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

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

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

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

Процессор

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

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

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

Количество мегапикселей

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

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

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

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

Интерполяция

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

Программное обеспечение

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

Матрица камеры

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

Диафрагма (светосила)

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

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

Оптическая стабилизация

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

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

Вспышка

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

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

В смартфоне камера 8 MPix. Что означает интерполяция до 13 MPix?

Доброго времени суток.

Это обозначает, что ваш смартфон растягивает фотографию/изображение, отснятую на камеру 8 MPix, до 13 MPix. А делается это посредством того, что реальные пиксели раздвигаются и вставляются дополнит - ые.

Но, если сравнить качество изображения/фотографии, сделанную на 13 МП и 8 МП с интерполяцией до 13, то качество второго будет заметно хуже.

Если по простецки пояснить,то к активным пикселям матрицы процессор смарта при создании фото добавляет еще свои пиксели,как бы просчитывает картинку и дорисовывает ее до размера 13 ти мП..На выходе имеем матрицу на 8 а фото по разрешению как с 13 ти Мп.Качество от этого улучшается не особо.

Это значит что камера может сделать снимок до 8 MPIX, но программно она может увеличивать снимки до 12 MPIX. Значит она программно увеличивает, но при этом изображение не становится качественней, изображение все ровно будет на 8 MPIX. Это чисто уловка производителя и стоят такие смартфоны дороже.

Такое понятие предполагает то, что камера вашего устройства так и будет делать фото на 8 MPIX, но вот уже программно есть возможность увеличение до 13 MPIX. При этом качество лучшим не становится. Просто пространство между пикселями забивается вот и вс.

Это означает, что в вашей камере, как было 8 MPIX их так и остается - не больше и не меньше, а все остальное - маркетинговый ход, научное одурачивание народа, чтобы продать товар по-дороже и не более. Данная функция никчемная, при интерполяции качество фото теряется.

На китайских смартфонах это сейчас используется постоянно, просто сенсор камеры на 13мп стоит гораздо дороже, чем на 8мп, вот поэтому и ставят на 8мп, но приложение камеры растягивает полученное изображение, в итоге качество у этих 13мп будет заметно хуже, если посмотреть в оригинальном разрешении.

На мой взгляд эта функция вообще ни к чему, поскольку и 8мп вполне достаточно для смартфона, мне в принципе и 3мп хватает, главное, чтобы сама камера была качественной.

Интерполяция камеры, это уловка производителя, так искусственно завышают цену смартфону.

Если у вас камера 8 MPIX, то и снимок она может делать соответствующий, интерполяция не улучшает качества фото снимка, она просто увеличивает размер фото снимка до 13 мегапикселей.

Дело в том, что реальная камера в таких телефонах это 8 мегапикселей. Но с помощью внутренних программ изображения растягивается до 13 мегапикселей. По сути, оно не доходит до реальных 13 мегапикселей.

Интерполяция мегапикселей - это такое программное размазывание картинки. Раздвигаются реальные пиксели, и вставляются между ними дополнительные, с цветом среднего значения от цветов раздвинутых. Ерунда, никому не нужный самообман. Качество не улучшает.

• Интерполяция - это способ нахождения промежуточных значений

  Если это все перевести на более человеческий язык, применимо к вашему вопросу, то получится следующее:

  • программное обеспечение может обрабатывать(увеличивать, растягивать)) файлы до 13 MPIX.

До 13 MPix - это может быть 8 MPix реальных, как у Вас. Или 5 MPix реальных. Программное обеспечение камеры интерполирует графический продукт камеры до 13 MPix, не улучшая изображения, а электронно увеличивая его. Просто говоря, как увеличительное стекло или бинокль. Качество не меняется.

P2P-камера - IP-камера, содержащая программное обеспечение, позволяющее идентифицировать её и подключиться к камере удаленно по уникальному номеру (номер ID) без использования статического IP-адреса или таких функций как DDNS и UPnPct. P2P-камеры были разработаны для облегчения настройки удаленного доступа к камере для обычных пользователей - неспециалистов.

Как работает P2P-камера

При подключении p2p-камеры к интернету (через роутер или 3G-соединение) камера автоматически посылает запрос на удаленный сервер, который идентифицирует камеру по её уникальному ID-номеру. Для доступа на камеру и просмотра видео пользователю нужно установить на устройство (компьютер или мобильные устройства) специальное приложение от разработчика IP-камеры. В данном приложении пользователь вводит ID-номер камеры (или фотографирует QR-код камеры, чтобы не вводить код вручную), после чего может просматривать видео с камеры в онлайн, просматривать архив видео с SD-карты, управлять поворотным устройством и использовать другие функции. Сервер в данном случае выступает в качестве посредника, связывающего IP-камеру и устройство пользователя напрямую.

Зачем нужна технология P2P

Эта технология разработана для того, чтобы максимально упростить установку IP-камеры конечным пользователем. Без данной технологии для удаленного доступа на камеру пользователю нужно подключать статический IP-адрес или обладать специальными навыками. В случае с P2P-камерами обычный пользователь тратит на установку камеры и настройку удаленного просмотра не более 10 минут.

Области применения P2P-камер

P2P-камеры позволяют получить полноценную систему видеонаблюдения с удаленным доступом из любой точки мира и простую в установке за небольшие деньги. Основные сферами применения P2P-камер:

• наблюдение за загородным домом и/или участком
• наблюдение за безопасностью квартиры
• наблюдение за домашними животными
• безопасность малого бизнеса и наблюдение за точками продаж
• наблюдение за пациентами
• использование в государственных и муниципальных учреждениях и др

Компании, занимающиеся разработкой и производством P2P-камер

Мировым лидером в производстве P2P-камер является компания Cisco.

