. .

تكوين الصورة

bits-and-bytes

 كما يعرف الغالب، فإن ترميز كل شيء في الحاسب -كالحروف والأرقام- يكون عن طريق نظام العد الثنائي (مثال: 011001). ولكن كيف تحفظ الصورة في الحاسب؟

تقسم الصورة التي نراها على الشاشة إلى وحدات صغيرة جداً تسمى البكسل. كل بكسل يعرض لوناً معيناً يتم ترميزه عن طريق الأرقام كما سيفصل بعد قليل. فبهذه الطريقة يتم ترميز الصورة كاملة عن طريق مصفوفة من الأرقام التي تدل على قيمة اللون لكل بكسل. طبعاً كما ذكرت سابقاً فإن الأرقام بدورها يتم ترميزها عن طريق نظام العد الثنائي، ففي النهاية كل شيء في الحاسب يحفظ عن طريق الأصفار والآحاد. المثال التالي يوضح كيف ترمّز صورة ذات تدرجات رمادية (بدون ألوان):

imageMatrix

في هذا المثال، العمق اللوني (color depth) للصورة يساوي 8 بت (bit)، ممّا يعني أن كل بكسل يمكن أن يحمل قيمة بين 0 إلى 255، ما يمثل 256 تدرج رمادي (2 أس 8). وكلّما زاد العمق اللوني، كلّما زاد عدد الألوان (أو التدرجات) المتاحة. الصورة التالية تبين الفرق بين الأعماق اللّونية: 8 بت و 4 بت و 2 بت.
colorDepth

في المثال السابق كانت الصورة ذات تدرجات رمادية. يمكن تمثيل الصور ذات الألوان عن طريق ترميز كل لون على حدة. توجد العديد من طرق ترميز الألوان وأشهرها RGB حيث تحفظ قيم الألوان الأحمر والأخضر والأزرق كل على حدة. من الطرق الأخرى لترميز الألوان: (CMYK) و (HCI) و (Luv)، كل طريقة لها خصائصها المميزة ودواعي استعمالها.

دقة الصورة (resolution) تشير إلى إمكانية عرض التفاصيل الدقيقة في الصورة، وكلما زادت الدقة زادت إمكانية عرض تفاصيل أدق. هناك العديد من الطرق لقياس دقة الصورة، أذكر هنا طريقتين هما الأكثر استخداماً:

  1. عدد البكسلات في الصورة، وهذا يتم إما عن طريق حساب ارتفاع الصورة في العرض (مثل: 512×512 بكسل) أو المجموع الكلّي للبكسلات. الارتفاع×العرض غالباً يستخدم في الحاسب إمّا في المعالجة أو العرض، أمّا مجموع البكسلات فغالباً ما يستخدم في الكاميرات (مثال: 3.1 ميجابكسل = 1536×2048 بكسل). لا تعد هذه الطريقة معياراً جيداً لدقة الصورة إذا استخدمت لوحدها.
  2. الدقة المكانية (spatial resolution)، وهي مقياس لمقدار القرب بين الخطوط التي يمكن تمييزها عن بعض في الصورة. وضوح الصورة يقاس عن طريق الدقة المكانية وليس عن طريق عدد البكسلات. ومن التعريفات الأكثر انتشاراً للدقة المكانية: أكبر عدد من الخطوط التي يمكن تمييزها في وحدة قياس معينة [1]. من الأمثلة على ذلك: دقة الشاشة غالباً ما تكون بين 72 إلى 100 بكسل لكل إنش (pixel per inch – ppi), وفي مجال الطباعة غالباً ما يستخدم مصطلح نقطة لكل إنش (dots per inch – dpi).

بالإضافة إلى هاذين التعريفين للدقة، هناك العديد من التعريفات الأخرى، مثل دقة الحسّاس الذي التقطت به الصورة وعمق الألوان كما شرحته سابقاً وبعض التعريفات المخصّصة لمجالات معينة كالاستشعار عن بعد (remote sensing) والفضاء وبعض الصور الطبيّة.

ضغط الصورة قبل حفظها من الأمور المهمة بسبب الحاجة لتوفير المساحة على القرص الصلب وكذلك لتسهيل وتسريع نقل الصور في الشبكات والإنترنت. مهمة ضغط الصورة هي التخلص من التفاصيل الغير مهمة أو المتكررة لتقليص حجم الصورة في الذاكرة. هناك أسلوبان لضغط الصور: مضيّع للتفاصيل (lossy) ومحافظ على التفاصيل (lossless). في الأسلوب الأول يتم ضياع بعض التفاصيل خلال عملية الضغط بينما يتم في الأسلوب الثاني ضغط الصورة قدر الإمكان بما لا يضيع أي تفصيل في الصورة.

توجد العديد من صيغ الملفات التي يمكن حفظ الصورة من خلالها، كل صيغة لها ما يميّزها، كطريقة ضغط الصورة وعمق الألوان وغيرها. فمثلاً صيغة jpeg تستخدم أسلوب الضغط المضيع للتفاصيل. أمّا صيغة gif تستخدم أسلوب ضغط غير مضيع للتفاصيل ولكن العمق المسموح للألوان هو 8 بت فقط. صيغة bmp لا تستخدم أي أسلوب ضغط، لهذا تجد أن حجم ملفاتها غالباً ما يكون كبيراً.

نظراً لكثرة المفاهيم الواردة في هذه التدوينة، سأجعل التدوينة القادمة بإذن الله إكمالاً لها بتضمينها توضيحات عملية.

———————————————————-

[1] Digital Image Processing, 3rd Edition, R. Gonzalez and R. Woods

2 تعليقات لـ تكوين الصورة

  1. nehall كَتب:

    السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
    ذكر في المقالة ان هناك أسلوبان لضغط الصور الأول lossy يضيع تفاصيل الصورة بينما الثاني
    هو lossless وهو محافظ ع التفاصيل. لكن عند شرحها في الجملة التالية في المقالة تم ذكر العكس “الأسلوب الأول يتم ضغط الصورة قدر الإمكان بما لا يضيع أي تفصيل في الصورة بينما يتم في الأسلوب الثاني ضياع بعض التفاصيل خلال عملية الضغط.”

    تحياتي…

    • فارس القنيعير كَتب:

      وعليكم السلام ورحمة الله وبركاته،
      أشكرك nehall على التنبيه على الخطأ، تم التصحيح.

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *