Warum sind Pixel quadratisch?

Pixel in Bildschirmen sind quadratisch, aber ich weiß nicht warum.

Sie sind nicht (unbedingt) quadratisch.

Einige würden argumentieren, dass sie niemals quadratisch sind ("Ein Pixel ist ein Punktmuster. Es existiert nur an einem Punkt.").

Was ist der Vorteil von Quadraten in einem LCD / CRT-Display?

• Andere Anordnungen (wie Dreiecke, Sechsecke oder andere raumfüllende Polygone ) sind rechenaufwendiger.

• Jedes Bildformat basiert auf Pixeln (unabhängig von ihrer Form), die in einem rechteckigen Array angeordnet sind.

• Wenn wir eine andere Form oder ein anderes Layout wählen würden, müsste viel Software neu geschrieben werden.

• Alle Fabriken, die derzeit Displays mit einem rechteckigen Pixel-Layout herstellen, müssten für ein anderes Layout umgerüstet werden.

Praktiken der Verwendung eines hexagonalen Koordinatensystems

Bei der Verwendung eines hexagonalen Koordinatensystems sind im Allgemeinen vier Hauptaspekte zu berücksichtigen:

• Bildkonvertierung - Hardware, die Bilder aus der realen Welt direkt auf ein Sechseckgitter aufnehmen kann, ist hochspezialisiert und daher im Allgemeinen nicht verfügbar. Daher ist ein effizientes Mittel zum Umwandeln eines Standardbildes mit quadratischem Gitter in ein sechseckiges erforderlich, bevor eine Verarbeitung ausgeführt werden kann.
• Adressierung und Speicherung - Jede Manipulation von Bildern muss in der Lage sein, einzelne Pixel (in diesem Fall Sechsecke statt Quadrate) zu indizieren und darauf zuzugreifen. Jedes Bild in Sechseckform sollte in Sechseckform gespeichert werden können (andernfalls müsste die Bildkonvertierung jedes Mal durchgeführt werden Zeitpunkt, zu dem auf das Bild zugegriffen wurde). Darüber hinaus wäre ein Indexierungssystem, das einfach zu folgen ist und die Arithmetik bestimmter Funktionen vereinfacht, sehr wertvoll.
• Bildverarbeitungsoperationen - Um das hexagonale Koordinatensystem effektiv nutzen zu können, müssen Operationen entworfen oder konvertiert werden, die darauf ausgerichtet sind, die Stärken des Systems und insbesondere die Stärken des Adressierungssystems zu nutzen, das für die Indexierung und Speicherung verwendet wird.
• Bilddarstellung - Wie bei der eigentlichen Bilderfassung verwenden Anzeigegeräte im Allgemeinen keine Sechseckgitter. Daher muss das konvertierte Bild in eine Form zurückgegeben werden, die an ein Ausgabegerät gesendet werden kann (egal, ob ein Monitor, ein Drucker oder eine andere Einheit), wobei die resultierende Anzeige in natürlichen Proportionen und Maßstäben erscheint. Die genaue Art dieser Konvertierung hängt von der verwendeten Indexierungsmethode ab. Dies könnte eine einfache Umkehrung des ursprünglichen Konvertierungsprozesses sein oder eine größere Faltung.

Probleme mit hexagonalen Koordinatensystemen

Es gibt jedoch einige Probleme mit hexagonalen Koordinatensystemen. Ein Problem ist, dass Menschen an das traditionelle quadratische Gitter sehr gewöhnt sind.

Die Argumentation in Feldern kann unnatürlich und daher etwas schwierig erscheinen. Während man argumentieren könnte, dass sich die Menschen daran gewöhnen können, wenn sie müssen, ist es immer noch der Fall, dass sie normalerweise dazu tendieren, standardmäßig mit dem traditionellen kartesischen Koordinatensystem zu argumentieren, wobei hexagonale Systeme nur eine sekundäre Wahl sind.

Das Fehlen von Eingabegeräten, die auf Sechseckgittern abgebildet werden, und das Fehlen von Ausgabegeräten, die als solche angezeigt werden, sind ebenfalls ein Hindernis:

• Die Notwendigkeit, von Quadraten in Sechsecke und zurück zu konvertieren, beeinträchtigt die Nützlichkeit der Bearbeitung von Sechseckgittern.

