كوننا: بيت ماب غرافيكس أم فيكتور غرافيكس

بسم الله الرحمن الرحيم

الحمد لله رب العرش العظيم و الصلاة و السلام على نبيه الكريم.

حدودنا

كنت منذ صغري أؤمن بمبدأ اخترعته لنفسي، و هو أنه لا حدود لكوننا هذا سواء للخارج أو للداخل. بمعنى أنه لا حدود للكون فهو واسع كل السعة لا يحده حد، هذا باتجاه الخارج، أما اتجاه الداخل فانت حين تبحث عن أدق مكونات المادة فإنك لن تجد ضالتك. فمن الذرة للنواة لمكونات النواة إلى الكواركات… و لا ندري ما سيكشفه العلم لنا. من ناحيتي لا أعتقد أننا سنصل لشيء نعتبره نهاية حدود المادة. لأنه – على الأقل – ليس من عادة عقلنا هذا أن يقف عند حد ما دون أن يحاول كسره و اجتيازه. هذا ما كنت و لا زلت أؤمن به.

و كنت أقول لنفسي إن هذا من أسرار عجزنا في هذا الكون. و بقرائتك هذا التدوينة ستعرف أنت كما عرفت انا لماذا كان هذا المبدأ – بالنسبة لي على الأقل – من اسرار عجزنا في هذا الكون. و لكن لا بد لتتوضح الصورة من أن نخوض في عدة أفكار. هذه الافكار أؤمن بها و لا ضرورة لتؤمن بها أنت. كل ما أحاول عمله هنا هو إخراجها من رأسي و حشوها في رأسك :).

الفكرة الأولى هي حدود الكون. يبحث العلماء منذ زمن بعيد عن حدود الكون، و لا يزالون يتحفوننا بين الفينة و الفينة بآخر مجسم لكوننا الشاسع. و لكن ألا تعتقد معي أنه من العبث البحث عن حدود لهذا الكون! قد تبدو هذه الفكرة للوهلة الأولى غير عابثة و لكن لنبسطها قليلاً.

الكون على ما نعرفه له ثلاثة أبعاد – و بغض النظر عن البعد الرابع – سنبسط هذا الكون إلى بعد واحد. لأن الأبعاد لا تختلف عن بعضها إلا بالاسم. هل تتذكر مستقيم الاعداد و كيف كنا نبدأ بالصفر و نذهب لليمين إلى اللانهاية الموجبة و إلى اليسار إلى اللانهاية السالبة. نحن نعتقد بأن هذا المستقيم لا حدود له و هذا ماجعلنا أصلاً نضع مصطلح اللانهاية. إذاً نحن نؤن بأنه لا حدود لهذا المستقيم فإن جاء من يقول لك هذه هي اللانهاية ما عليك إلى أن تضيف 1 إليها لتحصل على لا نهاية جديدة و تضيف بذلك صفة أخرى لمن قال لك بأن هناك لا نهاية. إذاً نحن مقتنعون تماماً بأنه لا حدود لهذا المستقيم و من العبث تماماً البحث عن عدد لا عدد بعده إذ يبدو هذا أمراً غير منطقياً.

الآن انطلاقاً من أن مستقيم الأعداد لا نهاية له – و مستقيم الأعداد يمثل بعداً واحداً – سنضع قربه أخاه مستقيم الأعداد الآخر    فـ ـيـ ـتـ ـأ تـ ـى لدينا مستو مكون من مستقيمي أعداد لا منتهيين بالتالي سيتكون لدينا مستو لا منته من الحدود، أي لا حدود له و من العبث البحث عن حدود له. الآن و بالمثل نأتي بمستقيم ثالث و ننصبه على ملتقى المستقيمين السابقين فينتج لدينا فراغ. هذا الفراغ لا حدود له لأنه مكون من مكونات لا حدود لها منطقياً. فلماذا يتعب العلماء أنفسهم في البحث عن حدود للكون!!! و بالمثل عم أدق مكونات المادة!!! في الوقت الذي يقرون فيه بأن لا حدود لمستقيم الأعداد.

