像素是数字图像的基本构成单元，英文写作Pixel，来源于Picture Element的缩写，中文教材将其译为像素或者像元。一幅数字图像在逻辑上被划分为一个矩形阵列，阵列中的每一个最小方格就是一个像素，每个像素拥有唯一的位置坐标和确定的颜色取值。像素不是物理意义上的面积单位，而是离散化的抽象概念，同一个像素在屏幕上可以占据不同的物理尺寸，打印输出时也可以映射为不同大小的墨点。软考命题经常把像素的抽象性与显示设备的物理属性混在一起制造干扰项。
从数据结构的角度看，一幅图像本质上是二维数组，每个元素对应一个像素，元素中存储的数值决定该像素的颜色。灰度图像的一个像素只需一个数值，取值从零到二百五十五，零代表纯黑，二百五十五代表纯白，中间值代表不同深浅的灰色。彩色图像的一个像素需要多个分量共同描述，红绿蓝模型中每个像素由三个分量组成，各占一个字节。
分辨率一词在多媒体领域中至少存在三种含义，软考教材《多媒体应用设计师教程》将其归纳为图像分辨率、显示分辨率和打印分辨率。图像分辨率指一幅数字图像本身包含的像素数量，通常用水平像素数乘以垂直像素数表示，例如一千九百二十乘以一千零八十，表示图像横向有一千九百二十个像素，纵向有一千零八十个像素。图像分辨率决定了图像包含信息量的上限，在其他条件相同的情况下，图像分辨率越高，图像越细腻，细节越丰富，但占用的存储空间也越大。
显示分辨率指显示设备能够显示的像素数量，由显示屏的物理结构和显示控制电路决定。例如一千九百二十乘以一千零八十的屏幕，横向最多显示一千九百二十个像素点，纵向一千零八十个。显示分辨率与图像分辨率相互独立：高分辨率图像在低分辨率屏幕上显示时会被降采样，损失细节；低分辨率图像在高分辨率屏幕上显示时，要么按一比一显示只占据一小块区域，要么被插值放大导致模糊。
打印分辨率指打印机在单位长度内输出的墨点数量，通常用DPI表示，打印分辨率越高，墨点越细密，图像越平滑。打印分辨率与图像分辨率之间需要换算：打印尺寸确定的照片要求图像提供足够像素，否则画面会出现锯齿和马赛克。
像素深度指存储每个像素颜色信息所用的二进制位数，决定每个像素能够表达的颜色种数。一位像素只能表示黑白两色；八位像素可以表示二百五十六种颜色；二十四位像素可以表示约一千六百七十万种颜色，即真彩色。像素深度与颜色种数满足指数关系：颜色种数等于二的像素深度次方。
与像素深度相关的还有图像深度。软考教材对两者作出明确区分：像素深度指每个像素占用的总位数，图像深度指每个颜色分量所占用的位数。以二十四位真彩色图像为例，每个像素的红绿蓝三个分量各占八位，图像深度为八，像素深度为二十四。这一对概念的辨析是考试反复出现的考点，两者数值相等仅在灰度图像等单分量图像中出现。
与像素深度并列的还有α通道，它是图像中附加的透明度信息通道。在二十四位真彩色图像上增加一个八位α通道，就构成三十二位图像，其中二十四位描述颜色，八位描述透明程度。α通道使图像可以在背景之上叠加文字而不完全遮盖背景，是图像合成技术的基础。
模拟图像转换为数字图像的过程称为图像数字化，它由采样、量化、编码三个步骤组成，这三个步骤分别对应分辨率、像素深度和文件格式三个概念，理解这一对应关系是掌握整章计算题的关键。
采样是空间维度的离散化。模拟图像在空间上是连续的，数字化必须把连续空间划分为有限个离散单元，这个过程就是采样。采样密度就是图像分辨率：水平与垂直方向各划分出多少个单元，就得到多少乘以多少的分辨率。采样密度越高，像素越密，空间细节保留得越完整。扫描仪的扫描分辨率本质就是采样密度参数，一百五十DPI意味着在照片上每一英寸长度内取一百五十个采样点。
量化是颜色维度的离散化。采样得到的每个像素的颜色取值在理论上有无穷多个层次，量化就是把连续取值映射到有限个离散等级上，等级数由像素深度决定：八位量化得到二百五十六级，二十四位量化得到约一千六百七十万级。量化不可避免产生舍入误差，表现为颜色层次丢失，量化等级不足时图像会出现色带，原本平滑过渡的颜色区域被分割成明显色阶。
