Pixel

En pixel er det grundlæggende element i enhver computer-, telefon- eller tabletskærm, og for farveskærme er den sammensat af de tre primære farver af lys: rød, grøn og blå. Et computerbillede er sammensat af mange tusinde pixels arrangeret i rækker og kolonner. Hvordan disse individuelle pixels er blevet lagret i både computer- eller enhedshukommelse og billedfiler har udviklet sig gennem årene, og vi forklarer nogle af disse metoder nedenfor.

En pixel kan være enten monokrom, gråtone eller farve, og afhængigt af dette har den en direkte effekt på mængden af ​​computer- eller enhedshukommelse, der er nødvendig for at gemme en enkelt pixel.

Monokrom

På ældre computersystemer blev de for at reducere omkostningerne typisk forsynet med monokrome skærme, der kunne vise enten grønne eller sorte pixels. Dette forenklede ikke kun skærmens designkrav, men det betød også, at en pixel kunne repræsenteres i computerens hukommelse som enten 0 eller 1 (binær bit), hvilket ville minimere den nødvendige hukommelse til at gemme billeder, da du kan gemme 8 pixels i en enkelt byte af computerens hukommelse.

En fuldfarve scene

Den samme fuldfarve scene konverteret til sort og hvid

En zoomet del af det samme sort-hvide billede

Gråtoner

En gråtonepixel er en, der typisk kan have 256 niveauer af grå, inklusive sort og hvid. De 256 mulige værdier er et resultat af en enkelt hukommelsesbyte, der bruges til at lagre gråtoneværdien. At sikre, at en gråtonepixel kun behøver 1 byte hukommelse, har mange fordele. Ud over at reducere den nødvendige hukommelse til at gemme billedet, gør det det også relativt nemt for softwareudviklere at behandle disse billeder.

En fuldfarve scene

Den samme fuldfarve scene konverteret til gråtoner

De 256 niveauer af grå, der bruges i billedet

Farve

Der er flere metoder, der er blevet udviklet gennem årene til lagring af farvepixel. Mange af disse har ikke haft noget at gøre med nogen begrænsninger af farveskærme, men snarere med behovet for at minimere mængden af, på det tidspunkt, meget dyr computerhukommelse (vædder) nødvendig for at gemme et farvebillede, samt begrænsningerne af grafikhardwaren, der findes på tidligere computere.

Paletter

I de tidlige dage af computing, for at sikre effektiv hukommelsesbrug og for at understøtte begrænsningerne af grafikhardwaren, kunne et farvebillede specificeres med farvepaletter af en bestemt størrelse. Disse palettestørrelser vil ofte være 2, 4, 8, 16 og 256 farver i størrelse. Disse farver vil ofte blive taget fra en meget større pulje af tilgængelige farver. Det var muligt at bruge forskellige algoritmer, som f.eks Floyd-Steinberg-dithering at tage et fuldfarvefoto, der ofte består af tusindvis af farver, og reducere dette for at passe inden for en 256-farver palet og stadig bevare en meget god billedkvalitet. Det er præcis den metode, som bruges af ældre billedformater, som f.eks GIF.

En fuldfarve scene

Den samme fuldfarve scene reduceret til en 256-farve palet

Den anvendte 256-farvepalet

Fuld farve

Efterhånden som tiden skred frem og enhedshukommelse både steg i kapacitet og reduceret i pris, sammen med konsekvente forbedringer med enhedens hardwareydelse generelt, er brugen af ​​farvepaletter til at reducere mængden af ​​hukommelse, der er nødvendig for at gemme et billede, blevet mindre vigtig. Dette har ført til, at pixels i moderne billedformater er lagret i et højfarveformat på 1 byte for rød, 1 byte for grøn og 1 byte for de blå elementer, hvilket giver en fuldfarvepixel en rækkevidde på omkring 16,7 millioner farver.

Dette forbedrede enhedens hardwarekapacitet og ydeevne, men fjernelse af behovet for paletter fjernede ikke behovet for at reducere mængden af ​​plads, der var nødvendig for at gemme billedet. Og så billedformater, der tilbyder tabsgivende og tabsfri kompressionsmuligheder blev oprettet for at reducere billedstørrelsen uden at skulle ty til paletter.