Pixel

En pixel är grundelementet i alla datorer, telefoner eller surfplattor och, för färgskärmar, består den av ljusets tre primära färger: rött, grönt och blått. En datorbild består av tusentals pixlar ordnade i rader och kolumner. Hur dessa individuella pixlar har lagrats i både dator- eller enhetsminne och bildfiler har utvecklats under åren, och vi förklarar några av dessa metoder nedan.

En pixel kan vara antingen monokrom, gråskala eller färg, och beroende på detta har den en direkt effekt på mängden dator- eller enhetsminne som behövs för att lagra en enda pixel.

Svartvit

På äldre datorsystem, för att minska kostnaderna, levererades de vanligtvis med monokroma skärmar som kunde visa antingen gröna eller svarta pixlar. Detta förenklade inte bara designkraven för skärmen, utan det innebar också att en pixel kunde representeras i datorns minne som antingen en 0 eller 1 (binär bit) vilket skulle minimera det minne som behövs för att lagra bilder eftersom du kan lagra 8 pixlar i en enda byte av datorns minne.

En fullfärgsscen

Samma fullfärgsscen konverterad till svartvitt

En inzoomad del av samma svartvita bild

Gråskala

En gråskalepixel är en som vanligtvis kan ha 256 nivåer av grått, inklusive svart och vitt. De 256 möjliga värdena är ett resultat av att en enda minnesbyte används för att lagra gråskalevärdet. Att se till att en gråskalepixel bara behöver 1 byte minne har många fördelar. Förutom att det minskar minnet som behövs för att lagra bilden, gör det det också relativt enkelt för mjukvaruutvecklare att bearbeta dessa bilder.

En fullfärgsscen

Samma fullfärgsscen konverterad till gråskala

De 256 nivåerna av grått som används i bilden

Färg

Det finns flera metoder som har utvecklats under åren för att lagra färgpixlar. Många av dessa har inte haft något att göra med några begränsningar för färgskärmar utan snarare med behovet av att minimera mängden, vid den tidpunkten, mycket dyrt datorminne (Bagge) behövs för att lagra en färgbild, såväl som begränsningarna för grafikhårdvaran som finns i tidigare datorer.

Paletter

För att säkerställa effektiv minnesanvändning och för att stödja begränsningarna för grafikhårdvaran, kunde en färgbild specificeras med färgpaletter av viss storlek. Dessa palettstorlekar är ofta 2, 4, 8, 16 och 256 färger. Dessa färger skulle ofta tas från en mycket större pool av tillgängliga färger. Det gick att använda olika algoritmer, som t.ex Floyd–Steinberg-ditring att ta ett fullfärgsfoto, som ofta består av tusentals färger, och reducera detta för att passa inom en palett med 256 färger och ändå behålla mycket god bildkvalitet. Det är precis den metod som används av äldre bildformat, som t.ex GIF.

En fullfärgsscen

Samma fullfärgsscen reducerad till en palett med 256 färger

256-färgspaletten som används

Fullfärg

Allt eftersom tiden gick framåt och enhetsminnet både ökade i kapacitet och minskade i pris, tillsammans med konsekventa förbättringar av enhetens hårdvaruprestanda i allmänhet, har användningen av färgpaletter för att minska mängden minne som behövs för att lagra en bild blivit mindre viktig. Detta har lett till att pixlar i moderna bildformat har lagrats i ett högfärgsformat på 1 byte för rött, 1 byte för grönt och 1 byte för de blå elementen, vilket ger en fullfärgspixel ett intervall på ungefär 16,7 miljoner färger.

Detta förbättrade enhetens hårdvarukapacitet och prestanda, men att ta bort behovet av paletter tog inte bort behovet av att minska mängden utrymme som behövs för att lagra bilden. Och så bildformat som erbjuder förlustiga och förlust mindre komprimeringsalternativ skapades för att minska bildstorleken utan att behöva tillgripa paletter.