ما هي الصورة الرقمية ؟
ما مكوناتها ؟ وكيف تظهر على الشاشة؟
كتب : عبد الرحمن زين
الصور على الانترنت أساسية في حياتنا حاليا, من حيث صور نلتقطها بالكاميرا أو صور نصممها على برامج مخصصه أو حتى صور على مواقع التواصل الاجتماعي.
جميعنا نعرف أن الكمبيوتر يعمل بالكهرباء, فكيف لهذه الكهرباء أن تظهر صورة حقيقية كاملة كصور أشخاص وشجر ومنشئات وغيرها.
فكيف استطاع الكمبيوتر أن يأخذ صورة حقيقية ويحولها إلى صورة خلف الشاشة؟ وما هي أصلا مكونات الصورة على الكمبيوتر.
في هذه المقالة, سوف نرد على جميع هذه الاجابات من أول الفكرة وصولا إلى البرامج التي تصمم الصور.
كيف تظهر الصورة لنا على شاشة الكمبيوتر
شاشة الكمبيوتر ما نعرفه عنها هو أنها شاشه زجاجية نوعا ما, ينبعث منها ضوء ملون, عندما تتجمع هذه الأضواء مع بعضها تعطينا الصورة, ولكن هذا ليس السبب الحقيقي لظهور الصورة.
في الحقيقة, الشاشة تتكون من مجموعة من النقاط تدعى Pixels, كل بكسل عبارة عن 3 مصابيح صغيرة بالألوان الثلاثة الأساسية وهم, أخضر وأحمر وأزرق في مصطلح واحد يدعى RGB – Red, Green, Blue.
كل مصباح من المصابيح له قوة إضاءة تبدء من 0 ويعني مطفئ حتى 255 ويعني مضاء بكل قوته.
فعند تغيير قيم إضاءة المصابيح, تعطينا جميع تركيبات الضوء من أول التركيب 0,0,0 أي أسود قاتم حتى 255,255,255 أي أبيض جدا.
مما تتكون الصورة
الصورة هي عبارة عن مجموعة من النقاط pixels كما ذكرنا في الشاشة وتتكون من عدد أفقيا وعدد رأسيا, فمثلا صورة عرضها 100 بكسل وطولها 200 بكسل فتكون الأبعاد هي 200 * 100, كل بكسل لها قيمة معينه تعبر عن درجة اللون حسب نوع الصور إذا كانت أبيض – أسود أو ألوان (أخضر وأزرق وأحمر), لذلك فإن هناك أنواع من الصور كما هو قديما في الأفلام فهناك أفلام أبيض – أسود وأفلام ألوان “الحالي”.
النوع الأول – أبيض أسود Gray Scale
هذا النوع من الصور هو صورة عادية وهي عبارة عن مجموعة من البكسلز تملئ الحيز الأفقي والرأسي, ولكن البكسل الواحدة هي عبارة عن مصباح واحد فقط ودرجته من 0 – 255 فقط.
فعندما تكون الدرجة 0 فهذا أسود فقط وعندما تكون 255 فهذا أبيض فقط, وما دون ذلك فهو درجات الرمادي الذي هو خليط بين الأبيض والأسود.
النوع الثاني – الصور الملونة
هذه الصور هي الأكثر شيوعا هذه الأيام لأنها الحديثة والتي هي التكنولوجيا الحالية, هذه الصور هي التي تتكون من بكسلز وكل بكسل بها 3 مصابيح بالألوان الثلاثة.
اللون الصادر هو مزيج بين درجات الألوان الثلاثة, حيث أنه كما في الصورة التاليه, كل لون له رقم نتاج مجموعة الأرقام الثلاثة.
يتم التعامل مع هذه المصابيح برمجيا عن طريق تلك الأرقام, حيث يقوم المبرمج بتحديد درجة الأحمر والأخضر والأزرق في حالة الصورة الثلاثية “الملونة” أو درجة واحدة في حالة الصورة الرمادية “أبيض – أسود” وعلى هذا الأساس يقوم الكمبيوتر بتحديد كم التيار الكهربي الذي يمر بهذه المصابيح حتى تخرج الضوء المطلوب.
كيف تتم الحصول على الصورة
الصور يتم الحصول عليها عن طريق الكاميرا, إجابة مثمرة وثمينة, ولكن غير المعروف هو كيف تتعرف الكاميرا على الصورة وتحول الصورة من مجرد ألوان إلى صورة كاملة على الكمبيوتر.
الخطوات يا صديقي كالتالي:
- الكاميرا لها عدسة ومن خلال هذه العدسه ينتقل الضوء “الصورة في النهاية” من خارج الكاميرا إلى داخل الكاميرا
- تدخل الصورة في الكاميرا معكوسة, حيث أن الجزء العلوي يكون بالأسفل والسفلي يكون بالأعلى وهكذا “تطبيقا لعمل عين الإنسان”
- تنزل هذه الصورة على لوح حساس للضوء, وضيفته هو تحليل الضوء إلى أبعاده الثلاثة الأساسيين (أحمر أخضر أزرق), كل لون تتعرف الكاميرا الرقمية “أو كاميرا الهاتف” عليه عن طريق رقم معين, هذا الرقم هو درجة اللون.
- يتحلل الضوء وتحصل الكاميرا على درجة الألوان الثلالة على أنهم أرقام, ومن ثم تتم تخزين هذه الأرقام على الذاكرة المؤقتة للكاميرا الرقمية “memory or RAM”.