• Da solche Gitter dichter sind als äquivalente quadratische Gitter derselben scheinbaren Größe, müssen konvertierte Bilder, wenn nicht mit einer absichtlich höheren Auflösung eingespeist wird, als bearbeitet werden, einige Pixelorte (was im Allgemeinen weniger wünschenswert ist, als wenn alle vorhanden sind) Pixel direkt von einer Quelle bereitgestellt).

• Die Rückkonvertierung in quadratische Gitter würde einige Pixelpositionen ineinander kollabieren, was zu einem Verlust scheinbarer Details führt (was zu einem Bild von geringerer Qualität als dem ursprünglich eingespeisten Bild führen könnte).

Wenn man versucht, sechseckige Koordinatensysteme in seiner eigenen Sichtarbeit zu verwenden, sollten sie zuerst feststellen, ob diese Probleme durch die inhärenten Vorteile der Arbeit mit Sechsecken überwogen werden.

Quelle Hexagonal-Koordinatensysteme

Wurde eine andere Form oder Anordnung versucht?

Das XO-1-Display bietet für jedes Pixel eine Farbe. Die Farben werden entlang Diagonalen ausgerichtet, die von rechts oben nach links unten verlaufen. Um die durch diese Pixelgeometrie verursachten Farbartefakte zu reduzieren, wird die Farbkomponente des Bildes vom Anzeigecontroller verwischt, wenn das Bild an den Bildschirm gesendet wird.

Vergleich der XO-1-Anzeige (links) mit einer typischen Flüssigkristallanzeige (LCD). Die Bilder zeigen 1 × 1 mm jedes Bildschirms. Eine typische LCD-Anzeige adressiert Gruppen von 3 Positionen als Pixel. Das OLPC XO-LCD-Display adressiert jeden Ort als separates Pixel:

Quell- OLPC-XO

Andere Displays (insbesondere OLEDs) verwenden andere Layouts - beispielsweise PenTile :

Das Layout besteht aus einem Quincunx, der aus zwei roten Subpixeln, zwei grünen Subpixeln und einem zentralen blauen Subpixel in jeder Einheitszelle besteht.

Es wurde von der Biomimikry der menschlichen Netzhaut inspiriert, die nahezu gleich viele Kegelzellen vom Typ L und M aufweist, jedoch deutlich weniger S-Zapfen. Da die S-Zapfen hauptsächlich für die Wahrnehmung von blauen Farben verantwortlich sind, die die Wahrnehmung der Luminanz nicht merklich beeinflussen, wird durch die Verringerung der Anzahl der blauen Subpixel in Bezug auf die roten und grünen Subpixel in einer Anzeige die Bildqualität nicht verringert.

Dieses Layout wurde speziell für die Arbeit mit Subpixel-Rendering entwickelt und ist darauf angewiesen, dass im Durchschnitt nur ein und ein Viertel Subpixel pro Pixel zum Rendern eines Bildes verwendet werden. Das heißt, dass ein gegebenes Eingangspixel entweder auf ein rot zentriertes logisches Pixel oder auf ein grün zentriertes logisches Pixel abgebildet wird.

Quell- PenTile-Matrixfamilie

Einfache Definition des Pixels

Jeder der sehr kleinen Punkte, die zusammen das Bild auf einem Fernsehbildschirm, einem Computermonitor usw. bilden.

Quelle http://www.merriam-webster.com/dictionary/pixel

Pixel

Bei der digitalen Abbildung ist ein Pixel, ein Pixel oder ein Bildelement ein physikalischer Punkt in einem Rasterbild oder das kleinste adressierbare Element in einer mit allen Punkten adressierbaren Anzeigevorrichtung; es ist also das kleinste steuerbare Element eines Bildes, das auf dem Bildschirm dargestellt wird.

...

Ein Pixel muss nicht als kleines Quadrat dargestellt werden . Dieses Bild zeigt alternative Möglichkeiten zum Rekonstruieren eines Bildes aus einem Satz von Pixelwerten mithilfe von Punkten, Linien oder glatten Filtern.

Quelle Pixel

Pixel-Seitenverhältnis

Die meisten digitalen Abbildungssysteme zeigen ein Bild als Raster von kleinen quadratischen Pixeln an. Jedoch einige Bildgebungssysteme, insbesondere diejenigen, die mit Standard-Definition - Fernsehen Bewegtbildern kompatibel sein müssen, angezeigt werden, ein Bild als ein Gitter von rechteckigen Pixeln, in dem die Pixelbreite und Höhe unterschiedlich ist . Das Pixel-Seitenverhältnis beschreibt diesen Unterschied.

