Pixel

Ein Pixel ist das Grundelement jedes Computer-, Telefon- oder Tablet-Displays und besteht bei Farbdisplays aus den drei Grundfarben des Lichts: Rot, Grün und Blau. Ein Computerbild besteht aus vielen Tausend Pixeln, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Die Art und Weise, wie diese einzelnen Pixel sowohl im Computer- oder Gerätespeicher als auch in den Bilddateien gespeichert werden, hat sich im Laufe der Jahre weiterentwickelt. Nachfolgend erläutern wir einige dieser Methoden.

Ein Pixel kann entweder monochrom, in Graustufen oder in Farbe sein und hat abhängig davon einen direkten Einfluss auf die Menge an Computer- oder Gerätespeicher, die zum Speichern eines einzelnen Pixels benötigt wird.

Einfarbig

Um die Kosten zu senken, waren ältere Computersysteme typischerweise mit monochromen Bildschirmen ausgestattet, die entweder grüne oder schwarze Pixel anzeigen konnten. Dies vereinfachte nicht nur die Designanforderungen des Bildschirms, sondern bedeutete auch, dass ein Pixel im Speicher des Computers entweder als 0 oder 1 dargestellt werden konnte (binäres Bit), was den Speicherbedarf zum Speichern von Bildern minimieren würde, da Sie 8 Pixel in einem einzigen speichern könnten Byte des Computerspeichers.

Eine vollfarbige Szene

Dieselbe Vollfarbszene wurde in Schwarzweiß konvertiert

Ein vergrößerter Ausschnitt desselben Schwarzweißbildes

Graustufen

Ein Graustufenpixel kann typischerweise 256 Graustufen haben, einschließlich Schwarz und Weiß. Die 256 möglichen Werte ergeben sich daraus, dass ein einzelnes Speicherbyte zum Speichern des Graustufenwerts verwendet wird. Die Sicherstellung, dass ein Graustufenpixel nur 1 Byte Speicher benötigt, hat viele Vorteile. Dadurch wird nicht nur der zum Speichern des Bildes benötigte Speicher reduziert, sondern es wird auch relativ einfach für Softwareentwickler, diese Bilder zu verarbeiten.

Eine vollfarbige Szene

Dieselbe Vollfarbszene, konvertiert in Graustufen

Die im Bild verwendeten 256 Graustufen

Farbe

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden zum Speichern von Farbpixeln entwickelt. Viele davon hatten nichts mit irgendwelchen Einschränkungen von Farbbildschirmen zu tun, sondern vielmehr mit der Notwendigkeit, die Menge des damals sehr teuren Computerspeichers zu minimieren (RAM), die zum Speichern eines Farbbilds erforderlich sind, sowie die Einschränkungen der Grafikhardware früherer Computer.

Paletten

In den Anfängen der Computertechnik konnte ein Farbbild mit Farbpaletten bestimmter Größe spezifiziert werden, um eine effiziente Speichernutzung sicherzustellen und die Einschränkungen der Grafikhardware zu unterstützen. Diese Palettengrößen umfassen oft 2, 4, 8, 16 und 256 Farben. Diese Farben stammen oft aus einem viel größeren Pool verfügbarer Farben. Es konnten unterschiedliche Algorithmen verwendet werden, wie z Floyd-Steinberg-Zittern B. ein Vollfarbfoto aufzunehmen, das oft aus Tausenden von Farben besteht, und dieses so zu reduzieren, dass es in eine 256-Farben-Palette passt und dennoch eine sehr gute Bildqualität beibehält. Dies ist genau die Methode, die von älteren Bildformaten verwendet wird, z GIF.

Eine vollfarbige Szene

Dieselbe Vollfarbszene reduziert auf eine 256-Farben-Palette

Die verwendete 256-Farben-Palette

Volle Farbe

Mit fortschreitender Zeit und zunehmender Gerätespeicherkapazität sowie sinkendem Preis sowie stetigen Verbesserungen der Gerätehardwareleistung im Allgemeinen hat die Verwendung von Farbpaletten zur Reduzierung des zum Speichern eines Bildes erforderlichen Speicherbedarfs an Bedeutung verloren. Dies hat dazu geführt, dass Pixel in modernen Bildformaten in einem Hochfarbformat von 1 Byte für rote, 1 Byte für grüne und 1 Byte für die blauen Elemente gespeichert werden, was einem Vollfarbpixel einen Bereich von etwa 16,7 Millionen Farben verleiht.

Dadurch wurden die Kapazität und Leistung der Gerätehardware verbessert, der Wegfall der Paletten bedeutete jedoch nicht, dass der zum Speichern des Bildes benötigte Speicherplatz reduziert werden musste. Und so bieten sich Bildformate an verlustbehaftet Und verlustfrei Es wurden Komprimierungsoptionen entwickelt, um die Bildgröße zu reduzieren, ohne auf Paletten zurückgreifen zu müssen.