Пиксель — минимальный элемент растрового изображения¶

Пиксель (от англ. picture element, «элемент изображения») — наименьший адресуемый элемент растрового изображения или экрана, имеющий определённый цвет и форму (обычно квадратную). Пиксель является основной единицей построения цифровых изображений, видеорядов и интерфейсов дисплеев. Совокупность пикселей, расположенных по сетке, формирует растровое изображение; количество пикселей по горизонтали и вертикали определяет разрешение.

¶Происхождение термина

Термин «пиксель» появился в 1960-х годах в англоязычной технической литературе как сокращение от picture element. В русском языке устоялся заимствованный вариант «пиксель», хотя в разговорной речи и в некоторых текстах встречается форма «пикс». В компьютерных играх и цифровом искусстве закрепилось понятие «пиксельная графика» (pixel art), обозначающее стилизацию изображения под крупные видимые пиксели.

¶Пиксель и разрешение

Разрешение изображения или дисплея измеряется в пикселях по обеим осям. Типичные разрешения экранов:

Плотность пикселей измеряется в ppi (пиксели на дюйм) или dpi (точек на дюйм, для печати). Чем выше плотность, тем более гладким выглядит изображение: при высокой ppi глаз не различает отдельные пиксели.

¶Физическое устройство

На жидкокристаллических дисплеях (LCD) каждый пиксель состоит из трёх субпикселей — красного, зелёного и синего (RGB-модель). Изменяя яркость каждого субпикселя, дисплей формирует нужный цвет. На OLED-матрицах каждый пиксель излучает свет самостоятельно, что позволяет полностью отключать отдельные пиксели и получать глубокий чёрный. В светодиодных экранах (LED-видеостенах) пиксель может состоять из отдельных светодиодов, а его размер определяется так называемым шагом пикселя (pitch) — расстоянием между центрами соседних пикселей.

¶Хранение цвета

Цвет пикселя в цифровом изображении задаётся числовыми значениями. В классической 24-битной модели RGB на каждый канал (красный, зелёный, синий) отводится 8 бит, что даёт 256 уровней яркости и более 16,7 млн возможных цветов. Существуют расширения:

• 30-битная и 36-битная глубина цвета — используются в профессиональных мониторах и камерах для плавных градиентов;
• RGBA — дополнительный канал прозрачности (альфа-канал), применяется в графических редакторах и веб-графике;
• Indexed color — пиксель хранит не цвет, а индекс в палитре (256 цветов), применяется в GIF и некоторых форматах пиксельной графики.

¶Пиксельная графика

Пиксельная графика (pixel art) — направление цифрового искусства, в котором художник работает с каждым пикселем вручную. Крупные пиксели становятся частью эстетики: изображение намеренно создаётся в низком разрешении. Исторически пиксельная графика была вынужденной из-за ограничений памяти и цветовых палитр ранних компьютеров и приставок (Commodore 64, NES, Game Boy). В XXI веке направление сохранилось как самостоятельный стиль, применяемый в инди-играх, иконках и анимации.

¶Субпиксельное отображение

Технология субпиксельного рендеринга (subpixel rendering) использует адресацию отдельных субпикселей для сглаживания текста и мелких деталей. Вместо целого пикселя шрифтовая линия может занимать часть субпикселя, что визуально увеличивает эффективное разрешение. Метод применяется в операционных системах (ClearType от Microsoft, FreeType в Linux) и в дисплеях смартфонов.

¶Пиксель в вебе и программировании

В веб-разработке размеры элементов задаются в CSS-пикселях — единицах, не обязательно совпадающих с физическими пикселями экрана. На смартфонах с высокой плотностью один CSS-пиксель может соответствовать нескольким физическим (devicePixelRatio). Для корректного отображения изображений используются атрибуты srcset и тег picture, позволяющие подбирать файл под реальное разрешение экрана.

¶Интересные факты

• Самый крупный пиксель в коммерческих дисплеях наблюдается на светодиодных экранах наружной рекламы: шаг пикселя может достигать десятков миллиметров.
• Формат PNG поддерживает работу с прозрачностью на уровне отдельных пикселей, что делает его удобным для интерфейсной графики.
• Термин «пиксель» применяется и в физике изображения: при анализе сенсоров камер разрешение сенсора измеряется в пикселях, а «эффективные пиксели» могут отличаться от физических из-за интерполяции.

¶Источники

• Каталог стандартов ВЕБ-консорциума (W3C) по изображениям и разрешениям
• Руководства Apple Human Interface Guidelines и Microsoft Fluent Design по плотности пикселей
• Публикации IEEE по субпиксельному рендерингу и матрицам дисплеев
• Энциклопедия цифровой графики, разделы по растровым изображениям и пиксельной графике