگاه داده یا نرم‌افزار صفحه‌گسترده، درهم آمیختگی سوسو زدن خواندن متن را دشوار می‌کرد. در مقابل، کنسول‌های بازی مدرن با از قبل فیلتر کردن ویدیوی 480i با وضوح پایین‌تر این مشکل را حل می‌کنند. برای مثال، بازی Final Fantasy XII هنگام خاموش شدن فیلتر، دچار سوسو زدن می‌شود، اما پس از بازیابی فیلتر، ثابت می‌ماند. رایانه‌های دهه 1980 به دلیل کمبود قدرت پردازشی، برای اجرای نرم‌افزارهای فیلترینگ مشابه، قدرت کافی نداشتند.

 

 

یکی از مزایای کامپیوترهای با وضوح 720 × 480i بیش از حد اسکن، ارائه رابط کاربری آسان با تولید تلویزیون در هم تنیده بود که منجر به توسعه توستر ویدیویی نیوتک شد. این دستگاه امکان استفاده از آمیگا را برای ایجاد تصاویر سه‌بعدی در بخش‌های خبری مختلف (مانند پوشش‌های آب و هوا) و برنامه‌های نمایشی مانند seaQuest NBC و Babylon 5 فراهم کرد.

 

در دنیای رایانه‌های شخصی، تراشه‌های گرافیکی داخلی IBM PS/2 VGA (چند رنگ) از وضوح رنگی 640 × 480 × 16 غیر درهم (پیشرو) استفاده می‌کردند. این وضوح، برای کارهای اداری که نیاز به خواندن آسان‌تر داشتند، مفید بود. این وضوح استاندارد از سال 1990 تا حدود 1996 بود و تا حدود سال 2000، وضوح استاندارد به 800 × 600 افزایش یافت. مایکروسافت ویندوز XP که در سال 2001 منتشر شد، برای اجرا در حداقل 800 × 600 طراحی شده بود، اگرچه امکان انتخاب وضوح 640 × 480 اصلی نیز در پنجره تنظیمات پیشرفته وجود داشت.

 

برنامه‌هایی که برای تقلید از سخت‌افزارهای قدیمی‌تر مانند کنسول‌های بازی آتاری، سگا یا نینتندو (به عنوان مثال، شبیه‌سازها) طراحی شده‌اند، معمولاً از وضوح بسیار پایین‌تری مانند 160 × 200 یا 320 × 400 برای اعتبار بیشتر استفاده می‌کنند. این کار باعث می‌شود شبیه‌سازها برای رندر برداری مقیاس‌پذیرتر باشند و تشخیص پیکسل در دایره، مربع، مثلث و سایر ویژگی‌های هندسی را با وضوح کمتر انجام دهند. برخی شبیه‌سازها با وضوح بالاتر، حتی می‌توانند از مشبک دیافراگم و ماسک‌های سایه مانیتورهای CRT تقلید کنند.

 

در سال 2002، وضوح نمایشگر 1024 × 768 با آرایه گرافیکی توسعه یافته، رایج‌ترین وضوح بود. بسیاری از وب سایت‌ها و محصولات چند رسانه‌ای، از قالب قبلی 800 × 600 به طرح‌های بهینه‌سازی شده برای 1024 × 768 دوباره طراحی شدند.

 

در دسترس بودن مانیتورهای LCD ارزان، رزولوشن نسبت تصویر 5:4 و اندازه 1280 × 1024 در دهه اول قرن بیست و یکم محبوب‌تر شد. بسیاری از کاربران رایانه از جمله کاربران CAD، هنرمندان گرافیک و بازیکنان بازی‌های ویدیویی، در صورت داشتن تجهیزات لازم، رایانه‌های خود را با وضوح 1600 × 1200 (UXGA) یا بالاتر مانند 2048 × 1536 QXGA اجرا می‌کردند. وضوح‌های دیگر شامل ابعاد بزرگ مانند 1400 × 1050 SXGA+ و ابعاد گسترده مانند 1280 × 800 WXGA، 1440 × 900 WXGA+, 1680 × 1050 WSXGA+ و 1920 × 1200 WUXGA بودند. همچنین، مانیتورهای با استاندارد 720p و 1080p نیز در میان پخش کننده‌های رسانه‌های خانگی و بازی‌های ویدیویی معمول بودند، به دلیل سازگاری کامل با صفحه نمایش با نسخه‌های فیلم و بازی‌های ویدیویی. در سال 2007، رزولوشن جدید بیش از HD 2560 × 1600 WQXGA در مانیتورهای 30 اینچی LCD معرفی شد.

 

در سال 2010، مانیتورهای 27 اینچی LCD با وضوح 2560 × 1440 توسط چندین سازنده عرضه شدند و در سال 2012، اپل یک صفحه نمایش 2880 × 1800 را در مک بوک پرو معرفی کرد. پانل‌های محیط‌های حرفه‌ای، مانند استفاده پزشکی و کنترل ترافیک هوایی، وضوح‌هایی تا 4096 × 2160 (یا، برای اتاق‌های کنترل، 1:1 با وضوح 2048 × 2048 پیکسل) را پشتیبانی می‌کنند.

