Worldlex Wiki En imagerie numérique , un pixel (abrégé px ), pel [ élément d'image est le plus petit élément physique adressable d'une image raster ou le plus petit élément contrôlable d'un dispositif d'affichage ou d'une imprimante matricielle . Dans la plupart des dispositifs d'affichage numérique , les pixels sont les plus petits éléments pouvant être manipulés par logiciel.
Le concept d'élément d'image existe depuis les débuts de la télévision, apparaissant sous le nom de « Bildpunkt » dans un brevet allemand de 1888, et le terme « pixel » est utilisé dans divers brevets américains depuis 1911.
Les pixels sont disposés selon une grille régulière bidimensionnelle, et chaque pixel constitue un échantillon de l'image originale ; plus le nombre d'échantillons est élevé, plus la représentation de l'original est fidèle. L' intensité de chaque pixel est variable. Dans les systèmes d'imagerie couleur, une couleur est généralement représentée par trois ou quatre composantes d'intensité, telles que le rouge, le vert et le bleu , ou le cyan, le magenta, le jaune et le noir , qui sont combinées pour produire un large spectre de couleurs.
Dans certains contextes (tels que les descriptions de capteurs d'appareil photo ), pixel fait référence à un seul élément scalaire d'une représentation multicomposante (appelé photosite dans le contexte du capteur d'appareil photo, bien que senselLes logiciels des premiers ordinateurs grand public étaient nécessairement rendus en basse résolution, avec de grands pixels visibles à l'œil nu ; les graphismes réalisés dans ces conditions peuvent être qualifiés de pixel art , notamment dans le contexte des jeux vidéo. Les ordinateurs et écrans modernes, en revanche, peuvent facilement afficher un nombre de pixels considérablement supérieur à celui d'auparavant, ce qui nécessite l'utilisation d'unités de mesure importantes comme le mégapixel (un million de pixels).
Le mot pixel est une combinaison de pix (de « pictures », abrégé en « pics ») et el (pour « element ») ; des formations similaires avec « 'Le terme « pix » inclut les mots « voxel » « texel »Variety en 1932, comme abréviation du mot « pictures » , en référence aux films. Dès 1938, « pix » était utilisé par les photojournalistes pour désigner des photographies.
Le terme « pixel » a été utilisé pour la première fois en 1965 par Frederic C. Billingsley du JPL , afin de décrire les éléments d'image des images numérisées par les sondes spatiales envoyées sur la Lune et Mars. Billingsley tenait ce terme de Keith E. McFarland, de la division Link de General Precision à Palo Alto , qui, à son tour, ignorait son origine. McFarland indiquait simplement qu'il était « couramment employé à l'époque » ( Paul Nipkow . Selon diverses étymologies, la première publication du terme « élément d’image » lui-même remonte à 1927 dans le magazine Wireless World , bien qu’il ait été utilisé auparavant dans divers brevets américains déposés dès 1911.
Certains auteurs expliquent le pixel comme une cellule d'image, dès 1972. En infographie et en traitement d'images et de vidéos, pel est souvent utilisé à la place de pixel . Par exemple, IBM l'a utilisé dans sa documentation technique pour le PC original .
La pixilation , orthographiée avec un deuxième « i » , est une technique cinématographique distincte qui remonte aux débuts du cinéma. Elle consiste à filmer des acteurs en chair et en os image, puis à les photographier pour créer une animation en stop-motion. Ce terme, un mot britannique archaïque signifiant « possession par des esprits ( lutins ) », est utilisé pour décrire ce procédé d'animation depuis le début des années 1950 ; plusieurs animateurs, dont Norman McLaren et Grant Munro , ont contribué à sa popularisation.
Technique
image numérique . Cependant, cette définition dépend fortement du contexte. Par exemple, on peut parler de pixels imprimés sur une page, de pixels véhiculés par des signaux électroniques, représentés par des valeurs numériques, de pixels sur un écran ou encore de pixels dans un appareil photo numérique (éléments du capteur). Cette liste n'est pas exhaustive et, selon le contexte, on utilise des synonymes tels que pixel, échantillon, octet, bit, point ou tache. Le pixel peut également servir d'unité de mesure : 2 400 pixels par pouce, 640 pixels par ligne, ou un espacement de 10 pixels.
