تصویر دیجیتال چیست؟
تصویر دیجیتال ، یکی از انواع دادههای مهم و کلیدی است که هرروز حجم بالایی از آن با دوربینهای دیجیتال، موبایلها و غیره ثبت میشود. دوربین و تصویر را میتوان معادل چشم و قابلیت بینایی انسان دانست. اتفاقا، درک ساختار و عملکرد چشم و بینایی انسان در درک بهتر دوربین و تصویر موثر هست. در کتاب پردازش تصویر گونزالز، ابتدا درمورد ساختار و عملکرد چشم توضیح داده شده و سپس به دوربین و نحوه تشکیل تصویر پرداخته شده است. از بحث چشم و دوربین بگذریم و مستقیم سراغ تصویر و ساختار تصویر برویم. پس ما فرض را بر این گذاشتهایم که تصویر شکل گرفته و حالا ما میخواهیم این تصویر را خوب بشناسیم.
تعریف تصویر دیجیتال
ابتدا یک تعریف شسته و رفته از تصویر دیجیتال ببینیم:
تصویر دیجیتال آرایهای دوبعدی متشکل از المانهای کوچک بهنام پیکسل است.
اجازه دهید، درمورد جمله بالا بیشتر توضیح بدهم؛ گفتیم تصویر دیجیتال، چون این تصاویر را درون کامپیوترها (دستگاههای دیجیتالی) ذخیره میکنیم، نمایش میدهیم و البته ادیت میکنیم. گفتیم، آرایهای دوبعدی از المانهای کوچک به نام پیکسل؛ یعنی چه؟ به زبان ساده، مربعهای رنگی کوچک که در کنار و زیر هم قرار میگیرند و یک تصویر را میسازند. شبیه یک پازل…
فان: اگر فتوشاپ دارید، یک تصویر را در آن باز کنید و با کنترل و اسکرول ماوس روی یک ناحیه زوم کنید. پیکسلها را بانظم و ترتیب میتوانید ببینید. 😜
در تصویر بالا، پیکسلها یا مربعهای رنگی را به وضوح مشاهده میکنید. تعداد پیکسلهای زیر هم (سطرها) معادل با ارتفاع تصویر و تعداد پیکسلهای کنار هم (ستونها) معادل با پهنای تصویر هست.
به سایز تصویر (ارتفاع×پهنا)، رزولوشن تصویر نیز گفته میشود. احتمالا رزولوشن تصویر را هنگام خرید موبایل و دوربین دیجیتال شنیدهاید.
اگر ارتفاع را در پهنا ضرب کنیم، تعداد کل پیکسلهای یک تصویر بدست میآید. خب این عدد معنی هم دارد؟ بله بله! ببینید، 1080×1920که میدانید چیست؟ 1080 و 1920 بهترتیب ارتفاع و پهنای تصویر را نشان میدهند. حال، اگر این دو عدد را درهم ضرب کنیم، عدد 2.073.600 بدست میآید. دو میلیون یا چی؟ دو مگا پیکسل! یعنی، دوربینی که چنین تصویری را ثبت میکند، یک دوربین دو مگا پیکسلی است.
تا اینجا، درمورد تصویر دیجیتال، پیکسل و رزولوشن صحبت کردیم. حالا میخواهم انواع تصویر دیجیتال را به شما معرفی کنم.
انواع تصویر دیجیتال
سه شکل رایج تصویر دیجیتال عبارتنداز:
- تصویر باینری
- تصویر سطح خاکستری
- تصویر رنگی
البته، شکلهای دیگری از تصویر دیجیتال هم داریم، اما این سه مورد بالا، رایجترین شکلهای تصویر دیجیتال هستند.
تصویر باینری
تصویر باینری (Binary) به تصویر سیاه و سفید یا Black & White هم معروف هست. تصویری که پیکسلهای آن تنها رنگ سیاه یا سفید مطلق میتوانند داشته باشند. میگوییم تصویر باینری، چون تنها دو حالت سیاه و سفید وجود دارد. بنابراین، پیکسلها شامل یک بیت داده یا یک عدد 0 یا 1 هستند. اگر عدد 0 باشد، رنگ پیکسل سفید و اگر 1 باشد، رنگ پیکسل سیاه خواهد بود. در تصویر زیر یک نمونه تصویر باینری مشاهده میکنید.
