بكسل

البكسل هو العنصر الأساسي لأي شاشة كمبيوتر أو هاتف أو جهاز لوحي، وبالنسبة للشاشات الملونة، يتكون من الألوان الأساسية الثلاثة للضوء: الأحمر والأخضر والأزرق. تتكون صورة الكمبيوتر من عدة آلاف من وحدات البكسل مرتبة في صفوف وأعمدة. لقد تطورت كيفية تخزين وحدات البكسل الفردية هذه داخل ذاكرة الكمبيوتر أو الجهاز وملفات الصور على مر السنين، وسنشرح بعضًا من هذه الطرق أدناه.

يمكن أن يكون البكسل إما أحادي اللون، أو تدرج رمادي، أو ملون، واعتمادًا على ذلك، يكون له تأثير مباشر على مقدار ذاكرة الكمبيوتر أو الجهاز اللازمة لتخزين بكسل واحد.

أحادية اللون

في أنظمة الكمبيوتر القديمة، ولتقليل التكاليف، تم تزويدها عادةً بشاشات أحادية اللون قادرة على عرض وحدات البكسل الخضراء أو السوداء. لم يقتصر الأمر على تبسيط متطلبات تصميم الشاشة فحسب، بل كان يعني أيضًا أنه يمكن تمثيل البكسل داخل ذاكرة الكمبيوتر إما بالرقم 0 أو 1 (بت ثنائي) مما قد يقلل من الذاكرة اللازمة لتخزين الصور حيث يمكنك تخزين 8 بكسل داخل بكسل واحد بايت من ذاكرة الكمبيوتر.

جزء مكبر من نفس الصورة بالأبيض والأسود

تم تحويل نفس المشهد بالألوان الكاملة إلى الأسود والأبيض

مشهد بالألوان الكاملة

تدرج الرمادي

البكسل ذو التدرج الرمادي هو الذي يمكن أن يحتوي عادةً على 256 مستوى من اللون الرمادي، بما في ذلك الأسود والأبيض. إن القيم المحتملة البالغ عددها 256 هي نتيجة لاستخدام بايت ذاكرة واحد لتخزين قيمة التدرج الرمادي. إن التأكد من أن البكسل ذو التدرج الرمادي يحتاج إلى بايت واحد فقط من الذاكرة له فوائد عديدة. بالإضافة إلى تقليل الذاكرة اللازمة لتخزين الصورة، فإنه يجعل من السهل نسبيًا على مطوري البرامج معالجة هذه الصور.

مستويات اللون الرمادي الـ 256 المستخدمة في الصورة

تم تحويل نفس المشهد بالألوان الكاملة إلى تدرج الرمادي

مشهد بالألوان الكاملة

لون

هناك العديد من الطرق التي تم تطويرها على مر السنين لتخزين وحدات البكسل الملونة. لم يكن للعديد من هذه الأمور علاقة بأي قيود على الشاشات الملونة، بل بالحاجة إلى تقليل كمية ذاكرة الكمبيوتر الباهظة الثمن في ذلك الوقت (كبش) اللازمة لتخزين صورة ملونة، بالإضافة إلى القيود المفروضة على أجهزة الرسومات الموجودة في أجهزة الكمبيوتر السابقة.

لوحات

في الأيام الأولى للحوسبة، ولضمان الاستخدام الفعال للذاكرة ودعم القيود المفروضة على أجهزة الرسومات، كان من الممكن تحديد صورة ملونة باستخدام لوحات ألوان ذات حجم معين. غالبًا ما تكون أحجام اللوحة هذه 2 و4 و8 و16 و256 لونًا. غالبًا ما يتم أخذ هذه الألوان من مجموعة أكبر بكثير من الألوان المتاحة. كان من الممكن استخدام خوارزميات مختلفة، مثل تذبذب فلويد-شتاينبرغ لالتقاط صورة كاملة الألوان، والتي غالبًا ما تشتمل على آلاف الألوان، وتقليل ذلك لتناسب لوحة الألوان المكونة من 256 لونًا مع الحفاظ على جودة صورة جيدة جدًا. هذه هي بالضبط الطريقة المستخدمة في تنسيقات الصور القديمة، مثل GIF.

لوحة الألوان المستخدمة 256 لونًا

تم تقليل نفس المشهد بالألوان الكاملة إلى لوحة مكونة من 256 لونًا

مشهد بالألوان الكاملة

بالألوان الكاملة

مع تقدم الوقت وزيادة سعة ذاكرة الجهاز وانخفاض سعرها، إلى جانب التحسينات المتسقة مع أداء أجهزة الجهاز بشكل عام، أصبح استخدام لوحات الألوان لتقليل مقدار الذاكرة اللازمة لتخزين الصورة أقل أهمية. وقد أدى ذلك إلى تخزين وحدات البكسل في تنسيقات الصور الحديثة بتنسيق عالي الألوان يبلغ 1 بايت للون الأحمر، و1 بايت للأخضر، و1 بايت للعناصر الزرقاء، مما يمنح البكسل بالألوان الكاملة نطاقًا يصل إلى 16.7 مليون لون تقريبًا.

أدى هذا إلى تحسين سعة أجهزة الجهاز وأدائها، ولكن إزالة الحاجة إلى اللوحات لم يلغي الحاجة إلى تقليل مقدار المساحة اللازمة لتخزين الصورة. وهكذا صيغ الصور التي تقدم خاسر و بدون فقدان بيانات تم إنشاء خيارات الضغط لتقليل حجم الصورة دون الحاجة إلى اللجوء إلى اللوحات.