Les unités de mesure « points par pouce » (ppp) et « pixels par pouce » (ppi) sont parfois utilisées indifféremment, mais elles ont des significations distinctes, notamment pour les imprimantes, où le ppp mesure la densité de points (gouttelettes d'encre) de l'imprimante. Par exemple, une image photographique de haute qualité peut être imprimée à 600 ppi sur une imprimante jet d'encre de 1 200 ppp. Même des valeurs de ppp plus élevées, comme les 4 800 ppp annoncées par les fabricants d'imprimantes depuis 2002, n'ont que peu d'incidence sur la résolution réelle .
Plus le nombre de pixels utilisés pour représenter une image est élevé, plus le résultat se rapproche de l'original. Le nombre de pixels d'une image est parfois appelé résolution, bien que la résolution ait une définition plus précise. Le nombre de pixels peut être exprimé par un seul nombre, comme dans le cas d'un appareil photo numérique « trois mégapixels », qui possède nominalement trois millions de pixels, ou par une paire de nombres, comme dans le cas d'un « écran 640 × 480 », qui possède 640 pixels d'un côté à l'autre et 480 de haut en bas (comme un écran VGA ) et possède donc un nombre total de 640 × 480 = 307 200 pixels, soit 0,3 mégapixel.
Les pixels, ou échantillons de couleur, qui composent une image numérisée (comme un fichier JPEG utilisé sur une page web) peuvent correspondre ou non aux pixels de l'écran, selon la façon dont l'ordinateur affiche l'image. En informatique, une image composée de pixels est appelée image bitmap ou image raster . Le terme « raster » provient des motifs de balayage télévisuel et a été largement utilisé pour décrire des techniques d'impression et de stockage similaires, basées sur les demi-teintes .
Modèles d'échantillonnage
Par commodité, les pixels sont généralement disposés selon une grille bidimensionnelle régulière . Cette disposition permet d'implémenter de nombreuses opérations courantes en appliquant uniformément la même opération à chaque pixel indépendamment. D'autres dispositions de pixels sont possibles, certains motifs d'échantillonnage modifiant même la forme (ou le noyau ) de chaque pixel dans l'image. C'est pourquoi il convient d'être prudent lors de l'acquisition d'une image sur un appareil et de son affichage sur un autre, ou lors de la conversion de données d'image d'un format de pixel à un autre.
Par exemple:
- Les écrans à cristaux liquides (LCD) utilisent généralement une grille décalée, où les composantes rouge, verte et bleue sont échantillonnées à des emplacements légèrement différents. Le rendu sous-pixel est une technologie qui exploite ces différences pour améliorer l'affichage du texte sur les écrans LCD.
- La grande majorité des appareils photo numériques couleur utilisent un filtre Bayer , ce qui donne une grille régulière de pixels où la couleur de chaque pixel dépend de sa position sur la grille.
- Une carte de découpage utilise un modèle d'échantillonnage hiérarchique, où la taille du support de chaque pixel dépend de sa position dans la hiérarchie.
- Les grilles déformées sont utilisées lorsque la géométrie sous-jacente n'est pas plane, comme les images de la Terre depuis l'espace.
- L'utilisation de grilles non uniformes est un domaine de recherche actif, qui tente de contourner la limite de Nyquist traditionnelle .
- Les pixels des écrans d'ordinateur sont généralement « carrés » (c'est-à-dire qu'ils ont un espacement horizontal et vertical égal) ; les pixels des autres systèmes sont souvent « rectangulaires » (c'est-à-dire qu'ils ont un espacement horizontal et vertical inégal – de forme oblongue), tout comme les formats vidéo numériques avec des rapports d'aspect divers , tels que les formats grand écran anamorphiques de la norme vidéo numérique Rec. 601 .
Résolution des écrans d'ordinateur
Les écrans d'ordinateur (et les téléviseurs) ont généralement une résolution native fixe . Celle-ci dépend du modèle et de sa taille. Voir ci-dessous les exceptions historiques.
Les ordinateurs utilisent des pixels pour afficher une image, souvent une image abstraite représentant une interface graphique . La résolution de cette image, appelée résolution d'affichage, est déterminée par la carte graphique de l'ordinateur. Les écrans plats (et les téléviseurs), tels que les écrans OLED ou LCD , ou les écrans à encre électronique , utilisent également des pixels pour afficher une image et possèdent une résolution native qui devrait (idéalement) correspondre à la résolution de la carte graphique. Chaque pixel est composé de triades , dont le nombre détermine la résolution native.
