À l’ère des médias numériques, nous considérons souvent comme acquis l’humble pixel. Mais qu’est-ce qu’un pixel exactement, et comment est-il devenu un élément si important de notre vie ? Nous allons vous expliquer.

Un pixel est un élément de l’image

Si vous avez utilisé un ordinateur, un smartphone ou une tablette, vous avez déjà vu un pixel – ou des millions d’entre eux, en fait. Il y a de fortes chances que vous soyez en train de lire cette phrase grâce aux pixels en ce moment même. Ils forment les mots et les images sur l’écran de votre appareil.

Le mot « pixel » est une abréviation du terme « élément d’image », inventé par des chercheurs en informatique dans les années 1960. Un pixel est le plus petit composant possible de toute image électronique ou numérique, quelle que soit sa résolution. Dans les ordinateurs modernes, les pixels sont généralement carrés, mais pas toujours, en fonction du format de l’écran.

Le mérite de l’invention du pixel revient généralement à Russell Kirsch, qui a inventé les techniques de numérisation en 1957. En développant son scanner, Kirsch a choisi de traduire les zones claires et sombres d’une photographie en une grille de carrés noirs et blancs. Techniquement, les pixels de Kirsch auraient pu avoir n’importe quelle forme, mais des points carrés dans une grille bidimensionnelle représentaient la solution technique la moins chère et la plus simple à l’époque. Les pionniers de l’infographie qui ont suivi se sont inspirés des travaux de Kirsch, et la convention est restée.

Depuis lors, certains pionniers de l’infographie, comme Alvy Ray Smith, ont tenu à exprimer l’idée qu’un pixel n’est pas réellement un carré – c’est plus abstrait et plus fluide que cela d’un point de vue conceptuel et mathématique. Et il a raison. Mais pour la plupart des gens et dans la plupart des applications modernes, un pixel est essentiellement un carré numérique coloré utilisé pour construire une image plus grande, comme une tuile dans une mosaïque ou un point dans une broderie.

Au cours des décennies qui ont suivi les années 1960, les pixels sont devenus les pivots du domaine numérique, rendant les éléments visuels des traitements de texte, des sites web, des jeux vidéo, de la télévision haute définition, des médias sociaux, de la RV, et bien plus encore. Avec notre dépendance actuelle à l’égard des technologies informatiques, il est difficile d’imaginer la vie sans eux. Les pixels sont aussi fondamentaux pour l’infographie que les atomes le sont pour la matière.

Graphiques matriciels et vectoriels

Les pixels n’ont pas toujours été la seule façon de faire de l’art numérique. Certains pionniers de l’infographie des années 1960, comme Ivan Sutherland, travaillaient essentiellement avec des écrans calligraphiques (souvent appelés « écrans vectoriels » aujourd’hui), qui représentaient les graphiques informatiques sous forme de lignes mathématiques sur un écran analogique plutôt que de points discrets dans une grille comme un bitmap. Pour l’entendre, nous avons demandé à Sutherland ce que signifiait le pixel.

« Un pixel est un élément d’image », explique Sutherland, qui a aujourd’hui 84 ans et a été l’un des inventeurs de l’art numérique et de la RV. « Vous pouvez lui donner la signification que vous voulez. Dans un affichage matriciel piloté par une mémoire numérique, il s’agit du contenu d’une cellule de mémoire. Dans un affichage calligraphique, cela signifie généralement la résolution des convertisseurs D vers A utilisés. »

Aujourd’hui, presque tout le monde utilise des graphiques en mode point avec des pixels sur une grille, mais l’art vectoriel tel que celui dont Sutherland a été le pionnier survit mathématiquement dans des formats de fichiers tels que le SVG, qui préserve les œuvres d’art numériques sous forme de lignes et de courbes mathématiques pouvant être adaptées à toutes les tailles. Pour afficher de l’art vectoriel sur un écran bitmap, les formules mathématiques doivent être converties en pixels discrets à un moment donné. Plus la densité de pixels est élevée et plus l’écran est grand, plus les lignes semblent lisses lorsque vous les affichez sous forme de pixels sur une grille.

Comment mesurer les pixels

Les pixels sont des objets fluides. Ils peuvent avoir n’importe quelle taille sur une page ou sur un écran, mais il est important de se rappeler que, seuls, les pixels n’ont pratiquement aucune signification. C’est le nombre qui fait leur force. Imaginez un pixel carré seul, et vous comprendrez que vous ne pouvez pas dessiner beaucoup d’images avec ça.

L’une des mesures les plus importantes des pixels est donc leur nombre dans une image, appelé « résolution ». Plus la résolution d’une grille de pixels est élevée, plus le nombre de détails d’une image que vous pouvez représenter ou « résoudre » lorsqu’une personne la regarde est important.

Lorsqu’une image numérique n’a pas une résolution suffisante pour résoudre les détails d’une image que vous essayez de capturer, les images peuvent avoir l’air « pixellisées » ou « déchiquetées ». C’est ce qu’on appelle le crénelage, un terme de la théorie de l’information qui désigne la perte d’informations due à un faible taux d’échantillonnage (chaque pixel est un « échantillon » d’une image, dans ce cas). Regardez l’image de Mario ci-dessus. À cette faible résolution (taux d’échantillonnage), il n’y a pas assez de résolution pour représenter la texture du tissu des vêtements de Mario ou les mèches de ses cheveux. Si vous vouliez représenter ces caractéristiques, les détails seraient perdus à cette basse résolution. C’est le crénelage.

Pour aider à réduire les effets du crénelage, les informaticiens ont inventé des techniques appelées anticrénelage, qui peuvent réduire l’effet de crénelage dans certains cas en mélangeant les couleurs des pixels voisins pour créer l’illusion de courbes, de transitions et de lignes lisses.

Le stockage de chaque pixel occupe de la mémoire et, au début des jeux vidéo, lorsque la mémoire des ordinateurs était chère, les consoles de jeu ne pouvaient pas stocker beaucoup de pixels à la fois. C’est la raison pour laquelle les anciens jeux ont l’air plus pixellisés qu’aujourd’hui. Le même principe s’applique aux images et aux vidéos numériques sur les ordinateurs, la résolution des images augmentant régulièrement au fil du temps à mesure que le prix de la mémoire (et le prix des puces de traitement vidéo) diminue de façon spectaculaire.

Aujourd’hui, nous vivons dans un monde numérique saturé de pixels. Avec des résolutions bitmap en constante augmentation sur les moniteurs et les téléviseurs (8K, quelqu’un ?), il semble que nous utiliserons des pixels pendant de nombreuses décennies encore. Ce sont des éléments constitutifs essentiels de notre ère numérique.