هذا الفهم سيقودنا لحقيقة أخرى تتعلق بالمادة نفسها. الآن أنت تمسك بالفأرة و تدير الدولاب نزولاً و صعوداً متأملاً في هذا الكلام الفارغ – و لا يهمّك – أنت إذاً على يقين بأن هذه الفأرة موجودة و أنها مكونة من مكونات محسوسة أي موجودة. و أنت عندما تتأملها تعرف لها حدوداً و حجماً و مقاييس معينة. و تراها “بأم” عينك، أليس كذلك؟ حسن. دعنا نغص للعمق قليلاً لنرى حقيقة هذه الفأرة التي تراها.

الفأرة مكونة من مادة، هذه المادة مكونة من ذرات. هذه الذرات لها مكونات هي النواة و الالكترونات التي تدور حولها. و لكن الأبعاد التي بين مكونات الذرة هذه نسبة لحجمها كبيرة جداً جداً لدرجة تشبه الأبعاد بين أجرام المجموعة الشمسية.  إذاً أنت عندما تنظر إلى الفأرة فإنك ترا مجموعة كبيرة جداً من الذرات المتراصة قرب بعضها البعض، و لكن لو أزلنا هذه الفراغات فيما بينها لتلاشت تماماً! إذاً كيف تراها!

قبل أن نكمل في حديثنا عن الذرات و كيف نراها دعنا نلق نظرة على بنية العين و كيفية رؤيتنا للاشياء.

و قبل أن نلقي نظرة على العين و كيفية رؤيتنا للأشياء دعنا نتعرف على بنية الصورة و كيفية عرضها على الشاشة التي تقرأ منها الآن.

فيما يخض الصور (الغرافيكس) التي تراها على شاشة الكومبيوتر لدينا نوعان من تقنيات عرض الغرافيكس:

الأولى: تسمى Bitmap graphics

و الثانية: Vector Grahpics

و الفيديوهات التالية توضح الفرق بينهما

أنا أفضل الفيديو الثالث. حاول مشاهدتها كلها لأن فهم هذه النقطة مهم جداً في هذه التدوينة.

ما يهمنا الآن التقنية الأولى. إذاً الصورة التي تراها أمامك مؤلفة من مكونات صغيرة متراصة قرب بعضها البعض لتكون الصورة الكاملة التي تراها عن بعد. هذا يذكرني بلوحات الفسيفساء التي كنا نعملها من ورق الأشغال الملون حيث نرسم صورة ما ثم نأتي بورق الأشغال الملون و نبدأ بتقسميها لمكونات صغيرة بالمقص حتى ننتهي من الرسم به، و بعد ذلك و عند النظر من على مسافة معينة تبدو و كأنها رسمة و ليست فسيفساء. تقريب المسافة قليلاً يظهر لنا الحدود الضغيرة بين أجزاء قطع الاشغال الصغيرة.

و لعل الصورة التالية تقرب المفهوم أكثر

لاحظ الفرق بين الصور

الفرق هو في حجم المكونات التي تشكل الصورة. في الصورة الثانية بدأت تظهر الحدود بين هذه المكونات (البكسلات) و هكذا حتى آخر صورة حيث ضاعت الصورة نفسها بسبب كبر حجم المكونات.

تسمى هذه المكونات بالبكسلات. فالبكسل هو مربع (مكون وحيد) لا يتجزأ و له لون وحيد. أي أنه الحجر الأساسي في بناء الصورة. بمعنى انه وحدة الصورة الأساسية.