Sur les anciens moniteurs CRT , la résolution était parfois ajustable (bien qu'inférieure à celle des moniteurs modernes), tandis que sur certains de ces moniteurs (ou téléviseurs), la fréquence de balayage du faisceau était fixe, ce qui limitait la résolution native. La plupart des moniteurs CRT n'ont pas de fréquence de balayage fixe. Même si la résolution de sortie correspond à la résolution physique de l'écran CRT, les points d'image de la matrice de phosphore ne correspondent pas parfaitement aux pixels attendus ce qui signifie qu'ils n'ont pas de résolution native à proprement parler ; ils possèdent plutôt un ensemble de résolutions compatibles. Pour obtenir les images les plus nettes possibles sur un écran plat, par exemple OLED ou LCD, l'utilisateur doit s'assurer que la résolution d'affichage de l'ordinateur correspond à la résolution native du moniteur.
Résolution des télescopes
L'échelle de pixels utilisée en astronomie correspond à la distance angulaire entre deux objets célestes séparés d'un pixel sur le détecteur (CCD ou capteur infrarouge). Cette échelle radians, est le rapport entre l'espacement entre les pixels la distance focale rapport focal par le diamètre de la lentille ou du miroir associé.)
Parce que secondes d'arc par pixel, parce que 1 radian équivaut à (180/π) × 3600 ≈ 206 265 secondes d'arc, et parce que les longueurs focales sont souvent données en millimètres et les tailles de pixels en micromètres, ce qui donne un autre facteur de 1 000, la formule est souvent citée comme monochrome ) Pour des profondeurs de couleur de 15 bits ou plus par pixel, la profondeur correspond généralement à la somme des bits alloués aux composantes rouge, verte et bleue. En haute résolution ( 16 bits par pixel), on utilise généralement cinq bits pour le rouge et le bleu, et six bits pour le vert, car l'œil humain est plus sensible aux erreurs dans le vert que dans les deux autres couleurs primaires. Pour les applications avec transparence, les 16 bits peuvent être divisés en cinq bits pour chaque composante (rouge, vert et bleu), un bit étant réservé à la transparence. Une profondeur de 24 bits permet d'utiliser 8 bits par composante. Sur certains systèmes, une profondeur de 32 bits est disponible : chaque pixel 24 bits dispose alors de 8 bits supplémentaires pour décrire son opacité (afin de pouvoir être combiné avec une autre image).
Sous-pixels
De nombreux systèmes d'affichage et d'acquisition d'images ne peuvent pas afficher ou détecter les différents canaux de couleur simultanément. Par conséquent, la grille de pixels est divisée en zones monochromes qui contribuent à la couleur affichée ou perçue à distance. Dans certains écrans, tels que les écrans LCD, LED et plasma, ces zones monochromes sont des éléments adressables individuellement, appelés sous -pixels , généralement de couleurs RVB . Par exemple, les écrans LCD divisent généralement chaque pixel verticalement en trois sous-pixels. Lorsqu'un pixel carré est divisé en trois sous-pixels, chaque sous-pixel est nécessairement rectangulaire. Dans le jargon de l'industrie de l'affichage, les sous-pixels sont souvent appelés pixels , car ils constituent les éléments adressables de base du point de vue matériel ; on utilise donc des circuits de pixels plutôt que des circuits de sous-pixels .
La plupart des capteurs d'image des appareils photo numériques utilisent des zones de capteur monochromes, par exemple en utilisant le motif de filtre de Bayer , et dans l'industrie de la photographie, celles-ci sont appelées pixels, tout comme dans l'industrie de l'affichage, et non sous-pixels .
Pour les systèmes à sous-pixels, deux approches différentes peuvent être envisagées :
- Les sous-pixels peuvent être ignorés, les pixels en couleur étant considérés comme le plus petit élément d'imagerie adressable ; ou
- Les sous-pixels peuvent être inclus dans les calculs de rendu, ce qui nécessite plus d'analyse et de temps de traitement, mais peut produire des images apparemment supérieures dans certains cas.
