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

Beide pixeligen Bilder sehen ziemlich schlecht aus - aber ich bin mir nicht sicher, ob Quadrate hier einen Vorteil gegenüber Sechsecken haben.

Sechsecke lassen sich auch gut in 3 Farben unterteilen:

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

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 rechenintensiver.

• 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 eine Menge 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 müssen im Allgemeinen vier Hauptaspekte berücksichtigt werden:

• Bildkonvertierung - Hardware, die Bilder aus der realen Welt direkt auf ein hexagonales Gitter aufzeichnen kann, ist hochspezialisiert und daher nicht allgemein verfügbar. Daher ist ein effizientes Mittel zum Umwandeln eines Standardbildes mit quadratischem Gitter in ein hexagonales erforderlich, bevor irgendeine Verarbeitung durchgeführt werden kann.
• Adressierung und Speicherung - Manipulationen an Bildern müssen in der Lage sein, einzelne Pixel zu indizieren und darauf zuzugreifen (in diesem Fall Sechsecke statt Quadrate), und jedes Bild in hexagonaler Form sollte in hexagonaler Form speicherbar sein (andernfalls müsste jede Bildkonvertierung durchgeführt werden Uhrzeit, zu der auf das Bild zugegriffen wurde). Darüber hinaus wäre ein Indexierungssystem, das einfach zu befolgen 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 für die Indexierung und Speicherung verwendeten Adressierungssystems auszunutzen.
• Bildanzeige - Wie bei der eigentlichen Bildaufnahme verwenden Anzeigegeräte im Allgemeinen keine hexagonalen Gitter. Daher muss das konvertierte Bild in ein Formular zurückgegeben werden, das an ein Ausgabegerät (sei es ein Monitor, ein Drucker oder eine andere Einheit) gesendet werden kann, wobei die resultierende Anzeige in natürlichen Proportionen und in natürlichem Maßstab erscheint. Die genaue Art dieser Konvertierung hängt von der verwendeten Indizierungsmethode ab. Dies kann eine einfache Umkehrung des ursprünglichen Konvertierungsprozesses oder eine erheblichere Faltung sein.

Probleme mit hexagonalen Koordinatensystemen

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

Argumentation in Hexen kann unnatürlich und daher ein wenig schwierig erscheinen. Man könnte zwar argumentieren, dass sich die Menschen daran gewöhnen können, wenn sie müssen, aber es ist immer noch so, dass sie von Natur aus dazu neigen, standardmäßig mit dem traditionellen kartesischen Koordinatensystem zu argumentieren, wobei hexagonale Systeme nur eine sekundäre Wahl sind.

Das Fehlen von Eingabegeräten, die auf hexagonale Gitter abgebildet werden, und das Fehlen von Ausgabegeräten, die als solche angezeigt werden, ist ebenfalls ein Hindernis:

• Die Notwendigkeit, Quadrate in Sechsecke und zurück umzuwandeln, beeinträchtigt die Nützlichkeit der Bearbeitung hexagonaler Gitter.

• Da solche Gitter dichter sind als äquivalente quadratische Gitter mit der gleichen scheinbaren Größe, müssen konvertierte Bilder einige Pixelorte extrapolieren (was im Allgemeinen weniger wünschenswert ist als alle Pixelorte), es sei denn, Bilder werden mit einer absichtlich höheren Auflösung eingespeist, als sie bearbeitet werden sollen Pixel, die direkt von einer Quelle bereitgestellt werden).

• Die Umwandlung in quadratische Gitter würde einige Pixelstellen ineinander kollabieren, was zu einem Verlust an scheinbaren Details führen würde (was zu einer geringeren Bildqualität führen könnte als die, die ursprünglich eingespeist wurde).

Wenn man hexagonale Koordinatensysteme in seiner eigenen Sichtarbeit verwenden möchte, sollte man zuerst herausfinden, ob diese Probleme durch die inhärenten Vorteile des Betriebs mit Sechsecken aufgewogen werden.

Quelle Hexagonal-Koordinatensysteme

Wurde eine andere Form oder Anordnung ausprobiert?

Das XO-1-Display bietet eine Farbe für jedes Pixel. Die Farben werden entlang der 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 beim Senden des Bildes an den Bildschirm unscharf.

