Pixel

En piksel er det grunnleggende elementet på en hvilken som helst datamaskin, telefon eller nettbrett, og for fargeskjermer er den sammensatt av de tre primærfargene av lys: rødt, grønt og blått. Et databilde er sammensatt av mange tusen piksler ordnet i rader og kolonner. Hvordan disse individuelle pikslene har blitt lagret i både datamaskin- eller enhetsminne og bildefiler har utviklet seg gjennom årene, og vi forklarer noen av disse metodene nedenfor.

En piksel kan være enten monokrom, gråtone eller farge, og avhengig av dette har den en direkte effekt på mengden datamaskin- eller enhetsminne som trengs for å lagre en enkelt piksel.

Monokrom

På eldre datasystemer, for å redusere kostnadene, ble de vanligvis levert med monokrome skjermer som var i stand til å vise enten grønne eller svarte piksler. Ikke bare forenklet dette designkravene til skjermen, men det betydde også at en piksel kunne representeres i datamaskinens minne som enten en 0 eller 1 (binær bit) som vil minimere minnet som trengs for å lagre bilder, da du kan lagre 8 piksler i en enkelt byte av datamaskinens minne.

En scene i full farge

Den samme fullfargescenen konvertert til svart-hvitt

En innzoomet del av det samme svart-hvitt-bildet

Gråtoner

En gråtonepiksel er en som vanligvis kan ha 256 nivåer av grått, inkludert svart og hvitt. De 256 mulige verdiene er et resultat av at en enkelt minnebyte brukes til å lagre gråtoneverdien. Å sikre at en gråtonepiksel trenger bare 1 byte med minne, har mange fordeler. I tillegg til å redusere minnet som trengs for å lagre bildet, gjør det det også relativt enkelt for programvareutviklere å behandle disse bildene.

En scene i full farge

Den samme fullfargescenen konvertert til gråtoner

De 256 grånivåene som brukes i bildet

Farge

Det er flere metoder som har blitt utviklet gjennom årene for lagring av fargepiksler. Mange av disse har ikke hatt noe å gjøre med noen begrensninger for fargeskjermer, men snarere med behovet for å minimere mengden av, på den tiden, svært kostbart dataminne (RAM) nødvendig for å lagre et fargebilde, samt begrensningene for grafikkmaskinvaren som finnes på tidligere datamaskiner.

Paletter

I de tidlige dagene med databehandling, for å sikre effektiv minnebruk og for å støtte begrensningene til grafikkmaskinvaren, kunne et fargebilde spesifiseres med fargepaletter i en viss størrelse. Disse palettstørrelsene vil ofte være 2, 4, 8, 16 og 256 farger i størrelse. Disse fargene vil ofte bli hentet fra et mye større utvalg av tilgjengelige farger. Det var mulig å bruke forskjellige algoritmer, som f.eks Floyd–Steinberg-dithering å ta et fullfargebilde, ofte bestående av tusenvis av farger, og redusere dette for å passe innenfor en 256-fargers palett og fortsatt opprettholde en meget god bildekvalitet. Det er akkurat denne metoden som brukes av eldre bildeformater, som f.eks GIF.

En scene i full farge

Den samme fullfargescenen redusert til en palett på 256 farger

256-fargepaletten brukt

Full farge

Ettersom tiden gikk avansert og enhetsminne både økte i kapasitet og redusert i pris, sammen med konsekvente forbedringer med enhetsmaskinvareytelse generelt, har bruken av fargepaletter for å redusere mengden minne som trengs for å lagre et bilde blitt mindre viktig. Dette har ført til at piksler i moderne bildeformater er lagret i et høyfargeformat på 1 byte for rødt, 1 byte for grønt og 1 byte for de blå elementene, noe som gir en fullfargepiksel en rekkevidde på omtrent 16,7 millioner farger.

Dette forbedret enhetens maskinvarekapasitet og ytelse, men å fjerne behovet for paletter fjernet ikke behovet for å redusere mengden plass som trengs for å lagre bildet. Og så bildeformater som tilbyr tapsfulle og tapsfri komprimeringsalternativer ble opprettet for å redusere bildestørrelsen uten å måtte ty til paletter.