Пиксель

Пиксель — это основной элемент дисплея любого компьютера, телефона или планшета, а для цветных дисплеев он состоит из трех основных цветов света: красного, зеленого и синего. Компьютерное изображение состоит из многих тысяч пикселей, расположенных в строках и столбцах. То, как эти отдельные пиксели хранятся в памяти компьютера или устройства, а также в файлах изображений, менялось с годами, и некоторые из этих методов мы объясним ниже.

Пиксель может быть монохромным, полутоновым или цветным, и в зависимости от этого он напрямую влияет на объем памяти компьютера или устройства, необходимый для хранения одного пикселя.

Монохромный

В старых компьютерных системах для снижения затрат они обычно снабжались монохромными экранами, способными отображать либо зеленые, либо черные пиксели. Это не только упростило требования к дизайну экрана, но также означало, что пиксель можно было представить в памяти компьютера как 0 или 1 (двоичный бит), что минимизирует объем памяти, необходимой для хранения изображений, поскольку вы можете хранить 8 пикселей в одном байт памяти компьютера.

Полноцветная сцена

Та же полноцветная сцена, преобразованная в черно-белую.

Увеличенная часть того же черно-белого изображения.

Оттенки серого

Пиксель в оттенках серого — это пиксель, который обычно может иметь 256 уровней серого, включая черный и белый. 256 возможных значений являются результатом использования одного байта памяти для хранения значения оттенков серого. Обеспечение того, чтобы пикселю в оттенках серого требовался только 1 байт памяти, имеет множество преимуществ. Это не только сокращает объем памяти, необходимой для хранения изображения, но и упрощает обработку этих изображений разработчикам программного обеспечения.

Полноцветная сцена

Та же полноцветная сцена, преобразованная в оттенки серого.

В изображении использовано 256 уровней серого.

Цвет

За прошедшие годы было разработано несколько методов хранения цветных пикселей. Многие из них были связаны не с какими-либо ограничениями цветных экранов, а с необходимостью минимизировать объем очень дорогой в то время компьютерной памяти (БАРАН), необходимого для хранения цветного изображения, а также из-за ограничений графического оборудования, существовавших в более ранних компьютерах.

Палитры

На заре вычислительной техники для обеспечения эффективного использования памяти и поддержки ограничений графического оборудования цветное изображение можно было задавать с помощью цветовых палитр определенного размера. Эти размеры палитры часто составляют 2, 4, 8, 16 и 256 цветов. Эти цвета часто берутся из гораздо большего количества доступных цветов. Можно было использовать разные алгоритмы, например Дизеринг Флойда – Стейнберга сделать полноцветную фотографию, часто состоящую из тысяч цветов, и уменьшить ее до 256-цветной палитры, сохранив при этом очень хорошее качество изображения. Именно этот метод используется в старых форматах изображений, таких как GIF.

Полноцветная сцена

Та же полноцветная сцена, уменьшенная до 256-цветной палитры.

Используемая палитра из 256 цветов.

Полноцветный

По мере того как время шло, емкость памяти устройства увеличивалась, а цена уменьшалась, а также последовательно улучшалась производительность аппаратного обеспечения устройства в целом, использование цветовых палитр для уменьшения объема памяти, необходимой для хранения изображения, стало менее важным. Это привело к тому, что пиксели в современных форматах изображений хранятся в высокоцветном формате: 1 байт для красного, 1 байт для зеленого и 1 байт для синих элементов, что дает полноцветному пикселю диапазон примерно 16,7 миллионов цветов.

Это улучшило аппаратную емкость и производительность устройства, но устранение необходимости в палитрах не устранило необходимости уменьшать объем места, необходимого для хранения изображения. И поэтому форматы изображений, которые предлагают с потерями и без потерь параметры сжатия были созданы для уменьшения размера изображения без необходимости использования палитр.