 

در سال‌های اخیر، نسبت تصویر 16:9 در نمایشگرهای نوت‌بوک رایج‌تر شده است. وضوح 1366 × 768 (HD) برای اکثر نوت‌بوک‌های ارزان قیمت محبوب شده است، در حالی که وضوح 1920 × 1080 (FHD) و وضوح بالاتر برای نوت‌بوک‌های پریمیوم بیشتر در دسترس است.

 

وقتی که وضوح صفحه نمایش کامپیوتر بالاتر از وضوح صفحه نمایش فیزیکی (رزولوشن اصلی) تنظیم می‌شود، برخی از درایورهای ویدئویی صفحه، مجازی‌سازی صفحه را بر روی صفحه فیزیکی قابل پیمایش می‌کنند و به این ترتیب یک دسکتاپ مجازی دو بعدی ایجاد می‌شود. اغلب سازندگان LCD به وضوح اصلی پانل توجه می‌کنند، زیرا کار با وضوح غیربومی روی LCD ها منجر به تصویر کم‌کیفیت‌تر می‌شود. این امر به دلیل افت پیکسل‌ها برای تنظیم تصویر (هنگام استفاده از DVI) یا نمونه‌برداری ناکافی از سیگنال آنالوگ است (هنگام استفاده از کانکتور VGA). تعداد کمی از تولیدکنندگان CRT وضوح واقعی را نقل می‌کنند، زیرا CRT ها ماهیت آنالوگ دارند و می‌توانند نمایشگر خود را از حداقل 320 × 200 (شبیه‌سازی کامپیوترها یا کنسول‌های بازی قدیمی) تا حدی که برد داخلی یا تصویر اجازه می‌دهد، تغییر دهند. برای ایجاد مجدد لوله خلاء بسیار دقیق می‌شود (به عنوان مثال، تاری آنالوگ). بنابراین، CRT ها تنوعی در وضوح ارائه می‌دهند که LCD با وضوح ثابت نمی‌تواند ارائه دهد.

 

در صنعت فیلم، استانداردهای وضوح ویدئو ابتدا به نسبت تصویر فریم‌ها در استوک فیلم (که معمولاً برای پس از تولید میانی دیجیتال اسکن می‌شود) و سپس به تعداد واقعی امتیازات بستگی دارد. اگرچه مجموعه‌ای منحصر به فرد از اندازه‌های استاندارد وجود ندارد، اما در صنعت فیلم متداول است که به “کیفیت” تصویر “nK” اشاره شود، جایی که n یک عدد صحیح (کوچک، معمولاً زوج) است که به مجموعه‌ای از واقعی ترجمه می‌شود. وضوح بسته به فرمت فیلم متفاوت است. به عنوان مثال برای نسبت تصویر 4:3 (حدود 1.33:1) که یک فریم فیلم (بدون توجه به فرمت آن) انتظار می‌رود، وضوح افقی دقیقاً 1024 × n نقطه است، جایی که n ضریب 1024 است و به صورت افقی متناسب است. برای مثال، وضوح مرجع 2K 2048 × 1536 پیکسل است، در حالی که وضوح مرجع 4K 4096 × 3072 پیکسل است. با این حال، 2K می‌تواند به رزولوشن‌هایی مانند 2048 × 1556 (دیافراگم کامل)، 2048 × 1152 (HDTV، نسبت تصویر 16:9) یا 2048 × 872 پیکسل (سینماسکوپ، نسبت تصویر 2.35:1) اشاره داشته باشد. هم‌چنین، شایان ذکر است که وضوح فریم ممکن است به عنوان مثال 3:2 (720 × 480 در NTSC) باشد، اما این چیزی نیست که روی صفحه می‌بینید (به عنوان مثال 4:3 یا 16:9 بسته به نسبت ابعاد مورد نظر ماده اصلی).

 

جدول محاسبه رزولوشن دوربین مداربسته:

 

Standard	Aspect ratio	Width (px)	Height (px)	Megapixels	Steam[6] (%)	StatCounter[7] (%)
nHD	16:9	640	360	0.230	N/A	0.47
VGA	4:3	640	480	0.307	N/A	N/A
SVGA	4:3	800	600	0.480	N/A	0.76
XGA	4:3	1024	768	0.786	0.38	2.78
WXGA	16:9	1280	720	0.922	0.36	4.82
WXGA	16:10	1280	800	1.024	0.61	3.08
SXGA	5:4	1280	1024	1.311	1.24	2.47
HD	≈16:9	1360	768	1.044	1.55	1.38
HD	≈16:9	1366	768	1.049	10.22	23.26
WXGA+	16:10	1440	900	1.296	3.12	6.98
N/A	16:9	1536	864	1.327	N/A	8.53
HD+	16:9	1600	900	1.440	2.59	4.14
UXGA	4:3	1600	1200	1.920	N/A	N/A
WSXGA+	16:10	1680	1050	1.764	1.97	2.23
FHD	16:9	1920	1080	2.074	64.81	20.41
WUXGA	16:10	1920	1200	2.304	0.81	0.93
QWXGA	16:9	2048	1152	2.359	N/A	0.51
QXGA	4:3	2048	1536	3.145
UWFHD	≈21:9	2560	1080	2.765	1.13	N/A
QHD	16:9	2560	1440	3.686	6.23	2.15
WQXGA	16:10	2560	1600	4.096	<0.58	<2.4
UWQHD	≈21:9	3440	1440	4.954	0.87	N/A
4K UHD	16:9	3840	2160	8.294	2.12	N/A
Other					2.00	15.09