Vergleich der XO-1-Anzeige (links) mit einer typischen Flüssigkristallanzeige (LCD). Die Bilder zeigen 1 × 1 mm von jedem Bildschirm. Ein typisches LCD adressiert Gruppen von 3 Stellen als Pixel. Das OLPC XO LCD adressiert jeden Ort als separates Pixel:

Quelle OLPC XO

Andere Displays (insbesondere OLEDs) verwenden andere Layouts - wie z. B. PenTile :

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

Es wurde von der Biomimik der menschlichen Netzhaut inspiriert, die nahezu die gleiche Anzahl von L- und M-Zapfenzellen, jedoch deutlich weniger S-Zapfen aufweist. Da die S-Kegel in erster Linie für die Wahrnehmung von blauen Farben verantwortlich sind, die die Wahrnehmung der Luminanz nicht nennenswert beeinflussen, verringert eine Verringerung der Anzahl der blauen Subpixel in Bezug auf die roten und grünen Subpixel in einer Anzeige die Bildqualität nicht.

Dieses Layout wurde speziell entwickelt, um mit Subpixel-Rendering zu arbeiten und von diesem abhängig zu sein, das durchschnittlich nur ein und ein Viertel Subpixel pro Pixel verwendet, um ein Bild zu rendern. Das heißt, dass jedes gegebene Eingabepixel entweder einem rotzentrierten logischen Pixel oder einem grünzentrierten logischen Pixel zugeordnet wird.

Source PenTile-Matrixfamilie

Einfache Definition von Pixel

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

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

Pixel

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

...

Ein Pixel muss nicht als kleines Quadrat gerendert werden . Dieses Bild zeigt alternative Möglichkeiten zum Rekonstruieren eines Bildes aus einer Reihe von Pixelwerten, unter Verwendung von Punkten, Linien oder sanfter Filterung.

Quelle Pixel

Pixel-Seitenverhältnis

Die meisten digitalen Bildgebungssysteme zeigen ein Bild als Gitter aus winzigen 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 ein Punktmuster. Es existiert nur zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Für ein Farbbild kann ein Pixel tatsächlich drei Abtastwerte enthalten, wobei einer für jede Primärfarbe zum Bild am Abtastpunkt beiträgt. Wir können uns das immer noch als Punktmuster einer Farbe vorstellen. Aber wir können uns ein Pixel nicht als Quadrat oder etwas anderes als einen Punkt vorstellen.

Es gibt Fälle, in denen die Beiträge zu einem Pixel auf eine Art und Weise niedriger Ordnung durch ein kleines Quadrat modelliert werden können, jedoch niemals durch 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 David Postills gut durchdachter Antwort anbieten. In seiner Antwort näherte er sich der Frage nach quadratischen Pixeln, genau wie der Titel es vorschlug. 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 wir dazu neigen, diese Punktabtastungen in rechteckigen Gittern zu organisieren. Das war eigentlich nicht immer so!

Um dieses Argument hervorzuheben, werden wir zwischen der Behandlung eines Bildes als abstrakte Daten (wie z. B. ein Punktegitter) und deren Implementierung in Hardware hin und her gehen. Manchmal ist eine Ansicht sinnvoller als die andere.

Lassen Sie uns zunächst ganz weit zurückgehen. Die traditionelle Filmfotografie hatte überhaupt kein "Raster", was ein Grund dafür ist, dass die Bilder im Vergleich zu modernen digitalen immer so scharf aussahen. Stattdessen hatte es eine "Körnung", die eine zufällige Verteilung von Kristallen auf dem Film war. Es war ungefähr gleichförmig, aber es war keine schöne geradlinige Anordnung. Die Organisation dieser Körner ergab sich aus dem Herstellungsprozess des Films unter Verwendung chemischer Eigenschaften. Infolgedessen hatte der Film wirklich keine "Richtung". Es war nur ein zweidimensionales Spritzen von Informationen.

