3.12.2018

Mieltäni on askarruttanut, onko pikseleihin perustuvalla kuvalla rajat?

Mieltäni on askarruttanut, onko pikseleihin perustuvalla kuvalla rajat?  Eli kuvien määrä ei olekaan rajaton, vaan sidoksissa pikselien määrään, ominaisuuksiin ja variaatioiden määrään?  Jos olisi esimerkiksi olemassa vain kahden peräkkäisen pikselin näyttö, joiden pikselit voisivat olla joko mustia tai valkoisia olisi variaatioita neljä: molemmat pikselit mustat; molemmat pikselit valkoiset; ensimmäinen pikseli musta, toinen valkoinen; ensimmäinen pikseli valkoinen, toinen musta. Entä sitten kun pikseleitä ja värisävyjä on huomattavasti enemmän, vaikkapa 1920x1080 pikseliä ja 16,7 miljoona sävyä/pikseli? Eikö silti jossakin vaiheessa tule tässäkin vastaan laskennallisesti tilanne, jolloin kaikki eri variaatiot on käyty läpi? Ja samalla myös näytetty kaikki mahdolliset kuvat, jotka tuolla näytöllä on mahdollista esittää?

Dosentti Thomas Hackman, fysiikan osasto, Helsingin yliopisto:

Kysyjä on oikeassa siinä, että digitaalisten kuvien esittäminen on sidoksissa pikselien määrään. Pelkästään yhden pikselin potentiaali on kuitenkin nykyteknologialla valtava. Normaalissa digikamerassa käytetään RGB-värijärjestelmää, jossa joka pikselissä on kolme eriväristä komponenttia, jotka suodattavat esiin kuvassa näkyvät värit. Värien sävy perustuu yleensä kahdeksanbittiseen järjestelmään. Tämä tarkoittaa, että joka pikselissä on 256 potenssiin 3 erilaista värivaihtoehtoa, siis noin 16,8 miljoonaa erilaista vaihtoehtoa.

Tässä oli vasta yhden pikselin kapasiteetti. Lukumäärä pitää vielä kertoa kameran tai näytön pikselimäärällä, jolloin päästään todella valtaviin lukumääriin. Jos vaikka käytetään HD-näyttöä, jonka pikseleiden lukumäärä on noin 2,1 miljoonaa, tämä tarkoittaa 35 biljoonaa eri vaihtoehtoa. Todennäköisyys, että erilaisten kuvien kuvaamisen tai esittämisen raja tulisi vastaan yhdellä laitteella, on siten käytännössä mitätön. Mutta jos huomioidaan kaikki maailman laitteet ja niissä esitettävät kuvat, todennäköisyys tietysti lisääntyy.

Normaalilla digikameralla on käytännössä mahdotonta ottaa kahta täysin samanlaista kuvaa, koska kuvaamiseen liittyy aina satunnainen kohina. Se tallentuu digikuviin, vaikka ne otettaisiin peräjälkeen moottoriperällä. Mutta jos pikseleiden ja värisävyjen määrää rajoitetaan, esimerkiksi kysyjän esittämällä tavalla neljään vaihtoehtoon, kuvat kuvaavat todellisuutta enää hyvin epätarkasti. Tällöin täysin samanlaisia kuvia voidaan tietysti helposti ottaa tai esittää.

  

Viimeksi muokattu 4.12.2018

pixeleitä

Tietysti.fi on Suomen Akatemian sivusto, joka kertoo yleistajuisesti Akatemian rahoittamasta tutkimuksesta sekä tieteestä ja tutkimuksesta yleensä. Sivuille kootaan muun muassa tutkijahaastatteluita, tieteen yleisötapahtumia, tiedeuutisia ja tutkimuksesta kertovia taustajuttuja.

Seuraa meitä:

Ota yhteyttä

Suomen Akatemian viestintä
terhi.loukiainen@aka.fi

Lisätietoja Suomen Akatemiasta www.aka.fi