Quell- Pixel-Seitenverhältnis

Ein Pixel ist kein kleines Quadrat!

Ein Pixel ist eine Punktprobe. Es existiert nur zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Bei einem Farbbild könnte ein Pixel tatsächlich drei Abtastwerte enthalten, eine für jede Primärfarbe, die am Abtastpunkt zum Bild beiträgt. Wir können uns das immer noch als Punktmuster einer Farbe vorstellen. Wir können uns ein Pixel nicht als Quadrat oder als etwas anderes vorstellen.

Es gibt Fälle, in denen die Beiträge zu einem Pixel in niedriger Reihenfolge durch ein kleines Quadrat modelliert werden können, jedoch nicht immer das Pixel selbst.

Quelle Ein Pixel ist kein kleines Quadrat! (Microsoft Technical Memo 6, Alvy Ray Smith, 17. Juli 1995)

Ich möchte eine Alternative zu der durchdachten Antwort von David Postill anbieten. In seiner Antwort näherte er sich der Frage, ob Pixel quadratisch sind, so wie es der Titel suggeriert. In seiner Antwort machte er jedoch einen sehr aufschlussreichen Kommentar:

Einige würden argumentieren, dass sie niemals quadratisch sind ("Ein Pixel ist ein Punktmuster. Es existiert nur an einem Punkt.").

Diese Position kann tatsächlich eine ganz andere Antwort hervorrufen. Anstatt sich darauf zu konzentrieren, warum jedes Pixel ein Quadrat ist (oder nicht), kann es sich darauf konzentrieren, warum diese Punktabtastungen in rechteckigen Gittern angeordnet werden. Es war eigentlich nicht immer so!

Um dieses Argument zu argumentieren, wird zwischen der Behandlung eines Bildes als abstrakte Daten (z. B. einem Punktraster) und dessen Implementierung in Hardware hin- und hergespielt. Manchmal ist eine Ansicht sinnvoller als die andere.

Um zu beginnen, lass uns ganz weit zurück gehen. Die traditionelle Filmfotografie hatte überhaupt kein "Raster", weshalb die Bilder im Vergleich zu modernen digitalen Bildern immer so scharf aussahen. Stattdessen hatte es ein "Korn", was eine zufällige Verteilung der Kristalle auf dem Film war. Es war ungefähr gleichförmig, aber es war keine schöne geradlinige Anordnung. Die Organisation dieser Körner ergab sich aus dem Produktionsprozess der Folie unter Verwendung chemischer Eigenschaften. Infolgedessen hatte der Film wirklich keine "Richtung". Es war nur ein zweiter Spritzen von Informationen.

Schneller Vorlauf zum Fernsehgerät, insbesondere die alten CRTs. CRTs benötigten etwas anderes als Fotos: Sie mussten in der Lage sein, ihren Inhalt als Daten darzustellen. Insbesondere mussten es Daten sein, die analog über eine Leitung gestreamt werden konnten (typischerweise als sich kontinuierlich ändernder Spannungssatz). Das Foto war 2d, aber wir mussten es in eine 1d-Struktur verwandeln, so dass es in einer Dimension (Zeit) variieren konnte. Die Lösung bestand darin, das Bild in Zeilen aufzuteilen (nicht in Pixeln!). Das Bild wurde Zeile für Zeile codiert. Jede Zeile war ein analoger Datenstrom, keine digitale Abtastung, aber die Zeilen waren voneinander getrennt. Somit waren die Daten in vertikaler Richtung diskret, in horizontaler Richtung jedoch kontinuierlich.

Die Fernsehgeräte mussten diese Daten mit physikalischen Leuchtstoffen darstellen, und ein Farbfernseher erforderte ein Raster, um sie in Pixel zu unterteilen. Jeder Fernseher könnte dies in horizontaler Richtung anders machen und bietet mehr Pixel oder weniger Pixel, aber er musste die gleiche Anzahl von Zeilen haben. Theoretisch hätten sie jede zweite Pixelzeile genau so verschieben können, wie Sie es vorschlagen. In der Praxis war dies jedoch nicht erforderlich. Sie gingen sogar noch weiter. Es wurde schnell klar, dass das menschliche Auge die Bewegung so handhabte, dass sie in jedem Bild nur die Hälfte des Bildes aussandte! In einem Bild würden sie die ungeradzahligen Zeilen senden, und im nächsten Bild würden sie die geradzahligen Zeilen senden und sie zusammenfügen.

