البكسل

البكسل




السؤال الذي نحاول أجابته هو : كيف تعرض لنا الصورة على الشاشة ؟

الصورة التي تراها على الشاشة مكونة في الحقيقة من عدد كبير جداُ من النقاط الصغيرة جداً والتي تفصل بينها مسافات صغيرة جداً ويمكن للشاشة تغيير لون كلاً منها وبذلك يمكن إظهار الألوان على الشاشة.

سنضطر الآن أن نتكلم بشيء في الفيزياء قليلاً ، فربما تعرف أن أي لون من الألوان يتكون من مزيج من الألوان الثلاثة الرئيسية : الأحمر - الأخضر والأزرق كما لا يخفى عليك أن أي لون من الألوان له درجات ، فهناك مثلاً الأحمر الغامق والفاتح وهناك البني الفاتح والغامق ... الخ وبمزج الألوان الرئيسية الثلاثة مع بعضها البعض بنسب متفاوتة يمكننا إظهار درجات الألوان المختلفة جميعها ، فمثلاً عندما يظهر الحاسب على الشاشة اللون الأخضر والأزرق والأحمر معاً بنفس النسبة في بقعة واحدة فإن اللون الناتج هو اللون الأبيض ، أما إذا أخفينا اللون الأخضر واللون الأحمر فإن الناتج هو اللون الأزرق وهكذا .

لذا فشاشة الحاسب ( مثل التلفزيون ) مكونة من مجموعة من النقاط الدقيقة الملونة المنتشرة بصورة منتظمة على كامل مساحة الشاشة ويسمى كل ثلاثة من هذه النقاط بـ " البكسل" حيث تكون نقطة خضراء ونقطة زرقاء ونقطة حمراء ( الألوان الرئيسية الثلاث ) بكسلاً واحداً ، ويستطيع الحاسب مزج الألوان الثلاثة مع بعضها بأية نسبة لإظهار بكسل معين من البكسلات بأي لون مهما كان درجته .

ولكي نتخيل ذلك أنظر كيف يبدو توزيع البكسلات على جزء من الشاشة مكبراً :


توزيع البكسلات على سطح الشاشة


ويتمكن الحاسب بذلك من رسم ما يود رسمه على الشاشة من خلال تحكمه في ألوان البكسلات ومواقعها على الشاشة .




الكثافة النقطية

والسؤال الذي يبرز هنا هو : كم بكسلاً يوجد في مساحة الشاشة كلها ؟

والجواب هو أن ذلك يعتمد على اختيار المستخدم أي أن للمستخدم حرية اختيار عدد البكسلات ، ويسمى عدد البكسلات الموجودة في الشاشة طولاً وعرضاً " الكثافة النقطية " ، ولا يمكنك اختيار عدد النقاط " على مزاجك " بل هناك عدة اختيارات لتستعمل إحداها :

العدد الكلي للبكسلات أفقيا ً ( بعرض الشاشة ) عدد البكسلات عموديا ( من الأعلى للأسفل )
أسم الكثافة النقطية

640
480
640 × 480

800
600
800 × 600

1024
768
1024 × 768

1152
864
1152 × 864

1280
1024
1280 × 1024

1600
1200
1600 × 1200


مثال توضيحي : إذا مثلنا على حالة شاشتي فأنا أستخدم الكثافة النقطية 640 × 480 وهذا معناه أنه لدي على شاشتي 640 بكسل عرضاً و 480 بكسل طولا ً ، وإذا ضربنا الرقمين ببعضهما فإننا سنحصل على العدد الكلي للبكسلات على الشاشة، وهكذا مع باقي الكثافات النقطية .

ربما تسأل : كم بكسلاً في الإنش الواحد من مساحة الشاشة ؟ والجواب يكون أن ذلك ليس قيمة ثابتة ، وذلك يعتمد على الكثافة النقطية و مساحة الشاشة التي تعمل عليها دعنا نقارن بين شاشتين :




1- لنقل أنه لديك شاشة 15 إنش ( قياس الشاشة يقاس قطرياً وليس عموديا أو أفقياً ، ولكني سأفترض أن الشاشة 15 أنش عرضاً للتسهيل ) مثلاً وأنك تعمل على كثافة نقطية 800 × 600 لذا فهناك 800 بكسل في 15 أنش ، فيكون هناك حوالي 53 بكسلاً في الإنش الواحد أفقياً.

