Pixel: differenze tra le versioni

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{{nota disambigua}}

[[File:Fil-Pixel-example-wiki.png|miniaturathumb|Ingrandimento di una versione precedente del logo di Wikipedia in cui sono evidenti i pixel che compongono l'immagine]]

Un '''pixel''', in [[computer grafica]], è l'unità minima convenzionale della superficie di un'[[immagine digitale]].<ref name=":0">{{Cita libro|autore=[[Walter Maraschini]]|autore2=[[Mauro Palma]]|titolo=Enciclopedia della Matematica|edizione=Edizione speciale per il Corriere della Sera|collana=Le Garzantine|anno=2014|editore=Garzanti|lingua=italiano|p=|posizione=v. grafica computerizzata|volume=A-L}}</ref> I pixel, disposti in modo da comporre una griglia fissa rettangolare,<ref name=":0" /> per la loro piccolezza e densità appaiono fusi in un'unica immagine. Il termine è la contrazione di "picture element", cioè "elemento di immagine".

== Storia ==

'''=== Un precursore nell'arte''' ===

'''Un precursore nell'arte'''

[[Georges Seurat]], leader del [[Neoimpressionismo|movimento neoimpressionista]] del tardo XIX secolo, sfruttava l'accostamento dei colori puri tenuti fra loro divisi e il principio della ricomposizione retinica.<ref name=":1">{{Cita libro|autore=Giorgio Di Teodoro|autore2=Francesco Cricco|titolo=Il Cricco di Teodoro. Itinerario nell'arte. Ediz. arancione. Per le Scuole superiori. Con espansione online: 4|edizione=3|data=1º gennaio 2012|editore=Zanichelli|lingua=Italiano|p=|ISBN=9788808189448}}</ref> Così facendo, i minuscoli tratti o puntini che compongono l'opera vengono ricomposti e fusi dalla [[retina]] dell'[[occhio]] dell'osservatore,<ref name=":1" /> secondo lo stesso principio che determina la percezione di un'[[immagine digitale]].

'''=== Storia del termine''' ===

Il termine "pixel" compare per la prima volta in due diversi SPIE Proceedings del 1965, negli articoli di Fred C. Billingsley del [[Jet Propulsion Laboratory]] del [[California Institute of Technology|Caltech]].<ref name=":2">{{Cita pubblicazione|autore=|nome=Richard F.|cognome=Lyon|data=2006-02-02|titolo=A Brief History of 'Pixel'|rivista=Digital Photography II|editore=SPIE|volume=6069|numero=|accesso=2018-06-12|doi=10.1117/12.644941|url=http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?doi=10.1117/12.644941}}</ref> L'alternativa "pel" compare nel ''Proceedings of the IEEE'' del 1967, pubblicato da William F. Schreiber del [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]].<ref name=":2" /> Sia pixel che pel si diffusero entro i campi dell'[[Elaborazione digitale delle immagini|elaborazione dell'immagine]] e del video coding per più di un decennio prima di apparire nei libri di testo nei tardi anni Settanta, per poi divenire onnipresenti negli ambiti della [[computer grafica]], [[display]], [[Stampante|stampanti]], [[Scanner (informatica)|scanner]], [[Fotocamera|fotocamere]], e tecnologie correlate, con vari e spesso contrastanti significati.<ref name=":2" />

== Il pixel materiale ==

Pur considerando il termine "pixel" spesso legato alla descrizione virtuale dell'immagine, esso è utilizzato anche per indicare alcuni degli elementi che compongono uno [[Schermo a tubo catodico|schermo CRT]], [[Display a cristalli liquidi|LCD]] o al [[Schermo al plasma|plasma]]. Anch'essi sono disposti entro una griglia fissa rettangolare, e sono formati ciascuno da tre cellette (dette "[[Sub-pixel|subpixel]]"), ognuna delle quali gestisce un [[colore]] tra i tre [[Colore primario|primari]] della [[Mescolanza additiva|sintesi additiva]]: [[rosso]], [[verde]], [[blu]].