Seit dieser Zeit war das Digitalisieren dieser Interlaced-Bilder ein kleiner Trick. Wenn ich ein 480-Zeilen-Bild hätte, habe ich aufgrund von Interlacing eigentlich nur die Hälfte der Daten in jedem Frame. Das Ergebnis ist sehr gut sichtbar, wenn Sie versuchen, etwas schnell über den Bildschirm zu bewegen: Jede Zeile wird zeitlich um einen Frame von dem anderen verschoben, wodurch horizontale Streifen in sich schnell bewegenden Objekten entstehen. Ich erwähne das, weil es ziemlich amüsant ist: Ihr Vorschlag versetzt jede zweite Zeile im Raster um einen halben Pixel nach rechts, während Interlacing jede zweite Zeile im Raster um die Hälfte verschiebt!

Ehrlich gesagt ist es einfacher, diese schönen rechteckigen Gitter für Dinge zu erstellen. Da es keinen technischen Grund gab, etwas Besseres zu tun, blieb es hängen. Dann haben wir die Computerära erreicht. Computer mussten diese Videosignale erzeugen, aber sie hatten keine analogen Fähigkeiten zum Schreiben einer analogen Leitung. Die Lösung war natürlich, die Daten wurden in Pixel aufgeteilt. Nun waren die Daten sowohl vertikal als auch horizontal diskret. Alles, was übrig blieb, war zu wählen, wie man das Gitter machen sollte.

Die Herstellung eines rechteckigen Gitters war äußerst natürlich. Zuerst machte jeder Fernseher da draußen schon! Zweitens ist das Rechnen beim Zeichnen von Linien in einem rechteckigen Raster viel einfacher als das Zeichnen auf einem sechseckigen. Sie könnten sagen "Sie können in einem sechseckigen Gitter glatte Linien in 3 Richtungen zeichnen, im rechteckigen jedoch nur zwei." Rechteckige Raster machten es jedoch einfacher, horizontale und vertikale Linien zu zeichnen. Sechseckige Gitter können nur zum Zeichnen von einem oder dem anderen erstellt werden. In dieser Zeit benutzten nicht viele Menschen sechseckige Formen für ihre nicht-rechnerischen Bemühungen (rechteckiges Papier, rechteckige Türen, rechteckige Häuser ...). Die Fähigkeit glatt und horizontal zu machenvertikale Linien übertrafen bei weitem den Wert glatter, vollfarbiger Bilder ... vor allem angesichts der Tatsache, dass die ersten Monochrom-Darstellungen vorlagen und es eine lange Zeit dauern würde, bis die Glätte der Bilder eine wichtige Rolle im Denken spielte.

Von dort haben Sie einen sehr starken Präzedenzfall für ein rechteckiges Gitter. Die Grafikhardware unterstützte, was die Software tat (rechteckige Raster), und die Software richtete sich an die Hardware (rechteckige Raster). Theoretisch hätte einige Hardware versucht, ein sechseckiges Gitter zu erstellen, aber die Software belohnte es nicht, und niemand wollte doppelt so viel Hardware bezahlen!

Dies führt uns schnell bis heute vor. Wir wollen immer noch schöne glatte horizontale und vertikale Linien, aber mit hochwertigen Retina-Displays wird das immer einfacher. Entwickler sind jedoch immer noch geschult, in Bezug auf das alte rechteckige Raster zu denken. Es gibt einige neue APIs, die "logische Koordinaten" unterstützen und durch Anti-Aliasing den Eindruck erwecken, als sei ein durchgehender 2D-Raum vorhanden, mit dem gespielt werden kann, anstatt mit einem Raster aus starren 2D-Pixeln, aber es ist langsam. Eventuell sehen wir sechseckige Gitter.

