Пиксель является. Что такое пиксель, его размеры и свойства

Современные экраны электронных устройств состоят из множества мельчайших элементов - пикселей. Рассмотрим, что такое пиксель.

Пиксель (пиксел) - это особая единица растрового изображения, применимая для экранов компьютеров, а также смартфонов, планшетов, видеорегистраторов и некоторых других устройств.

Пиксель представляет собой точку. Чем большее число точек отражает монитор, тем качественнее выглядит любая отображаемая на нем картинка. В веб-дизайне понятие пикселя применяется для обозначения размера фотографии, картинки или ячейки электронной таблицы.

Свойства пикселя

Пиксели принято выражать в миллиметрах. Величина, которой равен пиксель, зависит от следующих показателей:

• диагональ дисплея;
• разрешение дисплея;
• число пикселей на сантиметр.

Величина dpi выражается в пикселях на дюйм. Она дает возможность определить разрешающую способность дисплея.

Битые пиксели

Каждый из участков матрицы монитора управляется транзистором. Если последний выходит из строя, изображение прекращает выводиться на этот участок. Так и возникает битый пиксель. Он не всегда поддается ремонту и является опасным.

Неисправный пиксель не всегда принимает черный цвет. Так как каждая единица изображения состоит из нескольких субпикселей - синего, зеленого и красного, - застрявший пиксель может принимать один из этих цветов. Зачастую подобные нарушения незаметны пользователю. Исправить их можно самостоятельно в домашних условиях, используя специальные программы. Можете почитать статью на эту тему - . Мертвые пикселы принимают черный, серый или белый оттенок. Они возникают вследствие отсутствия питания в определенной части матрицы экрана. В отличие от застрявших, устранить мертвые пиксели практически невозможно.

Пиксель (Pixel) – понятие, возникшее на поприще развития цифровой техники. Является оно сокращением из двух слов picture и cell и определяет минимальный элемент, из которого состоит растровое изображение. Данное понятие широко используется в технике и программировании.

Изображение на мониторе и в распечатанном виде представляется именно в виде отдельных точек – пикселей. Размер растрового изображения выражается в количестве пикселей, приходящихся на высоту и ширину изображения, например 1680х1050, и называется разрешением.

Пиксели на матрице монитора

Если присмотреться с близкого расстояния к матрице монитора, то можно увидеть мелкие разноцветные точки. Изображение формируется именно из них. Отдельный пиксель на мониторе формирует группа субпикселей трех основных цветов: красный, зеленый, синий. Аппаратная часть монитора получает от ПК информацию о цвете пикселя, яркости и интенсивности, на основании чего определяет, какими параметрами должны обладать и субпиксели. После этого на матрицу подаются управляющие сигналы, и в определенной точке уже виден нужный цвет. То же самое касается и плазменных телевизоров.

У с электронно-лучевой трубкой также картинка создается путем формирования пикселя на основе группы субпикселей трех основных цветов. Только в этом варианте в составе пикселя может быть не по одному, а по много субпикселей красного, зеленного и синего цветов.

Высокое качество ЖК-мониторов определяется тем, что для каждого выводимого пикселя выделяется отдельный пиксель на матрице монитора. Это устраняет неприятный для зрения эффект муара, различий в размере каждого пикселя.

Пиксели в цифровой фотографии

Любая фотография, сохраненная в цифровом виде, представляет собой матрицу, состоящую из пикселей и значений цвета, насыщенности и яркости для каждого из них. Если при просмотре фотографии попробовать ее увеличить на мониторе ПК как можно больше, можно увидеть эти пиксели, которые представляют собой квадратики с определенным цветом. Внутри квадратика никаких переходов цвета нет, и лишь при удалении, когда в поле зрения появляются тысячи соседних пикселей с отличными оттенками, глаз человека видит переходы цветов и различает объекты, которые были сфотографированы, не обращая внимания уже на каждый пиксель в отдельности.

Чем меньше по размеру пиксели, тем более качественным изображение, построенное из них, будет казаться человеку. Количество пикселей на квадратный дюйм является характеристикой качества фотографии, или смартфона.

Обработка растрового изображения подразумевает работу с отдельными пикселями или их группами. Изменяя их цвет и яркость, можно сформировать новый рисунок или отредактировать уже имеющийся.

Пикселем называется наименьшая единица измерения двумерного цифрового изображения. Также пиксель является наименьшим элементом измерения матрицы дисплеев. Пиксель представляет собой неделимый объект прямоугольной или круглой формы. Если говорить о двумерном изображении, то пиксель является только количественной характеристикой, говорящей о размере изображения и его четкости. В матрицах дисплеев, пиксель является величиной, говорящей о ее размерах, а также о цветовой характеристике.

