في عصر الوسائط الرقمية لدينا، غالباً ما نعتبر البكسل المتواضع أمراً بديهياً. ولكن ما هو البكسل بالضبط، وكيف أصبح جزءاً مهماً من حياتنا؟ سنشرح ذلك.
البكسل هو عنصر الصورة:
إذا كنت قد استخدمت جهاز كمبيوتر أو هاتفاً ذكياً أو جهازاً لوحياً، فقد رأيت بكسل أو ملايين منه في الواقع. الاحتمال كبير جداً بأنك تقرأ هذه الجملة بفضل وحدات البكسل في الوقت الحالي. هم يشكلون الكلمات والصور على شاشة جهازك.
نشأت كلمة بكسل كاختصار لمصطلح عنصر الصورة الذي صاغه باحثو الكمبيوتر في الستينيات. البكسل هو أصغر مكون ممكن لأي صورة إلكترونية أو رقمية، بغض النظر عن الدقة.
في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تكون عادةً مربعة الشكل ولكن ليس دائماً، اعتماداً على نسبة العرض إلى الارتفاع في الشاشة.
يعود الفضل في اختراع البكسل عادةً إلى Russell Kirsch، الذي اخترع تقنيات المسح الرقمي في عام 1957. من الناحية الفنية، يمكن أن تكون وحدات البكسل الخاصة بـ Kirsch بأي شكل، لكن النقاط المربعة في شبكة ثنائية الأبعاد كانت تمثل الحل التقني الأرخص والأسهل في ذلك الوقت.
منذ ذلك الحين، أوضح بعض رواد الرسومات مثل Alvy Ray Smith نقطة للتعبير عن فكرة أن البكسل ليس مربعاً في الواقع، إنه أكثر تجريداً وانسيابية من ذلك من وجهة نظر مفاهيمية ورياضية. وهو محق.
ولكن بالنسبة لمعظم الأشخاص في معظم التطبيقات الحديثة، فإن البكسل هو في الأساس مربع رقمي ملون يستخدم لبناء صورة أكبر تشبه بلاطة في فسيفساء أو غرزة إبرة.
في العقود التي انقضت منذ الستينيات، أصبحت البكسلات هي ركائز المجال الرقمي، حيث قدمت العناصر المرئية لمعالجات الكلمات والمواقع الإلكترونية وألعاب الفيديو والتلفاز عالي الدقة والوسائط الاجتماعية والواقع الافتراضي وغير ذلك الكثير.
مع اعتمادنا الحالي على التكنولوجيا المحوسبة، من الصعب تخيل الحياة بدونها. البكسلات أساسية لرسومات الكمبيوتر مثلما الذرات مهمة.
النقطية Raster مقابل الرسوم المتجهة Vector:
لم يكن البكسل دائماً الطريقة الوحيدة للقيام بالفن الرقمي. عمل بعض رواد رسومات الكمبيوتر في الستينيات مثل Ivan Sutherland إلى حد كبير مع الشاشات الخطية (التي يطلق عليها غالباً شاشات العرض المتجهية اليوم)، والتي تمثل رسومات الكمبيوتر كخطوط رياضية على شاشة تمثيلية بدلاً من النقاط المنفصلة في شبكة مثل الصورة النقطية.
يقول Sutherland، الذي يبلغ من العمر الآن 84 عاماً وكان أحد مخترعي الفن الرقمي والواقع الافتراضي: البكسل هو عنصر من عناصر الصورة.
يمكنك أن تجعله يعني أي شيء تريده. في شاشة نقطية مقادة بذاكرة رقمية، يكون محتوى خلية ذاكرة واحدة. في شاشة خطية، عادةً ما يعني ذلك دقة المحولات الرقمية D إلى تماثلية A المستخدمة.
اليوم، يستخدم الجميع تقريباً رسومات نقطية مع وحدات بكسل على شبكة، ولكن الفن المتجه مثل النوع الذي ابتدأه Sutherland يعيش رياضياً في تنسيقات ملفات مثل SVG، والتي تحافظ على العمل الفني الرقمي كخطوط ومنحنيات رياضية يمكن تغيير حجمها إلى أي حجم.
لعرض الرسم المتجه على شاشة نقطية، يجب تحويل الصيغ الرياضية إلى وحدات بكسل منفصلة في مرحلة ما. كلما زادت كثافة البكسل وكبر حجم الشاشة، تبدو الخطوط أكثر سلاسة عند عرضها كوحدات بكسل على الشبكة.
كيفية قياس البكسل:
البكسل أشياء متغيرة. يمكن أن تكون بأي حجم على الصفحة أو على الشاشة، ولكن من المهم أن تتذكر أن وحدات البكسل وحدها تكاد تكون بلا معنى.
بدلاً من ذلك، يكتسبون قوتهم بالأرقام. تخيل بكسلاً مربعاً واحداً جالساً بمفرده، وستدرك أنه لا يمكنك رسم صور به.
لذا فإن أحد أهم قياسات البكسل هو عدد البكسل الموجود في الصورة، وهو ما يسمى الدقة. كلما زادت دقة شبكة البكسل، زادت تفاصيل الصورة التي يمكنك تصويرها عندما ينظر إليها شخص ما.
عندما لا تكون الصورة الرقمية عالية الدقة بما يكفي لتحليل تفاصيل الصورة التي تحاول التقاطها، يمكن أن تبدو الصور منقطة أو متعرجة.
وهذا ما يسمى التعرج Aliasing، وهو مصطلح في نظرية المعلومات يعني فقدان المعلومات بسبب معدل أخذ العينات المنخفض (كل بكسل هو عينة من الصورة، في هذه الحالة).
انظر إلى صورة ماريو أعلاه. في هذه الدقة المنخفضة (معدل أخذ العينات)، لا توجد دقة كافية لتصوير نسيج ملابس ماريو أو خيوط شعر ماريو. إذا كنت تريد تصوير هذه الميزات، فستفقد التفاصيل عند هذه الدقة المنخفضة. هذا هو التعرج Aliasing.
للمساعدة في تقليل تأثيرات التعرج، ابتكر علماء الكمبيوتر تقنيات تسمى Anti-aliasing، والتي يمكن أن تقلل من تأثير التعرج في بعض الحالات عن طريق مزج ألوان وحدات البكسل القريبة لإنشاء وهم منحنيات وانتقالات وخطوط ناعمة.
اليوم، نعيش في عالم يتم قيادته رقمياً ومشبع بالبكسل. مع ارتفاع دقة الصور النقطية باستمرار في الشاشات وأجهزة التلفاز، يبدو أننا سنستخدم البكسل لعقود عديدة قادمة. إنها اللبنات الأساسية لعصرنا الرقمي.