什么是像素？

在我们这个数字媒体时代，我们经常认为不起眼的像素是理所当然的。 但究竟什么是像素，它是如何成为我们生活中如此重要的一部分的呢？ 我们会解释的。

像素是图片元素

如果您使用过计算机、智能手机或平板电脑，您就会看到一个像素——实际上是数百万个像素。 多亏了像素，您现在阅读这句话的几率非常高。 它们在您的设备屏幕上形成文字和图像。

“像素”一词起源于“图片元素”一词的缩写，由计算机研究人员在 1960 年代创造。 无论分辨率如何，像素都是任何电子或数字图像中可能最小的组成部分。 在现代计算机中，它们通常是方形的——但并非总是如此，这取决于显示设备的纵横比。

像素的发明通常归功于 Russell Kirsch，他于 1957 年发明了数字扫描技术。在开发他的扫描仪时，Kirsch 选择将照片中的明暗区域转换为黑白方块网格。 从技术上讲，Kirsch 的像素可以是任何形状，但二维网格中的方点代表了当时最便宜、最简单的技术解决方案。 随后的计算机图形学先驱们以 Kirsch 的工作为基础，而这种惯例被卡住了。

从那时起，Alvy Ray Smith 等一些图形学先驱提出了一个观点，即像素实际上并不是一个正方形——它比从概念和数学的角度来看更抽象和流动。 他是对的。 但是对于大多数现代应用程序中的大多数人来说，像素基本上是一个彩色数字方块，用于构建更大的图像，类似于马赛克中的瓷砖或针尖中的针迹。

自 1960 年代以来的几十年中，像素已成为数字领域的关键，呈现文字处理器、网站、视频游戏、高清电视、社交媒体、VR 等的视觉元素。 由于我们目前对计算机技术的依赖，很难想象没有它们的生活。 像素对于计算机图形学来说就像原子一样重要。

光栅与矢量图形

像素并不总是进行数字艺术的唯一方式。 像 Ivan Sutherland 这样的 1960 年代计算机图形先驱主要使用书法显示器（今天通常称为“矢量显示器”），将计算机图形表示为模拟屏幕上的数学线，而不是像位图这样的网格中的离散点。 为了让他记录在案，我们向 Sutherland 询问了像素的含义。

“像素就是图片元素，”现年 84 岁的萨瑟兰说，他是数字艺术和虚拟现实的发明者之一。 “你可以让它意味着任何你喜欢的东西。 在由数字存储器驱动的光栅显示中，它是一个存储单元的内容。 在书法显示器中，它通常表示所使用的 D 到 A 转换器的分辨率。”

相关像素和向量之间有什么区别？

今天，几乎每个人都在网格上使用带有像素的位图图形，但像 Sutherland 开创的那种矢量艺术在数学上以 SVG 等文件格式存在，它将数字艺术作品保存为可以缩放到任何大小的数学线条和曲线。 要在位图屏幕上显示矢量图，数学公式需要在某个点转换为离散像素。 像素密度越高，显示器越大，当您将线条显示为网格上的像素时，线条看起来就越平滑。

相关：什么是 SVG 文件，如何打开一个？

如何测量像素

像素是流动的东西。 它们可以是页面或屏幕上的任何大小，但重要的是要记住，像素几乎没有意义。 相反，他们在数量上获得了力量。 想象一个单独的方形像素，你会意识到你不能用它来绘制很多图像。

因此，最重要的像素测量之一是图像中有多少像素，这称为“分辨率”。 像素网格的分辨率越高，当人们看到它时，您可以描绘或“解析”的图像细节就越多。

当数字图像的分辨率不足以解析您尝试捕获的图像的细节时，图像可能看起来“像素化”或“锯齿状”。 这称为混叠，这是一个信息论术语，表示由于低采样率而丢失信息（在这种情况下，每个像素都是图像的“样本”）。 看上面马里奥的形象。 在这种低分辨率（采样率）下，没有足够的分辨率来描绘马里奥衣服的织物纹理或马里奥的头发。 如果您想描绘这些特征，那么在这种低分辨率下细节将会丢失。 那就是混叠。

为了帮助减少锯齿的影响，计算机科学家发明了一种称为抗锯齿的技术，它可以在某些情况下通过混合附近像素的颜色来创建平滑曲线、过渡和线条的错觉来减少锯齿效果。

相关为什么旧电子游戏如此像素化？

存储每个像素都会占用内存，而在电子游戏的早期，当计算机内存很昂贵时，游戏机无法一次存储很多像素。 这就是让旧游戏看起来比现在更加像素化的原因。 同样的原理也适用于计算机上的数字图像和视频，随着内存价格（和视频处理芯片的价格）急剧下降，图像分辨率随着时间的推移而稳步提高。

今天，我们生活在一个充满像素的数字驱动世界。 随着显示器和电视机（8K，有人知道吗？）的位图分辨率不断提高，看起来我们将在未来几十年内使用像素。 它们是我们数字时代的重要组成部分。