Вывод: пиксель – единица измерения, имеет определенный размер и цвет (в некоторых случаях).

Пиксельная характеристика двумерных ратовых изображений. Размер пикселя.

В компьютерной терминологии любое изображение принято измерять в пикселях. Кроме термина «пиксель» можно встретить сленговое определение «точка».

Например, это изображение имеет размеры 200?100 пикселей, или точек. Это значит, что каждый квадратный дюйм этого изображения состоит из 200 точек по горизонтали, и 100 точек по вертикали. Такая характеристика имеет свой термин – DPI (плотность пикселей). Одной из важнейших характеристик двумерного изображения является плотность пикселей, чем она выше, тем четче будет изображение. Данный пример демонстрирует 1-дюймовую картинку с разной плотностью пикселей, если провести косую линию толщиной в 1 дюйм, по точкам (пикселям) в левом изображении с (DPI 72), то мы увидим что-то вроде лесенки. Если же провести косую линию по правому изображению с (DPI 300), мы увидим более сглаженную линию, где лесенку не будет видно, за счет более мелких пикселей. Если данное изображение увеличить, будут видны крупные квадраты различного цвета, формирующие общую картинку, и в правом случае, изображение будет более четки, потому что имеет больший запас пикселей.

Теперь рассмотрим цветовую характеристику пикселя. Каждый пиксель может передавать только один цвет в единицу времени, это может быть цвет, яркость или вообще прозрачность. Если рассматривать пиксели матрицы дисплеев, то следует учитывать, что они обычно состоят из трех субпикселей, некоторые технологии используют четвертый субпиксель.

Разработка веб-сайтов

• Перевод

Пару месяцев назад, отдыхая от реализации новых возможностей вроде q_auto и g_auto, я прикалывался в нашем командном чате по поводу того, как различные форматы хранения изображений будут сжимать однопиксельную картинку. В ответ Orly, редактор блога, попросила меня написать пост об этом. Я сказал: «Конечно, почему бы и нет. Но это будет очень короткий пост. Ведь что можно рассказать про один пиксель».

Похоже, я был сильно неправ.

Что можно сделать с одним пикселем?

В ранние годы веба однопиксельные картинки часто использовались как костыли для вещей, которые сейчас делаются через CSS. Создание отступов, линий, прямоугольников, полупрозрачных фонов – много чего можно сделать, просто масштабируя пиксель до нужных размеров. Ещё одно использование пикселей, дожившее до наших дней – маячки, средства для отслеживания и аналитики.

В отзывчивом веб-дизайне однопиксельные картинки используются как временные заглушки в ожидании загрузки страницы. Большинство браузеров не поддерживают HTTP Client Hints , поэтому некоторые варианты с отзывчивыми изображениями ждут полной загрузки страницы, чтобы подсчитать актуальный размер картинок, а затем заменяют однопиксельные картинки нужными изображениями при помощи JavaScript.

Сломанная картинка

Есть и ещё одно применение однопиксельных картинок: их можно использовать в качестве картинок «по умолчанию». Если нужное изображение по каким-то причинам невозможно найти, в некоторых случаях лучше показать один прозрачный пиксель, чем выдавать «404 - Not Found», которая будет видна в браузерах как «сломанная картинка». Нужное изображение вы в любом случае не увидите, но профессиональнее будет не акцентировать на этом внимание, выдавая иконку «сломанной картинки».

Хорошо, значит, однопиксельные картинки бывают полезными. И как же наилучшим образом закодировать изображение размера 1х1?

Очевидно, что для форматов сжатия изображений это пограничный случай. Если изображение состоит из одного пикселя, сжимать тут особенно нечего. Несжатых данных тут будет содержаться от одного бита до четырёх байт – в зависимости от интерпретации: черно-белый (1 бит), оттенки серого (1 байт), оттенки серого с альфой (2 байта), RGB (3 байта), RGBA (4 байта).

Но нельзя закодировать только лишь данные – в любом формате изображений нужно задать интерпретацию данных. По меньшей мере, нужно знать высоту и ширину изображения и количество бит на пиксель.

