Pixel là gì?

Nếu bạn đã sử dụng máy tính, điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng, bạn đã thấy một pixel, thực tế là hàng triệu pixel trong số đó. 

Từ "pixel" có nguồn gốc là từ viết tắt của thuật ngữ picture element "yếu tố hình ảnh", được đặt ra bởi các nhà nghiên cứu máy tính vào những năm 1960. Pixel là thành phần nhỏ nhất có thể có của bất kỳ hình ảnh điện tử hoặc kỹ thuật số nào, bất kể độ phân giải. Trong các máy tính hiện đại, chúng thường là hình vuông - nhưng không phải lúc nào cũng vậy, tùy thuộc vào tỷ lệ khung hình của thiết bị hiển thị.

Công lao cho việc phát minh ra pixel thường thuộc về Russell Kirsch, người đã phát minh ra kỹ thuật quét kỹ thuật số vào năm 1957. Khi phát triển máy quét của mình, Kirsch đã chọn chuyển các vùng sáng và tối trong một bức ảnh thành một lưới ô vuông đen và trắng.

Russell Kirsch đã phát minh ra những pixel đầu tiên trong khi quét kỹ thuật số bức ảnh của con trai mình vào năm 1957. - Ảnh: Howtogeek

Về mặt kỹ thuật, các pixel của Kirsch có thể là bất kỳ hình dạng nào, nhưng các chấm vuông trong lưới hai chiều đại diện cho giải pháp kỹ thuật rẻ nhất và dễ dàng nhất vào thời điểm đó. Những người tiên phong về đồ họa máy tính sau đó đã xây dựng dựa trên công việc của Kirsch, và quy ước này đã bị gắn cho nó

Kể từ đó, một số nhà tiên phong về đồ họa như Alvy Ray Smith đã đưa ra quan điểm thể hiện ý tưởng rằng một pixel thực sự không phải là một hình vuông, nó trừu tượng và linh hoạt hơn so với quan điểm về khái niệm và toán học. Và anh ấy đúng. Nhưng đối với hầu hết mọi người trong hầu hết các ứng dụng hiện đại, pixel về cơ bản là một hình vuông kỹ thuật số màu được sử dụng để xây dựng một hình ảnh lớn hơn tương tự như một viên gạch trong tranh khảm hoặc một đường kim mũi chỉ.

Trong những thập kỷ kể từ những năm 1960, pixel đã trở thành chốt của miền kỹ thuật số, hiển thị các yếu tố hình ảnh của bộ xử lý văn bản, trang web, trò chơi điện tử, truyền hình độ nét cao, mạng xã hội, VR, v.v. Với sự phụ thuộc hiện tại của chúng ta vào công nghệ máy tính, thật khó để tưởng tượng cuộc sống mà không có chúng. Điểm ảnh là nền tảng đối với đồ họa máy tính cũng như các nguyên tử đối với vật chất.

Raster và Vector Graphics

Điểm ảnh không phải lúc nào cũng là cách duy nhất để tạo ra nghệ thuật kỹ thuật số. Một số nhà tiên phong về đồ họa máy tính những năm 1960 như Ivan Sutherland đã làm việc chủ yếu với màn hình thư pháp (ngày nay thường được gọi là “màn hình vector”), biểu thị đồ họa máy tính dưới dạng các đường toán học trên màn hình tương tự thay vì các chấm rời rạc trong lưới như bitmap. Để giúp anh ấy được ghi nhận, chúng tôi đã hỏi Sutherland về ý nghĩa của pixel.

