ما هي الصور الرقمية؟

الصورة الرقمية عباره عن تمثيل رقمي (قيم ثنائية صفر وواحد) لشئ مادي يمكن رؤيته بالعين البشرية, يتم ادخالها (بواسطة الكميرا الرقمية او الماسح الضوئي) الى الكمبيوتر لغرض التخزين او التعديل عليها او التخزين. وتكون عبارة عن صورة ثنائية الابعاد كما يوضح الشكل التالي :

X يمثل البعد الافقي لتمثيل العرض.

Y يمثل البعد العمودي لتمثيل الارتفاع.

[notice]للصورة نوعين من حيث التركيب , نوع يسمى Victor images وهو لا يتاثر بالتكبير او التصغير , يحافظ على وضوحة في جميع الاحوال.  اما النوع الثاني يسمى  bitmap image او raster image ,  وعادتا عند ذكر الصور الرقمية digital image يكون هذا النوع هو المقصود وهو محور دراستنا.[/notice] 

عند ادخال الصورة الحقيقية (Continues image) الى الكمبيوتر (تحويلها الى صورة رقمية) يتم لها عملية تسمى Sampling وهي عبارة عن اخذ عينات صغيرة من الصورة الحقيقية وصفها لتمثِّل الصورة الحقيقية .

كل عينه مربعه الشكل تسمي بكسل (Pixel = Picture element ) ويعتبر اصغر جزء في الصورة الرقمية.

عند تكبير الصورة يتضح لنا ان كل بكسل يحمل لون واحد فقط (على حسب نوعية الصورة , ثنائية , رمادية او ملونة )

انواع الصور الرقمية

1. صورة ثنائية Binary Image :- وهي الصورة التي تحتوى على اللونين الأبيض والأسود فقط وتحمل كل بيكسل بها إما الصفر أو الواحد.
2. صورة تدرجات الرمادي Grayscale Image : وهي الصورة التي تحتوى الأبيض والأسود مع تدرجات الرمادي وتمثل شدتها او كثافتها (intensity) بأرقام من 0 إلى 255 حيث يمثل الرقم 0 اللون الأبيض الناصع وعندما تكون 255 فإن اللون لهذه البيكسل يكون أسود قاتم وعند تمثيل هذه الصورة على الكمبيوتر تمثل عن طريق أعمدة متساوية وصفوف متساوية من البيكسلات كل بيكسل بها 8 بيت تحدد الكثافة او الغزارة (intensity) من 0 إلى 255.
3. الصور الملونة Colored Image : هي الصور الرقمية التي تدعم الألوان عن طريق تخصيص ثلاثة خانات بكل بيكسل لتحديد شدة الثلاثة ألوان الأساسية (الأحمر والأخضر والأزرق) وكل خانة تحتوى 8 بيت للكتابة عليها مثلا شدة الأخضر قد تكون 00100000 أى أن هناك 24 بيت بكل بيكسل، ولكن بعض الصور قد تكون بها 8 بيت فقط وتحتوى على 256 لون فقط.

لـ نفهم موضوع الالوان حسابياَ

كما ذكرنا سابقا, ان الصورة مكونة من عدد من المربعات الصغيرة جدا والي تعرف بـ البكسل

في الصور الثنائية Binary image , عدد القيم اللونية المتاحة لكل بكسل هو   و يساوي 2 , وهذا يعني ان البكسل اذا كان يحمل القيمة 0 يكون لونه اسود , واذا كان يحمل القيمة 1 يكون لونه ابيض.

الشكل التالي يمثل مصفوفة ثنائية تمثل القيم لكل بكسل في الصورة ,

اي ان , صورة ثنائية عرضها 350 بكسل وارتفاعها 200 بكسل , وكل بكسل يشغل في الذاكرة بت واحد 1-Bit  يكون حجمها 350*200*1 ويساوي 70000 بت.

[important]للتحويل من بت الى بايت نقسم على 8 , وللتحويل من بايت الى كيلو بايت نقسم على 1024 , وللتحويل من كيلوبايت الى ميقابايت نقسم على 1024

[/important] 

الصور الرمادية Gray-scale image , عدد القيم اللونية لكل بكسل هو  ويساوي 256 , وهو عدد الدرجات من اللون الابيض الى الاسود تبدا من القيمة 0 الى 255 – اي ان كل بكسل يتم حجز 8 بت (بايت واحد) في الذاكرة لتخزينه

الشكل التالي , يوضح مصفوفة تمثل الصورة الرمادية gray-scale image ونلاحظ ان كل بكسل ممكن ياخذ قيمة لونية من 0 الى 255

ملاحظة , القيم في الشكل السابق مكتوبة بنظام العد العشري للتسهيل , وممكن ان تحول الى النظام الثنائي كما يتعامل معها الكمبيوتر (مثال: العدد 200 يساوي 11001000 بالنظام الثنائي)

لحساب حجم صورة رمادية (8 بت) عرضها 350 بكسل وارتفاعها 200 بكسل , نقم بحساب عدد البكسلات في الصورة ثم ضربها في عدد البت للصورة

350*200*8 = 560000 بت

الصور الملونه Colored image  , عدد القيم اللونية المحتملة لكل بكسل هو  ويساوي 16,777,216 لون !!

عندنا ثلاثة الوان رئيسية وهم الاحمر والازرق والاخضر يرمز لهذا النظام بـ (RGB)

كل بكسل في الصور الملونه يحمل ثلاث قيم , وهي عبارة عن مزيج من الاحمر والاخضر والازرق ليمثلون لون جديد

كل لون له قيم من 0 الى 255 , اي ان للون الاحمر 256 قيمة مختلفة (من الفاتح الى الغامق) وللاخضر والازرق نفس الشي , وعند دمج جميع الاحتمالات من الثلاثة الوان نحصل على عدد 16,777,216 لون مختلف .

[notice]موقع رائع يتيح لك استكشاف هذا النظام بشكل مرئي http://www.colorschemer.com/online.html

[/notice]في الصور الملونه تمثل الصورة على شكل مصفوفة ثلاثية البعد (الصور الثنائية والرمادية تنائية البعد) , كما في الشكل التالي :

ملاحظة , القيم في الشكل السابق مكتوبة بنظام العد العشري للتسهيل.

يحجز لكل بكسل 24 بت في الذاكرة , 8 للاحمر , 8 للاخضر و 8 للازرق .

يعني لحساب حجم صورة ملونة عرضها 350 وارتفاعها 250 , نضرب الارتفاع في العرض في عدد البت لكل بكسل.

حجم الصورة يساوي 350*250*24 = 2100000 بت ويساوي 262500 بايت.

[important]يوجد للصور عدة صيغ للحفظ على الكمبيوتر منها JPEG , GIF , PNG  وغيرها الكثير , هذه الصيغ توفر طرق ضغط مختلفة للصور قد تنافي الحسابات السابقة بالاضافة الى انها توفر امكانات اضافية للصور .[/important]