=== Schermo CRT ===

{{Vedivedi anche|Schermo a tubo catodico}}

[[File:CRT Pixel.png|miniaturathumb|Pixel in un display CRT]]

[[File:CRT Pixel.png|miniatura|Pixel in un display CRT]]

Nel caso di un [[televisore]] o [[Schermo a tubo catodico|monitor a tubo catodico]], la [[luce]] viene dai [[Fosforo (optoelettronica)|fosfori]], [[sostanze chimiche]] che brillano quando vengono colpite dagli [[Elettrone|elettroni]].<ref name=":3">{{Cita libro|titolo=Enciclopedia della Scienza. Ediz. illustrata|data=1º gennaio 2006|editore=Joybook|lingua=Italiano|p=|ISBN=9788818022285}}</ref> Dal fondo del [[Tubo a raggi catodici|tubo catodico]] vengono inviati raggi di elettroni che scorrono sullo schermo, da un lato all'altro e dall'alto in basso: ciascun raggio determina un colore dei fosfori e varia in intensità mentre si sposta.<ref name=":3" /> Queste variazioni fanno brillare i fosfori in base a quanto colore primario è necessario in quel determinato punto.<ref name=":3" /> L'occhio dell'osservatore confonde la luce dei fosfori individuali e vede solo il risultato della combinazione delle luci dei tre colori dei fosfori, cioè l'immagine complessiva su schermo.

=== Schermo al plasma ===

{{Vedivedi anche|Schermo al plasma}}

Lo schermo di un [[Schermo al plasma|televisore al plasma]] presenta un grande numero di cellette racchiuse tra due lastre di [[vetro]],<ref name=":4">{{Cita libro|nome=Ugo|cognome=Amaldi|titolo=Amaldi per i licei scientifici.blu. Con Physics in english. Con espansione online: 3|data=1º gennaio 2012|editore=Zanichelli|lingua=Italiano|p=|ISBN=9788808437907}}</ref> e [[gas]] come l'[[argon]], il [[neon]] o lo [[xeno]] sono usati per produrre i colori e la [[luminanza (video)|luminanza]],<ref name=":5">{{Cita libro|nome=Marcus|cognome=Weise|nome2=Diana|cognome2=Weynand|titolo=How Video Works, Second Edition: From Analog to High Definition|edizione=2|data=2007-04-13|editore=Focal Press|lingua=En|p=|ISBN=9780240809335}}</ref> insieme a una piccola quantità di vapori di [[Mercurio (elemento chimico)|mercurio]].<ref name=":4" /> Ogni pixel di uno schermo al plasma consiste di tre scomparti (dove si trovano i [[Fosforo (optoelettronica)|fosfori]]), appunto il rosso, il verde e il blu. Una [[Corrente elettrica|corrente]] nel gas eccita gli [[Atomo|atomi]] di mercurio,<ref name=":4" /> in modo da causare la creazione di [[Plasma (fisica)|plasma]].<ref name=":5" /> Il plasma emette una [[luce ultravioletta]] che porta i fosfori a brillare.<ref name=":5" /> Così, dalla miscela di rosso, verde e blu possiamo ottenere le diverse tonalità di colore.

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=== Display LCD ===

{{Vedivedi anche|Display a cristalli liquidi}}

In un [[display a cristalli liquidi]], è posta una lampada posteriore come fonte di illuminazione, e la quantità di [[luce]] che attraversa il [[display]] è controllata mediante una maggiore o minore rotazione delle [[onde luminose]] tra due [[Filtro polarizzatore|filtri polarizzatori]].<ref name=":6" /> Se un [[impulso elettrico]] attraversa i [[cristalli liquidi]], li torce in modo da permettere alla luce di passare attraverso il filtro frontale, in quanto quest'ultimo è ruotato di 90° rispetto a quello posteriore.<ref name=":7">{{Cita libro|titolo=E.Enciclopedia Scienze|url=https://www.worldcat.org/oclc/799546212|data=2005|editore=Fabbri Editori|lingua=italiano|p=|OCLC=799546212|ISBN=8845114015}}</ref> Perciò, i pixel visibili sono quelli che vengono attraversati da onde luminose traverse, ovvero che hanno subito un cambiamento di andamento da verticale a orizzontale (Fig.1).<ref name=":7" /> Al contrario, i pixel totalmente spenti sono quelli che non vengono raggiunti dalle onde luminose, in quanto vengono bloccate dal filtro frontale perché mantengono l'andamento verticale (Fig.2).<ref name=":7" />