Wir sehen sie tatsächlich, nur nicht mit Bildschirmen. Beim Drucken wird häufig ein hexagonales Gitter verwendet. Das menschliche Auge akzeptiert das hexagonale Gitter viel schneller als ein rechteckiges Gitter. Es hat mit den Wegzeilen "Alias" in den verschiedenen Systemen zu tun. Sechseckige Gitter sind weniger hart, was für das Auge angenehmer ist (wenn ein Sechseckraster eine Reihe nach oben oder unten gehen muss, können sie es sanft über einen diagonalen Übergang tun.) Rechteckige Gitter müssen überspringen, wodurch ein sehr gutes Ergebnis entsteht Diskontinuität löschen)

Zwei Gründe:

• Eine rechteckige Form gegenüber kreisförmigen, triangularen oder mehr als 4-seitigen Elementen hat den Vorteil, dass sie mit einem Minimum an "verschwendetem Platz" neben anderen Rechtecken platziert werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass der gesamte Pixelbereich zum Bild beiträgt. Es können andere Formen existieren, die "zusammenpassen", aber sie wären wahrscheinlich komplexer herzustellen als einfache Quadrate oder Rechtecke, bringen jedoch keine zusätzlichen Vorteile.

• Eine pixelierte Mehrzweckanzeige - eine Anzeige, die zur Anzeige von Informationen jeglicher Art verwendet werden kann, muss über Pixel verfügen, die bestimmte Arten von Formen nicht bevorzugen. Pixel sollten also quadratisch sein und nicht länger oder breiter in einer Richtung und dürfen nicht geschert oder in irgendeiner Weise gedreht werden.

  • Wenn Pixel größer als breiter sind, ist die minimale Dicke einer horizontalen Linie breiter als die minimale Dicke einer vertikalen Linie, sodass horizontale und vertikale Linien bei gleicher Pixelanzahl unterschiedlich aussehen.

  • Wenn Pixel gedreht werden, sehen nur abgewinkelte Linien, die mit dem Drehwinkel übereinstimmen, glatt aus, alle anderen Linien sehen gezackt aus. Die meisten Betriebssysteme und Produktivitätssoftware sind auf geraden Linien angewiesen, so dass viele Kanten oder gezackte Kanten auftreten.

  • Geschnittene Pixel (Rauten) wären die schlechteste von beiden Welten - weder Diagonalen noch Horizontale / Vertikale wären glatt.

Wenn Sie nicht an einer Mehrzweckanzeige interessiert sind, sondern an einem bestimmten Zweck interessiert sind, können Sie flexibler sein. Ein extremes Beispiel ist die 7-Segment-LED. Wenn Sie nur eine Zahl anzeigen müssen, benötigen Sie 7 nicht quadratische Pixel, die auf diese Weise angeordnet sind. Oder 15-Segment-LEDs, die Buchstaben zulassen.

Pixel sind nicht unbedingt quadratisch!

In der Vergangenheit haben Pixel rechteckige Formen. Das ist der Grund, warum in jedem professionellen Bild- / Video-Editor wie Photoshop, Premiere, Sony Vegas ... das Pixel-Seitenverhältnis angezeigt wird. Nur moderne TV- und PC-Monitorstandards verfügen über quadratische Pixel.

Berühmte Beispiele:

• PAL Analog TV / DVD: 720x576, was offensichtlich nicht 16: 9 oder 4: 3 ist, sondern 5: 4. Wenn Sie jedoch das richtige Pixel-Seitenverhältnis einstellen, wird das korrekte nicht gestreckte Ausgabebild erzeugt

• NTSC-Analog-TV / DVD: 720 x 480, also 3: 2. Nach dem Einstellen des Seitenverhältnisses wird es 16: 9 oder 4: 3 wie bei PAL. Die niedrigere vertikale Auflösung erklärt auch, warum NTSC-DVDs viel weniger gestochen aussehen als PAL

• VCD : PAL 352x288, NTSC 352x240 . Beide verwenden ein Bildseitenverhältnis von 4: 3
• SVCD : 480x480, und nicht überraschend erzeugt sie keine quadratische Ausgabe
• DV : 1440x1080 16: 9 Full HD-Auflösung
• CGA : 320x200 und 640x200 in 4: 3 (ältere Computerbildschirme haben zwar rechteckige Pixel)
• EGA unterstützt 640x350 für 4: 3-Bildschirme zusätzlich zu 320x200 und 640x200

Adobe Premiere Pro - Arbeiten mit Seitenverhältnissen

Die Antwort lautet: Sie sollten sechseckig sein, denn sechseckige Kacheln bieten eine optimale optische Qualität und sind somit die Zukunft.
Ich denke, es gibt zwei Hauptgründe, warum sie immer noch quadratisch sind:

• Es ist einfacher, Bitmap-Bilddaten in einem quadratischen Gitter als 2D-Array darzustellen (sowohl für die Hardware-Einfachheit als auch für den Menschen).
• Es ist historisch geschehen, also wird es aus Gründen des ersten Grunds für einige Zeit so sein.