Что означает "Интерполяция 5.0MP" и "Интерполяция 8.0MP"?

В описании смартфона DOOGEE X5 обнаружил интересный и, в то же время, не понятный момент:
Две камеры: 2.0MP (Интерполяция 5.0MP) Передняя камера; 5.0MP (Интерполяция 8.0MP) Задняя камера со вспышкой и автофокусом.

Что означает "Интерполяция 5.0MP" и "Интерполяция 8.0MP"?
Реально скольки мегапиксельные камеры - 2-х и 5-ти мегапиксельные или 5-ти и 8-ми мегапиксельные?

Living creature

Означает "НАЕБАЛОВКА"... говняные камеры выдают за качественные... 2Мп камера программно выдаёт изображение 5Мп... тебе пытаются впарить подделку... в оригинальных видеорегистраторах не используется интерполяция...

Vladssto

Это означает что камера физически имеет реальное разрешение допустим 5МП а в смартфоне есть программное обеспечение которые раздвигает соседние пиксели и дорисовывает между ними еще один пиксель по цвету что-то среднее между соседними, и на выходе получается уже фото разрешением 8МП.
На качество это особо не влияет, просто фото с большим разрешением можно больше приблизить, просмотреть детали

В смартфоне камера 8 MPix. Что означает интерполяция до 13 MPix?

Сергей 5

До 13 MPix - это может быть 8 MPix реальных, как у Вас. Или 5 MPix реальных. Программное обеспечение камеры интерполирует графический продукт камеры до 13 MPix, не улучшая изображения, а электронно увеличивая его. Просто говоря, как увеличительное стекло или бинокль. Качество не меняется.

Это значит что камера может сделать снимок до 8 MPIX, но программно она может увеличивать снимки до 12 MPIX. Значит она программно увеличивает, но при этом изображение не становится качественней, изображение все ровно будет на 8 MPIX. Это чисто уловка производителя и стоят такие смартфоны дороже.

Потребитель

Если по простецки пояснить,то к активным пикселям матрицы процессор смарта при создании фото добавляет еще свои пиксели,как бы просчитывает картинку и дорисовывает ее до размера 13 ти мП..На выходе имеем матрицу на 8 а фото по разрешению как с 13 ти Мп.Качество от этого улучшается не особо.

Violet a

Интерполяция камеры, это уловка производителя, так искусственно завышают цену смартфону.

Если у вас камера 8 MPIX, то и снимок она может делать соответствующий, интерполяция не улучшает качества фото снимка, она просто увеличивает размер фото снимка до 13 мегапикселей.

С с с р

Интерполяция мегапикселей - это такое программное размазывание картинки. Раздвигаются реальные пиксели, и вставляются между ними дополнительные, с цветом среднего значения от цветов раздвинутых. Ерунда, никому не нужный самообман. Качество не улучшает.

Mastermiha

На китайских смартфонах это сейчас используется постоянно, просто сенсор камеры на 13мп стоит гораздо дороже, чем на 8мп, вот поэтому и ставят на 8мп, но приложение камеры растягивает полученное изображение, в итоге качество у этих 13мп будет заметно хуже, если посмотреть в оригинальном разрешении.

На мой взгляд эта функция вообще ни к чему, поскольку и 8мп вполне достаточно для смартфона, мне в принципе и 3мп хватает, главное, чтобы сама камера была качественной.

Azamatik

Доброго времени суток.

Это обозначает, что ваш смартфон растягивает фотографию/изображение, отснятую на камеру 8 MPix, до 13 MPix. А делается это посредством того, что реальные пиксели раздвигаются и вставляются дополнит - ые.

Но, если сравнить качество изображения/фотографии, сделанную на 13 МП и 8 МП с интерполяцией до 13, то качество второго будет заметно хуже.

Дублон

Это означает, что в вашей камере, как было 8 MPIX их так и остается - не больше и не меньше, а все остальное - маркетинговый ход, научное одурачивание народа, чтобы продать товар по-дороже и не более. Данная функция никчемная, при интерполяции качество фото теряется.

Moreljuba

Такое понятие предполагает то, что камера вашего устройства так и будет делать фото на 8 MPIX, но вот уже программно есть возможность увеличение до 13 MPIX. При этом качество лучшим не становится. Просто пространство между пикселями забивается вот и всё.

Gladius74

Интерполяция - это способ нахождения промежуточных значений

Если это все перевести на более человеческий язык, применимо к вашему вопросу, то получится следующее:

• программное обеспечение может обрабатывать(увеличивать, растягивать)) файлы до 13 MPIX.

Марлена

Дело в том, что реальная камера в таких телефонах это 8 мегапикселей. Но с помощью внутренних программ изображения растягивается до 13 мегапикселей. По сути, оно не доходит до реальных 13 мегапикселей.

Рынок мобильных телефонов заполнен моделями с камерами с огромными разрешениями. Встречаются даже относительно недорогие смартфоны с сенсорами разрешением 16-20 Мп. Незнающий покупатель гонится за «крутой» камерой и отдает предпочтение тому телефону, у которого разрешение камеры выше. Он даже и не догадывается, что попадается на удочку маркетологов и продавцов.

Что такое разрешение?

Разрешение камеры — это параметр, который указывает на конечный размер изображения. Он определяет только то, насколько полученное изображение будет большим, то есть его ширину и высоту в пикселях. Важно: качество картинки при этом не изменяется. Фотография может получиться некачественной, но большой из-за разрешения.

Разрешение не влияет на качество. Нельзя было не упомянуть об этом в контексте интерполяции камеры смартфона. Теперь можно переходить непосредственно к сути.