2- بينما شاشة أخرى مقاس 17 إنشاً ( مرة أخرى نفترض أنه قياس العرض للتسهيل ) وتعمل على كثافة نقطية 1600 × 1200 ، فإن ذلك يعني أنه لدينا 1600 بكسل في 17 أنش أفقياً أي 94 بكسلاً في الإنش الواحد .

العمق اللوني

تعرف طبعاً أن الألوان ذات درجات مختلفة ، فاللون الأحمر مثلاً منه عدد من الدرجات منها الغامق والفاتح بالعديد من الدرجات ، وبالنسبة للحاسب فإن كل من هذه الدرجات يعتبر لوناً قائماًَ بذاته .

كم لونناً يستطيع الحاسب إظهاره على الشاشة ؟

إن ذلك يعتمد على العمق اللوني التي تستعمله ، كلما زاد العمق اللوني الذي تستخدمه كلما زاد عدد الألوان التي يستطيع الحاسب إظهارها ، و مثلها مثل الكثافة النقطية في أنك يجب أن تختار واحد من عدة اختيارات لتعمل بها بطاقتك :

4 بت = 16 لون
8 بت = 256 لون
16 بت = 65536 لون
24 بت = 16 مليون لون ( صورة حقيقية )
وكلما زاد العمق اللوني كلما ظهرت الألوان أكثر بهاء ، وزد على ذلك أنك لا تستطيع أن تظهر على الشاشة صورة حقيقية إلا باستخدام عدد ألوان عالي ( على الأقل 16 بت )

حسناً فلماذا لا يكون هناك عمق لوني أكبر من 16 مليون لون؟

ذلك لأن عين الإنسان لا تستطيع تمييز أكبر من هذا العمق اللوني ، لا بل إن أكثر الناس لا يستطيعون التفريق بين العمق اللوني العالي والعمق اللوني الحقيقي .

طور العرض

طور العرض هو مصطلح يستخدم للتعبير عن الكثافة النقطية والعمق اللوني معاً ، هكذا :

طور العرض = الكثافة النقطية × العمق اللوني مثلاً 800 × 600 × 16 ( أي 800 بكسل عرضاً ، 600 عموديا ، 16 بت عمق لوني )

تعرف أن الذاكرة العشوائية لبطاقة الفيديو تستخدم لتخزين الصورة التي سوف تعرض على الشاشة وحتى تظهر الألوان على الشاشة بهذا العمق اللوني يجب أن تكون ذاكرة الفيديو كبيرة كفاية حتى تخزن كل بكسلات الشاشة التي على كامل مساحة الشاشة ، ولكي تستخدم العمق اللوني العالي على كثافة نقطية 640 × 480 بكسل فإنك تحتاج لـ :

640 × 480 × 16 = 4915200 بت =614400 بايت من الذاكرة العشوائية على البطاقة (بقسمة عدد البتات على 8 ) وفي الحقيقة أنك تحتاج أكثر قليلاً من هذه الكمية لأن البطاقة تحتاجه بعض الذاكرة الإضافية لتنفيذ بعض العمليات الخاصة بالعرض .

لذا فعندما تود شراء بطاقة فيديو فإنك تحدد كمية الذاكرة العشوائية على حسب طور العرض الذي تستخدمه:

كمية الذاكرة العشوائية المطلوبة(بايت) = عدد البكسلات على الشاشة (الكثافة النقطية)× العمق اللوني(بايت)

وهذا جدول بكمية الذاكرة اللازمة للعرض في كل طور من الأطوار بالبايت

الكثافة النقطية
16 لون
256 لون
ألوان عالية
ألوان حقيقية

عدد البتات في البكسل
4
8
16
24

عدد البايتات في البكسل
.5
1
2
3

640 × 480
153,600
307,200
614,400
921,600

800 × 600
240,000
480,000
960,000
1,440,000

024 × 768
393,216
786,432
1,572,864
2,359,296

1152 × 864
497,664
995,328
1,990,636
2,985,984

1280 × 1024
655,360
1,310,720
2,621,440
3,932,160

1200 × 1600
960,000
1,920,000
3,840,000
5,760,000

1920 × 1340
1,286,400
2,572,800
5,145,600
7,718,400

2048 × 1536
1,572,864
3,145,728
6,291,456
9,437,184