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Dieses Thema ist ein Thriller. Fast 10.000 Ansichten. Die Leute wollen das Pixel beherrschen :) Lustig, wie jemand einen Zusammenhang der Frage mit der Bildschirmauflösung oder der "Vierfachheit" eines Quad findet.
Für mich ist es: Welcher Baustein, Quadrat oder Sechseck liefert bessere optische Ergebnisse ?

Erstens brauchen wir eine einfache Kachelung, die jedoch einen benutzerdefinierten Bereich besser abdeckt und tatsächlich Sechseckkacheln ist. Was aus einfachen Tests leicht zu verstehen ist. Ein starker Test wäre ein sogenannter "Ring" -Test. Der Einfachheit halber gebe ich hier eine dreifache Farbe: 0 - Hintergrund, 1 - Grau und 2 - Schwarz.

Wenn wir mit einem Punkt anstarren, versuchen wir, den Ring zu erweitern, sodass er kontinuierlich wie folgt aussieht:

Natürlich möchte ich auch horizontale / vertikale Linien für viele Aufgaben zeichnen, wie z. B. UI- und Druckdesign oder ein Plattformspiel. Nennen wir es "Bar Test":

Mit diesem Test kann ich den Linienstil auswählen, der unter realen Bedingungen einfach besser aussieht. Mit vertikalen Linien ist es noch einfacher. Für eine bestimmte Aufgabenanzeige kann alles hartcodiert werden. Um eine Linie mit einer Funktion zu zeichnen, wiederholen Sie einfach das Segment in horizontaler Richtung. Die Sache ist, dass sowohl der quadratische als auch der hexagonale Pixelansatz funktioniert, aber wenn Sie denselben Test mit quadratischen Kacheln versuchen, werden Sie den Unterschied schnell bemerken. Bei sehr hohen DPI ist das nicht so auffällig, aber warum sollte man mehr DPI machen, anstatt einen effektiveren Ansatz zu versuchen? Ich sehe nicht viel Sinn.

Für RGB-Farben werden wahrscheinlich komplexere Strukturen benötigt. Eigentlich hätte ich gerne ein Graustufengerät, wie auf den Bildern oben. Es wäre cool, auch eine schnelle Pixelreaktion zu haben, um Animationen zu erstellen.

Zum Spaß habe ich eine einfache hexagonale Struktur erstellt, bei der die Pixel RGB sein können. Natürlich weiß ich nicht, wie das auf einem echten Gerät aussehen könnte, aber es sieht trotzdem cool aus.

Eine informelle Erklärungsillustration, die
helfen kann, die Situation zu beschreiben:

Quadratpixel seien "das logische Ding", sagt ihr Erfinder Russel Kirsch:

„Natürlich war die logische Sache nicht die einzige Möglichkeit… aber wir verwendeten Quadrate. Es war etwas sehr Dummes, an dem seitdem jeder auf der Welt gelitten hat. “

http://www.wired.com/2010/06/smoothing-square-pixels/

Einige Antworten berühren dies bereits ... Ich denke, dass ein nicht rechteckiges Array in Bezug auf die Datenspeicherung eine fast unvorstellbare Komplexität erzeugen würde und extrem fehleranfällig wäre. Ich habe viel Erfahrung mit der Modellierung physikalischer Systeme, bei denen das Gitter nicht rechteckig ist (gestaffelte Gitter - Datenpunkte an halben Kanten usw.). Die Indizierung ist ein Albtraum.

