Pixels

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre
Aller à la navigation Aller à la recherche

Pixel , élément d' image , cellule d'image ou élément d'image (rarement pel ) désigne les valeurs de couleur individuelles d'un graphique raster numérique ainsi que les éléments de surface nécessaires pour enregistrer ou afficher une valeur de couleur dans un capteur d'image ou un écran avec contrôle raster. "Pixel" (nominatif singulier : le pixel ; génitif : du pixel ; pluriel : les pixels) est un portemanteau des abréviations des mots anglais picture (familièrement abrégé "pix") et element et est souvent abrégé en px .

Pixels du graphique raster

Un graphique raster qui a été agrandi de différentes manières. Un pixel n'apparaît pas nécessairement comme un carré lorsqu'il est agrandi.

Les pixels d'un graphique raster sont des points disposés dans une grille et affectés d'une couleur.

Pixels en tant qu'échantillons discrets

Souvent, les pixels sont considérés comme rectangulaires ou carrés. Cependant, ce n'est pas un modèle universel. En termes de traitement numérique du signal , un pixel est un échantillon discret ; Aucune déclaration ne peut être faite sur des points autres que les pixels. Cela devient clair lorsque les graphiques raster sont agrandis : l'apparence varie en fonction de la méthode de mise à l'échelle sélectionnée, et les pixels de l'image d'origine n'apparaissent pas nécessairement sous forme de carrés lorsqu'ils sont agrandis (voir l'image de droite). Une erreur comparable serait d'interpréter les valeurs d'échantillonnage d'un signal audio numérique comme des valeurs constantes sur un certain intervalle de temps, car le signal de l' éditeur audiodans l'agrandissement est représenté en escalier.

La notion de pixel carré est inappropriée car elle néglige les différentes possibilités de conversion du contenu de l'image en graphiques raster. En infographie, dans laquelle des images artificielles sont générées, le contenu d'image souhaité peut être disponible sous forme de graphique vectoriel , de description de scène 3D ou d'un autre type de description d'image. Cette description d'image définit un signal continu qui doit être converti ( rastérisé ou rendu ) en un graphique raster en échantillonnant le contenu de l'image . Le filtre de reconstruction utilisédétermine comment les couleurs de la description de l'image d'origine près d'un pixel sont pondérées et factorisées dans la couleur du pixel. Dans un système d'imagerie qui numérise un signal d'image naturelle sur un plan ou une ligne d'image optique , le "filtre de reconstruction" théorique approprié (la fonction d'étalement de points ) est déterminé par les éléments optiques et électroniques du système.

Bien qu'il soit possible de visualiser les pixels sous forme de carrés, cela n'a de sens que si un filtre de boîte a été sélectionné comme filtre de reconstruction, car ici la valeur de couleur d'un pixel correspondrait à la valeur moyenne de toutes les contributions de couleur dans le carré. Cependant, pour un traitement d'image ultérieur, le pixel résultant doit généralement être considéré comme un échantillon discret. Lorsque nous parlons de "largeur d'un pixel", nous entendons en fait la distance entre deux pixels adjacents ; le "centre" d'un pixel désigne en fait le pixel lui-même, des formulations telles que "couverture d'un demi-pixel" désignent la couverture du contenu de l'image par le filtre de reconstruction utilisé.

valeurs de pixel

Le codage couleur utilisé dans le pixel est défini, entre autres, par l' espace colorimétrique et la profondeur de couleur . Le cas le plus simple est une image binaire , où un pixel stocke une valeur en noir et blanc.

En plus des informations de couleur, les graphiques raster peuvent également contenir un canal dit alpha , qui contient des informations de transparence. Le stockage de toute autre information est envisageable ; le format exact dépend du format graphique utilisé. Un format spécifique, qui est spécifié par la mémoire image de la carte graphique, n'est à respecter que pour la sortie à l'écran.

problèmes

La densité de pixels (et donc le taux d'échantillonnage local ) et la taille des informations stockées dans le pixel (profondeur de couleur, canaux de couleur, position, forme...) sont limitées en pratique, c'est pourquoi un pixel ne peut représenter qu'un approximation de la réalité.

La limitation du taux d'échantillonnage local signifie que les informations d'image sont perdues. Selon le théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon , des effets de crénelage ou l' effet de pas (affichage "pixelisé") peuvent se produire avec un certain contenu d'image et un taux d'échantillonnage ou une densité de pixels trop faible . Ces effets peuvent être contrés par l'anticrénelage ; l'anticrénelage en infographie utilise différentes méthodes à cette fin. Les signaux optiques peuvent être anticrénelés par un filtre passe-bas combiné à une correction d'ouverture .

La réduction, l'agrandissement ou la rotation d'un graphique raster peut entraîner des images floues ou d'apparence incorrecte.

Pixels dans les capteurs d'image et les écrans

Géométrie des pixels d'un écran de télévision LCD standard dans une zone blanche. Un pixel carré est composé de sous-pixels rectangulaires.
Géométrie des pixels PenTile RGBG sur un écran OLED de téléphone portable

Les pixels d'un capteur d'image ou d'un écran sont généralement constitués de zones ayant chacune une couleur primaire (rouge, vert et bleu). Dans le cas des écrans à cristaux liquides (LCD = liquid crystal display), chaque élément visible de l'image est commandé par une valeur de couleur. Les zones responsables des couleurs de base du pixel, appelées sous- pixels , sont souvent disposées les unes à côté des autres. La structure des sous-pixels, plus fine que le pixel, peut être utilisée pour augmenter la résolution horizontale lors de la rastérisation ( rendu des sous-pixels ). De plus, des sous-pixels blancs triangulaires, de taille irrégulière, disposés en alternance ou supplémentaires sont également possibles, par exemple avec les géométries de pixels PenTile de Samsung. Avec certains écrans plats, en particulier les plus anciens, des erreurs dites de pixels peuvent survenir en raison du processus de production.