Sutherland, hiện đã 84 tuổi và là một trong những nhà phát minh ra nghệ thuật kỹ thuật số và VR cho biết: “Một pixel là một yếu tố hình ảnh. “Bạn có thể biến nó thành bất cứ điều gì bạn thích. Trong màn hình raster được điều khiển từ bộ nhớ kỹ thuật số, nó là nội dung của một ô nhớ. Trong một màn hình thư pháp, nó thường có nghĩa là độ phân giải của bộ chuyển đổi D sang A được sử dụng. "

Ngày nay, hầu hết mọi người đều sử dụng đồ họa được ánh xạ bit với các pixel trên lưới, nhưng nghệ thuật vectơ như loại mà Sutherland đã đi tiên phong sống trên phương diện toán học ở các định dạng tệp như SVG, bảo tồn tác phẩm nghệ thuật kỹ thuật số dưới dạng các đường và đường cong toán học có thể chia tỷ lệ đến bất kỳ kích thước nào. Để hiển thị nghệ thuật vectơ trên màn hình được ánh xạ bit, các công thức toán học cần được chuyển đổi thành các pixel rời rạc tại một số điểm. Mật độ điểm ảnh càng cao và màn hình càng lớn, các đường trông càng mịn khi bạn hiển thị chúng dưới dạng pixel trên lưới.

Cách đo điểm ảnh

Điểm ảnh là những thứ linh hoạt. Chúng có thể có bất kỳ kích thước nào trên trang hoặc trên màn hình, nhưng điều quan trọng cần nhớ là chỉ riêng, pixel gần như vô nghĩa. Thay vào đó, họ đạt được sức mạnh của họ về số lượng. Hãy tưởng tượng một pixel vuông đơn lẻ ngồi một mình và bạn sẽ nhận ra rằng bạn không thể vẽ nhiều hình ảnh với nó.

Vì vậy, một trong những phép đo quan trọng nhất của pixel là có bao nhiêu pixel trong một hình ảnh, được gọi là “độ phân giải”. Độ phân giải của lưới pixel càng cao, thì càng có nhiều chi tiết của hình ảnh mà bạn có thể mô tả hoặc "phân giải" khi một người nhìn vào hình ảnh đó.

Khi một hình ảnh kỹ thuật số không có độ phân giải đủ cao để giải quyết các chi tiết của hình ảnh bạn đang cố chụp, hình ảnh có thể trông “nhiều pixel” hoặc “lởm chởm”. Đây được gọi là răng cưa, là một thuật ngữ lý thuyết thông tin có nghĩa là mất thông tin do tỷ lệ lấy mẫu thấp (trong trường hợp này mỗi pixel là một "mẫu" của hình ảnh). Nhìn vào hình ảnh của Mario ở trên. Ở độ phân giải thấp này (tốc độ lấy mẫu), không đủ độ phân giải để mô tả kết cấu vải của quần áo Mario hoặc sợi tóc của Mario. Nếu bạn muốn khắc họa các tính năng đó, chi tiết sẽ bị mất ở độ phân giải thấp này.

Để giúp giảm ảnh hưởng của răng cưa, các nhà khoa học máy tính đã phát minh ra kỹ thuật được gọi là khử răng cưa, có thể làm giảm hiệu ứng răng cưa trong một số trường hợp bằng cách pha trộn màu sắc của các điểm ảnh gần đó để tạo ảo giác về các đường cong, chuyển tiếp và đường thẳng mượt mà.

Việc lưu trữ từng pixel sẽ chiếm bộ nhớ và trong những ngày đầu của trò chơi điện tử, khi bộ nhớ máy tính đắt tiền, bảng điều khiển trò chơi không thể lưu trữ nhiều pixel cùng một lúc. Đó là những gì làm cho các trò chơi cũ trông có nhiều pixel hơn chúng hiện nay. Nguyên tắc tương tự cũng áp dụng cho hình ảnh và video kỹ thuật số trên máy tính, với độ phân giải hình ảnh tăng đều theo thời gian khi giá bộ nhớ (và giá chip xử lý video) giảm mạnh.

Ngày nay, chúng ta đang sống trong một thế giới kỹ thuật số đã bão hòa với các pixel. Với độ phân giải bitmap liên tục gia tăng trong màn hình và TV, Có vẻ như chúng ta sẽ sử dụng pixel trong nhiều thập kỷ tới. Chúng là những khối xây dựng thiết yếu trong thời đại kỹ thuật số của chúng ta.