Schneller Vorlauf zum Fernseher, insbesondere zu den alten Scan-CRTs. CRTs brauchten 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 übertragen werden konnten (in der Regel als sich kontinuierlich ändernder Satz von Spannungen). Das Foto war 2D, aber wir mussten es in eine 1D-Struktur umwandeln, damit es nur in einer Dimension (Zeit) variieren konnte. Die Lösung bestand darin, das Bild durch Linien (nicht Pixel!) Aufzuschneiden. Das Bild wurde zeilenweise 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.

Fernseher mussten diese Daten mit physischen Leuchtstoffen rendern, und ein Farbfernseher benötigte ein Raster, um sie in Pixel zu unterteilen. Jeder Fernseher kann dies in horizontaler Richtung anders machen und bietet mehr oder weniger Pixel, aber er muss die gleiche Anzahl von Zeilen haben. Theoretisch hätten sie jede zweite Pixelreihe genau so verschieben können, wie Sie es vorgeschlagen haben. In der Praxis wurde dies jedoch nicht benötigt. Sie gingen sogar noch weiter. Es wurde schnell klar, dass das menschliche Auge die Bewegung so handhabte, dass sie tatsächlich nur die Hälfte des Bildes pro Bild sendeten! In einem Frame würden sie die ungeradzahligen Zeilen senden, und im nächsten Frame würden sie die geradzahligen Zeilen senden und sie zusammenheften.

Seitdem ist das Digitalisieren dieser Interlaced-Bilder ein Trick. Wenn ich ein 480-Zeilen-Bild hätte, hätte ich aufgrund von Interlacing tatsächlich nur die Hälfte der Daten in jedem Frame. Das Ergebnis ist sehr gut sichtbar, wenn Sie versuchen, eine schnelle Bewegung auf dem Bildschirm zu beobachten: Jede Zeile ist zeitlich um ein Bild von der anderen verschoben, wodurch bei sich schnell bewegenden Objekten horizontale Streifen entstehen. Ich erwähne das, weil es ziemlich amüsant ist: Ihr Vorschlag versetzt jede zweite Zeile im Raster um ein halbes Pixel nach rechts, während Interlacing jede zweite Zeile im Raster um die Hälfte der Zeit verschiebt!

Ehrlich gesagt ist es einfacher, diese schönen rechteckigen Gitter für Dinge zu machen. Ohne technischen Grund, etwas Besseres zu tun, blieb es hängen. Dann haben wir das Computerzeitalter erreicht. Computer mussten diese Videosignale erzeugen, aber sie hatten keine analogen Fähigkeiten, um eine analoge Leitung auszuschreiben. Die Lösung war natürlich, die Daten wurden in Pixel aufgeteilt. Jetzt waren die Daten sowohl vertikal als auch horizontal diskret. Alles, was übrig blieb, war zu entscheiden, wie man das Gitter erstellt.

Es war äußerst natürlich, ein rechteckiges Gitter zu erstellen. Zuallererst tat es bereits jeder Fernseher da draußen! Zweitens ist das Zeichnen von Linien auf einem rechteckigen Raster viel einfacher als das Zeichnen auf einem sechseckigen Raster . Sie könnten sagen "aber Sie können glatte Linien in 3 Richtungen auf einem hexagonalen Gitter zeichnen, aber nur 2 in dem rechteckigen." Mit rechteckigen Gittern war es jedoch einfach, horizontale und vertikale Linien zu zeichnen. Sechseckige Gitter können nur zum Zeichnen des einen oder anderen verwendet werden. In dieser Zeit verwendeten nicht viele Menschen sechseckige Formen für ihre nicht-rechnerischen Zwecke (rechteckiges Papier, rechteckige Türen, rechteckige Häuser ...). Die Fähigkeit, horizontal und glatt zu machenVertikale Linien übertrafen den Wert, glatte Vollfarbbilder zu erstellen, bei weitem ... insbesondere, da die ersten Anzeigen einfarbig waren und es lange dauern würde, bis die Glätte der Bilder eine wichtige Rolle beim Denken spielte.

Von dort aus haben Sie einen sehr starken Präzedenzfall für ein rechteckiges Raster. Die Grafikhardware unterstützte das, was die Software tat (rechteckige Gitter), und die Software zielte auf die Hardware ab (rechteckige Gitter). Theoretisch hätte einige Hardware versucht, ein hexagonales Gitter zu erstellen, aber die Software hat es einfach nicht belohnt, und niemand wollte für doppelt so viel Hardware bezahlen!

