O que é um pixel?

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Em nossa era de mídia digital, muitas vezes tomamos o humilde pixel como garantido. Mas o que exatamente é um pixel e como ele se tornou uma parte tão importante de nossas vidas? Nós explicamos para você.

Um pixel é um elemento de imagem

Se você usou um computador, smartphone ou tablet, viu um pixel, ou milhões deles, na verdade. As chances são muito altas de que você esteja lendo esta frase graças aos pixels agora. Eles formam as palavras e imagens na tela do seu dispositivo.

A palavra “pixel” originou-se como uma abreviação para o termo “elemento de imagem”, cunhado por pesquisadores da computação na década de 1960. Um pixel é o menor componente possível de qualquer imagem eletrônica ou digital, independentemente da resolução. Em computadores modernos, eles geralmente são quadrados, mas nem sempre, dependendo da proporção do dispositivo de exibição.

Os primeiros pixels de uma varredura de Russell Kirsch em 1957.
Russell Kirsch inventou os primeiros pixels ao escanear digitalmente uma foto de seu filho em 1957.

O crédito pela invenção do pixel muitas vezes vai para Russell Kirsch, que inventou as técnicas de digitalização digital em 1957. Ao desenvolver seu scanner, Kirsch optou por traduzir as áreas claras e escuras de uma fotografia em uma grade de quadrados pretos e brancos. Tecnicamente, os pixels Kirsch poderiam ter qualquer formato, mas pontos quadrados em uma grade bidimensional representavam a solução técnica mais barata e fácil na época. Mais tarde, os pioneiros da computação gráfica basearam-se no trabalho de Kirsch, e a convenção permaneceu.

Desde então, alguns pioneiros gráficos, como Alvy Ray Smith, lutaram para expressar a ideia de que um pixel não é realmente um quadrado: é mais abstrato e fluido do que do ponto de vista conceitual e matemático. E você está certo. Mas para a maioria das pessoas na maioria das aplicações modernas, um pixel é basicamente um quadrado digital colorido que é usado para construir uma imagem maior semelhante a um ladrilho em mosaico ou um ponto em bordado.

Um exemplo de números escritos em blocos de pixels.
Pixels usados ​​para criar números em uma grade. Benj Edwards / Instrução Geek

Nas décadas desde a década de 1960, os pixels se tornaram os pilares do domínio digital, representando os elementos visuais de processadores de texto, sites, videogames, televisão de alta definição, mídia social, realidade virtual e muito mais. Com nossa dependência atual da tecnologia computadorizada, é difícil imaginar a vida sem eles. Os pixels são tão fundamentais para a computação gráfica quanto os átomos são para a matéria.

Raster vs. gráficos vetoriais

Pixels nem sempre foram a única maneira de fazer arte digital. Alguns pioneiros da computação gráfica da década de 1960, como Ivan Sutherland, trabalharam em grande parte com displays caligráficos (frequentemente chamados de “displays vetoriais”), que representavam gráficos de computador como linhas matemáticas em uma tela analógica, em vez de pontos discretos em uma grade como um bitmap . Para constar, perguntamos a Sutherland sobre o significado do pixel.

Exemplo de um arquivo vetorial SVG dimensionado para 600%
Um exemplo de um arquivo vetorial SVG dimensionado para 600%. As linhas permanecem suaves.

“Um pixel é um elemento de imagem”, diz Sutherland, hoje com 84 anos e um dos pioneiros da arte digital e da realidade virtual. “Você pode fazer com que isso signifique o que quiser. Em um display raster movido a partir de memória digital, é o conteúdo de uma célula de memória. Em um display caligráfico, geralmente significa a resolução dos conversores D para A usados.”

Hoje, quase todo mundo usa gráficos de bitmap com pixels em uma grade, mas a arte vetorial como a pioneira de Sutherland vive matematicamente em formatos de arquivo como SVG, que preservam a arte digital como linhas e curvas matemáticas que podem ser dimensionadas para qualquer tamanho. Para exibir arte vetorial em uma tela de bitmap, as fórmulas matemáticas devem ser convertidas em pixels discretos em algum momento. Quanto maior a densidade de pixels e maior a tela, mais suaves serão as linhas quando você as exibir como pixels em uma grade.

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Como medir pixels

Pixels são coisas fluidas. Eles podem ter qualquer tamanho em uma página ou tela, mas é importante lembrar que os pixels sozinhos são quase sem sentido. Em vez disso, eles ganham força em números. Imagine um único pixel quadrado sentado sozinho e você perceberá que não pode desenhar muitas imagens com isso.

Portanto, uma das medidas mais importantes de pixels é quantos deles estão em uma imagem, o que é chamado de “resolução”. Quanto maior a resolução de uma grade de pixels, mais detalhes de uma imagem ela pode representar ou “resolver” quando uma pessoa a olha.

Um bitmap de Mario de Super Mario Bros. no NES.
Nintendo/Benj Edwards

Quando uma imagem digital não tem resolução suficiente para resolver os detalhes de uma imagem que você está tentando capturar, as imagens podem aparecer “pixeladas” ou “dentadas”. Isso é chamado de aliasing, que é um termo da teoria da informação que significa perda de informações devido a uma baixa taxa de amostragem (cada pixel é uma “amostra” de uma imagem, neste caso). Veja a imagem de Mario acima. Nesta baixa resolução (taxa de amostragem), não há resolução suficiente para renderizar a textura do tecido das roupas de Mario ou os fios do cabelo de Mario. Se você quisesse renderizar esses recursos, os detalhes seriam perdidos nessa baixa resolução. Isso é apelidos.

Para ajudar a reduzir os efeitos do aliasing, os cientistas da computação inventaram técnicas chamadas anti-aliasing, que podem reduzir o efeito do aliasing em alguns casos misturando as cores dos pixels próximos para criar a ilusão de linhas suaves, transições e curvas.

Armazenar cada pixel ocupa memória e, nos primeiros dias dos videogames, quando a memória do computador era cara, os consoles de jogos não podiam armazenar muitos pixels de uma só vez. É isso que faz os jogos mais antigos parecerem mais pixelados do que hoje. O mesmo princípio se aplica a imagens digitais e vídeo em computadores, com a resolução da imagem aumentando constantemente ao longo do tempo à medida que o preço da memória (e o preço dos chips de processamento de vídeo) cai drasticamente.

Hoje vivemos em um mundo digital saturado de pixels. Com resoluções de bitmap cada vez maiores em monitores e TVs (8K, alguém?), parece que usaremos pixels por muitas décadas. São componentes essenciais da nossa era digital.

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