Заголовки

Обычно для кодирования высоты и ширины используется четыре байта: два на число (если бы это был один байт, то максимальная размерность картинки была бы 255x255). Допустим, нужен ещё байт для задания типа цветопередачи (оттенки серого, RGB или RGBA). В таком минималистичном формате однопиксельная картинка занимала бы не менее 6 байт (для белого пикселя), а максимум – 9 байт (для полупрозрачного пикселя произвольного цвета).

Но в заголовках реальных форматов обычно содержится гораздо больше информации. Первые несколько байт любого формата содержат уникальный идентификатор нужный лишь для того, чтобы сообщить, что «Эй! Я - файл вот конкретно такого формата!». Эта последовательность байт также известна, как «волшебное число». К примеру, GIF всегда начинается с GIF87a или GIF89a, в зависимости от версии спецификаций, PNG – с 8-байтной последовательности, включающей PNG, у JPEG есть заголовок, содержащий строку JFIF или Exif, и т.д.

В заголовках может содержаться мета-информация. Это специфичные для данного формата данные, необходимые для раскодирования, определяющие, какой из подвидов формата используется. Некоторые из мета-данных не обязательно нужны для раскодирования, но тем не менее, используются для определения того, как показывать их на экране: цветовой профиль, ориентация, гамма, количество точек на пиксель. Это могут также быть производльные данные – комментарии, временные отметки, отметки об авторских правах, GPS-координаты. Это могут быть необязательные или обязательные данные, в зависимости от спецификации. Конечно, эти данные увеличивают объём файла. Давайте поэтому остановимся на минимальных файлах, откуда удалена вся необязательная информация – или мы будем тратить драгоценные байты на ерунду.

Кроме заголовков, в файлах может встречаться и другая дополнительная информация – маркеры, контрольные суммы (используемые для проверки правильности передачи или результата работы других процессов, которые могут испортить файл). Бывает, что требуется включить в файл отступы, чтобы выровнять все данные.

Однопиксельные, минимально возможные картинки, показывают, сколько «лишней» информации содержится в формате файла. Смотрим.

Вот шестнадцатеричный дамп 67-байтного PNG-файла с одним белым пикселем.

00000000 89 50 4e 47 0d 0a 1a 0a 00 00 00 0d 49 48 44 52 |.PNG........IHDR| 00000010 00 00 00 01 00 00 00 01 01 00 00 00 00 37 6e f9 |.............7n.| 00000020 24 00 00 00 0a 49 44 41 54 78 01 63 68 00 00 00 |$....IDATx.ch...| 00000030 82 00 81 4c 17 d7 df 00 00 00 00 49 45 4e 44 ae |...L.......IEND.| 00000040 42 60 82 |B`.|

Файл состоит из 8-байтного «волшебного числа» PNG, за которым следует отрезок заголовка IHDR из 13 байт, отрезок с данными об изображении IDAT с 10 байтами «сжатых» данных, и отметка об окончании IEND. Каждый отрезок данных начинается с 4-байтного отрезка с длиной и 4-байтного отрезка-идентификатора, и заканчивается контрольной суммой из 4 байт. Эти три отрезка данных обязательны, так что они в любом случае отъедают 36 байт у 67-байтного файла.

Чёрный пиксель тоже занимает 67 байт, прозрачный – 68, а произвольный цвет RGBA займёт от 67 до 70 байт.

Заголовок у JPEG длиннее. Минимальный однопиксельный JPEG занимает 141 байт, и он не бывает прозрачным, т.к. JPEG не поддерживает альфа-канал.

В смысле заголовков GIF самый компактный из трёх универсальных форматов. Белый пиксель можно закодировать в GIF 35 байтами:

00000000 47 49 46 38 37 61 01 00 01 00 80 01 00 00 00 00 |GIF87a..........| 00000010 ff ff ff 2c 00 00 00 00 01 00 01 00 00 02 02 4c |...,...........L| 00000020 01 00 3b |..;|

А прозрачный – 43:

00000000 47 49 46 38 39 61 01 00 01 00 80 01 00 00 00 00 |GIF89a..........| 00000010 ff ff ff 21 f9 04 01 0a 00 01 00 2c 00 00 00 00 |...!.......,....| 00000020 01 00 01 00 00 02 02 4c 01 00 3b |.......L..;|

Для всех перечисленных форматов можно изготовить и файлы поменьше, которые будут показываться в большинстве браузеров, но они будут сделаны с нарушением спецификаций, так что декодер изображений может в любой момент пожаловаться на то, что файл битый (и будет прав), и показать иконку «сломанной картинки» – а мы именно её и пытаемся избежать.