و تذكر أن الصورة الأولى مكونة أيضاً من بكسلات و لكنك لا تراها لأنها صغيرة كفاية. و هكذا نفهم أنه كلما زاد عدد البكسلات في الصورة نفسها زادت دقتها أكثر لأنك ستحتاج لأن تكبرها كثيراً حتى تبدأ في رؤية الحدود بين البكسلات. لا تنس أن البكسل ليس له بعد معين بمعنى ليس له طول و عرض واحد. فهو ليس واحدة للمسافة و الطول. إنما هو مبرع يحوي لون واحد و يمثل اصغر بنية في بناء الصورة. فعندما نقول أن صورة  معينة دقتها 600*800 بكسل فهذا لا يعطينا اي فكرة عن طولها و عرضها بالسم. إنما نفهم من هذا الكلام أنها مكونة من عدد من المربعات طولاً 800 و عرضاً 600 مربع (بكسل) وحيد اللون. بالتالي لدينا 480000 مربع صغير في هذه الصورة. فقد تكون الصورة بأبعاد 6*8 سم. بالتالي في كل 1 سم هناك 100 بكسل. و قد تكون 6*8 م بالتالي في كل متر 100 بكسل. و لاحظ الفرق بين البكسل في الصورة الأولى و الثانية.

أما بالنسبة للفيكتور غرافيكس فالأمر مختلف تماماً. إذ أن ما يحدد حدود الصورة هو معادلة رياضية تصف للبرنامج الذي يعرض الصورة كيفية رسم الصورة لنراها نحن. و لتقريب المفهوم أكثر:  لنقل أني رسمت دائرة بالبيت ماب غرافيكس. هذا يعني أني استخدمت عددا من البكسلات و رصفتها قرب بعضها البعض لرسم دائرة، يبدو للناظر لهذه الدائرة من مسافة معين أن محيطها ذو انحناء دائري. لكن عندا يقرب نظره منها يرى الفرق و يلاحظ بأن الحدود ليست دائية تماماً. لاحظ الصورة:

أما في الفيكتور غرافيكس فالرسم لا يكون باستخدام البكسلات إنما المنحنيات. أي أنك عندما ترسم دائرة في برنامج يتعامل مع الفيكتور غرافيكس فالبرنامج يفهم أنك رسمت دائرة نصف قطرها مثلاً 1سم. فيرسم لك منحنى بهذا الشكل الدائري و عندما تقوم بالتكبير فهو يعود و يرسم لك شكلاً جديداً بنفس انحناء الشكل السابق أي لن تظهر تلك المربعات مهما كبرت الصورة. هذا ما يظهر لنا. و لكن في حقيقة الأمر ما يرسمه المعال و يظهره لك على أنه فيكتور غرافيكس ما هو إلى بيت ماب غرافيكس في أرض الواقع. فهو فيكتور غرافيكس في المعالج و بيت ماب غرافيكس على الشاشة. حاول أن تنس الفكرة الأخيرة و تابع :).

راجع الفيديوهات السابقة لتتضح الصورة أكثر.

الآن لنبتعد مرة ثانية عن الموضوع:

العين التي نرى بها الأشياء، ما التقنية التي تستخدمها لطبع الصورة و نقلها لأدمغتنا. حتى تتضح الصورة أكثر سنتحدث عن بينة العين بشيء من التفصيل الذي يهمنا في هذه المقالة.

و لتوضيح الصورة (المعنى و ليس الصورة لأن المعنى لا يمكن أن يكون مؤلفاً من بكسلات 🙂 ) أكثر سنقارن بينها و بين الكاميرا.

الكاميرا مزودة بعدسة تنقل الصورة التي تراها أمامك إلى مستشعر. هذا المستشعر مكون من ماذا برأيك؟ إنه مكون من مستشعرات صغيرة جداً مرصوفة قرب بعضها البعض. عندما ترتسم الصورة على المستشعر، ترتسم جزئيات الصورة على المستشعرات الصغيرة المكونة للمستشعر الخاص بالكاميرا. و هنا كل مستشعر صغير يتحسس الضوء الذي سقط عليه. و يبعثه للمعالج، المعالج يبدأ برسم الصورة مربعا مربعا، كل مربع يرسمه المعالج يأتي بلونه من المستشعر الصغير المقابل له. هذه المربعات هي البكسلات التي تؤلف الصورة بالنهاية. إذاً كل بكسل من الصورة التي تنتج لديك من الكاميرا الرقمية أتى من مستشعر صغير من المستشعر الخاص بكاميرتك. بمعنى آخر: لو كانت كاميرتك تنتج صوراً بدقة 600*800 فهذا يعني أن المستشعر الخاص بها مكون من 600*800 مستشعر جزئي و هكذا. فالمستشعر هو الذي يحدد دقة الكاميرا بعدد البكسلات التي يستطيع تحسسها و نقلها للمعالج الذي يرسم الصورة الكلية بكسلاً بكسلاً بكسلاً.

