ذكاء صنعي

14/05/2013 19:06:52

تمثيل المعلومات في الحاسب الصور

كيف يتعامل الحاسب مع الصور وكيف ينظر لها

تمثيل المعلومات في الحاسب بشكل عام:

إن الحاسب هو عبارة عن جهاز يتعامل مع الأرقام في كل شيء فالمعالج المركزي CPU هو آلة حاسبة تقوم بعمليات جمع وطرح وقسمة وغيرها من العمليات الرياضية في نهاية المطاف .

بما ان الأرقام غير نهائية فيوجد عدد غير نهائي بين الرقم 0 والرقم 1 , كما يوجد عدد غير نهائي من الأرقام مابين الرقم 0 والرقم 0.1 سيضطر الحاسب لتمثيل هذه الأرقام بعدد محدود الأرقام فالأرقام في الحاسب ليست مستمرة وإنما متقطعة فقد لايوجد أي رقم بين الرقمين 0 و 0.1 .

هذا التقطع بالأرقام وعدم الاستمرارية تتطلب عدد معين من البتات لترميز الأرقام كما ستوضح الأمثلة :

إن البت Bit هو رقم يخزن قيمة إما 0 أو 1 . وتتالي 8 بتات هو بايت Byte فمثلا هذا بايت 00010010 بسبب تتالي 8 أرقام من الأصفار والوحدات كما تدعى 16 بت باسم كلمة Word .

إن البت الواحد X يمكن أن يرمز رقمين إما صفر أو واحد , في حال وجود ثلاث بتات مثلا XXX وفي كل خانة يمكن وضع إما صفر أو واحد فيمكن تمثيل 2*2*2 = 8 أرقام بواسطة 3 خانات للبتات أي 3 بتات .

في حالة وجود ثمان بتات XXXXXXXX  فيمكن التعبير عن هذا الترميز بـ 2*2*2*2*2*2*2*2 رقم أي 2 مرفوعاً للقوة 8  وهكذا يمكن تعميم الأمر .

فيمكن تمثيل الرقم 3 بنظام ترميز يعتمد على 3 بتات بالرقم التالي : 011 و على 8 بتات بالرقم التالي 00000011 وعلى 32 بت بالرقم التالي

00000000000000000000000000000011 

ولكن في الحقيقة هذا الترميز يقوم على مبدأ ترميز الأرقام الصحيحة بدون فواصل فمثلا الترميز السابق لن يقوم بترميز الرقم 3.2 وانما سيكون ترميزها هو 3 ففي حالة الفاصلة العائمة floating-point  سيتم تخصيص قسمين من الرقم قسم لترميز الأرقام الصحيحة وآخر لترميز الفاصلة الامر الذي يؤدي إلى تقليص مجال الأرقام

ففي حال كان الترميز على 32 بت ففي حال لا يوجد تمثيل للفاصلة العائمة سيتمكن الحاسب من الوصول من الرقم 1- إلى الرقم 4294967296 أو من الرقم -2147483648 إلى الرقم 2147483647 .

وفي حال تم تخصيص 16 بت للأرقام بعد الفاصلة و16 بت للأرقام بحيث يمكن تمثيل رقم مثل 3.12 سينقص عدد مجال الأرقام الصحيحة لنصف مجال الأرقام السابقة .

ففي حالة 4 بتات يمكن تمثيل الأرقام الموجبة مثلا من [1,16] أو  المجال [-16,15] في حال تم تمثيل الأرقام السالبة أيضاً .

نظام ألوان RGB :

 

إن شاشات الحاسب سواء كانت CRT,LCD,OLED, وغيرها تتعامل مع نظام البكسلات لتمثيل الصور ومع نظام ألوان RGB في معظم الأحيان بينما تتعامل مثلا الطابعات مع نظام لوني CMYK .

إن نظام ألوان RGB هو نظام جمعي بحيث إن الكثافة اللونية لأي لون يعطي بالعلاقة التالية :

Color = Red + Green + Blue

بحيث يكون هناك نسب من ألوان أساسية هي الأحمر والأزرق والأخضر وتكون قيمها في المجال [0,1]

يكون اللون أسوداً عندما تكون مركبات اللون الأساسية " RGB " أصفاراً بينما اللون الأبيض عندما تكون واحدات

                            Black = 0 + 0 +0  ,  White = 1+1+1 

تتعامل نظم التشغيل مع شاشات الحاسب وفق النظام إحداثيات الكارتيسيان  Cartesian coordinate وفق جملة إحداثيات نظامية . بحيث يكون مبدأ الإحداثيات هو أعلى يسار الشاشة بحيث يكون محور الـ X هو المحور الأفقي والمحور Y هو العامودي .

يكون بعد هذين المحورين وفقاً لعدد البكسلات وأشهر الأحداثيات 800*600 و 1024 *720 .

البكسلات والبعد اللوني :

يقوم نظام التشغيل بتخصيص جزء صغير من الذاكرة لكل بيكسل تدعى هذه الذاكرة بذاكرة الفيديو video RAM أو اختصاراً VRAM Video Random Access Memory .

في حالة كانت الشاشة تعرض اللونين الأبيض والأسود أي 0 أو 1 أو مايعرف باسم monochrome ونظام 1bit display ستكون الشاشة على الشكل التالي

في حال تم تسخير عدد بتات أكبر من الذاكرة لكل بكسل مثلا 8 Bit فيمكن تمثيل 256 لون يستطيع كل بكسل منفرداً إظهاره " الرقم 256 = 2^8 " يمكن تمثيل 256 لون مختلف أو تمثيل تدرجات اللون الرمادي بدقة عالية وستكون الشاشة على الشكل التالي :

حقيقة إن نظام ألوان 8 بت هو نظام قديم وكان مستعمل في منصات العاب عديدة مثل ألعاب Sega,Nentendo وغيرها . بينما نظم الألوان الحديثة اليوم تعتمد على نظام ألوان حقيقي أي 24 bit أو 32 Bit . بحيث يتم إظهار جميع الالوان الحقيقية في هذا العالم .

ويتم تمثيل كل بكسل على 3 بايتات أي ثلاث ثمانيات من البتات كما يوضحه الشكل التالي :

البيكسلات "عناصر الصورة " والأشعة !