Das spult uns bis heute vor. Wir wollen immer noch schöne glatte horizontale und vertikale Linien, aber mit High-End-Retina-Displays wird das immer einfacher. Entwickler sind jedoch immer noch darin geschult, in Bezug auf das alte rechteckige Raster zu denken. Wir sehen, dass einige neue APIs "logische Koordinaten" unterstützen und Anti-Aliasing durchführen, um den Eindruck zu erwecken, dass es einen vollständigen fortlaufenden 2D-Raum gibt, mit dem man spielen kann, anstatt mit einem Gitter aus starren 2D-Pixeln, aber es ist langsam. Möglicherweise sehen wir sechseckige Gitter.

Wir sehen sie tatsächlich, nur nicht mit Bildschirmen. Beim Drucken wird häufig ein sechseckiges Gitter verwendet. Das menschliche Auge akzeptiert das hexagonale Gitter viel schneller als ein rechteckiges Gitter. Es hat mit der Art und Weise zu tun, wie Linien "Alias" in den verschiedenen Systemen sind. Alias ​​für hexagonale Gitter auf eine weniger harte Art und Weise, mit der das Auge besser zurechtkommt (wenn ein hexagonales Gitter eine Zeile nach oben oder unten gehen muss, können sie es reibungslos über einen diagonalen Übergang ausführen. Rechteckige Gitter müssen überspringen, wodurch ein sehr gutes Bild entsteht klare Diskontinuität)

Zwei Gründe:

• Eine rechteckige Form gegenüber einer kreisförmigen, dreieckigen oder mehr als vierseitigen Form hat den Vorteil, dass sie mit einem Minimum an "verschwendetem Platz" neben anderen Rechtecken platziert werden kann. Dadurch wird sichergestellt, dass die gesamte Pixelfläche zum Bild beiträgt. Es können auch andere Formen existieren, die "zusammenpassen", aber wahrscheinlich komplexer in der Herstellung sind als einfache Quadrate oder Rechtecke, die jedoch keine zusätzlichen Vorteile bringen.

• Eine allgemeine pixelige Anzeige - eine, die zur Anzeige von Informationen jeglicher Art verwendet werden kann, muss Pixel aufweisen, die bestimmte Arten von Formen nicht bevorzugen. Daher sollten Pixel in einer Richtung quadratisch statt länger oder breiter sein und nicht in irgendeiner Weise geschert oder gedreht werden.

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

  • Wenn Pixel gedreht werden, sehen nur abgewinkelte Linien, die dem Drehwinkel entsprechen, glatt aus, alle anderen Linien sehen gezackt aus. Die meisten Betriebssysteme und Produktivitätssoftware basieren auf geraden Linien, so dass es zu vielen Randbereichen oder gezackten Kanten kommen kann.

  • Gescherte Pixel (Rauten) wären das Schlimmste auf beiden Welten - weder Diagonalen noch Horizontale / Vertikale wären glatt.

Wenn Sie nicht an einer Allzweckanzeige interessiert sind, sondern an einer Anzeige, die auf einen bestimmten Zweck ausgerichtet ist, können Sie flexibler sein. Ein extremes Beispiel ist die 7-Segment-LED. Wenn Sie lediglich eine Zahl anzeigen möchten, benötigen Sie lediglich 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. Aus diesem Grund wird in professionellen Bild- / Videobearbeitungsprogrammen wie Photoshop, Premiere, Sony Vegas ... das Pixel-Seitenverhältnis angezeigt. Nur moderne TV- und PC-Monitorstandards haben quadratische Pixel.