<gallery heights="200">

File:LiquidCrystalDisplay-field off.jpg|Figura 1

File:LiquidCrystalDisplay-field on.jpg|Figura 2

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== Pixel virtuale e visualizzazione ==

=== Raster e vettoriale ===

[[File:Rasterization bw.svg|alt=|miniaturathumb|Le immagini vettoriali vengono rasterizzate mediante opportuni algoritmi]]

[[File:Rasterization bw.svg|alt=|miniatura|Le immagini vettoriali vengono rasterizzate mediante opportuni algoritmi]]

Una [[Grafica vettoriale|rappresentazione vettoriale]] di un'immagine consiste di istruzioni e parametri per disegnare l'immagine finale, elemento per elemento, a partire da [[Primitiva (geometria)|primitive geometriche]] come [[Linea|linee]], [[Curva (matematica)|curve]], [[Poligono|poligoni]], e [[testo]]. Un formato [[Grafica raster|raster]] rappresenta un livello più basso di [[astrazione (informatica)|astrazione]] dei [[Dato|dati]] dell'immagine. Esso contiene una rappresentazione [[Campionamento (teoria dei segnali)|campionata]] di qualsiasi immagine catturata o sintetizzata, e perciò offre risorse di [[Memoria (informatica)|memorizzazione]] più generali. Poiché i sistemi di visualizzazione stessi vengono "indirizzati" in questo modo, la destinazione finale per tutte le rappresentazioni grafiche è effettivamente raster; un'immagine in formato vettoriale, per essere visualizzata, viene infatti "[[Rasterizzazione|rasterizzata]]" eseguendo le appropriate istruzioni di disegno e campionando il risultato.<ref>{{Cita libro|nome=Janglin|cognome=Chen|nome2=Wayne|cognome2=Cranton|nome3=Mark|cognome3=Fihn|titolo=Handbook of Visual Display Technology||edizione=2|data=2016-11-04|editore=Springer Verlag|lingua=Inglese|p=|citazione=Since display systems themselves are addressed in this manner, the final destination for all image representations is effectively raster; an image in a vector format is rasterized for display by executing the appropriate drawing instructions and sampling the result.|ISBN=9783319143453}}</ref>

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=== Visualizzazione su schermo ===

[[File:Image pixels and screen pixels.jpg|miniaturathumb|Le immagini digitali immagazzinano l'informazione in una griglia di pixel virtuali (sopra). Similmente, un'unità di visualizzazione usa una griglia di pixel materiali (ciascuno contenente elementi rossi, verdi e blu), per ricreare l'immagine (sotto).]]

[[File:Image pixels and screen pixels.jpg|miniatura|Le immagini digitali immagazzinano l'informazione in una griglia di pixel virtuali (sopra). Similmente, un'unità di visualizzazione usa una griglia di pixel materiali (ciascuno contenente elementi rossi, verdi e blu), per ricreare l'immagine (sotto).]]

