Введение

Любые цифровые изображения являются просто набором точек, или пикселями.
Пиксель (pixel,  сокращение от piсtures element, которое в свою очередь сокращается до pix element – элемент изображений) – это минимальный и неделимый элемент прямоугольной или круглой формы. Из пикселей состоит изображение на экране монитора. Чем больше пикселей на единицу площади содержит изображение, тем более оно детально.

Термин pixel art был впервые использован Аделью Голдберг и Робертом Флегалом из Исследовательского центра Пало-Альто корпорации Xerox в 1982 году.

Если увеличивается масштаб изображения, пиксели превращаются в крупные зёрна.
Каждый пиксель является одноцветным и, поместив много пикселей рядом друг с другом в цифровых изображениях, можно создать иллюзии, например, гладких цветовых переходов (градиентов) или тонкой штриховки. При достаточном количестве пикселей, изображение будет гладким,  и мы получим реалистичные цифровые изображения, встречающиеся в повседневной жизни.
Каждый пиксель на экране имеет следующие параметры: цвет, яркость и, иногда, прозрачность.

Размер пикселя и разрешение изображения

Величина пикселя – величина переменная, зависит от разрешения экрана, в частности от такого параметра, как PPI (Pixel Per Inch), то есть количества пикселей на дюйм. Более привычно, разрешение экрана выражать таким образом: 800х600 пикселей, 1024х768 пикселей и т. д. От того, сколько точек содержится в единице длины экрана, зависит качество изображения. Чем больше точек, тем лучше качество.
Экран с дигональю 15 дюймов, при разрешении 1024х768 пикселей, имеет примерно 85 пикселей на дюйм, а размер одного пикселя в этом случае, будет равняться 0,3 мм. Если же разрешение экрана 800х600 пикселей, то на экране с той же дигональю 15 дюймов, будет размещаться меньшее число пикселей на дюйм. Поэтому размер каждого пикселя увеличится.
Для измерения разрешения существет единица измерения DPI (Dots Per Inch) – количество точек (пикселей) на дюйм. У изображения с разрешением 300 dpi,в одном дюйме будет содержаться 300 пикселей. В одном дюйме  – 2,54 см. Значит, при разрешении 300 dpi, в одном сантиметре будет содержаться 300/2,54=118 пикселей. А при разрешении в 100 dpi, в том же сантиметре, будет всего 39,4 пикселя.

Сколько памяти требуется для хранения одного пикселя

Информация о состоянии каждого пикселя, хранится в закодированном виде, в памяти компьютера. Для хранения пикселя, может потребоваться от одного бита до четырёх байт. Это зависит от цвета пикселя. 

Цветовая модель 

Диапазон возможных цветов пикселя может изменяться, в зависимости от используемой цветовой модели.
В полутоновом изображении, каждый пиксель будет либо черный, либо белый, или же иметь некоторый оттенок серого цвета.
В цветном изображении, каждый пиксель имеет красный (R, Red) , зеленый (G, Green) и синий (B, Blue) компоненты, которые, соединяясь вместе в различных пропорциях, образуют любой другой цвет. Эта цветовая модель так и называется, RGB цветовая модель. Каждый компонент цвета – это, как один черно-белый пиксель, но вместо того, чтобы изменяться от черного до белого, через сотни оттенков серого, каждый компонент цвета варьируется от черного до полной интенсивности его цвета, через спектр вариантов различной “темноты”.
Так, красный компонент пикселя, например, может быть любого оттенка от черного, через глубокий темно-бордовый, до ярко-красного. При этом, красный компонент, в сочетании с аналогичными зеленой и синей составляющими пикселя, в конкретных оттенках их собственных спектров, может представлять большое разнообразие цветов. В цветном изображении с использованием RGB цветовой модели, каждый пиксель имеет красный (R, Red) , зеленый (G, Green) и синий (B, Blue) компоненты, которые, соединяясь вместе в различных пропорциях, образуют любой другой цвет.

Кодирование пикселя в памяти компьютера

В компьютерном представлении пиксель является просто числом. Числовое значение пикселя представляет его интенсивность. В полутоновом, черно-белом изображении, числовое значение выражает, насколько темным является пиксель, и это значение равно 0 для черного пикселя и 255 — для белого. В цветном изображении, каждый компонент пикселя (красный, зеленый и синий), может изменяться в диапазоне, от нуля до 255. Ноль представляет черный цвет, значение 255 – представляет максимально насыщенный цвет.
Для кодирования черно-белого изображения, используется 1 бит (то есть 1 или 0 в регистрах), оттенков серого – 1 байт (8 бит) или 2 байта (16 бит). Для кодирования цвета, при использовании RGB модели, требуется 3 байта (24 бит), а при использовании RGBA (Red Green Blue Alph – прозрачность) цветовой модели -4 байта(32 бита).

В зависимости от своего разрешения, каждое цифровое изображение состоит из тысяч, или даже миллионов пикселей, расположенных в узлах координатной сетки. Эта сетка состоит из столбцов и строк. Число столбцов равно ширине изображения и число строк равна его высоте, выраженных в пикселях. Если помножить ширину изображения в пикселях на его высоту в пикселях, а полученный результат, на размер пикселя в байтах, то получим размер изображения в байтах, то есть, его вес. Например: 600 х 400 х 3 = 720 000 байт (720 КБ). То есть, цветная картинка размером 600 пикселей на 400 пикселей, без предварительного сжатия, будет весить 720 килобайтов.