Berühmte Beispiele:

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

• NTSC Analog TV / DVD: 720x480 (3: 2). Nach dem Einstellen des Seitenverhältnisses wird es 16: 9 oder 4: 3 wie oben bei PAL. Die geringere vertikale Auflösung erklärt auch, warum NTSC-DVDs viel weniger scharf aussehen als PAL

• VCD : PAL 352 x 288 , NTSC 352 x 240 . Beide verwenden ein Seitenverhältnis von 4: 3
• SVCD : 480x480 , und es überrascht nicht, dass es keine quadratische Ausgabe erzeugt
• DV : 1440 x 1080 16: 9 Full-HD-Auflösung
• CGA : 320x200 und 640x200 in 4: 3 (ja, ältere Computerbildschirme haben rechteckige Pixel)
• EGA unterstützt zusätzlich zu 320 x 200 und 640 x 200 640 x 350 für 4: 3-Bildschirme

Adobe Premiere Pro - Arbeiten mit Seitenverhältnissen

Die Antwort lautet: Sie sollten sechseckig sein, da sechseckige Kacheln eine optimale optische Qualität bieten, sodass dies auch in Zukunft der Fall sein wird.
Aber ich denke, es gibt zwei Hauptgründe, warum sie immer noch quadratisch sind:

• Die Darstellung von Bitmap-Bilddaten auf einem quadratischen Raster als 2D-Array ist einfacher (sowohl aus Gründen der Hardware-Einfachheit als auch für den Menschen).
• Es geschah historisch, so wird es für einige Zeit aus dem Grund Nr. 1 sein.

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Dieses Thema ist ein Thriller. Fast 10k Ansichten. Die Leute wollen das Pixel beherrschen :) Komisch, wie jemand einen Zusammenhang der Frage mit der Bildschirmauflösung oder "Quadracy" eines Quad findet.
Für mich ist es: Welcher Baustein, welches Quadrat oder Sechseck liefert bessere optische Ergebnisse ?

Erstens brauchen wir eine einfache Kachelung, die aber einen benutzerdefinierten Bereich besser abdeckt und in der Tat eine Hexagon-Kachelung ist. Was aus einfachen Tests leicht zu verstehen ist. Ein starker Test wäre der sogenannte "Ring" -Test. Der Einfachheit halber mache ich hier trinary color: 0 - Hintergrund, 1 - Grau und 2 - Schwarz.

Wenn wir mit einem Punkt anstarren, werden wir versuchen, den Ring so zu erweitern, dass er kontinuierlich aussieht:

Natürlich möchte ich auch horizontale / vertikale Linien für viele Aufgaben zeichnen, z. B. für die Benutzeroberfläche und das Druckdesign oder für ein Platformer-Spiel. 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 fest programmiert werden. Um also eine Linie mit einer Funktion zu zeichnen, wiederholen wir einfach ihr 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-Werten ist dies nicht so auffällig, aber warum sollten Sie versuchen, mehr DPI-Werte zu erzielen, anstatt einen effektiveren Ansatz zu wählen? 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 auch cool, eine schnelle Pixelantwort zu haben, um Animationen zu erstellen.

Nur 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 Erklärungs-Illustration, die
helfen könnte , die Situation zu beschreiben:

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

Zunächst stellt sich das Problem, wie die Grenze definiert werden soll. Bilder sind in der Regel rechteckig (dies ist wiederum eine Frage der Geschichte - wenn unsere Bildschirme sechseckig wären, wären die Dinge etwas einfacher). Also ist nicht einmal die Bildgrenze eine gerade Linie. Fügen Sie in jede Zeile die gleiche Anzahl von Pixeln ein? Wechseln Sie gerade / ungerade? Und ... ist das untere linke Pixel links von dem darüber oder rechts davon? Sie erhalten sofort fast 10 verschiedene Standards, und Programmierer müssen sich jedes Mal daran erinnern, wie es geht (selbst der Unterschied zwischen Zeilen- und Spalten-Hauptindex oder zwischen Top-Down- und Bottom-Up-Index verursacht manchmal Fehler). Dies bringt das immense Problem der Umwandlung von Quer- / Hochformat mit sich (natürliche Transformation, die bei rechteckigen Gittern trivial ist, aber eine Interpolation erfordert und bei hexadezimalem oder anderem Gitter fast notwendigerweise eine verlustbehaftete Prozedur ist).

