پیکسل چیست؟

اگر از رایانه، تلفن هوشمند یا تبلت استفاده کرده باشید، یک پیکسل یا میلیون ها مورد از آنها را در واقع دیده اید.آنها کلمات و تصاویر را روی صفحه نمایش دستگاه شما تشکیل می دهند.

کلمه “پیکسل” مخفف عبارت “عنصر تصویر” است که توسط محققان کامپیوتر در دهه 1960 ابداع شد. یک پیکسل کوچکترین جزء ممکن هر تصویر الکترونیکی یا دیجیتالی است، صرف نظر از وضوح. در رایانه های مدرن، آنها معمولاً مربع هستند – اما نه همیشه، بسته به نسبت ابعاد دستگاه نمایشگر.

راسل کرش اولین پیکسل ها را در حین اسکن دیجیتالی عکس پسرش در سال 1957 اختراع کرد.

اعتبار اختراع پیکسل معمولاً به راسل کرش تعلق می‌گیرد که در سال 1957 تکنیک‌های اسکن دیجیتالی را اختراع کرد. کیرش در توسعه اسکنر خود ترجیح داد مناطق روشن و تاریک را در یک عکس به شبکه‌ای از مربع‌های سیاه و سفید تبدیل کند. از نظر فنی، پیکسل‌های کرش می‌توانستند هر شکلی باشند، اما نقاط مربع در یک شبکه دو بعدی ارزان‌ترین و آسان‌ترین راه‌حل فنی در آن زمان را نشان می‌داد. پیشگامان بعدی گرافیک کامپیوتری بر اساس کار کیرش ساخته شدند و این کنوانسیون ماندگار شد.

از آن زمان، برخی از پیشگامان گرافیک مانند آلوی ری اسمیت به بیان این ایده پرداختند که یک پیکسل در واقع یک مربع نیست – از نقطه نظر مفهومی و ریاضی، انتزاعی تر و روان تر از آن است.

در دهه‌های پس از دهه 1960، پیکسل‌ها به محورهای اصلی حوزه دیجیتال تبدیل شده‌اند و عناصر بصری پردازشگرهای کلمه، وب‌سایت‌ها، بازی‌های ویدیویی، تلویزیون با کیفیت بالا، رسانه‌های اجتماعی، VR و بسیاری موارد دیگر را ارائه می‌کنند. با وابستگی فعلی ما به فناوری رایانه ای، تصور زندگی بدون آنها دشوار است. پیکسل ها برای گرافیک کامپیوتری به اندازه اتم ها برای ماده اساسی هستند.

گرافیک شطرنجی در مقابل وکتور

پیکسل ها همیشه تنها راه برای انجام هنر دیجیتال نبودند. برخی از پیشگامان گرافیک کامپیوتری در دهه 1960 مانند ایوان ساترلند عمدتاً با نمایشگرهای خوشنویسی (که امروزه اغلب “نمایشگرهای برداری” نامیده می‌شوند) کار می‌کردند، که گرافیک کامپیوتری را به‌عنوان خطوط ریاضی روی صفحه آنالوگ به جای نقاط گسسته در شبکه‌ای مانند نقشه بیتی نشان می‌داد. برای اینکه او را ثبت کنیم، از ساترلند در مورد معنای پیکسل پرسیدیم.

نمونه ای از فایل برداری SVG با مقیاس 600%. خطوط صاف باقی می مانند.

ساترلند که اکنون 84 ساله است و یکی از مخترعان هنر دیجیتال و واقعیت مجازی است، می گوید:«پیکسل یک عنصر تصویر است. “شما می توانید آن را به هر چیزی که دوست دارید تبدیل کنید. در یک صفحه نمایش شطرنجی که از یک حافظه دیجیتال هدایت می شود، محتوای یک سلول حافظه است.

هرچه تراکم پیکسل بیشتر و نمایشگر بزرگتر باشد، وقتی خطوط را به صورت پیکسل در شبکه نمایش می دهید، صاف تر به نظر می رسند.

نحوه اندازه گیری پیکسل ها

پیکسل ها چیزهای سیال هستند.در عوض، آنها قدرت خود را در تعداد به دست می آورند. یک پیکسل مربعی را تصور کنید که به تنهایی نشسته است، و متوجه خواهید شد که نمی توانید تصاویر زیادی را با آن ترسیم کنید.

بنابراین یکی از مهم‌ترین اندازه‌گیری‌های پیکسل‌ها، تعداد پیکسل‌ها در یک تصویر است که به آن «رزولوشن» می‌گویند. هر چه رزولوشن شبکه ای از پیکسل ها بالاتر باشد، وقتی شخصی به آن نگاه می کند، می توانید جزئیات بیشتری از یک تصویر را به تصویر بکشید یا “حل” کنید.

هنگامی که یک تصویر دیجیتال به اندازه کافی رزولوشن بالا برای تشخیص جزئیات تصویری که می‌خواهید ثبت کنید نباشد، تصاویر می‌توانند «پیکسلی» یا «ناهموار» به نظر برسند. به این حالت aliasing می گویند، که یک اصطلاح تئوری اطلاعات است که به معنای از دست دادن اطلاعات به دلیل نرخ نمونه برداری پایین است (در این مورد، هر پیکسل «نمونه ای» از یک تصویر است). به تصویر ماریو در بالا نگاه کنید. در این وضوح پایین (نرخ نمونه برداری)، وضوح کافی برای به تصویر کشیدن بافت پارچه لباس ماریو یا تارهای موهای ماریو وجود ندارد. اگر می‌خواهید آن ویژگی‌ها را به تصویر بکشید، جزئیات در این وضوح پایین از بین می‌رود. این نام مستعار است.

برای کمک به کاهش اثرات aliasing، دانشمندان کامپیوتر تکنیک‌هایی به نام anti-aliasing اختراع کردند که می‌تواند در برخی موارد با ترکیب رنگ‌های پیکسل‌های مجاور برای ایجاد توهم منحنی‌ها، انتقال‌ها و خطوط صاف، اثر aliasing را کاهش دهد.

ذخیره سازی

هر pixel حافظه را اشغال می کند، و در روزهای اولیه بازی های ویدیویی، زمانی که حافظه کامپیوتر گران بود، کنسول های بازی نمی توانستند تعداد زیادی پیکسل را به طور همزمان ذخیره کنند.  با توجه به افزایش وضوح بیت مپ در مانیتورها و تلویزیون ها (8K، هر کسی؟)، به نظر می رسد که برای چندین دهه آینده از پیکسل ها استفاده خواهیم کرد. آنها بلوک های سازنده اساسی عصر دیجیتال ما هستند.