Russell Kirsch – Erfinder des Pixels?

Am 11. August 2020 starb Russell Kirsch, der einst der Welt das allererste digitale Bild bescherte. Und der ziemlich viel mit der Quadratform des Pixels am Hut hat. Ein Nachruf.

Mit Erfindungen ist es so eine Sache. Viele aus heutiger Sicht ausgereifte Konzepte sind das Ergebnis eines längeren Prozesses, zu dem mehrere Ideen in unterschiedlichem Maß beigetragen haben können. Insbesondere die dazugehörigen Begriffe werden erst mit der Zeit semantisch aufgeladen oder modifiziert. Manchmal liegen innovative Einfälle so nahe und greifbar in der Luft, dass mehrere Personen fast gleichzeitig darauf kommen oder sich gegenseitig ergänzen. Im Nachhinein entsteht aber der Eindruck, dass alles in einem einzigen Moment und in einem einzigen Kopf entstanden sei – vielleicht aus einem tradierten historiographischen Habitus, Erfindungen mit Einzelgenies in Verbindung zu bringen.

Ich glaube, so verhält es sich auch mit dem Pixel. Die Idee des »Bildpunktes« lässt sich bis ins späte 19. Jahrhundert zurückverfolgen, während das Wort »Pixel« erstmals im Jahr 1965 auftauchte.[1] Daher war ich leicht erstaunt, als ich von einem Menschen namens Russell Kirsch las, der 1957 das Pixel erfunden haben soll.[2]

Russell A. Kirsch wurde am 20. Juni 1929 in Manhattan geboren, dem Jahr des großen Börsencrashs. Er ließ sich in New York, Harvard und Cambridge ausbilden und arbeitete seit den frühen 1950er Jahren bei Standards Eastern Automatic Computers (SEAC) in Washington, wo unter anderem digitale Speichertechnologien entwickelt wurden.[3] Sein Team widmete sich damals dem Experiment, ein Bild zu scannen, digital zu speichern und mithilfe eines Druckers wieder auszugeben. Zu der Zeit was das eine hochexperimentelle und absurde Idee, da sich so gut wie niemand ein Anwendungsszenario vorstellen konnte.

Für die Durchführung dieses Experiments war die Definition einer Logik unerlässlich, nach der Messdaten aus dem Bildscanner digital gespeichert und anschließend an einen Drucker wieder ausgeliefert werden konnten. Wie ließ sich eine optisch gescannte Fläche in elektronisch speicherbare Elemente aufteilen? Und wieviel von der Bildfläche würden die gemessenen Lichtsignale repräsentieren können? Schließlich lässt sich – und das gilt bis heute – nur ein kleiner Teil der erkennbaren Signale messen und speichern, und alle Signale zwischen den Abtastpunkten müssen vernachlässigt werden.

Aus technischer Sicht war ein rechtwinkliges Erfassungsraster, entsprechend dem kartesischen Koordinatensystem, die naheliegendenste Wahl. Die für das erste Digitalisierungs-Experiment gewählte Vorlage war ein kleines Portraitfoto, das Kirschs drei Monate alten Sohn Walden zeigte. Es wurde mit einer Auflösung von 176×176 Pixeln eingescannt, in umgerechnet etwa 31 ›Kilopixel‹. Für die Druckwiedergabe wählte man das rechnerisch sehr einfache Verfahren, die einzelnen Rasterpunkte zu Quadraten auszudehnen, um die Druckfläche vollständig auszufüllen. Der so entstandene Ausdruck ging als erstes digitales Bild der Welt in die Geschichte der Computergrafik ein. Russell Kirsch ist deshalb die Erfindung des digitalen Bildes zuzuschreiben, das mit dem Prinzip des Pixels unmittelbar zusammenhängt.[4]

Damit wurde kolportiert, dass Pixel ausschließlich kleine quadratische Quadrat repräsentierten. Dies mag das am schnellsten umsetzbare Modell sein, selten jedoch ist es das zufriedenstellendste. Durch die Ausgabe der Pixel als Quadrate erscheinen Details eines Bildes oft kantig, mit verzerrten Umrissen und treppenähnlichen Rändern. Eine kreisförmige Interpretation des Pixels führt indessen zu einem deutlich besseren Ergebnis, das ist allerdings schwieriger zu berechnen ist, da sich die Kreise überschneiden müssen, um die gesamte Fläche zwischen den Rasterpunkten auszufüllen. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Computer relativierte sich dieses Problem, gleichzeitig allerdings verfestigte sich die Vorstellung vom Pixel als Quadrat.[5]

Als Erfindergeist war Kirsch mit dem Quadratmodell des Pixels selber nicht zufrieden. Ein halbes Jahrhundert nach dem ersten Pixelbild stellte er ein Verfahren vor, das Pixel nicht einzeln, sondern zusammen mit den benachbarten Pixeln interpretierte, wodurch ein glatteres und besser konturiertes Bild errechnet werden konnte. Für die Demonstration des Filters im Jahr 2010 stellte sich übrigens abermals sein Sohn Walden zur Verfügung.[6]

Nicht nur hinsichtlich der Pixelgrafik ist die Tätigkeit von Kirsch zu würdigen. Auf seine Pionierarbeiten stützen sich bedeutende Technologien, darunter Computertomographie, Satellitenbilder, Desktop Publishing und Barcodes.[7] Nach ihm ist außerdem der Kirsch Operator benannt, eine Funktion zur Kantenerkennung in digitalen Bildern.[8]

Im Jahr 2001 beendete Kirsch seine berufliche Laufbahn und zog mit seiner Frau Joan nach Portland im Nordwesten der USA. Während seiner Zeit im Ruhestand bereiste er die Welt, beschäftigte sich mit Fotografie und Malerei, ging Bergsteigen und schrieb Gedichte.[9] Nach einer Demenzerkrankung starb er zuhause am 11. August 2020 im Alter von 91 Jahren.

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Referenzen

[1] Dazu ausführlich bei Richard F. Lyon: »A brief history of ›pixel‹«, in: Proc. SPIE 6069, 10. Februar 2006, DOI: 10.1117/12.644941.

[2] »Russell Kirsch, inventor of the pixel, dies in Oregon at age 91«, in: The Oregonian, 12. August 2020. (URL | Wayback Machine 15.08.2020)

[3] »Russell Kirsch«, in: Wikipedia, letzte Änderung: 16. August 2020. (URL)

[4] Obwohl es sich nicht um eine Fotografie handelt, wurde das Bild in den Band 100 Photographs that Changed The World aufgenommen (hrsg. von Robert Sullivan und Barbara Baker Burrows, New York: Life Books, 2003, S. 168).

[5] Der Pixar-Mitgründer Alvy Ray Smith verfasste im Jahr 1995 ein Memo mit dem Titel »A Pixel Is Not A Little Square, A Pixel Is Not A Little Square, A Pixel Is Not A Little Square! (And a Voxel is Not a Little Cube)«. Mehr dazu auf [diesem Blogpost].

[6] Rachel Ehrenberg: »Square Pixel Inventor Tries to Smooth Things Out«, in: Wired, 28. Juni 2010. (URL | Wayback Machine 16.09.2020)

[7] »Russell A. Kirsch. 1929–2020«, in: The Oregonian. Obituaries, 12.–14. August 2020. (URL | Wayback Machine 25.08.2020)

[8] »Kirsch operator«, in: Wikipedia, letzte Änderung: 23. August 2020. (URL)

[9] »Russell A. Kirsch. 1929–2020«, in: The Oregonian. Obituaries, 12.–14. August 2020. (URL | Wayback Machine 25.08.2020)

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