تصویر سطح خاکستری
تصویر سطح خاکستری معادل با عبارت Gray Scale Image هست. همانطور که از نامش مشخص هست، ما با رنگهای خاکستری سروکار داریم. اما نه یک رنگ خاکستری، بلکه مجموعهای از رنگهای خاکستری با شدتهای متفاوت (خاکستری تیره تا روشن) داریم. اتفاقا کلمه مقیاس (Scale) به همین رنگهای خاکستری با شدتهای مختلف اشاره دارد. حالا این رنگهای خاکستری چند تا هستند و چگونه شکل میگیرند؟
قبول دارید تیرهترین خاکستری همان سیاه مطلق هست؟ بله، باید قبول کنید! :)) به شکل مشابه، قبول دارید روشنترین خاکستری همان سفید مطلق هست؟ بله، بازهم باید قبول کنید! حالا اگر من ابتدای طیف خاکستری را سیاه مطلق و انتهای طیف خاکستری را سفید مطلق درنظر بگیرم، بین این دو یک عالمه رنگ خاکستری میتوانم داشته باشم. در تصویر زیر، یک نوار رنگ خاکستری را مشاهده میکنید که رفته رفته از تیره به روشن رفته است.
حال میتوان n سطح از این نوار پیشرفت را با فواصل مساوی انتخاب کرد و یک تصویر سطح خاکستری ساخت. مثلا اگر 256 سطح از نوار بالا انتخاب کنیم، یک تصویر سطح خاکستری استاندارد ساختهایم. میتوانیم برای این 256 سطح، اعداد 0 تا 255 در نظر بگیریم. 0 معادل با سیاه مطلق و 255 هم معادل با سفید مطلق هست. حالا یک پیکسل میتواند یکی از این 256 مقدار را دریافت کند. تصویر زیر را با رنگهای خاکستری متفاوت به دقت مشاهده کنید.
دقت کنید که باید برای هر پیکسل یک فضای هشت بیتی درنظر بگیریم. چون با هشت بیت، میتوانیم 256 مقدار داشته باشیم.
تصویر رنگی
یک تصویر رنگی از سه صفحه تشکیل میشود. اگر به هرکدام از این صفحات به صورت جداگانه نگاه کنیم، هرکدام شبیه یک تصویر سطح خاکستری هستند. در واقع هرکدام از این صفحات، شدت رنگهای قرمز، سبز و آبی را مشخص میکند. به همین دلیل است که به آن تصویر RGB نیز گفته میشود.
هر پیکسل در هرکدام از این صفحات، همانند تصویر سطح خاکستری، مقادیری بین 0 تا 255 میتواند داشته باشد که این عدد، شدت رنگ متناظر با آن صفحه را نشان میدهد. برایند کلی این سه رنگ، رنگ آن پیکسل را مشخص میکند. حتما میدانید که در نقاشی، شما با ترکیب رنگهای مختلف میتوانید رنگهای جدیدی بسازید. در تصویر دیجیتال هم دقیقا همین اتفاق میافتد. مثلا اگر مقدار یک پیکسل در صفحه قرمز،255، مقدار سبز، 190 و مقدار آبی 0 باشد، رنگ آن پیکسل نارنجی خواهد بود. یا اگر مقدار قرمز 142، مقدار سبز 36 و مقدار آبی 170 باشد، رنگ آن پیکسل بنفش خواهد بود. با ترکیب این سه رنگ میتوان میلیونها رنگ تولید کرد!
جمعبندی
در این پست تصویر دیجیتال را معرفی و سه شکل رایج آن را معرفی کردیم. گفتیم که تصویر باینری تنها مقادیر 0 و 1 در خود دارد و رنگهای آن تنها میتوانند سیاه و سفید باشند. تصویر سطح خاکستری میتوانند اعداد 0 تا 255 را بپذیرند و رنگهای آن را طیفی از خاکستری است. در نهایت تصویر RGB را معرفی کردیم. گفتیم که یک تصویر RGB از سه صفحه تشکیل شده که هرکدام شدت رنگهای قرمز، سبز و آبی را نشان میدهند. با ترکیب این سه رنگ، یک پیکسل میتواند رنگهای متنوعی داشته باشد.
دیدگاهتان را بنویسید