Piksel

Piksel to podstawowy element wyświetlacza każdego komputera, telefonu lub tabletu, a w przypadku wyświetlaczy kolorowych składa się z trzech podstawowych kolorów światła: czerwonego, zielonego i niebieskiego. Obraz komputerowy składa się z wielu tysięcy pikseli ułożonych w rzędy i kolumny. Sposób przechowywania poszczególnych pikseli w pamięci komputera lub urządzenia oraz w plikach obrazów zmieniał się na przestrzeni lat. Poniżej wyjaśniamy niektóre z tych metod.

Piksel może być monochromatyczny, w skali szarości lub kolorowy i w zależności od tego ma bezpośredni wpływ na ilość pamięci komputera lub urządzenia potrzebnej do przechowywania pojedynczego piksela.

Monochromia

Aby obniżyć koszty, w starszych systemach komputerowych były one zwykle dostarczane z ekranami monochromatycznymi, które mogły wyświetlać zielone lub czarne piksele. Nie tylko uprościło to wymagania projektowe ekranu, ale także oznaczało, że piksel mógł być reprezentowany w pamięci komputera jako 0 lub 1 (bit binarny), co zminimalizowałoby pamięć potrzebną do przechowywania obrazów, ponieważ w pojedynczym obrazie można przechowywać 8 pikseli bajt pamięci komputera.

Scena w pełnym kolorze

Ta sama scena w pełnym kolorze została przekonwertowana na czarno-białą

Powiększona część tego samego czarno-białego obrazu

Skala szarości

Piksel w skali szarości to taki, który zazwyczaj może mieć 256 poziomów szarości, w tym czerń i biel. 256 możliwych wartości wynika z wykorzystania pojedynczego bajtu pamięci do przechowywania wartości skali szarości. Zapewnienie, że piksel w skali szarości zajmie tylko 1 bajt pamięci, ma wiele zalet. Oprócz zmniejszenia pamięci potrzebnej do przechowywania obrazu, umożliwia to także twórcom oprogramowania stosunkowo proste przetwarzanie tych obrazów.

Scena w pełnym kolorze

Ta sama scena w pełnym kolorze przekonwertowana na skalę szarości

256 poziomów szarości zastosowanych w obrazie

Kolor

Przez lata opracowano kilka metod przechowywania kolorowych pikseli. Wiele z nich nie miało nic wspólnego z ograniczeniami kolorowych ekranów, ale raczej z koniecznością minimalizacji ilości, wówczas bardzo drogiej pamięci komputerowej (Baran) potrzebne do przechowywania kolorowego obrazu, a także ograniczenia sprzętu graficznego występujące we wcześniejszych komputerach.

Palety

Na początku informatyki, aby zapewnić efektywne wykorzystanie pamięci i przezwyciężyć ograniczenia sprzętu graficznego, kolorowy obraz można było określić za pomocą palet kolorów o określonych rozmiarach. Te rozmiary palet często wynoszą 2, 4, 8, 16 i 256 kolorów. Kolory te często były pobierane ze znacznie większej puli dostępnych kolorów. Możliwe było zastosowanie różnych algorytmów, np Dithering Floyda-Steinberga zrobić zdjęcie w pełnym kolorze, często składające się z tysięcy kolorów, i zmniejszyć je tak, aby zmieściło się w palecie 256 kolorów, zachowując jednocześnie bardzo dobrą jakość obrazu. Jest to dokładnie metoda stosowana w starszych formatach obrazów, takich jak GIF.

Scena w pełnym kolorze

Ta sama pełnokolorowa scena zredukowana do palety 256 kolorów

Wykorzystano paletę 256 kolorów

Pełny kolor

W miarę upływu czasu i zwiększania się pojemności i ceny pamięci urządzenia, a także konsekwentnej poprawy ogólnej wydajności sprzętu, stosowanie palet kolorów w celu zmniejszenia ilości pamięci potrzebnej do przechowywania obrazu stało się mniej istotne. Doprowadziło to do tego, że piksele we współczesnych formatach obrazów są przechowywane w formacie o dużej liczbie kolorów, składającym się z 1 bajtu dla elementów czerwonych, 1 bajtu dla elementów zielonych i 1 bajtu dla elementów niebieskich, co daje pełnokolorowemu pikselowi zakres około 16,7 miliona kolorów.

Zwiększyło to pojemność i wydajność sprzętu urządzenia, ale wyeliminowanie potrzeby stosowania palet nie wyeliminowało potrzeby zmniejszania ilości miejsca potrzebnego do przechowywania obrazu. I tak formaty obrazów, które oferują stratny I bezstratny stworzono opcje kompresji, aby zmniejszyć rozmiar obrazu bez konieczności uciekania się do palet.