Что такое интерполяция камеры в телефоне?

Интерполяция камеры — это искусственное увеличение разрешения изображения. Именно изображения, а не размера матрицы. То есть это специальное программное обеспечение, благодаря которому снимок с разрешением 8 Мп интерполируется до 13 Мп или больше (или меньше).

Если проводить аналогию, то интерполяция камеры подобна увеличительному стеклу или биноклю. Эти устройства увеличивают изображение, но не делают его более качественным или детализированным. Так что если в характеристиках к телефону указана интерполяция, то фактическое разрешение камеры может быть ниже заявленного. Это не плохо и не хорошо, это просто есть.

Для чего это нужно?

Интерполяцию придумали для увеличения размера изображения, не более того. Сейчас это уловка маркетологов и производителей, которые пытаются продать продукт. Они большими цифрами указывают на рекламном постере разрешение камеры телефона и позиционируют это как преимущество или нечто хорошее. Мало того, что само по себе разрешение не оказывает влияния на качество фотографий, так оно еще может быть интерполировано.

Буквально 3-4 года тому назад многие производители гнались за количеством мегапикселей и разными способами пытались впихнуть их в свои смартфоны сенсоры с как можно большим числом. Так появлялись смартфоны с камерами с разрешением 5, 8, 12, 15, 21 Мп. Фотографировать они при этом могли как самые дешевые мыльницы, но покупатели, увидев наклейку «Камера на 18 Мп», сразу хотели купить такой телефон. С появлением интерполяции продавать такие смартфоны стало проще из-за возможности искусственно добавить мегапикселей камере. Конечно, качество фото со временем начало расти, но точно не из-за разрешения или интерполяции, а из-за естественного прогресса в плане разработки сенсоров и программного обеспечения.

Техническая сторона

Что такое интерполяция камеры в телефоне технически, ведь весь текст выше описывал только основную идею?

С помощью специального программного обеспечения на изображении «рисуются» новые пиксели. Например, для увеличения изображения в 2 раза после каждой строки пикселей картинки добавляется новая строка. Каждый пиксель в этой новой строке заполняется цветом. Цвет заливки высчитывается специальным алгоритмом. Самый первый способ — залить новую строку цветами, которыми обладают ближайшие пиксели. Результат такой обработки будет ужасным, но зато подобный способ требует минимум вычислительных операций.

Чаще всего используется другой метод. То есть на исходное изображение добавляются новые строки пикселей. Каждый пиксель заливается цветом, который, в свою очередь, вычисляется как среднее значение соседних пикселей. Этот способ дает лучшие результаты, но требует больше вычислительных операций.

Благо, современные мобильные процессоры быстры, и на практике пользователь не замечает, как программа редактирует изображение, пытаясь искусственно увеличить его размер.

Есть много продвинутых способов и алгоритмов интерполяции, которые совершенствуются постоянно: улучшаются границы перехода между цветами, линии становятся более точными и четкими. Неважно, как построены все эти алгоритмы. Сама идея интерполяции камеры банальна и вряд ли приживется в ближайшем будущем. С помощью интерполяции невозможно сделать изображение более детализированным, добавить новые детали или улучшить его каким-либо еще образом. Только в фильмах маленькая размытая картинка после наложения пары фильтров становится четкой. На практике такого быть не может.

Нужна ли вам интерполяция?

Многие пользователи по своему незнанию задают на разных форумах вопросы, как сделать интерполяцию камеры, полагая, что это улучшит качество изображений. На самом деле интерполяция не только не улучшит качество картинки, но даже может сделать хуже, ведь к фотографиям будут добавляться новые пиксели, и из-за не всегда точного вычисления цветов для заливки на фото могут быть недетализированные участки, зернистость. В результате качество падает.

Так что интерполяция в телефоне — это маркетинговая уловка, которая совершенно не нужна. Она может увеличивать не только разрешение фото, но и стоимость самого смартфона. Не попадайтесь на уловки продавцов и производителей.

В смартфоне камера 8 MPix. Что означает интерполяция до 13 MPix?

До 13 MPix — это может быть 8 MPix реальных, как у Вас. Или 5 MPix реальных. Программное обеспечение камеры интерполирует графический продукт камеры до 13 MPix, не улучшая изображения, а электронно увеличивая его. Просто говоря, как увеличительное стекло или бинокль. Качество не меняется.

Это значит что камера может сделать снимок до 8 MPIX, но программно она может увеличивать снимки до 12 MPIX. Значит она программно увеличивает, но при этом изображение не становится качественней, изображение все ровно будет на 8 MPIX. Это чисто уловка производителя и стоят такие смартфоны дороже.

Если по простецки пояснить,то к активным пикселям матрицы процессор смарта при создании фото добавляет еще свои пиксели,как бы просчитывает картинку и дорисовывает ее до размера 13 ти мП..На выходе имеем матрицу на 8 а фото по разрешению как с 13 ти Мп.Качество от этого улучшается не особо.

Интерполяция камеры, это уловка производителя, так искусственно завышают цену смартфону.

Если у вас камера 8 MPIX, то и снимок она может делать соответствующий, интерполяция не улучшает качества фото снимка, она просто увеличивает размер фото снимка до 13 мегапикселей.

Интерполяция мегапикселей — это такое программное размазывание картинки. Раздвигаются реальные пиксели, и вставляются между ними дополнительные, с цветом среднего значения от цветов раздвинутых. Ерунда, никому не нужный самообман. Качество не улучшает.

На китайских смартфонах это сейчас используется постоянно, просто сенсор камеры на 13мп стоит гораздо дороже, чем на 8мп, вот поэтому и ставят на 8мп, но приложение камеры растягивает полученное изображение, в итоге качество у этих 13мп будет заметно хуже, если посмотреть в оригинальном разрешении.