Dann gibt es den natürlichen Instinkt der Menschen mit rechteckigem Grundriss. Sie haben Matrizen in Mathematik, die das gleiche Layout haben. Ebenso ist ein kartesischer Koordinatenrahmen in den meisten allgemeinen Fällen am einfachsten zu verwenden und zu verstehen. Der Index eines Pixels bei (x, y) beträgt nur x + width * y (nicht umgekehrt - Legacy der Scanline-Indizierung). Wenn width ein Vielfaches von 2 ist, müssen Sie nicht einmal multiplizieren. Das Arbeiten mit nicht rechten Winkeln macht viele Komplikationen, die sich aus der Vektoralgebra ergeben, wenn Basisvektoren nicht orthogonal sind: Rotationen sind keine einfachen Cos / Sin-Überlagerungen mehr. Die Übersetzung wird komisch. Dies bringt viel Rechenaufwand mit sich (wäre ein paar Mal teurer in der Berechnung) und Codekomplexität (Ich erinnere mich, dass ich den Bresenham-Algorithmus einmal codiert habe, und ich würde es wirklich nicht gerne in hex versuchen).

Interpolation und Antialiasing haben im Allgemeinen viele Algorithmen, die vom quadratischen Raster abhängen. Zum Beispiel bilineare Interpolation. Alle Fourier-basierten Verarbeitungsmethoden sind auch an das rechteckige Raster gebunden (FFT ist sehr nützlich bei der Bildverarbeitung) ... nun, es sei denn, Sie führen zuerst einige teure und verlustreiche Transformationen durch.

Das alles zeigt, dass Daten im Speicher und in den Dateiformaten als rechteckiges Raster gespeichert werden sollten. Wie Sie es anzeigen, hängt vom Anzeigegerät / Drucker ab, aber das sollte das Problem des Treibers sein. Die Daten sollten geräteunabhängig sein und nicht davon ausgehen, welche Hardware Sie haben. Wie in den obigen Beiträgen gezeigt, hat die Verwendung von nicht rechteckigen Pixeln aufgrund der Physiologie des menschlichen Auges und anderer technologischer Faktoren viele Vorteile. Behalten Sie einfach die Daten im quadratischen Raster bei, oder Sie haben eine Horde von neurotischen Programmierern, auf die Sie antworten müssen: )

Trotz alledem spielte ich tatsächlich mit dem Gedanken, eine kreisförmige Pixelanordnung für die Integration in Zifferblätter zu haben (Hände geradlinig zu machen). Als ich mir vorstellte, wie schwierig es wäre, etwas so einfach wie eine gerade Linie zu zeichnen, die nicht durch die Mitte verläuft, kam ich zu vielen der Schlussfolgerungen, die ich oben erwähnte.

Quadratische Pixel seien "logisch", sagt ihr Erfinder Russel Kirsch:

„Natürlich war das Logische nicht die einzige Möglichkeit… aber wir haben Quadrate verwendet. Es war etwas sehr Dummes, unter dem alle auf der Welt seitdem leiden. “

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

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

Das Problem bei hexagonalen Anordnungen besteht darin, 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 rechteckigen konventionellen Zelle und fügen mehrere interne "Basisvektoren" hinzu. (Sie benötigen zwei Basisvektoren für das kleinste rechteckige Gitter und ungefähr 16 für das kleinste quadratische Gitter.)

Im ersten Fall handelt es sich um eine Winkeltransformation und im zweiten Fall muss für jedes Pixel x, yein Basisindex jangegeben werden.

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 aktuellen Paradigma sehr inkompatibel. In der Tat bevorzugen biologische Systeme Sechsecke bei der Herstellung von Gittern für visuelle Systeme. Denken Sie an die Augen der Fliege. Die menschliche Netzhaut folgt auch etwas näher am Sechseck (als dem Quadrat).

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

Ich habe keine Zweifel, dass ein hexagonales Gitter besser für die Visualisierung geeignet ist. Aber Sie können sich das so vorstellen: Jedes Mal, wenn Ingenieure eine Anzeige verbessern möchten, stehen sie vor dem folgenden Dilemma. Fügen Sie Speicher hinzu, und erhöhen Sie die Zahl um zwei für die Anzeigeabmessungen in Pixel. Option 2) ist immer günstiger.