Per visualizzare l'immagine su un [[Schermo a tubo catodico|monitor CRT]], il [[cannone elettronico]] deve sapere precisamente quali pixel devono essere "accesi" durante la scansione, perciò viene usato un ''[[Framebuffer|frame buffer]]'', ossia una [[Memoria (informatica)|memoria]] [[hardware]] [[Programmazione (informatica)|programmabile]].<ref name=":9">{{Cita libro|nome=Anupam|cognome=Saxena|nome2=Birendra|cognome2=Sahay|titolo=Computer Aided Engineering Design|url=https://books.google.it/books?id=H9K3wNHjKhEC&pg=PA6&lpg=PA6&dq=frame+buffer+dac&source=bl&ots=MQpU3m7jPr&sig=rdNYjF6v0niDVvZa4WdL_FMY6D8&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwj94fevpMzbAhUiYJoKHe2zAjwQ6AEITDAG#v=onepage&q=frame%20buffer%20dac&f=false|accesso=2018-06-12|data=2007-12-08|editore=Springer Science & Business Media|lingua=en|ISBN=9781402038716}}</ref> È richiesto almeno un [[bit]] di memoria ("0" o "1") per ciascun pixel, e vi sono tanti bit allocati in memoria quanti sono quelli del [[display]].<ref name=":9" /> L'area di memoria contenente i valori di uno specifico bit per ciascun pixel di un'immagine, è detta ''[[Bitplane|bit plane]]'' (livello di bit<ref name=":16">{{Cita libro|nome=Daniela|cognome=Cancila|nome2=Stefano|cognome2=Mazzanti|titolo=Il dizionario enciclopedico di informatica. Inglese-italiano, italiano-inglese. Ediz. bilingue. Con aggiornamento online|data=1º giugno 2009|editore=Zanichelli|lingua=Multilingue|ISBN=9788808193513}}</ref>) del frame buffer. Poiché la memoria è un dispositivo [[Digitale (informatica)|digitale]] e la scansione su schermo è [[Analogico|analogica]], occorrono dei [[Convertitore digitale-analogico|convertitori digitale-analogico]] (DAC).<ref name=":9" /> Un DAC prende il segnale dal frame buffer e produce un segnale analogico equivalente per operare con il cannone elettronico nel CRT.

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Collegare a ciascun DAC 8-bit una [[tabella dei colori]], o CLUT (''color look up memory table''),<ref name=":9" /> migliora l'efficienza della [[scheda video]] e riduce l'occupazione di [[Memoria (informatica)|memoria]] a un terzo dello spazio richiesto.<ref name=":16" /> In questo caso, nel [[Framebuffer|frame buffer]] l'[[informazione]] registrata non corrisponde direttamente al valore di colore che si può visualizzare, ma a un codice che individua nella CLUT il colore effettivo; ciò permette di variare i colori di un'immagine senza modificare il codice originario, compiendo un'operazione chiamata elaborazione in falso colore: in pratica cambiando il valore contenuto nel posto della tabella cui indirizzano tutte le locazioni nel frame buffer che contengono lo stesso codice, il loro colore viene simultaneamente cambiato in un nuovo colore a scelta.<ref>{{Cita libro|autore=AA.VV.|titolo=La Comunicazione|anno=2005|editore=Il Giornale|lingua=italiano|p=|pp=525-526|volume=14|opera=Enciclopedia della Scienza|ISBN=9771124883152}}</ref> Ciascun colore può essere selezionato da una tavolozza di 2²⁴ ≈ 16,8 milioni di colori, ma in genere a causa delle dimensioni della tabella, solo un massimo di 256 colori può essere visualizzato simultaneamente.<ref name=":17">{{Cita libro|nome=David|cognome=Salomon|titolo=The Computer Graphics Manual|data=2011-11-30|editore=Springer|lingua=En|p=|ISBN=9780857298850}}</ref>

[[File:Color-lookup-table.png|alt=|miniatura|Funzionamento di una Color Look-up Table]]

=== La pixel replication ===

[[File:Color-lookup-table.png|alt=|miniaturathumb|Funzionamento di una Color Look-up Table]]

Nei [[Televisore|televisori]], e specialmente i quelli con schermo CRT, il [[display]] raramente ha lo stesso numero di pixel dell'immagine che viene visualizzata. Considerazioni del genere rompono il collegamento diretto tra i pixel dell'immagine (virtuali) e i pixel del display (materiali).<ref name=":8" /> Sarebbe meglio intende l'[[immagine raster]] come una descrizione indipendente dal dispositivo (''device-independent'') dell'immagine da visualizzare, e il display come un dispositivo atto ad approssimare quell'immagine ideale.<ref name=":8" /> Per esempio, molte [[Scheda video|schede grafiche]] supportano oggi varie risoluzioni, come 640×480, 800×600, 1024×768, ecc. Il numero di [[Sub-pixel|subpixel]] sul display ovviamente non cambia se si cambia il numero di pixel virtuali che li guidano.<ref name=":10">{{Cita pubblicazione|autore=Alvy Ray Smith|data=17 luglio 1995|titolo=A Pixel Is Not A Little Square, A Pixel Is Not A Little Square, A Pixel Is Not A Little Square! (And a Voxel is Not a Little Cube)|rivista=|volume=|numero=|lingua=en|url=http://alvyray.com/Memos/CG/Microsoft/6_pixel.pdf}}</ref>