На мой взгляд эта функция вообще ни к чему, поскольку и 8мп вполне достаточно для смартфона, мне в принципе и 3мп хватает, главное, чтобы сама камера была качественной.

www.bolshoyvopros.ru

Интерполяция — это. Определение, особенности расчета и примеры интерполяции

Многие из нас сталкивались с непонятными терминами в разных науках. Но находится очень мало людей, которых не пугают непонятные слова, а наоборот, приободряют и заставляют всё больше углубиться в изучаемый предмет. Сегодня речь пойдёт о такой вещи, как интерполяция. Это способ построения графиков по известным точкам, позволяющий с минимальным количеством информации о функции предсказать её поведение на конкретных участках кривой.

Перед тем как перейти к сути самого определения и рассказать о нём подробнее, немного углубимся в историю.

Интерполяция была известна ещё с древнейших времён. Однако своим развитием это явление обязано нескольким самым выдающимся математикам прошлого: Ньютону, Лейбницу и Грегори. Именно они развили это понятие с помощью более продвинутых математических способов, доступных в то время. До этого интерполяцию, конечно, применяли и использовали в вычислениях, но делали это совершенно неточными способами, требующими большого количества данных для построения модели, более-менее близкой к реальности.

Сегодня мы можем даже выбирать, какой из способов интерполяции подходит больше. Всё переведено на компьютерный язык, который с огромной точностью может предсказывать поведение функции на определённом участке, ограниченном известными точками.

Интерполяция представляет собой достаточно узкое понятие, поэтому её история не так богата фактами. В следующем разделе разберёмся, что такое интерполяция на самом деле и чем она отличается от своей противоположности — экстраполяции.

Что такое интерполяция?

Как мы уже говорили, это общее название способов, позволяющих построить график по точкам. В школе в основном это делают с помощью составления таблицы, выявления точек на графике и примерного построения линий, их соединяющих. Последнее действие делается исходя из соображений похожести исследуемой функции на другие, вид графиков которых нам известен.

Однако есть другие, более сложные и точные способы выполнить поставленную задачу построения графика по точкам. Итак, интерполяция — это фактически «предсказание» поведения функции на конкретном участке, ограниченном известными точками.

Существует схожее понятие, связанное с этой же областью, — экстраполяция. Она представляет собой также предсказание графика функции, но за пределами известных точек графика. При таком способе предсказание делается на основе поведения функции на известном промежутке, и потом эта функция применяется и для неизвестного промежутка. Такой способ очень удобен для практического применения и активно используется, например, в экономике для прогнозирования взлётов и падения на рынке и для предсказания демографической ситуации в стране.

Но мы отошли от основной темы. В следующем разделе разберёмся, какая бывает интерполяция и с помощью каких формул можно произвести эту операцию.

Виды интерполяции

Самым простым видом является интерполяция методом ближайшего соседа. С помощью этого способа мы получаем очень приблизительный график, состоящий из прямоугольников. Если вы видели хоть раз объяснение геометрического смысла интеграла на графике, то поймёте, о каком графическом виде идёт речь.

Кроме этого, существуют и другие методы интерполяции. Самые известные и популярные связаны с многочленами. Они более точны и позволяют предсказывать поведение функции при достаточно скудном наборе значений. Первым методом интерполяции, который мы рассмотрим, будет линейная интерполяция многочленами. Это самый простой способ из данной категории, и им наверняка каждый из вас пользовался в школе. Суть его заключается в построении прямых между известными точками. Как известно, через две точки плоскости проходит единственная прямая, уравнение которой можно найти исходя из координат данных точек. Построив эти прямые, мы получаем ломаный график, который худо-бедно, но отражает примерные значения функций и в общих чертах совпадает с реальностью. Так и осуществляется линейная интерполяция.

Усложнённые виды интерполяции

Есть более интересный, но при этом более сложный способ интерполяции. Его придумал французский математик Жозеф Луи Лагранж. Именно поэтому расчет интерполяции по этому методу назван его именем: интерполяция по методу Лагранжа. Фокус тут вот в чём: если способ, изложенный в предыдущем абзаце, использует для расчета только линейную функцию, то разложение методом Лагранжа предполагает также использование многочленов более высоких степеней. Но не так просто найти сами формулы интерполяции для разных функций. И чем больше точек известно, тем точнее получается формула интерполяции. Но есть и масса других методов.

Существует и более совершенный и приближенный к реальности метод расчета. Формула интерполяции, используемая в нём, представляет собой совокупность многочленов, применение каждого из которых зависит от участка функции. Такой метод называется сплайн-функцией. Кроме того, есть ещё и способы, позволяющие провести такую вещь, как интерполяция функций двух переменных. Тут всего два метода. Среди них билинейная или двойная интерполяция. Этот способ позволяет без труда построить график по точкам в трёхмерном пространстве. Другие методы затрагивать не будем. Вообще, интерполяция — это универсальное называние для всех этих способов построения графиков, но многообразие способов, которыми можно осуществить это действие, заставляет делить их на группы в зависимости от вида функции, которая подлежит этому действию. То есть интерполяция, пример которой мы рассмотрели выше, относится к прямым способам. Есть также обратная интерполяция, которая отличается тем, что позволяет вычислить не прямую, а обратную функцию (то есть x от y). Рассматривать последние варианты мы не будем, так как это достаточно сложно и требует хорошей математической базы знаний.

Перейдём к, пожалуй, одному из важнейших разделов. Из него мы узнаем, как и где обсуждаемая нами совокупность методов применяется в жизни.