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

Russell Kirsch, Erfinder des quadratischen Pixels, kehrt zum Zeichenbrett zurück. In den 1950er Jahren war er Teil eines Teams, das die quadratischen Pixel entwickelte. "Quadrate waren die logische Folge", sagt Kirsch. "Natürlich war das Logische nicht die einzige Möglichkeit, aber wir haben Quadrate verwendet. Es war etwas sehr Dummes, unter dem seitdem jeder auf der Welt leidet ." Kirsch, der jetzt im Ruhestand ist und in Portland, Oregon, lebt, machte sich vor kurzem daran, etwas wieder gut zu machen. Inspiriert von den Mosaikbauern der Antike, die Szenen mit atemberaubenden Details aus Kacheln bauten, hat Kirsch ein Programm geschrieben, das die klobigen, klobigen Quadrate eines Digitalen verwandelt Bild in ein gleichmäßigeres Bild aus unterschiedlich geformten Pixeln. '

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

Damit Sie ein nicht geradliniges Sensorpixel implementieren können , müssen Sie auf Folgendes vorbereitet sein:

1. Ordnen Sie die lichtempfindlichen Elemente nicht geradlinig an (z. B. hexadezimal gepackte Kreise).
2. Verlegen Sie die Drähte, die die Ladung sammeln (z. B. CMOS / CCD), nicht geradlinig
3. Skalieren Sie dieses Layout auf >> 1M x 1M, um die Marktanforderungen zu erfüllen
4. Ordnen Sie die Informationen einer geradlinigen Anzeige zu (oder interpolieren Sie sie)

Um ein nicht geradliniges Anzeigepixel zu implementieren , benötigen Sie dieselben Dinge.

Viele Leute haben versucht, foveale Kameras und Displays herzustellen (hochauflösend in der Mitte, wo unsere Augen am besten sind, niedrigauflösend in 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, diese sind jedoch derzeit nicht kosteneffektiv oder skalierbar.

Während sie physikalisch nicht quadratisch sein können. Sie werden abstrakt als Quadrat dargestellt und auf Displays mit reduzierter Auflösung als Quadrate angezeigt. 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. Auch wenn Sie versuchen, ein Hex-Gitter zu zeichnen, können Sie nicht einfach eine einfache X, Y-Position festlegen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, diese Frage zu beantworten:

1. In der Hardware sind Pixel nicht notwendigerweise quadratisch, sondern können jede Form oder Anordnung haben, die der Hersteller eines Anzeigegeräts für angemessen hält. In Wirklichkeit sind sie oft nicht quadratisch.
2. In der Software werden Pixel als "quadratisch" betrachtet, da angenommen wird, dass sie einen Bereich mit der gleichen Breite und Höhe darstellen. Dies bedeutet nicht, dass sie beim Rendern, wenn sie beispielsweise vergrößert werden, als Quadrate gezeichnet werden müssen, sondern dass sie die Daten für einen Bildbereich darstellen müssen, der quadratische Proportionen aufweist. Andernfalls wird das Bild auf die eine oder andere Weise gestreckt angezeigt. Dies ist rein konventionell.

In beiden Fällen müssen Pixel nicht quadratisch sein, sondern sind rein konventionell. Beispiel: Frühe Breitbild-Displays verwendeten die gleiche Anzahl von Pixeln - sowohl in der Hardware als auch in der Software - wie Nicht-Breitbild-Displays, aber die Pixel waren konzeptionell rechteckig (die horizontale Größe war größer als die vertikale Größe) und konzeptionell quadratisch wie die Standard. Nichtsdestotrotz ist die Verwendung von Pixelformen, die sich nicht einem Quadrat annähern, nicht standardgemäß und kann zumindest im alltäglichen Gebrauch zu massiven Kompatibilitätsproblemen führen.

KURZE ANTWORT:

Pixel werden gemäß Konvention als Quadrat behandelt.

Aus Sicht eines Zuschauers muss ich sagen, dass der Bildschirm, auf dem Sie dies normalerweise sehen, rechteckig ist. Ein übliches Seitenverhältnis ist 1920 mal 1080. Ab einer bestimmten Länge wie 720 kann "High Definition" erkannt werden. Dies könnte sehr wohl schwieriger mit kreisförmigen oder hexagonalen Pixeln zu erreichen sein.