تصاویر پیکسلی

[SonBol]

تصاویر پیکسلی

پیکسل که مخفف Picture Element با جایگزینی لفظ pix برای تصویر محسوب می شود، یک نقطه واحد در هر تصویر گرافیکی است. چنین واحد اطلاعات گرافیکی به خودی خود یک نقطه، دایره یا مربع نیست بلکه نمونه ای تجسمی و انتزاعی است. با کمی اغماض نیز می توان ادعا کرد که پیکسل ها در تصاویر گرافیکی می توانند بدون نشان دادن نقطه ها یا مربع های قابل مشاهده بازتولید شوند. هرچند زمانی که کیفیت تصویر چندان بالا نیست، در بسیاری از تصاویر نیز می توان آنها را به صورت مجموعه یی از نقطه ها و مربع ها دید. شدت و فزونی رنگ هر پیکسل در شرایط مختلف، متفاوت است. در سیستم های شناسایی رنگ، هر پیکسل به طور متوسط سه یا چهار وجه تغییرپذیری رنگی دارد مانند ترکیبات «قرمز، سبز و آبی» یا «آبی کبود، قرمز، زرد و سیاه».
تصور غالب بر این است که هر پیکسل کوچک ترین واحد هر تصویر است. در حالی که ارائه تعریف برای پیکسل بسیار حساس و وابسته به مورد کاربرد آن است. مثلاً ما می توانیم در مورد پیکسل های پرینت شده روی یک صفحه صحبت کنیم یا پیکسل هایی که توسط سیگنال های الکترونیکی انتقال داده می شوند و همین طور توسط مقادیر دیجیتال و عددی تعریف می شوند. همین طور پیکسل های نمایشگر یک دستگاه خاص یا پیکسل های یک دوربین دیجیتال.
البته این فهرست، جامع نیست و بسته به نوع محتوا، تعریف های مختلفی می توان یافت که در هر سیستم ویژه صدق می کند. برای مثال بایت، بیت، نقطه و spot. همین طور می توان در مورد پیکسل ها به صورت انتزاعی نظر داد یا آنها را واحد اندازه گیری محسوب کرد، به ویژه زمانی که از پیکسل به عنوان واحد اندازه گیری وضوح تصویر استفاده می کنیم. با توجه به اینکه هر اینچ معادل ۵/۲ سانتی متر است، واحدهای نقطه در اینچ (DPI) و پیکسل در اینچ (PPI) معمولاً به صورت تبادل پذیر استفاده می شوند، اما تعریف های مختلفی به ویژه در بحث چاپ و نشر دارند، به طوری که مثلاً dpi یک واحد سنجش وضوح نقطه ای چاپگرهاست مثل چاپگرهای جوهرافشان قطره ای.از سوی دیگر، از پیکسل ها برای تشکیل و نمایش یک تصویر استفاده می شود و هرچه وضوح و کیفیت پیکسلی بالاتر باشد، تشابه با اصل تصویر نیز بالاتر می رود. تعداد پیکسل های به کار رفته در یک تصویر گاهی اوقات به عنوان Resolution خوانده می شود. در واقع می توان گفت رزولوشن یک تعریف دقیق تر دارد.
تعداد پیکسل ها می تواند به عنوان یک عدد واحد معرفی شود. مثلاً یک دوربین ۳ مگاپیکسلی دیجیتال، تقریباً سه میلیون رنگ را نمایش می دهد یا برخی نمایشگرهای VGA که رزولوشن در آنها به صورت یک زوج اعداد معرفی می شود (و غالباً «۶۴۰+۴۸۰» پیکسل نیز هست) ۶۴۰ پیکسل از سمت راست به چپ نمایشگر را شامل می شود و دارای ۴۸۰ پیکسل از بالا تا پایین صفحه است، یعنی به طور کلی مقدار حاصل ضرب این اعداد برابر با ۳۰۷ هزار و ۲۰۰ پیکسل را نمایش می دهد. پیکسل ها یا واحدهای رنگ که تصاویر رقمی شده (دیجیتال مانند) فایل های تصویری با فرمت JPEG (که در طراحی وب سایت ها نیز استفاده می شود) را تشکیل می دهند، می توانند دارا یا فاقد تناظر و تناسب یک به یک با پیکسل های صفحه باشند که به نوع نمایش تصاویر در یک رایانه بستگی دارد.
در کار با کامپیوتر، تصویری که از پیکسل ها ساخته شده باشد، به عنوان تصویر Bitmap شده شناخته می شود و به آن Raster Image نیز می گویند. کلمه «رستر» به معنای محل تعبیه تصویر، از فناوری چاپ تصاویر به صورت نقطه یی گرفته شده و برای تعریف الگوی پویش تصاویر تلویزیونی استفاده می شود.