لتوضيح الصورة أكثر لن نتحدث عن عيون الحشرات إنما حاول أنت أن تبحث عنها قليلاً. سترى أنها تعمل صراحة بتقنية البت ماب غرافيكس.

تستنتج من هذا أن كاميرتك ترسم صوراً بتقنية البيت ماب غرافيكس و ليس الفيكتور غرافيكس. و لا و لن و كلا و لم تجد كاميرا رقمية ترسم صوراً بتقنية الفيكتور غرافيكس – و على كفالتي.

بالعودة للعين البشرية.

تتشابه الكاميرات الرقمية مع العين البشرية تشابهاً كبيراً و في الواقع ما الكاميرات الرقمية إلا تقليد للعين البشرية. الآن ماهو برأيك المستشعر الموجود داخل العين البشرية؟ إذا تذكرت دروس العلوم المملة في الثانوي فستتذكر العين و الشبكية الخاصة بها. و هي الجزء الحساس للضوء في العين البشرية، و بنيتها تشابه المستشعر الموجود في الكاميرات الرقمية مع فارق أنها من صنع الخالق عز وجل و فيها من الإعجاز ما لن تتوصل له كاميرا رقمية. سنتحدث عن ذلك الإعجاز بالتفصيل لاحقاً. المهم الآن هو أن تعرف أن الشبكية أيضاً مؤلفة من مستشعرات صغيرة – العصي و المخاريط – مع فارق أنها ترتصف بتراكيز معينة (لأهداف معينة) تختلف عن المستشعر الذي ترتصف مستشعراته بالتساوي ودون أي اعتبار لما تريد مشاهدته. هذه العصي و المخاريط هي المستشعرات الصغيرة التي تلتقط معلومات الضوء و ترسلها للدماغ الذي يبدأ برسم الصورة.

العصي و المخاريط الملونة التي تراها تمثل المستشعرات الصغيرة المؤلفة لمستشعر العين.

قل لي الآن ما هي التقنية التي تستخدمها عينك في رسم الصور؟ بيت ماب غرافيكس أم فيكتور غرافيكس؟

بالتحديد هي تقنية البيت ماب غرافيكس.

الآن لا بد و أنك بدأت تتساءل ما علاقة كل هذا بحدود الكون و الذرات و و و…؟!

حسن – لنحاول استعراض هذه التقنية من منظور بحثنا عن حدود الكون. سنستعرض أولاً بعض المشاكل التي تواجه هذه التقنية أو لنقل الحدود التي تستطيع هذه التقنية ايصالها لنا.

لنتخيل الشكل التالي. و لتسهيل الرسم علي سأرسم في مستو واحد. سأرسم مستشعراً (شبكية) مؤلفاً من خمس مستشعرات صغيرة. بمعنى أن الصورة التي ينتجها تحوي فقط 5 بكسلات مرتصفة قرب بعضها البعض.

لنفرض أن جسماً وقف أمام المسشعر و انعكس ضوء الشمس عليه و اتجه نحو المستشعر. تحسس المستشعر لشعايين ضوئئين قادمين من الجسم و التقط قيمة الضوء (لونه) من هذين الشعايين الضوئيين و ارسلهما للمعالج الذي أرسلهما للشاشة و رأيت ما رأيت. لاحظ أيضاً أن الجسم الذي كان مؤلفاً من قسمين قسم أخضر و قسم بنفسجي كان يكفينا لكي يتحسس مستشعرنا هذين الضوئين أن يأيته شعاع ضوئي واحد من كل قسم. و باقي الأشعة للكب! ماذا يحدث هذا لينا من فرق؟ ستعرف بعد قليل.

