Pixel

Pixel (ang. picture element) – najmniejszy element obrazu cyfrowego, który jest jednocześnie jednostką wyświetlaną na ekranie oraz podstawową jednostką w zapisie graficznym. W praktyce pixel jest małym kwadratem (lub innym kształtem w systemach o nieregularnych siatkach), którego kolor określany jest przez wartości składowe RGB, CMYK lub inne modele barw.

Historia

Pierwsze koncepcje pikseli pojawiły się w latach 1940 w kontekście telewizji i pierwszych ekranów kineskopowych. Rozwój technologii wyświetlaczy ciekłokrystalicznych (LCD) w latach 1970 przyczynił się do standaryzacji pojęcia pikseli jako elementów matrycy wyświetlacza.

Budowa i reprezentacja

Pixel składa się z trzech zasadniczych elementów:

Położenie w dwuwymiarowej siatce współrzędnych (x, y).
Wartość barwy, najczęściej zapisana w formacie 8‑bitowym na kanał (0‑255) w modelu RGB.
Przezroczystość (alfa) – szczególnie ważna w grafice komputerowej i przy łączeniu warstw.

Rozdzielczość i gęstość pikseli

Parametr rozdzielczości określa liczbę pikseli wzdłuż szerokości i wysokości obrazu (np. 1920×1080). Gęstość pikseli, wyrażana w PPI (pixels per inch) lub DPI, opisuje, ile pikseli mieści się na jednostce długości i wpływa na ostrość wyświetlanego obrazu.

Zastosowania

Pixel jest podstawą w wielu dziedzinach:

Grafika komputerowa – edycja i rendering obrazów.
Wyświetlacze – telewizory, monitory, smartfony, tablety.
Fotografia cyfrowa – matryce czujników obrazu.
Mapy cyfrowe – rasteryzacja danych geoprzestrzennych.
Animacja – klatki wideo składają się z kolejnych obrazów pikselowych.

Rodzaje pikseli

W zależności od technologii wyświetlania wyróżnia się różne typy pikseli:

RGB – najpowszechniejszy układ trzech subpikseli (czerwony, zielony, niebieski).
RGBW – dodatkowy subpiksel biały, zwiększający jasność przy niższym zużyciu energii.
PenTile – układ subpikseli o różnej liczbie elementów w zależności od pozycji, stosowany m.in. w niektórych ekranach OLED.
Subpixel rendering – technika polegająca na wykorzystywaniu subpikseli do zwiększenia rozdzielczości w poziomie.

Przetwarzanie pikseli

Operacje na pikselach obejmują:

Filtrowanie (rozmycie, wyostrzanie) – techniki oparte na maskach konwolucyjnych.
Kompresję – algorytmy JPEG, PNG, HEIF redukują ilość danych przy zachowaniu jakości wizualnej.
Transformacje geometryczne – skalowanie, obrót, przekształcenia perspektywiczne.
Mapowanie kolorów – podział na palety, próbkowanie.

Wyzwania i trendy

Współczesna technologia dąży do zwiększenia gęstości pikseli przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia energii. Rozwijane są wyświetlacze z technologią MicroLED oraz OLED, które umożliwiają uzyskanie nasyconych kolorów i wysokiego kontrastu przy bardzo małych pikselach.