Erstens gibt es das Problem, wie die Grenze definiert wird. Die Bilder sind in der Regel rechteckig (auch dies ist eine Frage der Geschichte. Wenn unsere Bildschirme sechseckig wären, wäre das etwas einfacher). Nicht einmal die Bildgrenze ist also eine gerade Linie. Setzen Sie in jede Zeile die gleiche Anzahl von Pixeln? Wechseln Sie gerade / ungerade? Und ... ist das untere linke Pixel links neben dem darüber oder rechts? Sie erhalten sofort fast zehn verschiedene Standards, und die Programmierer müssen sich jedes Mal daran erinnern, wie es geht (selbst der Unterschied zwischen Zeilen- und Spaltenunterschieden oder der Unterschied zwischen Top-Down- und Bottom-Up-Indexierung verursacht manchmal Fehler). Dies bringt das immense Problem der Konvertierungslandschaft / des -porträts mit sich (natürliche Transformation, die auf rechteckigen Gitternetzen trivial ist, jedoch eine Interpolation erfordert und fast notwendigerweise ein verlustbehafteter Vorgang auf einem Hex oder einem anderen Gitternetz ist).

Dann gibt es den natürlichen Instinkt, den die Menschen mit rechteckigem Grundriss haben. Sie haben Matrizen in Mathematik, die das gleiche Layout haben. In ähnlicher Weise ist ein kartesischer Koordinatenrahmen in den meisten Fällen am einfachsten zu verwenden und zu verstehen. Den Index eines Pixels bei (x, y) zu erhalten, ist nur x + Breite * y (nicht umgekehrt) - das Erbe der Scanline-Indexierung. Wenn width ein Vielfaches von 2 ist, benötigen Sie nicht einmal eine Multiplikation. Das Arbeiten mit nicht rechten Winkeln führt zu zahlreichen Komplikationen, die aus der Vektoralgebra stammen, wenn Basisvektoren nicht orthogonal sind: Rotationen sind nicht länger einfache cos / sin-Superpositionen. Übersetzung wird komisch. Dies bringt viel Rechenaufwand mit sich (wäre ein paar Mal teurer in der Berechnung) und Code-Komplexität (Ich erinnere mich, dass ich einmal den Bresenham-Algorithmus codiert habe, und ich würde es wirklich nicht gerne im Hex tun).

Interpolation und Antialiasing haben im Allgemeinen viele Algorithmen, die vom quadratischen Gitter abhängen. Bilineare Interpolation zum Beispiel. Alle Fourier-basierten Verarbeitungsmethoden sind auch an das rechteckige Gitter gebunden (FFT ist sehr nützlich bei der Bildverarbeitung) ... wenn Sie nicht zuerst einige teure und verlustbehaftete Transformationen durchführen.

Dies alles zeigt, dass Daten im Speicher und in Dateiformaten als rechteckiges Raster gespeichert werden sollten. Wie Sie es anzeigen, hängt vom Anzeigegerät / Drucker ab. Dies sollte jedoch das Problem des Treibers sein. Die Daten sollten geräteunabhängig sein und sollten nicht davon ausgehen, über welche Hardware Sie verfügen. Wie in den obigen Beiträgen gezeigt, bietet die Verwendung nicht-rechteckiger Pixel aufgrund der Physiologie des menschlichen Auges und anderer technologischer Faktoren viele Vorteile. Halten Sie einfach die Daten auf dem quadratischen Gitter. )

Trotz alledem habe ich tatsächlich mit dem Gedanken gespielt, eine kreisförmige Pixelanordnung für die Integration in Uhrgesichter zu haben (um gerade Linien zu machen). Als ich anfing, mir vorzustellen, wie schwierig es wäre, etwas so einfach zu zeichnen wie eine gerade Linie, die nicht durch das Zentrum verläuft, kam ich zu vielen Schlussfolgerungen, die ich oben erwähnte.

Bei dieser Frage geht es mehr um die Anordnung als um die tatsächliche Form eines Pixels.

Das Problem bei hexagonalen Anordnungen ist, dass die Übersetzung einer hexagonalen Stelle in kartesische Koordinaten und umgekehrt nicht trivial ist.

Entweder arbeiten Sie mit einem primitiven Bravais-Gitterindex

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

oder Sie arbeiten mit einer herkömmlichen rechteckigen Zelle und fügen mehrere interne "Basisvektoren" hinzu. (Sie benötigen zwei Basisvektoren für das kleinste rechteckige Gitter und etwa 16 für das kleinste quadratische Gitter).

Im ersten Fall handelt es sich um eine Winkeltransformation, in der jeder Pixel benötigt wird x, yund ein Basisindex jangegeben wird.

Am Ende müssen "quadratische" Pixel ein Nebenprodukt unserer kartesischen Kultur sein.