Так какой же наилучший формат однопиксельной картинки для веба? Есть варианты. Если пиксель непрозрачный, то GIF. Если прозрачный – тоже GIF. Если полупрозрачный, то PNG, поскольку у GIF прозрачность задаётся только как «да» или «нет».

Всё это мало что значит. Любой из этих файлов уместится в один сетевой пакет, поэтому разницы в скорости не будет, а разница для хранилища вообще пренебрежимо мала. Но тем не менее, с этим забавно разбираться – по крайней мере, любителям форматов.

Что же насчёт более экзотических форматов?

Используя формат WebP, выбирайте его версию без потерь качества. Однопиксельная картинка без потери качества в формате WebP занимает от 34 до 38 байт. С потерей – от 44 до 104 байт, в зависимости от наличия альфа-канала. К примеру, вот полностью прозрачный пиксель в 34-байтном WebP без потери качества:

00000000 52 49 46 46 1a 00 00 00 57 45 42 50 56 50 38 4c |RIFF....WEBPVP8L| 00000010 0d 00 00 00 2f 00 00 00 10 07 10 11 11 88 88 fe |..../...........| 00000020 07 00 |..|

А вот тот же пиксель с потерей качества (по умолчанию) WebP, занимающий 82 байта:

00000000 52 49 46 46 4a 00 00 00 57 45 42 50 56 50 38 58 |RIFFJ...WEBPVP8X| 00000010 0a 00 00 00 10 00 00 00 00 00 00 00 00 00 41 4c |..............AL| 00000020 50 48 0b 00 00 00 01 07 10 11 11 88 88 fe 07 00 |PH..............| 00000030 00 00 56 50 38 20 18 00 00 00 30 01 00 9d 01 2a |..VP8 ....0....*| 00000040 01 00 01 00 02 00 34 25 a4 00 03 70 00 fe fb fd |......4%...p....| 00000050 50 00 |P.|

Разница в том, что WebP с потерей качества и прозрачностью хранится как две картинки в одном файле-контейнере: одна картинка с потерей качества, хранящая данные для RGB, и другая, без потери, с данными альфа-канала.

BPG

У формата BPG также есть режимы с потерей из без потери качества, и для него действует обратная закономерность. BPG с потерей хранит 1 пиксель в 31 байте – наименьший показатель из всех:

00000000 42 50 47 fb 00 00 01 01 00 03 92 47 40 44 01 c1 |BPG........G@D..| 00000010 71 81 12 00 00 01 26 01 af c0 b6 20 bc b6 fc |q.....&.... ...|

BPG без потерь качества занимает 59 байт. Прозрачный пиксель займёт 57 байт в BPG
с потерями и 113 байт в BPG без потерь. Интересно, что в случае с одним белым пикселем BPG выиграет у WebP (31 байт против 38), а с одним прозрачным пикселем WebP выигрывает у BPG (34 байта против 57).

А ещё есть FLIF. Я, конечно, не могу забыть о нём, являясь главным автором бесплатного формата изображений без потери качества (Free Lossless Image Format). Вот 15-байтный FLIF для одного белого пикселя:

00000000 46 4c 49 46 31 31 00 01 00 01 18 44 c6 19 c3 |FLIF11.....D...|

А вот 14-байтный для чёрного:

00000000 46 4c 49 46 31 31 00 01 00 01 1e 18 b7 ff |FLIF11........|

Чёрный пиксель получился меньше, потому что ноль сжимается лучше, чем 255. Заголовок простой: первые 4 байта всегда «FLIF», следующий – человеко-читаемое обозначение цвета и интерлейсинга. В нашем случае это «1», что значит, один канал для цвета (оттенки серого). Следующий байт – глубина цвета. «1» значит один байт на канал. Следующие четыре байта – размерность картинки, 0x0001 на 0x0001. Следующие 4 или 5 – сжатые данные.

Полностью прозрачный пиксель тоже занимает 14 байт в FLIF:

00000000 46 4c 49 46 34 31 00 01 00 01 4f fd 72 80 |FLIF41....O.r.|

В этом случае у нас 4 цветовых канала (RGBA) вместо одного. Можно было бы ожидать, что раздел с данными будет длиннее (всё-таки каналов в четыре раза больше), но это не так: поскольку значение альфа равно нулю (пиксель прозрачный), значения RGB считаются неважными, и их просто не включают в файл.

Для произвольного цвета RGBA файл FLIF может занять до 20 байт.