هذا إذا كان الجسم بسيطاً. ماذا لو كان أكثر تعقيداً. بحيث انبعث عنه أكثر من شعاع ضوئي و أبقينا نحن على المسشتعر نفسه. ماذا سيحدث. تأمل الشكل التالي.

هل لاحظت المشكلة؟ لا شك في ذلك. و لو سالناك كيف يمكن لنا أن نحل هذه المشلكة؟ بماذا ستجيب؟

لا شك بأنك ستقول برفع دقة المستشعر. و هذا صحيح مئة بالمئة. رفع دقة المستشعر سيحل المشكلة تماماً، ليس تماماً تماماً.

لنعد إلى عيننا قليلاً. كم عدد المستشعرات التي تحدثنا عنها في العين. يقارب عددها 130 مليون مستقبل، و بغض النظر عن عدد الألياف العصبية التي تتصل بها سنقول أنها بعددها. إذاً العين ترسم لنا صورة فيها ما يقارب الـ 130 مليون بكسل. أي ما يقارب كاميرا بدقة 130 ميغا بكسل و هو رقم مهول و هو أقل تقدير لأن العين في الحقيقة تمتلك دقة أكبر من هذا بكثير و هو ما سنتحدث عنه لاحقاُ إن شاء الله فالعين تمتلك من المميزات ما يجعلها تتفوق على أي كاميرا رقمية. ما يهمنا هنا الآن هو أن عددالبكسلات التي تستطيع العين توليدها هو 130 مليون بكسل. لكن لننظر الآن للأجسام التي نراها بعيينا، ما هو عد البكسلات التي تحويها هذه الأجسام؟

قد تقول لي هناك مشكلة في هذا السؤال. و هذا صحيح. المشكلة أني اعتبرت الأجسام من حولنا بيت ماب غرافيكس و لذلك اعتبرت أنها مؤلفة من بكسلات أي أجزاء صغيرة تؤلف هذه الأجسام. و لكن هل هذا صحيح؟ هل الدنيا من حولنا بيت ماب غرافيكس أم فيكتور غرافيكس أم شيء آخر تماماً؟؟؟ فكر في الموضوع و أعلمني برأيك قبل ان نتابع في موضوعنا.

و كنوع من المراجعة لأفكار هذه التدوينة لنقل التالي:

الكون – برأيي – ليس له حدود سواء للخارج أو للداخل – و هذا أمر يقر به العقل رغم أنه لا يستطيع فهمه. تماماً كإقراره بأن مستقيم الأعداد لا نهاية له رغم أنه لا يستطيع تخيل ذلك.

لدعم هذه الفكرة تحدثنا عن الافكار التالية (لم ننته بعد و لكن نأخذ استراحة):

في تقنيات عرض الغرافيكس على الشاشات لدينا نوعان: بيت ماب غرافيكس و فيكتور غرافيكس

البت ماب غرافيكس موؤلفة من بكسلات ترتصف قرب بعضها البعض لتؤلف الصورة.

و فيها لا يمكن لنا أن نكبر الصورة كثيراً لأن ذلك سيشوهها و يؤدي لظهور البكسلات.

بالتالي هي مؤلفة من وحدات بناء أساسية هي البكسلات.

الفيكتور غرافيكس ليس مؤلفاً من وحدات بناء أساسية. إنما يكون الشكل وحدة واحدة غير مجزأة. يتحدد شكلها بمعادلات رياضية تصف للمعاجل كيف يرسم الشكل لك. بالتالي لا نواجه أي مشكلة في التكبير و التصغير هنا.

و السلام عليكم و رحمة الله و بركاته

One comment on “كوننا: بيت ماب غرافيكس أم فيكتور غرافيكس

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s