في عصر الوسائط الرقمية، غالبًا ما نعتبر البكسل المتواضع أمرًا مسلمًا به. ولكن ما هو البكسل بالضبط، وكيف أصبح جزءًا مهمًا من حياتنا؟ سنشرح ذلك.
البكسل هو عنصر الصورة
إذا كنت قد استخدمت جهاز كمبيوتر أو هاتفًا ذكيًا أو جهازًا لوحيًا، فقد رأيت بكسلًا واحدًا أو ملايين البكسلات في الواقع. ومن المرجح جدًا أنك تقرأ هذه الجملة الآن بفضل البكسلات. فهي تشكل الكلمات والصور على شاشة جهازك.
نشأت كلمة “بكسل” كاختصار لمصطلح “عنصر الصورة”، تم صياغتها من قبل باحثي الكمبيوتر في الستينيات. البكسل هو أصغر مكون ممكن لأي صورة إلكترونية أو رقمية، بغض النظر عن الدقة. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة، تكون البكسلات مربعة الشكل عادةً، ولكن ليس دائمًا، اعتمادًا على نسبة العرض إلى الارتفاع لجهاز العرض.
يعود الفضل في اختراع البكسل عادةً إلى راسل كيرش، الذي اخترع تقنيات المسح الرقمي في عام 1957في تطوير الماسح الضوئي الخاص به، اختار كيرش ترجمة مناطق الضوء والظلام في الصورة إلى شبكة من المربعات السوداء والبيضاء. من الناحية الفنية، كان من الممكن أن تتخذ وحدات البكسل التي ابتكرها كيرش أي شكل، لكن النقاط المربعة في شبكة ثنائية الأبعاد كانت تمثل الحل التقني الأرخص والأسهل في ذلك الوقت. وقد بنى رواد الرسوميات الحاسوبية اللاحقون أعمال كيرش، وظلت هذه القاعدة ثابتة.
منذ ذلك الحين، قام بعض رواد الرسوميات مثل ألفي راي سميث لقد أوضحت نقطة للتعبير عن فكرة أن البكسل ليس مربعًا في الواقع — فهو أكثر تجريدًا وسلاسة 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 بلاط في فسيفساء أو أ غرزة في الإبرة.
في العقود التي مرت منذ ستينيات القرن العشرين، أصبحت وحدات البكسل هي الركائز الأساسية للمجال الرقمي، حيث تعمل على تقديم العناصر المرئية لمعالجات الكلمات، ومواقع الويب، وألعاب الفيديو، والتلفزيون عالي الدقة، ووسائل التواصل الاجتماعي، والواقع الافتراضي، وغير ذلك الكثير. ومع اعتمادنا الحالي على التكنولوجيا المحوسبة، فمن الصعب أن نتخيل الحياة بدونها. وتعتبر وحدات البكسل أساسية للرسومات الحاسوبية بقدر أهمية الذرات للمادة.
الرسومات النقطية مقابل الرسومات المتجهة
لم تكن البكسلات دائمًا هي الطريقة الوحيدة لعمل الفن الرقمي. فقد قام بعض رواد الرسوميات الحاسوبية في ستينيات القرن العشرين مثل إيفان سوذرلاند عملت بشكل كبير مع العروض الخطية (غالبًا ما تسمى “العروض المتجهة” اليوم)، والتي تمثل رسومات الكمبيوتر كخطوط رياضية على شاشة تناظرية بدلاً من النقاط المنفصلة في شبكة مثل خريطة نقطيةولكي نسجل ذلك، سألنا سوثرلاند عن معنى البكسل.
يقول ساذرلاند، الذي يبلغ من العمر الآن 84 عامًا وكان أحد مخترعي الفن الرقمي والواقع الافتراضي: “البكسل هو عنصر صورة. يمكنك جعله يعني أي شيء تريده. عرض نقطي يتم إخراجها من ذاكرة رقمية، وهي عبارة عن محتوى خلية ذاكرة واحدة. في العرض الخطي، تعني عادةً دقة الصورة. محولات من D إلى A مستخدم.”
اليوم، يستخدم الجميع تقريبًا رسومات نقطية مع وحدات بكسل على شبكة، لكن الفن المتجهي مثل النوع الذي ابتكره ساذرلاند لا يزال موجودًا رياضيًا في تنسيقات ملفات مثل SVG، والتي تحافظ على الأعمال الفنية الرقمية كخطوط ومنحنيات رياضية يمكن قياسها إلى أي حجم. لعرض الفن المتجهي على شاشة نقطية، يجب تحويل الصيغ الرياضية إلى وحدات بكسل منفصلة في مرحلة ما. كلما زادت كثافة وحدات البكسل وكبر حجم الشاشة، بدت الخطوط أكثر سلاسة عند عرضها كوحدات بكسل على شبكة.
كيفية قياس البكسل
البكسلات عبارة عن أشياء سائلة. يمكن أن تكون بأي حجم على الصفحة أو على الشاشة، ولكن من المهم أن تتذكر أن البكسلات بمفردها لا معنى لها تقريبًا. بدلاً من ذلك، تكتسب قوتها من خلال الأعداد. تخيل بكسلًا مربعًا واحدًا بمفرده، وستدرك أنه لا يمكنك رسم العديد من الصور به.
لذا فإن أحد أهم قياسات البكسل هو عدد البكسلات الموجودة في الصورة، وهو ما يسمى “الدقة”. فكلما زادت دقة شبكة البكسلات، زادت تفاصيل الصورة التي يمكنك تصويرها أو “حلها” عندما ينظر إليها الشخص.
عندما لا تكون الصورة الرقمية عالية الدقة بما يكفي لتوضيح تفاصيل الصورة التي تحاول التقاطها، فقد تبدو الصور “منقطة” أو “متعرجة”. وهذا ما يسمى التعرج، 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. عند هذا الدقة المنخفضة (معدل أخذ العينات)، لا توجد دقة كافية لتصوير نسيج ملابس ماريو أو خصلات شعر ماريو. إذا كنت تريد تصوير هذه الملامح، فستضيع التفاصيل عند هذه الدقة المنخفضة. هذا هو التضليل.
للمساعدة في تقليل تأثيرات التعرجات، اخترع علماء الكمبيوتر تقنيات تسمى التنعيم، والتي يمكنها تقليل تأثير التعرجات في بعض الحالات عن طريق مزج ألوان وحدات البكسل القريبة لإنشاء وهم المنحنيات والانتقالات والخطوط الناعمة.
إن تخزين كل بكسل يستهلك مساحة من الذاكرة، وفي الأيام الأولى لألعاب الفيديو، عندما كانت ذاكرة الكمبيوتر باهظة الثمن، لم تكن وحدات التحكم في الألعاب قادرة على تخزين عدد كبير من وحدات البكسل في وقت واحد. وهذا ما يجعل الألعاب القديمة تبدو أكثر تشويشاً مما هي عليه اليوم. وينطبق المبدأ نفسه على الصور الرقمية والفيديو على أجهزة الكمبيوتر، حيث تزداد دقة الصورة بشكل مطرد بمرور الوقت مع انخفاض سعر الذاكرة (وسعر شرائح معالجة الفيديو) بشكل كبير.
اليوم، نعيش في عالم مدفوع بالتقنيات الرقمية ومشبع بالبكسلات. ومع ارتفاع دقة الصور النقطية باستمرار في الشاشات وأجهزة التلفاز (8K، على سبيل المثال)، يبدو أننا سنستخدم البكسلات لعقود عديدة قادمة. فهي تشكل اللبنات الأساسية لعصرنا الرقمي.