像素是任何電腦、手機或平板電腦顯示器的基本元素,對於彩色顯示器來說,像素由光的三種基色組成:紅色、綠色和藍色。電腦影像由按行和列排列的數千個像素組成。這些單獨的像素如何儲存在電腦或裝置記憶體和影像檔案中的方式多年來一直在發展,我們在下面解釋其中的一些方法。
像素可以是單色、灰階或彩色,根據這一點,它對儲存單一像素所需的電腦或裝置記憶體有直接影響。
在較舊的電腦系統上,為了降低成本,通常配備能夠顯示綠色或黑色像素的單色螢幕。這不僅簡化了螢幕的設計要求,而且還意味著一個像素可以在電腦記憶體中表示為 0 或 1 (二進位位)這將最大限度地減少儲存影像所需的內存,因為您可以在單個影像中儲存 8 個像素位元組電腦記憶體。
全彩場景
相同的全彩場景轉換為黑白
同一張黑白影像的放大部分
灰階像素通常具有 256 階灰度,包括黑色和白色。 256 個可能的值是使用單一記憶體位元組儲存灰階值的結果。確保灰階像素僅需要 1 位元組記憶體有很多好處。除了減少儲存影像所需的記憶體之外,它還使軟體開發人員處理這些影像變得相對簡單。
全彩場景
相同的全彩場景轉換為灰階
影像中使用的 256 階灰度
多年來已經開發了多種用於儲存彩色像素的方法。其中許多與彩色螢幕的限制無關,而是與最小化當時非常昂貴的電腦內存量的需要有關(記憶體)需要儲存彩色影像,以及早期電腦中圖形硬體的限制。
在計算的早期,為了確保有效的記憶體使用並支援圖形硬體的限制,可以使用一定大小的調色板來指定彩色影像。這些調色板大小通常為 2、4、8、16 和 256 種顏色。這些顏色通常取自較大的可用顏色池。可以使用不同的演算法,例如弗洛伊德-斯坦伯格抖動拍攝全彩照片(通常包含數千種顏色),並將其縮小到適合 256 色調色板,同時仍保持非常好的影像品質。這正是舊圖像格式所使用的方法,例如GIF 。
全彩場景
相同的全彩場景縮減為 256 色調色板
使用的 256 色調色板
隨著時間的推移和設備記憶體容量的增加和價格的降低,以及設備硬體效能的持續改進,使用調色板來減少儲存影像所需的記憶體量已變得不再那麼重要。這導致現代圖像格式中的像素以高色彩格式存儲,其中紅色元素為1 字節,綠色元素為1 字節,藍色元素為1 字節,從而為全彩像素提供了大約1670 萬種顏色的範圍。
這提高了設備硬體容量和效能,但消除對調色板的需求並沒有消除減少儲存影像所需空間量的需求。所以提供的圖像格式有損的和無損的建立壓縮選項是為了減小圖像大小,而無需求助於調色板。