Хорошо, значит FLIF лидер в категории «один пиксель» в соревновании на кодирование изображений. Если бы ещё это было какое-то важное соревнование:)

Но тем не менее, FLIF не будет лидером. Помните упомянутый мною минималистичный формат? Тот, который закодирует один пиксель в размер от 6 до 9 байт? Такого формата нет, поэтому он в счёт не идёт. Но есть существующий формат, который довольно близко подходит к этому.

Он называется Portable Bitmap format (PBM), и представляет собою несжатый формат изображений из 1980-х. Вот как можно было бы закодировать один белый пиксель в PBM всего 8-ю байтами:

00000000 50 31 0a 31 20 31 0a 30 |P1.1 1.0|

Да тут и шестнадцатиричный дамп не нужен, этот формат человеко-читаемый. Его можно открыть в текстовом редакторе.

Первая линия (P1) обозначает, что картинка двухцветная. Не оттенки серого, а только два цвета – чёрный (цифра 1) и белый (0). Вторая линия – размерность картинки. А затем идёт разделённый пробелами список чисел, одно число на пиксель. В нашем случае 0.

Если вам нужно что-то другое, кроме чёрного и белого, можно использовать формат PGM для представления одного пикселя любого цвета всего 12-ю байтами, или PPM размером 14 байт. Это всегда меньше, чем соответствующий FLIF (или любой другой формат со сжатием).

В традиционном семействе форматов PNM (PBM, PGM и PPM) не поддерживается прозрачность. Существует дополнение PNM под названием Portable Arbitrary Map (PAM), где есть прозрачность. Но для нас он не подходит из-за многословности. Самый маленький из файлов PAM, представляющий прозрачный пиксель, такой:

P7 WIDTH 1 HEIGHT 1 DEPTH 4 MAXVAL 1 TUPLTYPE RGB_ALPHA ENDHDR \0\0\0\0

На последней строке идёт четыре нулевых байта. Всего получается 67 байт. Можно было бы использовать оттенки серого с альфа-каналом вместо RGBA, это бы сберегло два байта в секции данных. Но получится файл из 71 байта, поскольку нужно будет сменить TUPLTYPE с RGB_ALPHA на GRAYSCALE_ALPHA. Кроме того, программе обработки может не понравится MAXVAL 1, и придётся поменять его на MAXVAL 255 (ещё два байта).

В общем, для однопиксельных изображений без прозрачности, самым маленьким будет PNM (от 8 до 14 байт для PNM против от 14 до 18 для FLIF), а с прозрачностью самым мелким будет FLIF (от 14 до 20 байт для FLIF против от 67 до 69 байт для PAM).

Вот сравнительная табличка с оптимальными размерами файлов для разных однопиксельных картинок:

png

jpg

сжатие данных

Добавить метки

Что такое пиксель?

Представьте себе, что экран монитора поделен на много тысяч маленьких клеточек, как тетрадный лист, только много-много мельче. Каждая такая клеточка на экране называется пиксель.

Если клеточки совсем мелкие, на экран монитора помещается их больше. Значит, они лучше передают оттенки цвета и мелкие детали рисунка. Чем больше пикселей помещается на экране, тем выше разрешение. При низком разрешении - пикселей меньше, соответственно, размер их больше, а качество изображения хуже. Переходы цвета получаются сделанными как бы из мозаики, рисунки состоят из маленьких квадратиков. Итак, чем больше пикселей и чем они мельче - тем больше разрешение, тем выше качество рисунков.

Битый пиксель:

Вам случалось слышать выражение «битый пиксель»? Наверняка. Что же это значит? А это значит, что одна из клеточек на мониторе (экране ЖК телевизора, мониторе компьютера или ноутбука, матрице цифрового фотоаппарата) перестала проводить свет. Выключилась. Сломалась. Если разрешение экрана высокое, то среди сотен тысяч других клеточек ее видно почти не будет. При низком разрешении экрана она видна, как черная точечка на экране.

Горячий пиксель:

Еще пиксели бывают «горячими». На однотонном фоне они выглядят как разноцветные точки, красные, оранжевые, зеленые - любые. Значит, пиксель не потерял работоспособности, с ним все в порядке, просто он «завис» на каком-то определенном цвете, и не может переключиться на другой. Иногда это «вылечивается» само по себе, при перезагрузке, если нет - советуют помассировать экран монитора на месте «горячего» пикселя пальцем или ватной палочкой. Только осторожно, чтобы не повредить соседние клеточки-пиксели. Это не относится к фотоаппаратам, на дисплее фотоаппарата отражаются пиксели матрицы, и просто ватной палочкой до нее не доберешься.