● پیکسل های محلی و منطقی
از مانیتورها و نمایشگرهای مدرن و جدید انتظار می رود محدوده یی از رزولوشن ها و کیفیت های خاص تصویر را نمایش دهند. البته این قاعده همواره صدق نمی کند. مثلاً در مورد مانیتورهای CRT یا دارای لامپ صفحه کاتدی. در این گونه صفحات که فقط قادر به نمایش فقط یک نوع کیفیت تصویر هستند، ابتدا باید سیگنال های محلی از سیگنال های غیرمحلی ساخته و تشکیل شوند. نمایشگرهای جدید LCD دارای کریستال مایع، طوری طراحی شده اند که بهترین تناسب را بین سه رنگ اصلی در پیکسل ها برقرار سازند. هرچند نمایشگرهای صفحه کاتدی نیز ترکیب های فسفری از قرمز، سبز و آبی را نمایش می دهند اما با پیکسل ها سازگار و هماهنگ نیستند، در نتیجه با پیکسل ها تعادل رنگی نیز برقرار نمی کنند. سیگنال های محلی، باکیفیت ترین و واضح ترین تصویر ممکن را برای هر پیکسل می سازند. در نتیجه چون کاربر می تواند رزولوشن و کیفیت صفحه نمایشگر را تغییر دهد، مانیتور نیز قادر خواهد بود سایر resolutionها را نمایش دهد.
اما سیگنال های غیرمحلی باید برای قابل نمایش شدن، توسط الگوریتم های واسطه و میانجی به صورت تقریبی همانند صفحات LCD شبیه سازی شوند. این مسأله باعث می شود در این گونه نمایشگرها و در بسیاری از موارد، تصویر به صورت محو و ناهموار دیده شود و این افت کیفیت صفحه در زمانی که تغییر رزولوشن برابر با مضربی زوج از رزولوشن اصلی پیکسلی باشد، مضاعف خواهد بود. مثلاً تصویری که رزولوشن اصلی آن ۱۰۲۴+۱۲۸۰ است در همین حالت بهترین نمایش را خواهد داشت، در حالت ۸۰۰+۶۰۰ با استفاده از کشیدگی بیشتر پیکسل های سه رنگی به صورت فیزیکی، کیفیت نسبی خود را حفظ خواهد کرد اما در حالت ۱۶۰۰+۱۲۰۰ به دلیل فقدان کشیدگی فیزیکی پیکسل های سه رنگی (قرمز، سبز و آبی) کیفیت خود را کلاً از دست می دهند. پیکسل ها همچنین می توانند به شکل مربع یا مستطیل باشند. یک عدد خاص که نسبت نمایش (aspect ratio) نامیده می شود، میزان مربع بودن یک پیکسل را تفسیر می کند. برای مثال عدد نسبت نمایش ۱؛ ۲۵/۱ به آن معناست که عرض هر پیکسل ۲۵/۱ برابر بزرگ تر از طول آن است.
معمولاً پیکسل های نمایشگرهای کامپیوتری، مربعی هستند اما پیکسل های استفاده شده در فناوری های ویدئویی دیجیتال، aspect ratioهای غیرمربعی دارند، مثل اعدادی که برای نمایش مختصات صفحات فیلم PAL و NTSC استفاده می شوند. هر پیکسل در یک تصویر ساخته شده از تک رنگ دانه های کروماتیک، مقدار خاص خود را دارد و با میزان شفافیت و روشنایی شهودی تصویر یا شدت فیزیکی تابش نور آن متناسب است. مثلاً یک نمایش عددی صفر در دستگاه کروماتیک، معمولاً رنگ سیاه را در یک پیکسل نمایش می دهد و بیشترین مقدار ممکن به ایجاد رنگ سفید می انجامد. یک مگاپیکسل، یک میلیون پیکسل است. این مقدار نه فقط برای بیان تعداد پیکسل های به کار رفته در یک تصویر استفاده می شود بلکه تعداد عناصر گیرنده و سنسورهای یک دوربین دیجیتال را نیز مشخص می کند. برای مثال یک دوربین با دارا بودن ارائه ۲۰۴۸+۱۵۳۶ عنصر گیرنده حسی، عموماً دوربینی ۱/۳ مگاپیکسلی خوانده می شود.