Εικονοκύτταρο

Ένα εικονοστοιχείο είναι το βασικό στοιχείο κάθε οθόνης υπολογιστή, τηλεφώνου ή tablet και, για έγχρωμες οθόνες, αποτελείται από τα τρία βασικά χρώματα του φωτός: κόκκινο, πράσινο και μπλε. Μια εικόνα υπολογιστή αποτελείται από πολλές χιλιάδες pixel διατεταγμένα σε σειρές και στήλες. Ο τρόπος με τον οποίο αυτά τα μεμονωμένα εικονοστοιχεία έχουν αποθηκευτεί στη μνήμη του υπολογιστή ή της συσκευής και στα αρχεία εικόνας έχει εξελιχθεί με την πάροδο των ετών και εξηγούμε μερικές από αυτές τις μεθόδους παρακάτω.

Ένα εικονοστοιχείο μπορεί να είναι είτε μονόχρωμο, είτε σε κλίμακα του γκρι είτε έγχρωμο και ανάλογα με αυτό, έχει άμεση επίδραση στην ποσότητα της μνήμης του υπολογιστή ή της συσκευής που απαιτείται για την αποθήκευση ενός μεμονωμένου εικονοστοιχείου.

Μονόχρωμος

Σε παλαιότερα συστήματα υπολογιστών, για να μειωθεί το κόστος, συνήθως παρέχονται μονόχρωμες οθόνες ικανές να εμφανίζουν πράσινα ή μαύρα pixel. Αυτό όχι μόνο απλοποίησε τις απαιτήσεις σχεδιασμού της οθόνης, αλλά σήμαινε επίσης ότι ένα pixel μπορούσε να αναπαρασταθεί στη μνήμη του υπολογιστή είτε ως 0 είτε ως 1 (δυαδικό bit) που θα ελαχιστοποιούσε τη μνήμη που απαιτείται για την αποθήκευση εικόνων, καθώς θα μπορούσατε να αποθηκεύσετε 8 pixel σε ένα μόνο ψηφιόλεξη της μνήμης του υπολογιστή.

Μια ολόχρωμη σκηνή

Η ίδια έγχρωμη σκηνή μετατράπηκε σε ασπρόμαυρη

Ένα μεγεθυσμένο τμήμα της ίδιας ασπρόμαυρης εικόνας

Κλίμακα του γκρι

Ένα εικονοστοιχείο κλίμακας του γκρι είναι αυτό που μπορεί συνήθως να έχει 256 επίπεδα γκρι, συμπεριλαμβανομένου του μαύρου και του λευκού. Οι 256 πιθανές τιμές είναι αποτέλεσμα ενός μόνο byte μνήμης που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση της τιμής της κλίμακας του γκρι. Η διασφάλιση ότι ένα pixel σε κλίμακα του γκρι χρειάζεται μόνο 1 byte μνήμης έχει πολλά πλεονεκτήματα. Εκτός από τη μείωση της μνήμης που απαιτείται για την αποθήκευση της εικόνας, καθιστά επίσης σχετικά εύκολη την επεξεργασία αυτών των εικόνων από τους προγραμματιστές λογισμικού.

Μια ολόχρωμη σκηνή

Η ίδια έγχρωμη σκηνή μετατράπηκε σε κλίμακα του γκρι

Τα 256 επίπεδα του γκρι που χρησιμοποιούνται στην εικόνα

Χρώμα

Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που έχουν αναπτυχθεί με τα χρόνια για την αποθήκευση έγχρωμων pixel. Πολλά από αυτά δεν είχαν να κάνουν με κανέναν περιορισμό των έγχρωμων οθονών αλλά μάλλον με την ανάγκη να ελαχιστοποιηθεί η ποσότητα της, εκείνη την εποχή, πολύ ακριβής μνήμης υπολογιστή (ΕΜΒΟΛΟ) που απαιτείται για την αποθήκευση μιας έγχρωμης εικόνας, καθώς και των περιορισμών του υλικού γραφικών που βρέθηκαν σε παλαιότερους υπολογιστές.

Παλέτες

Στις πρώτες μέρες των υπολογιστών, για να διασφαλιστεί η αποτελεσματική χρήση της μνήμης και να υποστηριχθούν οι περιορισμοί του υλικού γραφικών, θα μπορούσε να καθοριστεί μια έγχρωμη εικόνα με χρωματικές παλέτες συγκεκριμένου μεγέθους. Αυτά τα μεγέθη παλέτας θα ήταν συχνά σε μέγεθος 2, 4, 8, 16 και 256 χρωμάτων. Αυτά τα χρώματα συχνά λαμβάνονται από μια πολύ μεγαλύτερη ομάδα διαθέσιμων χρωμάτων. Ήταν δυνατή η χρήση διαφορετικών αλγορίθμων, όπως π.χ Φλόιντ-Στάινμπεργκ αναστατώνονται για να τραβήξετε μια έγχρωμη φωτογραφία, που συχνά περιλαμβάνει χιλιάδες χρώματα, και να το μειώσετε ώστε να χωράει σε μια παλέτα 256 χρωμάτων και να διατηρείται ακόμα πολύ καλή ποιότητα εικόνας. Αυτή ακριβώς είναι η μέθοδος που χρησιμοποιούν οι παλαιότερες μορφές εικόνας, όπως π.χ GIF.

Μια ολόχρωμη σκηνή

Η ίδια έγχρωμη σκηνή μειώθηκε σε μια παλέτα 256 χρωμάτων

Χρησιμοποιείται η παλέτα 256 χρωμάτων

Γεμάτο χρώμα

Καθώς ο χρόνος προχωρούσε και η μνήμη της συσκευής αυξανόταν τόσο σε χωρητικότητα όσο και σε μειωμένη τιμή, μαζί με σταθερές βελτιώσεις στην απόδοση του υλικού της συσκευής γενικά, η χρήση παλετών χρωμάτων για τη μείωση της ποσότητας μνήμης που απαιτείται για την αποθήκευση μιας εικόνας έχει γίνει λιγότερο σημαντική. Αυτό οδήγησε τα εικονοστοιχεία σε σύγχρονες μορφές εικόνας να αποθηκεύονται σε μορφή υψηλού χρώματος 1 byte για το κόκκινο, 1 byte για το πράσινο και 1 byte για τα μπλε στοιχεία, δίνοντας σε ένα εικονοστοιχείο πλήρους χρώματος ένα εύρος περίπου 16,7 εκατομμυρίων χρωμάτων.

Αυτό βελτίωσε τη χωρητικότητα και την απόδοση του υλικού της συσκευής, αλλά η κατάργηση της ανάγκης για παλέτες δεν κατάργησε την ανάγκη μείωσης του χώρου που απαιτείται για την αποθήκευση της εικόνας. Και έτσι μορφές εικόνας που προσφέρουν απώλειες και χωρίς απώλειες Οι επιλογές συμπίεσης δημιουργήθηκαν για τη μείωση του μεγέθους της εικόνας χωρίς να χρειάζεται να καταφύγετε σε παλέτες.