Применение

Математика, как известно, царица наук. Поэтому даже если вы сначала не видите смысла в тех или иных операциях, это не значит, что они бесполезны. Вот, например, кажется, что интерполяция — это бесполезная вещь, с помощью которой только графики строить можно, которые сейчас мало кому нужны. Однако при любых расчётах в технике, физике и многих других науках (например, биологии), крайне важно представлять достаточно полную картину о явлении, имея при этом определённый набор значений. Сами значения, разбросанные по графику, не всегда дают чёткие представления о поведении функции на конкретном участке, значениях её производных и точек пересечения с осями. А это очень важно для многих областей нашей с вами жизни.

А как это пригодится в жизни?

На подобный вопрос бывает очень сложно ответить. Но ответ прост: никак. Именно эти знания вам никак не пригодятся. А вот если вы поймёте этот материал и методы, с помощью которых осуществляются эти действия, вы потренируете свою логику, которая в жизни очень пригодится. Главное — не сами знания, а те навыки, которые человек приобретает в процессе изучения. Ведь недаром существует поговорка: «Век живи — век учись».

Смежные понятия

Вы можете сами понять, насколько важна была (и до сих пор не теряет свою важность) эта область математики, взглянув на многообразие других концепций, связанных с данной. Мы уже говорили об экстраполяции, но есть ещё и аппроксимация. Может быть, вы уже слышали это слово. В любом случае то, что оно обозначает, мы тоже разбирали в этой статье. Аппроксимация, как и интерполяция, — это понятия, связанные с построением графиков функций. Но отличие первой от второй в том, что она представляет собой приблизительное построение графика на основе сходных известных графиков. Эти два понятия очень похожи между собой, и тем интереснее изучать каждое из них.

Заключение

Математика — не такая сложная наука, как кажется на первый взгляд. Она, скорее, интересная. И в этой статье мы попытались вам это доказать. Мы рассмотрели понятия, связанные с построением графиков, узнали, что такое двойная интерполяция, и разобрали на примерах, где она применяется.

Интерполяция

Интерполя́ция , интерполи́рование - в вычислительной математике способ нахождения промежуточных значений величины по имеющемуся дискретному набору известных значений.

Многим из тех, кто сталкивается с научными и инженерными расчётами часто приходится оперировать наборами значений, полученных опытным путём или методом случайной выборки. Как правило, на основании этих наборов требуется построить функцию, на которую могли бы с высокой точностью попадать другие получаемые значения. Такая задача называется аппроксимацией. Интерполяцией называют такую разновидность аппроксимации, при которой кривая построенной функции проходит точно через имеющиеся точки данных.

Существует также близкая к интерполяции задача, которая заключается в аппроксимации какой-либо сложной функции другой, более простой функцией. Если некоторая функция слишком сложна для производительных вычислений, можно попытаться вычислить её значение в нескольких точках, а по ним построить, то есть интерполировать, более простую функцию. Разумеется, использование упрощенной функции не позволяет получить такие же точные результаты, какие давала бы первоначальная функция. Но в некоторых классах задач достигнутый выигрыш в простоте и скорости вычислений может перевесить получаемую погрешность в результатах.

Следует также упомянуть и совершенно другую разновидность математической интерполяции, известную под названием «интерполяция операторов». К классическим работам по интерполяции операторов относятся теорема Рисса-Торина (Riesz-Thorin theorem) и теорема Марцинкевича (Marcinkiewicz theorem), являющиеся основой для множества других работ.

Определения

Рассмотрим систему несовпадающих точек () из некоторой области . Пусть значения функции известны только в этих точках:

Задача интерполяции состоит в поиске такой функции из заданного класса функций, что

• Точки называют узлами интерполяции , а их совокупность - интерполяционной сеткой .
• Пары называют точками данных или базовыми точками .
• Разность между «соседними» значениями - шагом интерполяционной сетки . Он может быть как переменным, так и постоянным.
• Функцию - интерполирующей функцией или интерполянтом .

1. Пусть мы имеем табличную функцию, наподобие описанной ниже, которая для нескольких значений определяет соответствующие значения :

Интерполяция помогает нам узнать какое значение может иметь такая функция в точке, отличной от указанных (например, при x = 2,5).

К настоящему времени существует множество различных способов интерполяции. Выбор наиболее подходящего алгоритма зависит от ответов на вопросы: как точен выбираемый метод, каковы затраты на его использование, насколько гладкой является интерполяционная функция, какого количества точек данных она требует и т. п.

2. Найти промежуточное значение (способом линейной интерполяции).

Способы интерполяции

Интерполяция методом ближайшего соседа

Простейшим способом интерполяции является интерполяция методом ближайшего соседа.

Интерполяция многочленами

На практике чаще всего применяют интерполяцию многочленами. Это связано прежде всего с тем, что многочлены легко вычислять, легко аналитически находить их производные и множество многочленов плотно в пространстве непрерывных функций (теорема Вейерштрасса).