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== Caratteristiche del pixel ==

{{Vedivedi anche|Risoluzione (grafica)|Risoluzione dello schermo}}

[[File:FILE Hipersônica Rio 09 - 8 BIT Game People, Festival Internacional de Linguagem Eletrônica.jpg|miniaturathumb|pixelPixel art]]

'''=== Risoluzione''' ===

{{Vedi anche|Risoluzione (grafica)|Risoluzione dello schermo}}

[[File:FILE Hipersônica Rio 09 - 8 BIT Game People, Festival Internacional de Linguagem Eletrônica.jpg|miniatura|pixel art]]

Il numero di pixel sul monitor è definito dalla sua ''addressability'' ("indirizzabilità"), che è il numero di pixel singolarmente comandabili.<ref name=":13">{{Cita libro|nome=Jon C.|cognome=Leachtenauer|titolo=Electronic Image Display: Equipment Selection and Operation|url=https://books.google.it/books?id=OGPVA6Z3PvUC&pg=PR13&dq=electronic+visual+image&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwjAuvCzoNXbAhXHfiwKHe0bB4kQ6AEIUjAG#v=onepage&q=addressability&f=false|accesso=2018-06-15|data=2004|editore=SPIE Press|lingua=en|ISBN=9780819444202}}</ref> L'addressability è solitamente espressa nella dimensione orizzontale e in quella verticale.<ref name=":13" /> Perciò, un monitor con una addressability di 1600×1200, ha 1600 pixel nella dimensione orizzontale e 1200 nella verticale.<ref name=":13" /> A volte ci si riferisce alla addressability con la parola "risoluzione".<ref name=":14">{{Cita libro|nome=Andrew|cognome=Butterfield|nome2=Gerard Ekembe|cognome2=Ngondi|nome3=Anne|cognome3=Kerr|titolo=A Dictionary of Computer Science|anno=2016|url=https://archive.org/details/isbn_9780199688975|edizione=7|data=28 gennaio 2016|editore=OUP Oxford|lingua=Inglese|p=|citazione=The amount of graphical information that can be shown on a visual display. The resolution of a display device is usually denoted by the number of lines that can be distinguished visually per inch.

Resolution is often confused with addressability. The addressability of a computer-graphics system is defined by the number of displayable lines, or alternatively by the number of points or pixels (picture elements) that can be displayed in the vertical and horizontal directions. Computer graphics systems are now capable of addressing many thousand pixels horizontally and vertically but the resolution is likely to be nearer 400 lines per inch.|ISBN=9780199688975}}</ref>

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I moderni schermi per computer sono progettati con una "[[risoluzione nativa]]", che fornisce l'immagine più netta tra quelle che lo schermo è in grado di produrre.<ref name=":17" /> Tipiche risoluzioni native per gli [[Display a cristalli liquidi|LCD]] sono le seguenti: per i display a 17 pollici, 1024×768, per i 19 pollici è di 1280×1024, per i 20 pollici è di 1600×1200, e per i display a 22-24 è di 1920×1080.<ref name=":17" /> Generalmente, gli LCD dovrebbero essere quasi sempre visualizzati alla risoluzione nativa, perché cambiare le impostazioni dello schermo può produrre artefatti che deteriorano la qualità dell'immagine.<ref>{{Cita libro|nome=Janglin|cognome=Chen|nome2=Wayne|cognome2=Cranton|nome3=Mark|cognome3=Fihn|titolo=Handbook of Visual Display Technology|edizione=2|data=2016-11-04|editore=Springer Verlag|lingua=Inglese|p=|citazione=In fact, with a fixed-pixel display system like an LCD, changing screen settings introduces additional artifacts that further deteriorate image quality. As a general rule, LCDs should almost always be viewed at the native resolution.|ISBN=9783319143453}}</ref> Normalmente, una risoluzione non nativa viene mostrata meglio su uno schermo [[Tubo a raggi catodici|CRT]] che su un [[LCD]].{{Senza fonte}}

