Pixel

Pixel là thành phần cơ bản của mọi màn hình máy tính, điện thoại hoặc máy tính bảng và đối với màn hình màu, pixel bao gồm ba màu ánh sáng cơ bản: đỏ, lục và lam. Một hình ảnh máy tính bao gồm hàng ngàn pixel được sắp xếp theo hàng và cột. Cách các pixel riêng lẻ này được lưu trữ trong cả bộ nhớ máy tính hoặc thiết bị và các tệp hình ảnh đã phát triển qua nhiều năm và chúng tôi sẽ giải thích một số phương pháp này bên dưới.

Một pixel có thể là đơn sắc, thang độ xám hoặc màu và tùy thuộc vào điều này, nó có ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng bộ nhớ máy tính hoặc thiết bị cần thiết để lưu trữ một pixel.

Đơn sắc

Trên các hệ thống máy tính cũ hơn, để giảm chi phí, chúng thường được cung cấp màn hình đơn sắc có khả năng hiển thị các pixel màu xanh lục hoặc đen. Điều này không chỉ đơn giản hóa các yêu cầu thiết kế của màn hình mà còn có nghĩa là một pixel có thể được biểu thị trong bộ nhớ của máy tính dưới dạng 0 hoặc 1 (bit nhị phân) sẽ giảm thiểu bộ nhớ cần thiết để lưu trữ hình ảnh vì bạn có thể lưu trữ 8 pixel trong một byte của bộ nhớ máy tính.

Một khung cảnh đầy màu sắc

Cảnh đầy màu sắc tương tự được chuyển đổi sang màu đen và trắng

Một phần được phóng to của cùng một hình ảnh đen trắng

Thang độ xám

Pixel thang độ xám là pixel thường có 256 mức xám, bao gồm cả màu đen và trắng. 256 giá trị có thể là kết quả của một byte bộ nhớ đơn được sử dụng để lưu trữ giá trị thang độ xám. Việc đảm bảo một pixel thang độ xám chỉ cần 1 byte bộ nhớ mang lại nhiều lợi ích. Ngoài việc giảm bộ nhớ cần thiết để lưu trữ hình ảnh, nó còn giúp các nhà phát triển phần mềm xử lý những hình ảnh này tương đối đơn giản.

Một khung cảnh đầy màu sắc

Cảnh đầy màu sắc tương tự được chuyển đổi sang thang độ xám

256 mức độ xám được sử dụng trong hình ảnh

Màu sắc

Có một số phương pháp đã được phát triển qua nhiều năm để lưu trữ các pixel màu. Nhiều trong số này không liên quan gì đến bất kỳ hạn chế nào của màn hình màu mà là nhu cầu giảm thiểu số lượng bộ nhớ máy tính rất đắt tiền vào thời điểm đó (ĐẬP) cần thiết để lưu trữ hình ảnh màu, cũng như những hạn chế của phần cứng đồ họa có trong các máy tính trước đó.

Bảng màu

Trong những ngày đầu của máy tính, để đảm bảo sử dụng bộ nhớ hiệu quả và hỗ trợ các hạn chế của phần cứng đồ họa, một hình ảnh màu có thể được chỉ định bằng các bảng màu có kích thước nhất định. Các kích thước bảng màu này thường có kích thước 2, 4, 8, 16 và 256 màu. Những màu này thường được lấy từ một nhóm màu có sẵn lớn hơn nhiều. Có thể sử dụng các thuật toán khác nhau, chẳng hạn như Phối màu Floyd–Steinberg để chụp một bức ảnh đầy màu sắc, thường bao gồm hàng nghìn màu và giảm lượng màu này xuống để vừa với bảng màu 256 màu mà vẫn duy trì chất lượng hình ảnh rất tốt. Đây chính xác là phương pháp được sử dụng bởi các định dạng hình ảnh cũ hơn, chẳng hạn như GIF.

Một khung cảnh đầy màu sắc

Cảnh đầy màu sắc tương tự được giảm xuống bảng màu 256 màu

Bảng màu 256 màu được sử dụng

Đầy đủ màu sắc

Theo thời gian và bộ nhớ thiết bị đều tăng dung lượng và giảm giá, cùng với những cải tiến nhất quán về hiệu suất phần cứng thiết bị nói chung, việc sử dụng bảng màu để giảm dung lượng bộ nhớ cần thiết để lưu trữ hình ảnh đã trở nên ít quan trọng hơn. Điều này dẫn đến các pixel ở định dạng hình ảnh hiện đại được lưu trữ ở định dạng màu cao gồm 1 byte cho màu đỏ, 1 byte cho màu xanh lá cây và 1 byte cho các phần tử màu xanh lam, tạo ra một pixel đủ màu có phạm vi khoảng 16,7 triệu màu.

Điều này đã cải thiện dung lượng và hiệu suất phần cứng của thiết bị, nhưng việc loại bỏ nhu cầu về bảng màu không loại bỏ nhu cầu giảm dung lượng cần thiết để lưu trữ hình ảnh. Và các định dạng hình ảnh cung cấp mất mát Và không mất mát các tùy chọn nén đã được tạo để giảm kích thước hình ảnh mà không cần dùng đến bảng màu.