Обратное интерполирование (вычисление x при заданном y)

• Полином Лагранжа
• Обратное интерполирование по формуле Ньютона
• Обратное интерполирование по формуле Гаусса

Интерполяция функции нескольких переменных

Другие способы интерполяции

• Рациональная интерполяция
• Тригонометрическая интерполяция

Смежные концепции

• Экстраполяция - методы нахождения точек за пределами заданного интервала (продление кривой)
• Аппроксимация - методы построения приближённых кривых
• Регрессия (математика)
• Сглаживание данных эксперимента

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Интерполяция» в других словарях:

ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - 1) способ определять по ряду данных величин какого либо математического выражения промежуточные его величины; так напр., по дальности полета ядра при угле возвышения оси пушечного канала в 1°, 2°, 3°, 4° и т. д. можно определить помощью… … Словарь иностранных слов русского языка

интерполяция - вставка, интерполирование, включение, отыскание Словарь русских синонимов. интерполяция см. вставка Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2 … Словарь синонимов

интерполяция - Вычисление промежуточных значений между двумя известными точками. Например: linear линейная интерполяция exponential экспоненциальная интерполяция Процесс вывода цветного изображения, когда пикселы, относящиеся к области между двумя цветными… … Справочник технического переводчика

Интерполяция - (interpolation) Оценка значения неизвестной величины, находящейся между двумя точками ряда известных величин. Например, зная показатели населения страны, полученные при проведения переписи населения, проводившейся с интервалом в 10 лет, можно… … Словарь бизнес-терминов

Интерполяция - с латинского собственно «подделка». Так называются ошибочные поправки или позднейшие вставки в рукописях, сделанные переписчиками или читателями. Особенно часто этот термин употребляется в критике рукописей античных писателей. В этих рукописях… … Литературная энциклопедия

Интерполяция - нахождение промежуточных значений некоторой закономерности (функции) по ряду известных ее значений. По английски: Interpolation См. также: Преобразования данных Финансовый словарь Финам … Финансовый словарь

интерполяция - и, ж. interpolation f. < лат. interpolatio изменение; переделка, искажение. 1. Вставка позднейшего происхождения в каком л. тексте, не принадлежащая оригиналу. БАС 1. В древних рукописях много интерполяций, внесенных переписчиками. Уш. 1934. 2 … Исторический словарь галлицизмов русского языка

ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - (interpolatio), пополнение эмпйрич. ряда значений какой либо величины недостающими промежуточными значениями ее. Интерполирование может быть произведено тремя способами: математич., графич. и логическим. В основе их лежит общая им гипотеза о том … Большая медицинская энциклопедия

ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - (от латинского interpolatio изменение, переделка), отыскание промежуточных значений величины по некоторым известным ее значениям. Например, отыскание значений функции y = f(x) в точках x, лежащих между точками x0 и xn, x0 … Современная энциклопедия

ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - (от лат. interpolatio изменение переделка), в математике и статистике отыскание промежуточных значений величины по некоторым известным ее значениям. Напр., отыскание значений функции f(x) в точках x, лежащих между точками xo x1 . xn, по… … Большой Энциклопедический словарь

ИНТЕРПОЛЯЦИЯ - в филологии изменение первоначального текста; вставка переписчиком или переводчиком в текст слов или фраз, отсутствовавших в оригинале … Большой Энциклопедический словарь

Что важно знать при покупке видеорегистратора

Сколько сегодня стоит нормальный видеорегистратор?

Реальная цена регистратора с хорошим качеством видеосъемки – 4-5 тыс. руб. Более дешевые устройства, как правило, демонстрируют не самое высокое качество сборки, снимают не в натуральном разрешении HD или Full HD, а с интерполяцией, да и комплектуются они далеко не лучшими аксессуарами.

В каком разрешении должен снимать видеорегистратор? И что такое «интерполяция»?

Чем выше разрешение, тем детальнее и четче изображение. Оптимально – Full HD (1920х1080 точек): при таком разрешении мелкие детали будут различимы с большого расстояния. Номера автомобилей, например, можно опознать с 10-15 метров.

Постепенно в продаже начинают появляться регистраторы со съемкой в натуральном Super Full HD (в полтора раза четче, чем Full HD). Однако стоят такие модели уже не менее 6-7 тыс. руб.

Снимок экрана 2014-07-21 в 10.30.32

Часто производители указывают в характеристиках видеорегистраторов «Full HD-разрешение видео», но «забывают» упомянуть, что там используется так называемая интерполяция. Последняя подразумевает получение видео (или фото) определенного разрешения с последующим использованием программных алгоритмов для растягивания картинки до больших размеров.

В случае с регистраторами это означает съемку в разрешении 1280х720 или даже 800х480 точек с увеличением до Full HD (1920х1080). Понятно, что качество не улучшится ни на йоту – картинка просто будет растянутой, «мыльной». Отличить реальное Full HD-видео от интерполированного легко, посмотрев пример ролика на большом дисплее.

Что влияет на качество видеозаписи?

Три важнейших компонента, от которых зависит качество видеозаписи: процессор, оптика и матрица.

Процессор. От его производительности и способов обработки видео зависит, насколько качественную картинку мы получим и будет ли такой регистратор работать стабильно, без задержек. Яркий пример на тему приведенных выше недорогих регистраторов – бюджетный процессор Zoran. Его мощности банально не хватает для того, чтобы вести «бесшовную» запись. В итоге между записываемыми файлами теряется до 10 секунд времени. Вы можете сами представить, сколько всего может случиться за 10 секунд на скорости 80-90 км/ч на трассе.

В качественных моделях чаще всего используются процессоры компаний Ambarella и Novatek, в более простых и бюджетных – iCatech, Syntek, Allwinner или тот же Zoran. Отметим, что далеко не всегда устаревший процессор типа Ambarella A2 это однозначно плохое качество съемки. В первую очередь уровень исходной картинки зависит от объектива (в идеале – стеклянного) и матрицы (2-3 Мп вместо бесполезных «дутых» 5 Мп).

Оптика, объектив. Желательно отдать предпочтение моделям с широкоугольным объективом – от 140 до 170 градусов по диагонали. Модели с меньшим значением этого показателя не захватывают в кадр соседние полосы или обочины, а у регистраторов с большим значением наблюдается сильное искажение картинки – эффект «рыбьего глаза».

