Me gustaría ofrecer una alternativa a la respuesta bien pensada de David Postill. En su respuesta, abordó la cuestión de los píxeles cuadrados, tal como lo sugería el título. Sin embargo, hizo un comentario muy perspicaz en su respuesta:
Algunos dirían que nunca son cuadrados ("Un píxel es una muestra puntual. Existe solo en un punto").
Esta posición puede generar una respuesta completamente diferente. En lugar de centrarse en por qué cada píxel es un cuadrado (o no), puede centrarse en por qué tendemos a organizar estos muestreos de puntos en cuadrículas rectangulares. ¡En realidad no siempre fue así!
Para hacer este argumento, vamos a jugar de un lado a otro entre tratar una imagen como datos abstractos (como una cuadrícula de puntos) y la implementación de la misma en hardware. A veces una vista es más significativa que la otra.
Para comenzar, vayamos bastante atrás. La fotografía de cine tradicional no tenía "cuadrícula" en absoluto, lo cual es una de las razones por las que las imágenes siempre se veían tan nítidas en comparación con las digitales modernas. En cambio, tenía un "grano" que era una distribución aleatoria de cristales en la película. Era más o menos uniforme, pero no era una buena matriz rectilínea. La organización de estos granos surgió del proceso de producción de la película, utilizando propiedades químicas. Como resultado, la película realmente no tenía una "dirección". Fue solo una salpicadura 2D de información.
Avance rápido al televisor, específicamente a los viejos CRT de escaneo. Los CRT necesitaban algo diferente a las fotos: necesitaban poder representar su contenido como datos. En particular, tenía que ser datos que pudieran fluir, en forma analógica, a través de un cable (generalmente como un conjunto de voltajes que cambian continuamente). La foto era 2d, pero necesitábamos convertirla en una estructura 1d para que pudiera variar en una dimensión (tiempo). La solución fue cortar la imagen por líneas (¡no píxeles!). La imagen fue codificada línea por línea. Cada línea era un flujo de datos analógico, no un muestreo digital, pero las líneas estaban separadas entre sí. Por lo tanto, los datos fueron discretos en la dirección vertical, pero continuos en la dirección horizontal.
Los televisores tenían que representar estos datos utilizando fósforos físicos, y un televisor en color requería una cuadrícula para dividirlos en píxeles. Cada televisor podía hacer esto de manera diferente en la dirección horizontal, ofreciendo más píxeles o menos píxeles, pero tenían que tener el mismo número de líneas. En teoría, podrían haber compensado cualquier otra fila de píxeles, exactamente como usted sugiere. Sin embargo, en la práctica esto no era necesario. De hecho, fueron aún más lejos. ¡Se dio cuenta rápidamente de que el ojo humano manejaba el movimiento de una manera que les permitía enviar solo la mitad de la imagen en cada cuadro! En un cuadro, enviarían las líneas impares, y en el siguiente cuadro, enviarían las líneas pares y las unirían.
Desde entonces, digitalizar estas imágenes entrelazadas ha sido un poco complicado. Si tuviera una imagen de 480 líneas, en realidad solo tengo la mitad de los datos en cada cuadro debido al entrelazado. El resultado de esto es muy visible cuando intentas ver que algo se mueve rápidamente a través de la pantalla: cada línea se desplaza temporalmente 1 fotograma de la otra, creando rayas horizontales en cosas que se mueven rápidamente. Menciono esto porque es bastante divertido: su sugerencia desplaza cada dos filas de la cuadrícula medio píxel a la derecha, ¡mientras que el entrelazado desplaza cada dos filas de la cuadrícula a la mitad en el tiempo!
Francamente, es más fácil hacer estas bonitas rejillas rectangulares para cosas. Sin ninguna razón técnica para hacerlo mejor que eso, se quedó. Luego llegamos a la era de las computadoras. Las computadoras necesitaban generar estas señales de video, pero no tenían capacidades analógicas para escribir una línea analógica. La solución fue natural, los datos se dividieron en píxeles. Ahora los datos eran discretos tanto en vertical como en horizontal. Todo lo que quedaba era elegir cómo hacer la cuadrícula.
Hacer una cuadrícula rectangular fue extremadamente natural. Primero, ¡todos los televisores ya lo estaban haciendo! Segundo, la matemática para dibujar líneas en una cuadrícula rectangular es mucho más simple que dibujarlas en una hexagonal. Puede decir "pero puede dibujar líneas suaves en 3 direcciones en una cuadrícula hexagonal, pero solo 2 en la cuadrícula rectangular". Sin embargo, las cuadrículas rectangulares facilitaron dibujar líneas horizontales y verticales. Las cuadrículas hexagonales solo se pueden hacer para dibujar una u otra. En esa época, no muchas personas usaban formas hexagonales para ninguno de sus esfuerzos no informáticos (papel rectangular, puertas rectangulares, casas rectangulares ...). La capacidad de hacer horizontal suave ylas líneas verticales superaron con creces el valor de crear imágenes suaves a todo color ... especialmente dado que las primeras pantallas eran monocromas y pasaría mucho tiempo antes de que la suavidad de las imágenes desempeñara un papel importante en el pensamiento.
A partir de ahí, tienes un precedente muy fuerte para una cuadrícula rectangular. El hardware de gráficos soportaba lo que el software estaba haciendo (cuadrículas rectangulares), y el software apuntaba al hardware (cuadrículas rectangulares). En teoría, algún hardware podría haber intentado hacer una cuadrícula hexagonal, pero el software simplemente no lo recompensó, ¡y nadie quería pagar el doble de hardware!
Este rápido nos remite hasta hoy. Todavía queremos buenas líneas horizontales y verticales suaves, pero con pantallas retina de alta gama, eso se está volviendo cada vez más fácil. Sin embargo, los desarrolladores todavía están entrenados para pensar en términos de la antigua cuadrícula rectangular. Estamos viendo algunas API nuevas que admiten "coordenadas lógicas" y estamos haciendo suavizado para que parezca que hay un espacio 2D continuo completo para jugar en lugar de una cuadrícula de píxeles 2D rígidos, pero es lento. Eventualmente, podríamos ver rejillas hexagonales.
De hecho, los vemos, pero no con pantallas. En la impresión, es muy común usar una cuadrícula hexagonal. El ojo humano acepta la cuadrícula hexagonal mucho más rápido de lo que acepta una cuadrícula rectangular. Tiene que ver con la forma en que las líneas "alias" en los diferentes sistemas. Alias de cuadrículas hexagonales de una manera menos dura, con lo que el ojo se siente más cómodo (si una cuadrícula hexadecimal necesita ir una fila hacia arriba o hacia abajo, pueden hacerlo suavemente sobre una transición diagonal. Las cuadrículas rectangulares tienen que saltar, creando una muy discontinuidad clara)