Cette dernière approche, appelée rendu sous-pixel , exploite la géométrie des pixels pour manipuler séparément les trois sous-pixels colorés, ce qui augmente la résolution apparente des écrans couleur. Alors que les écrans CRT utilisent des zones de phosphore masquées par les couleurs rouge, vert et bleu, définies par une grille appelée masque d'ombre, l'alignement avec la trame de pixels affichée nécessiterait une étape de calibration complexe ; c'est pourquoi les écrans CRT n'utilisent pas le rendu sous-pixel.
Le concept de sous-pixels est lié aux échantillons .
Pixel logique
En graphisme, en conception web et en interfaces utilisateur, un « pixel » peut désigner une longueur fixe plutôt qu’un véritable pixel à l’écran afin de s’adapter aux différentes densités de pixels .
En CSS, un « pixel de référence » n’est pas défini par la taille du pixel sur la surface d’affichage, mais par l’angle visuel de 0,0213
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Mégapixel
Un mégapixel ( MP ) correspond à un million de pixels ; ce terme désigne non seulement le nombre de pixels d’une image, mais aussi le nombre d’ éléments du capteur d’image d’ un appareil photo numérique ou le nombre d’éléments d’affichage d’ un écran numérique . Par exemple, un appareil photo produisant une image de 2 048 × 1 536 pixels (soit 3 145 728 pixels d’image finale) utilise généralement quelques lignes et colonnes supplémentaires de capteurs et est communément décrit comme ayant « 3,2 mégapixels » ou « 3,4 mégapixels », selon qu’il s’agisse du nombre de pixels « effectifs » ou du nombre de pixels « totaux ».
Le nombre de pixels est parfois cité comme la « résolution » d'une photo. Cette mesure de résolution se calcule en multipliant la largeur et la hauteur du capteur, exprimées en pixels.
Les appareils photo numériques utilisent des capteurs électroniques photosensibles, soit des dispositifs à transfert de charge (CCD), soit des capteurs à semi-conducteur métal-oxyde complémentaire (CMOS), composés d'un grand nombre d'éléments de capteur individuels, chacun enregistrant un niveau d'intensité lumineuse. Dans la plupart des appareils photo numériques, la matrice de capteurs est recouverte d'une mosaïque de filtres colorés à motifs, présentant des zones rouges, vertes et bleues selon la technique du filtre de Bayer, permettant à chaque élément de capteur d'enregistrer l'intensité d'une seule couleur primaire. L'appareil photo interpole les informations de couleur des éléments de capteur voisins, par un processus appelé dématriçage , pour créer l'image finale. Ces éléments de capteur sont souvent appelés « pixels », même s'ils n'enregistrent qu'un seul canal (rouge, vert ou bleu) de l'image couleur finale. Ainsi, deux des trois canaux de couleur de chaque capteur doivent être interpolés, et un appareil photo dit « N mégapixels » , qui produit une image de N mégapixels, ne fournit qu'un tiers des informations qu'une image de même taille pourrait obtenir d'un scanner. Ainsi, certains contrastes de couleurs peuvent paraître plus flous que d'autres, selon la répartition des couleurs primaires (le vert possède deux fois plus d'éléments que le rouge ou le bleu dans la représentation de Bayer).
DxO Labs a inventé le Mégapixel Perceptuel (P-MPix) pour mesurer la netteté produite par un appareil photo lorsqu'il est associé à un objectif particulier, contrairement au nombre de mégapixels (MP) indiqué par le fabricant, qui se base uniquement sur le capteur. Le P-MPix se veut une mesure plus précise et pertinente pour les photographes au moment d'évaluer la netteté d'un appareil photo. Mi-2013, l' objectif Sigma 35 mm f/1.4 DG HSM monté sur un Nikon D800 affichait le P-MPix le plus élevé mesuré. Cependant, avec une valeur de 23 MP, il En août 2019, Xiaomi a lancé le Redmi Note 8 Pro, le premier smartphone au monde équipé d'un appareil photo de 64 MP. Le 12 décembre 2019, Samsung a commercialisé le Samsung A71, également doté d'un appareil photo de 64 MP. Fin 2019, Xiaomi a annoncé le premier téléphone équipé d'un appareil photo de 108 MP avec un capteur de 1/1,33 pouce. Ce capteur est plus grand que la plupart des appareils photo bridge dotés d'un capteur de 1/2,3 pouce.