Однозначно лучше приобретать регистраторы со стеклянными линзами в объективе. Стекло лучше, чем пластик, пропускает свет, а значит регистраторы со стеклянной оптикой будут лучше снимать при плохом освещении. Кроме того, низкокачественные пластиковые объективы могут пожелтеть со временем, а от частых перепадов температуры даже потрескаться. Поэтому приоритет лучше отдавать моделям, которые, во-первых, обладают стеклянной оптикой, а во-вторых, прошли специальные испытания на устойчивость к перепадам или низким температурам. А по-хорошему еще и проверены на виброустойчивость: вдруг вы умудритесь отыскать не совсем ровную дорогу…

Матрица. В настоящее время чаще всего используются матрицы с разрешением от 1 до 5 мегапикселей. Однако большее их число отнюдь не гарантирует хорошего качества видео. Вообще, для получения Full HD-видео (1920х1080) достаточно 2,1 Мп. Остальные мегапиксели если и используются, то только для фото.

Гораздо важнее физический размер матрицы, который измеряется в долях дюйма – 1/3″, 1/4″ и т.д. Чем он больше - тем, грубо говоря, лучше.

К примеру, 3 и 3,1 Мп матрицы с большим физическим размером часто обеспечивают лучшее качество ночного видео, чем 5-мегапиксельные матрицы с меньшим размером. При невысоком разрешении и большом размере матрицы размер самих пикселей и цветопередача лучше, чем при высоком разрешении и маленьком размере. Ведь чем крупнее пиксель, тем больше света он получает. Следовательно, появляется больше возможностей для качественного преобразования видеосигнала из аналогового вида в цифровой. Именно поэтому при прочих равных укрупненные пиксели позволяют добиться более контрастной и насыщенной картинки, особенно в условиях недостаточной освещенности – в плохую погоду, в сумерках, ночью.

Новые 3 Мп матрицы обладают пикселями с более крупным физическим размером, а потому добиваются более высокого качества съемки в сравнении с устаревшими 5 Мп CMOS-сенсорами.

Хорошо себя зарекомендовали матрицы компании Aptina – они используются не только в регистраторах, но и в камерах профессионального видеонаблюдения, дорогих смартфонах и профессиональной видеоаппаратуре. Также популярны калифорнийские матрицы OmniVision. К слову, CMOS-сенсор этой компании использовался в iPhone 4s.

20140721_1397048890_procam_cx4_revision3_builtin_16gb_memory_front

Нужен ли регистратору экран?

Экран необходим для настройки положения регистратора (чтобы он снимал то, что происходит перед автомобилем, а не синее небо или капот машины). Также он нужен для быстрой настройки регистратора и демонстрации отснятого видео. Важно: у дисплея должна быть функция автоотключения и регулировки яркости, чтобы не отвлекать и не слепить водителя во время поездки.

В продаже встречаются модели регистраторов без экрана, которые очень компактны – есть даже версии меньше спичечного коробка. Такие регистраторы легко скрыть за зеркалом заднего вида, чтобы не загораживали дорогу. К таким устройствам, как правило, можно подключиться по Wi-Fi со смартфона или планшета – с их помощью будет производиться настройка, на них же будет доступен просмотр видео. В частности, компактными моделями подобного рода – без экранов и с Wi-Fi – известен южнокорейский бренд топовых регистраторов BlackVue. Однако смартфоны есть не у всех, да и процесс подключения может оказаться довольно трудным, поэтому большинство водителей предпочитает все-таки регистраторы с дисплеем.

1974474.oaa84wy27g

Какого размера должна быть карта памяти?

Для регистратора с циклической съемкой вполне будет достаточно 4-8 Гб – хватит на пару часов видео в Full HD-разрешении (иногда чуть больше, иногда чуть меньше).

Покупая карту памяти, убедитесь, что ее класс (всегда указывается на упаковке) соответствует требованиям регистратора. Часто бывает, что люди покупают к дорогому регистратору дешевую карту памяти (ниже 4-го класса, например), и регистратор не записывает на нее видео. В результате приходится покупать еще одну карточку. Кстати, производитель карточки в данном случае не играет практически никакой роли. В рамках одного класса в зависимости от цены возможны лишь незначительные различия в скорости записи и считывания информации, но в любом случае они будут гарантированно укладываться в рамки требований определенного класса.

Нужен ли регистратору аккумулятор?

Да, нужен – хотя бы на 15 минут автономной видеозаписи. В противном случае при повреждении электросети автомобиля во время аварии вы моментально останетесь без видеорегистрации (могут не сохраниться ни текущий, ни даже предыдущие файлы).

Да и выйти из машины с камерой в руке иногда бывает не лишним – снять беседу с сотрудниками ГИБДД, другими водителями или зафиксировать положение и повреждения транспортных средств.

Зачем нужен длинный провод для подключения к прикуривателю?

Слишком короткий провод в прикуриватель будет висеть как натянутая струна поперек лобового стекла, загораживая обзор и раздражая водителя. Длинный провод можно аккуратно провести вокруг лобового стекла (даже под обшивкой). Обычно наиболее длинные кабели (под 4 м) идут в комплекте с дорогими регистраторами типа «Каркам QS3».

Какие типы крепления лучше?

Желательно, чтобы в комплекте с регистратором шли и «липучки» на основе скотча 3М, и вакуумный держатель (присоска): у каждого варианта есть свои плюсы и минусы.

В холодную погоду вакуумные крепления обычно держат не так надежно, как в теплую. Зато их можно убирать со стекла и потом снова крепить сколько угодно раз, в то время как 3М-крепления уже после пары использований держат не так надежно.

Важно: регистратор должен легко и быстро устанавливаться в кронштейн (а не навинчиваться каждый раз по 30 секунд). Крепление должно свободно поворачиваться как по вертикали, так и по горизонтали (есть модели, которые обеспечивают поворот камеры только по вертикали – это неудобно).