编码是将量化后的数值按特定格式组织存储的过程，解决数据如何组织和压缩的问题，例如未压缩位图依次存放每个像素的分量值，有损压缩格式则先对图像变换处理再存储。编码不改变采样和量化已确定的信息总量，它决定的是文件大小与图像质量的权衡。
图像数据量计算是考试的高频计算题，基本公式为：图像数据量等于水平像素数乘以垂直像素数乘以像素深度。推导逻辑很简单：图像共有水平乘垂直个像素，每个像素占用像素深度个比特，相乘得到总比特数，再除以八得到字节数。
以典型题目为例：一幅二百五十六乘以五百一十二的彩色图像，采用红绿蓝模型，每个颜色分量八位，求数据量。每像素三个分量共二十四位，总数据量为二百五十六乘以五百一十二乘以二十四比特，约三百一十四万五千比特，合零点三七五兆字节。这类题的关键是先判断每像素位数，再乘以总像素数。
视频数据量还需乘上帧率和时长，等于单帧数据量乘以帧率乘以播放时长。六百四十乘以四百八十、二十四位、三十帧每秒的视频，每秒数据量约六百四十乘以四百八十乘以二十四乘以三十比特，约二十六兆字节。视频压缩的必要性由此一目了然：未压缩视频的数据率远超存储和传输的承受能力。
图像分辨率与显示分辨率之间还隐藏着一条硬件约束链：显示分辨率乘以刷新率乘以色深，决定显示系统所需的数据带宽。刷新率指屏幕每秒重新绘制画面的次数，单位赫兹，刷新率越高，画面闪烁感越小，图像越稳定。人眼对闪烁的感知阈值约在五十赫兹以上，显示器刷新率多为六十赫兹以上，低于此值会明显感到闪烁，长时间观看容易疲劳。
显示带宽的计算公式为：带宽等于水平像素数乘以垂直像素数乘以每像素位数乘以刷新率。以一千九百二十乘以一千零八十、三十二位色、六十赫兹的显示模式为例，每秒需要处理一千九百二十乘以一千零八十乘以三十二乘以六十比特，约三点九八吉比特每秒。这一计算表明，分辨率每提高一档，对显存带宽、数模转换速度的要求都会成倍增长，这就是为什么高分辨率高刷新率显示器需要配套更强显卡的根本原因。
显存容量计算同样依赖像素深度，显存至少需要容纳一帧画面：显存容量等于水平像素数乘以垂直像素数乘以每像素位数。仍以一千九百二十乘以一千零八十、三十二位色为例，一帧约需八百二十九万字节，约八兆字节，双缓冲、三缓冲需要成倍于此的空间。
图像分辨率描述的是图像本身，单位是像素，与任何物理尺寸无关。同一幅图像分辨率固定不变，但打印出来的物理尺寸可以任意选择：打印尺寸越大，单位面积上分配的像素越少，画面越粗糙。因此打印时需要考虑图像分辨率与打印尺寸的配合：打印尺寸乘以打印分辨率等于所需的图像像素数。例如要以三百DPI打印一张六英寸乘四英寸的照片，图像至少需要一千八百乘以一千二百像素。
屏幕分辨率描述的是显示设备，由物理屏幕决定，与图像分辨率的关系呈现三种情况：图像大于屏幕时按比例缩小，多个像素合并为一个；图像小于屏幕时按一比一显示只占据屏幕一角，强行放大则像素被插值，画面变模糊；两者恰好相等时一比一显示，每个图像像素对应一个屏幕像素，显示最清晰。因此图片放大后的模糊不是显示器质量问题，而是像素被拉伸的必然结果。
打印分辨率描述的是输出设备，单位DPI。喷墨、激光打印机的打印分辨率通常在三百到一千二百DPI之间，印刷行业标准输出精度为三百DPI。打印分辨率与扫描分辨率同属物理密度概念：扫描分辨率指扫描仪在单位长度上采集的采样点数，扫描分辨率越高，采集到的像素越多，图像分辨率越高。二者一面向输入一面向输出，都以每英寸点数为单位。
扫描分辨率换算题是软考常客。以一百五十DPI扫描一张照片得到四百五十乘以六百像素的图像，则照片实际尺寸为四百五十除以一百五十等于三英寸、六百除以一百五十等于四英寸。反过来，已知照片尺寸和期望像素数，也可以用像素数除以尺寸反推扫描分辨率。
DPI是每英寸点数的缩写，描述打印机、扫描仪在每英寸长度内输出的点数或采集的采样点数，是硬件物理指标。PPI是每英寸像素数的缩写，描述数字图像在输出时的像素密度，是图像与输出尺寸配合时的换算指标。差异在于：DPI属于设备属性，由硬件决定；PPI属于图像属性，同一幅图像打印尺寸越小PPI越高。
显示器领域习惯用PPI描述屏幕细腻程度，例如同为一九二零乘一零八零分辨率，二十七英寸显示器
本篇完！