Übrigens wäre es sehr cool, diese Technologie zu haben, aber sie ist mit dem derzeitigen Paradigma sehr unvereinbar. In der Tat bevorzugen biologische Systeme Sechsecke, wenn Gitter für visuelle Systeme hergestellt werden. Denken Sie an die Augen der Fliege. Die menschliche Netzhaut folgt auch etwas, das näher am Sechseck (als Quadrat) liegt.

Siehe hier http://www.kybervision.com/resources/Blog/HumanRetinaMosaic.png und zurück zum Punkt http://www.kybervision.com/Blog/files/AppleRetinaDisplay.html

Ich habe keinen Zweifel daran, dass ein Sechseckgitter besser für die Visualisierung geeignet ist. Man kann sich aber so vorstellen, dass Ingenieure jedes Mal, wenn sie eine Anzeige verbessern möchten, das folgende Dilemma sehen müssen: 1) Sechseckig wechseln, Paradigma ändern, Trillons von Codezeilen und Hardware umschreiben 2) Quadrate kleiner machen, Fügen Sie Speicher hinzu, erhöhen Sie die Zahl um zwei, um die Abmessungen der Anzeige in Pixel zu messen. Option 2) ist immer günstiger.

Zum Schluss noch ein Wort vom Erfinder des quadratischen Pixels http://www.wired.com/2010/06/smoothing-square-pixels

Russell Kirsch, Erfinder des quadratischen Pixels, geht zurück auf das Zeichenbrett. In den fünfziger Jahren gehörte er zu einem Team, das das quadratische Pixel entwickelte. "Quadrate waren die logische Sache", sagt Kirsch. "Natürlich war die logische Sache nicht die einzige Möglichkeit, sondern wir haben Quadrate verwendet. Es war etwas sehr Dummes, an dem seitdem jeder auf der Welt gelitten hat ." Kirsch, der sich im Ruhestand befindet und in Portland, Oregon, lebt, macht sich kürzlich auf den Weg, um Wiedergutmachung zu leisten: Inspiriert von den Mosaikbauern der Antike, die Szenen mit atemberaubenden Details aus Kacheln konstruierten, hat Kirsch ein Programm geschrieben, das die klobigen, plumpen Quadrate eines Digitalen dreht Bild in ein glatteres Bild aus variabel geformten Pixeln. '

Um zu verstehen, warum ein geradliniger Pixel von Wert ist, müssen Sie den Herstellungsprozess von Sensoren und Displays verstehen. Beide basieren auf Silizium-Layout. Beide leiten sich von den Ursprüngen von VLSI ab.

Damit Sie ein nicht-geradliniges Sensorpixel implementieren können, müssen Sie Folgendes vorbereiten:

1. Ordnen Sie die lichtempfindlichen Elemente nicht geradlinig an (z. B. sechskantige Kreise).
2. Legen Sie die Drähte, die die Ladung aufnehmen (z. B. CMOS / CCD), nicht geradlinig an
3. Skalieren Sie dieses Layout auf >> 1M x 1M, um die Marktanforderungen zu erfüllen
4. Passen Sie die Informationen an eine geradlinige Anzeige an (oder interpolieren Sie sie)

Damit Sie ein nicht-geradliniges Anzeigepixel implementieren können, benötigen Sie dasselbe.

Viele Menschen haben versucht, foveale Kameras und Displays herzustellen (hohe Auflösung in der Mitte, wo unsere Augen am besten sind, niedrige Auflösung an der Peripherie). Das Ergebnis ist immer etwas, das teurer und weniger leistungsfähig ist als ein geradliniger Sensor.

Die Realität der kommerziellen Effizienz ist, dass Sie von nicht-geradlinigen Sensoren / Displays träumen können, dies ist jedoch derzeit nicht kosteneffektiv oder skalierbar.

Während sie möglicherweise nicht quadratisch sind. Sie werden abstrakt als Quadrat dargestellt und werden auf Displays mit niedrigeren Auflösungen als Quadrate dargestellt. Meistens aufgrund von Faulheit und weniger Verarbeitung. Das Skalieren verschiedener Formen wie Sechsecke erfordert mehr Verarbeitungsaufwand, wenn Sie einen Bruchteil der Pixel überqueren. Während ein Quadrat nur jede Seite mit der Konstanten multipliziert. Beim Versuch, ein Hex-Raster zu zeichnen, können Sie nicht einfach eine einfache XY-Position festlegen.