Was ist ein Pixel? Definition und Erklärung

Ein digitaler Pixel (abgeleitet vom englischen Picture Element) ist der kleinste einzelne Datenpunkt in einem digitalen Rasterbild. Er entspricht einem winzigen "Punkt", der eine spezifische Farbe oder Helligkeit speichert. Pixel bilden die Grundlage aller digitalen Bilder – von Kameras und Scannern bis hin zu Monitoren und Beamern. Je mehr Pixel ein Bild auf einer bestimmten Fläche enthält, desto höher ist die Auflösung und Detailgenauigkeit.

Eigenschaften eines digitalen Pixels

• Position im Raster: Jeder Pixel hat eine feste Position innerhalb des zweidimensionalen Bildrasters – ähnlich wie eine Zelle in einer Tabelle – definiert durch Zeile und Spalte.
• Farbinformation: Ein Pixel speichert eine Farbe (bei Farbbildern meist im RGB-Farbmodell). Jeder Farbkanal – Rot, Grün und Blau – erhält dabei einen Wert zwischen 0 und 255 (z. B. reines Rot = R:255, G:0, B:0). Andere Modelle wie CMYK (für den Druck) oder Graustufen sind ebenfalls gebräuchlich.
• Keine feste physische Größe: Ein digitaler Pixel hat keine reale Größe in mm oder Zoll. Erst durch die Pixeldichte eines Ausgabegeräts (siehe PPI) oder durch Angaben wie DPI im Druck erhält er physikalische Abmessungen.
• Auflösung: Die Gesamtzahl der Pixel (Breite × Höhe, z. B. 1920 × 1080) bestimmt die Bildauflösung.
• Keine Metadaten: Ein Pixel enthält nur Farb- oder Helligkeitsinformationen. Weitere Bilddaten wie Aufnahmedatum, Kameramodell oder GPS-Koordinaten werden separat gespeichert (z. B. als EXIF-Daten in JPEG-Dateien).

Pixelanzahl und Bildauflösung

Die Auflösung eines digitalen Bildes wird durch die Anzahl der Pixel in Breite und Höhe definiert (z. B. 1920 × 1080 Pixel). Je mehr Pixel vorhanden sind, desto höher ist die Detailgenauigkeit. Das folgende Bild zeigt den Einfluss der Pixelanzahl auf die Bildschärfe:

Formel - Berechnung der Dateigröße

Mit Hilfe der Auflösung (Pixelbreite und Pixelhöhe) wird die theoretische Dateigröße (in Byte) ohne Kompression berechnet.

Dateigrösse = Pixel(x) × Pixel(y) × 24 Bit8

Beispiel: Ein Bild mit einer Auflösung von 1920 × 1080 Pixeln und 24 Bit Farbtiefe (8 Bit pro RGB-Kanal) hat:

Dateigrösse = 1920(Pixel) × 1080(Pixel) × 24 Bit8 = 5.93 MB    Detailberechnung im Pixelrechner

Farbtiefe eines Pixels

Die Farbtiefe (engl. Color Depth) eines Pixels bestimmt, wie viele verschiedene Farbwerte dargestellt werden können. Sie wird in Bit pro Kanal oder Bit pro Pixel angegeben:

• 8 Bit pro Farbkanal (24 Bit Gesamt): Standard bei JPEG, PNG und den meisten Displays. Jeder der drei RGB-Kanäle erhält 256 Werte, was ca. 16,7 Millionen Farben ergibt.
• Mehr als 8 Bit (z. B. 10, 12 oder 16 Bit): Auch als "Deep Color" bekannt. Kommt in der professionellen Bildbearbeitung, bei HDR-Inhalten und in der Medizintechnik zum Einsatz. Erlaubt feinere Farbverläufe und vermeidet sichtbare Farbstufen (Banding).

Die folgende Grafik verdeutlicht den Unterschied in der Farbtiefe:

Speicherbedarf eines Pixels

Ein Pixel mit 24 Bit Farbtiefe benötigt 3 Byte Speicher (unkomprimiert). Ein Bild mit 1920 × 1080 Pixeln belegt somit rund 6,2 MB:

1920 × 1080 × 3 Byte = 6.220.800 Byte (≈ 5.93 MB)

Komprimierte Bildformate wie JPEG oder PNG reduzieren diesen Speicherbedarf – verlustfrei oder verlustbehaftet, je nach Verfahren.

Digitaler vs. physischer Pixel

Ein digitaler Pixel ist ein abstrakter Datenwert in einer Datei – ohne feste Größe. Ein physischer Pixel ist ein reales Leuchtelement auf einem Display (z. B. LCD oder OLED). Die Größe und Anordnung der physischen Pixel bestimmen die PPI und damit die Bildschärfe.

Subpixel auf Bildschirmen

Physische Pixel bestehen in der Regel aus drei Subpixeln – für Rot, Grün und Blau. Diese Leuchtelemente erzeugen durch additive Farbmischung die sichtbare Farbe eines Pixels. Die genaue Anordnung (z. B. RGB-Streifen, PenTile-Matrix) beeinflusst Schärfe, Farbdarstellung und Effizienz.

Die Subpixel-Struktur variiert je nach Displaytyp und kann unter dem Mikroskop oder bei starker Vergrößerung sichtbar werden.