Les écrans CRT utilisent des faisceaux d'électrons pour projeter le signal d'image sur une matrice de phosphore avec une résolution fixe. Le masque à fente , à bande ou perforé monté devant la couche de luminophore garantit que seules les couleurs primaires appartenant au faisceau d'électrons respectif sont excitées. Cependant, en raison du profil d'intensité relativement large et approximativement normalement distribué des faisceaux d'électrons, ainsi que de la distorsion et de la lumière parasite , les pixels de la matrice de luminophores ne correspondent pas exactement aux pixels attendus, même si la résolution de sortie correspond à la résolution physique de l'écran CRT. [2]

La taille physique d'un pixel dépend de l'appareil. La densité de pixels d'un écran ou d'un scanner est spécifiée en pixels par pouce (ppi) ou en points par pouce (dpi). Les écrans d'ordinateur disponibles dans le commerce atteignent une densité de pixels d'environ 100 ppp, correspondant à 0,3 millimètre par pixel. La densité de pixels est généralement plus faible dans les téléviseurs et plusieurs fois supérieure dans les nouveaux smartphones , tandis que les capteurs des scanners et des appareils photo numériques peuvent atteindre plusieurs milliers de ppi. Le nombre maximal de pixels pouvant être utilisés dans les capteurs d'image est souvent spécifié en mégapixels , bien que cela ne signifie généralement que les points de couleur d'un capteur Bayer et non les pixels. CeLe rapport d' aspect d'un pixel sur l'écran ne doit pas nécessairement être de 1:1 ; la plupart des normes vidéo SDTV imposent des rapports d'aspect de pixel irréguliers . La taille des pixels et le pas des pixels par rapport à la résolution de l'image ont une influence décisive sur la lisibilité et la reconnaissabilité du texte et des graphiques sur les écrans d'ordinateur et les téléviseurs.

Historique des termes et termes associés

Le terme "pixel" dans le sens d'une petite unité d'affichage d'un appareil a été utilisé pour la première fois en 1884 dans la description du brevet de Paul Nipkow pour son télescope électrique , bien que le terme soit déjà courant en optique avant cela.

Le terme " élément d'image " a été utilisé dans divers brevets américains à partir de 1911 [3] . Lorsque la numérisation, l'édition et l'affichage d'images à l'aide d'ordinateurs sont devenus possibles dans les années 1950 et 1960, la littérature spécialisée utilisait principalement d'autres termes tels que « élément de résolution », « point », « échantillon », « point raster » ou « élément de matrice » . .

Les plus anciens documents connus dans lesquels le terme "pixel" apparaît sont les articles de 1965 de Fred C. Billingsley, Digital Video Processing at JPL et Processing Ranger and Mariner Photography dans SPIE Proceedings Vol. 0003 et 0010, respectivement . Le terme moins courant Pel a été publié par William F. Schreiber dans le cadre de son article sur le codage d'images dans IEEE Proceedings Vol. 55 en mars 1967.

Le terme « pixel » est également utilisé pour décrire certaines applications de graphiques raster, telles que les polices de pixels , le pixel art et les bannières de pixels . Dérivé de "pixel" est le terme voxel , qui désigne, entre autres, l'équivalent tridimensionnel d'un pixel, ainsi que le terme texel utilisé en synthèse d'images pour les pixels d'une texture .

Voir également

Littérature

  • Michael Becker : Salade de pixels : des résolutions d'écran, des tailles de caractères et de la lisibilité. Expertise informatique 3/2005 : 4-10, ISSN  1430-0400
  • James BlinnQu'est -ce qu'un pixel ? IEEE Computer Graphics and Applications 25, 5 (Sep./Oct. 2005): 82-87, ISSN  0272-1716 , doi : 10.1109/MCG.2005.119
  • Richard Lyon : une brève histoire des « pixels ». Dans Photographie numérique II, p. 1-15. SPIE, Bellingham 2006, ISBN 0-8194-6109-1 ( PDF, 1,4 Mo )
  • Alvy Ray Smith : Un pixel n'est pas un petit carré, un pixel n'est pas un petit carré, un pixel n'est pas un petit carré ! (Et un voxel n'est pas un petit cube). Microsoft Technical Memo 6, 1995 ( PDF, 80 ko )

liens web

Wiktionnaire : Pixel – explications du sens, origine des mots, synonymes, traductions

les détails

  1. Tony L Corbell, Joshua A Haftel : Nik Software Captured : Le guide complet d'utilisation des outils photographiques de Nik Software . John Wiley & Sons, 2011, ISBN 978-1-118-02222-1 , p. 15 ( google.com [consulté le 29 juin 2021]).
  2. Kenneth Compton, Image Performance in CRT Displays, page 47. SPIE Press, Bellingham (WA) 2003, ISBN 0-8194-4144-9 .
  3. Voir, par exemple , le brevet US1175313 : Transmission d'images d'objets en mouvement.