Какие функции видеорегистратора важны, а какие – вторичны?

Начнем с самых важных:

Автостарт записи при заведении двигателя и автоматическое отключение при выключении двигателя (водителю не нужно отвлекаться на включение-выключение регистратора).

Отметки времени и даты на видео (водителю легче найти видео за определенный момент, кроме того, при необходимости водитель сможет предъявить видео в суде).

Съемка видео фрагментами продолжительностью 1-3 минуты (так будет легче найти нужный момент, не пролистывая многочасовой файл) и отсутствие пробелов, то есть потери нескольких секунд видео между роликами (такое встречается в дешевых регистраторах, которым просто не хватает ресурсов для одновременной съемки и сохранения видео).

Циклическая запись (при заполнении карты памяти водителю не придется ничего удалять – новые видео автоматически будут записываться поверх старых) и возможность защиты выбранного видеоролика от перезаписи прямо во время съемки.

Теперь о менее важных:

GPS – позволяет записывать скорость автомобиля и его маршрут, потом на компьютере можно просмотреть одновременно с видео свое движение по карте. В редких случаях в дорогих регистраторах используются гибридные приемники ГЛОНАСС/GPS. Так обеспечивается наиболее стабильный прием сигнала в сложных условиях вроде высотной застройки в городских кварталах. В том же FineVu CR-2000S это необходимо, чтобы регистратор всегда мог своевременно сориентироваться и предупредить на основе встроенной базы о приближении к камерам контроля скорости.

G-сенсор – «датчик удара», автоматически защищает текущий видеоролик от перезаписи при ударе, экстренном торможении и резких маневрах. Важно, чтобы была возможность настройки чувствительности датчика, иначе «аварийные» файлы будут сохраняться на каждой кочке и рано или поздно заполнят всю карту памяти – придется удалять их вручную.

ИК- и LED-подсветка . Полезны только при ночной съемке вне автомобиля. При съемке из автомобиля регистратор с включенной подсветкой будет «слепить» сам себя отражающимся от лобового стекла светом.

«Режим парковки» (съемка во время стоянки). Интересная функция, но полезность ее сомнительна: если вашу машину угонят, то определенно вместе с регистратором. Если автомобиль вскроют, то вытащат не только магнитолу, но и регистратор. Так что в итоге снятое в режиме парковки видео при «плохом раскладе» смотреть все равно не вам. Кроме того, оставленный в припаркованном автомобиле видеорегистратор (особенно модель с крупным корпусом и большим креплением, сильно заметная снаружи) может спровоцировать преступников разбить стекло и забрать дорогое устройство.

Регистраторы-гибриды. В чем их плюсы и минусы?

Вообще говоря, универсальный инструмент в профессионализме всегда уступает узкоспециализированному. В продаже есть несколько моделей, объединяющих, например, в одном корпусе возможности видеорегистратора и детектора радаров.

ffd66a9fd8b4a4caec933928590bd260

В первую очередь польза от покупки модели «два в одном» выражается в денежной выгоде. Как правило, гибриды обходятся на 1,5-2 тыс. руб. дешевле покупки аналогичных по возможностям видеорегистратора и детектора радаров отдельно взятых. Второе важное преимущество гибридов: они занимают меньше места на лобовом стекле, чем два гаджета. Наконец, третий плюс: гибрид занимает только одно гнездо прикуривателя, тогда как для подключения двух отдельных приборов, возможно, придется покупать разветвитель.

Недостатки, конечно, тоже есть. Два отдельных гаджета удобнее использовать хотя бы потому, что при поломке детектора радаров вы не останетесь без видеорегистрации (и наоборот), тогда как вышедший из строя гибрид лишит вас и того, и другого.

Как правильно установить видеорегистратор?

Регистратор желательно «прицелить» по осевой автомобиля, чтобы он снимал происходящее прямо перед машиной. Обычно устройство вешают посередине лобового стекла, часто даже за зеркалом заднего вида – так оно не будет загораживать обзор на дорогу.

При первом включении установите точное время и дату и настройте их отображение поверх видео – это может быть важно для приобщения отснятого материала в качестве доказательств в суде. Включите GPS-модуль. Убедитесь, что запись идет, перед тем, как начать движение. Даже на скорости до 20 км/ч в вашем собственном дворе вы можете попасть в ДТП или другую нештатную ситуацию.

Покидая автомобиль, снимайте со стекла не только сам регистратор, но и кронштейн – иначе машину могут вскрыть, думая, что дорогая «игрушка» спрятана в бардачке.

И напоследок четыре коротких совета для тех, кто собрался купить регистратор .

— Не стоит «клевать» на слишком приятные ценники.

— Выбирайте более-менее известные бренды: эксперименты с новичками оставьте специалистам.

— Присмотрев модель, ознакомьтесь с отзывами в Интернете. Крайне желательно при этом оценить примеры видео в оригинальном качестве.

— Перед покупкой пробегитесь по данному материалу еще разок с самого начала - хуже не будет.

Счастливого пути. И пусть видеорегистратор никогда вам не понадобится!

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

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

Концепция

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

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

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

Пример изменения размера изображения

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

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

Пример вращения изображения

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

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

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

Типы алгоритмов интерполяции

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

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

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

Метод ближайшего соседа

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

Билинейная интерполяция

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

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

Бикубическая интерполяция

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

Интерполяция высшего порядка: сплайны и sinc

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

Наблюдаемые дефекты интерполяции

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

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

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

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

Сглаживание

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

	300%

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

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

Оптический и цифровой зум

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

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

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