- تتم هذه العملية على جميع نقاط الصورة, حيث لو فرضنا أن الكاميرا تحلل 500 * 500 فهذا يعني أن الكاميرا قد استطاعت تحليل 500 بكسل أفقيا و 500 بكسل رأسيا وتخزينهم في شكل مصفوفة برمجية.
- عن طريق برنامج تستعمله الكاميرا, يتم تخزين هذه المصفوفة على ملف الصور ولنقل jpg وهذا الملف يحمل درجات الألوان كلها بالترتيب ولكن مع تحويل هذه الأرقام إلى حروف لكي يستطيع نظام التشغيل فهمها والتعامل بسهوله معها.
كيف تتم رسم الصورة
الصورة عادتا تكون قد تم أخذها من الكاميرا كما ذكرنا, ولكن هناك برامج حاليا تصمم الصور بدون كاميرا.
برنامج مثل الرسام على الكمبيوتر, يمكنك من خلاله رسم أسهم ومثلثات ومربعات وغيرها, وعند حفظ الملف يتم حفظه على شكل صورة, هنا كيف تمت رسم المربعات والمستطيلات وغيرها على الكمبيوتر بدون التعامل مع الكاميرا نهائيا؟
هذه البرامج تستعمل معادلات برمجية بلغات برمجة تدعم التعامل مع الصور والهدف منها هو تحديد البكسلز التي يتم اضائتها والبكسلز التي لا تضاء وذلك أيضا عن طريق رقم الإضاءه من 0 – 255 فعلى سبيل المثال:
هذا خط مستقيم بسيط, ولكن في الحقيقة هذا هو الخط الذي تراه في أي خط طبيعي على أي صورة فهو يتكون من بكسلز سوداء وأخرى بيضاء, وهذا يعني أن الخط عبارة عن بكسلز درجة اللون فيها 0 والباقي درجته 255.
ولكن هذه الصورة عبارة عن مصفوفة رقم * رقم وليكن 10 * 10, وقد قام مؤشر معين برمجيا بالمرور على كل البكسلز صفا صفا من الأعلى إلى الأسفل بحيث “طِبقا لمعادلة برمجية معينة” إذا كان رقم البكسل الأفقي = الرأسي فنجعل هذه البكسل بدرجة لون 0 أي سوداء و إلا فاجعل درجة اللون 255 أي بيضاء.
هنا إذا كانت الصورة مثلا 10 * 10, فسوف يتكون خط مستقيم أسود على البكسلز :
0,0 1,1 2,2 3,3 4,4 5,5 6,6 7,7 8,8 9,9 والباقي كله أبيض.
ملحوظة : غالبا تكون البداية لأي تسلسل رقمي هو 0 وليس 1 لأسباب برمجية.
يا صديقي, العلم الحالي يتطور بشكل كبير جدا وبسرعة مذهلة, ما تراه اليوم من صور كانت حلما منذ 10 سنوات فقط, واليوم هناك صور تستطيع التكبير فيها إلى أن تصل إلى حبة الرمال من تصوير القمر الصناعي.
برامج التعامل مع الصور تستعمل هذه المعادلات في تحليل الصور وتعديلها وحتى برامج الفلاتر تستعمل هذه المعادلات مع درجات اللون بالإضافة إلى بعض الذكاء الصناعي وكل برنامج حسب احتراف مطوروه.
إلا أنها ظلت منتشرة حتى الآن انتشاراً واسعاً ولكن أغلب البشر لا يعرفون عنها شيئ، ويمكن استخدامها الآن باعتبارها منصة في حد ذاتها، بالإضافة أن لها عدة استخدامات من ضمنهم: تطوير تطبيقات أجهزة الحاسوب والأجهزة المحمولة ومعالجة البيانات الضخمة وصناعة الألعاب وإنشاء الموقع الالكترونية وغيرها من الاستخدامات التكنولوجية. تشتهر لغة بايثون بعلم البيانات وكذلك تعلم الذكاء الاصطناعي وهي ايضا اللغة الأكثر استخداما لتطوير الويب وكذلك لتحليل بيانات في بايثون وتعد بايثون مثالية للعرض المرئي للبيانات كونها توفر العديد من الوظائف والوحدات النمطية. صديقي .. يمكنك الآن أن تبدأ أول خطوات تعليم لغة بايثون بمشاهدة الكورسات ثم تحميل لغة بايثون من هنا مخاطر الذكاء الاصطناعي أصبحت حديث الساعة .. فكلنا يعلم أن الذكاء الإصطناعي أصبح من أهم المجالات العلمية التي تهدف إلى تطوير البرامج والآلات لكي تقوم بمهام تتطلب قدرات وذكاء يماثل الذكاء البشري، مثل الإبداع والتعلم والتواصل. إنه يفيد البشرية في العديد من المجالات مثل الصحة والتعليم والترفيه والصناعة، ولكنه يحمل أيضا العديد من المخاطر التي قد تهدد القيم والعدالة الإنسانية وأمن وبقاء البشرية.
دليلك لتتعلم لغة جافا من الصفر للإحتراف والربح منها
دليل المبتدئين في تعليم لغة بايثون مع الكورسات والماتريال
الخبراء يحذرون من مخاطر الذكاء الإصطناعي : وهذا ما قالوه بوضوح
عبدالرحمن بن صالح, متخصص في تطوير مواقع الويب ومهتم بأمن المعلومات وإستغلال الثغرات, يعمل مبرمج Laravel PHP و Web Penetration tester, له بحث تم نشرة على موقع IEEE عن أمن المعلومات والتعلم العميق.