'''=== Forma del pixel''' ===

[[Adobe Premiere Pro]] (un software di [[Montaggio video|video editing]]) per interpretare una [[Videoclip|clip]] correttamente ha bisogno di sapere, insieme ad altre cose, il ''[[pixel aspect ratio]]'', cioè la forma geometrica dei pixel.<ref>{{Cita libro|autore=Adobe Creative Team|titolo=Adobe Premiere Pro CS6 Classroom in a Book|anno=2013|url=https://archive.org/details/adobepremierepro0000unse_e2m9|edizione=1|data=9 luglio 2012|editore=Adobe Press|lingua=Inglese|p=|citazione=For Adobe Premiere Pro to interpret a clip correctly, it needs to know the frame rate for the video, the pixel aspect ratio (the shape of the pixels), and the order to display the fields, if your clip has them.|ISBN=9780321822475}}</ref> L'aspect ratio, o [[Rapporto d'aspetto (immagine)|rapporto d'aspetto]], è il rapporto che intercorre tra la larghezza e l'altezza di un'[[immagine digitale]] o del [[display]] di un [[Monitor (computer)|monitor]]. Per esempio, in un monitor 16:9, la larghezza è circa 1,78 volte più grande dell'altezza (in un monitor la cui altezza del display è di 29,9&nbsp;cm, la larghezza sarà circa 29,9&nbsp;cm × 1,78 = 53,1&nbsp;cm). Anche i pixel possono avere rapporti d'aspetto diversi.<ref name=":18">{{Cita libro|nome=Keith|cognome=Underdahl|titolo=Digital Video For Dummies|url=https://archive.org/details/digitalvideoford00keit|anno=2003|editore=Wiley|lingua=en|p=|ISBN=0-7645-4114-5}}</ref> Di solito le immagini digitali e i monitor per computer hanno pixel quadrati (1:1), mentre i video li hanno rettangolari.<ref name=":18" /> Un video [[NTSC]] ha di solito una [[Risoluzione dello schermo|risoluzione]] di 720×480 pixel, perciò non ha un rapporto d'aspetto di 4:3, ma di 3:2.<ref name=":18" /> Tuttavia, esso sembra averlo di 4:3 perché i pixel del video sono leggermente più alti che larghi.<ref name=":18" />

=== Colore e sub-pixel ===

'''Colore e sub-pixel'''{{vedi anche|Sub-pixel|RGB}}Trasmettere a uno schermo monocromatico dei valori di pixel pari a 0, manterrà i pixel considerati spenti. Al contrario, valori pari a 1 li accenderà. Come detto, si possono usare dei [[Bitplane|livelli di bit]] per ottenere diverse gradazioni di grigio. I [[display]] a colori usano delle triadi rosse, verdi e blu, che creano un'illusione ottica di un colore specifico.

{{vedi anche|Sub-pixel|RGB}}

'''Colore e sub-pixel'''{{vedi anche|Sub-pixel|RGB}}Trasmettere a uno schermo monocromatico dei valori di pixel pari a 0, manterrà i pixel considerati spenti. Al contrario, valori pari a 1 li accenderà. Come detto, si possono usare dei [[Bitplane|livelli di bit]] per ottenere diverse gradazioni di grigio. I [[display]] a colori usano delle triadi rosse, verdi e blu, che creano un'illusione ottica di un colore specifico.

'''Bit per pixel'''

'''=== Bit per pixel''' ===

{{Vedivedi anche|Profondità di colore}}

Il numero di colori distinti che possono essere rappresentati da un pixel dipende dal numero di [[bit per pixel]] (bpp):

* 1 bpp (immagine monocroma)

* 8 bpp (256 colori);