فهم الصور وتخزينها على القرص

الصورة هي تمثيل مرئي أو إدراك بصري لجسم أو مشهد. في العالم الرقمي، غالبًا ما يتم إنشاء الصور وعرضها باستخدام وحدات البكسل - وهي نقاط صغيرة تتجمع معًا لتكوين صورة. يحمل كل بكسل معلومات حول اللون والسطوع، مما يخلق بشكل جماعي التجربة البصرية التي ندركها.

يتم استخدام تنسيقات ملفات مختلفة، مثل JPEG وPNG وWEBP والمزيد، لتخزين هذه الصور رقميًا. ولكن هل سبق لك أن توقفت عن التساؤل عن ماهية الصورة بالضبط وكيف يتم تخزين هذه التمثيلات المرئية على أقراص الكمبيوتر لدينا؟

كيف يتم تخزين الصور على القرص؟

عندما تلتقط صورة أو تنشئ رسمًا على جهاز الكمبيوتر الخاص بك، فإنها تحتاج إلى مكان لتخزينها. وهنا يأتي دور مفهوم تخزين الملفات. صورة الكمبيوتر هي صورة مكونة من مجموعة من العناصر تسمى البكسلات.

يتم تخزين مصفوفات البكسل هذه على أقراص الكمبيوتر كملفات صور، والتي يمكن أن تكون محركات أقراص ثابتة تقليدية (HDDs) أو محركات أقراص صلبة حديثة (SSDs). بمجرد تخزين الصور يمكننا مشاهدتها لاحقًا. ملف الصورة يعني ملفًا إلكترونيًا يتم تخزينه بتنسيقات الملفات. وبالمثل عندما نتحدث عن الإنترنت، يتم تقديم الصور المخزنة من الخادم إلى المتصفح وبالتالي نتمكن من رؤية الصور على مواقع الويب.

بالعودة إلى هذه النقطة، غالبًا ما يتم تخزين الصور كمجموعة من وحدات البكسل، حيث يمثل كل بكسل وحدة صغيرة منفصلة من اللون والسطوع. يتم ترتيب وحدات البكسل هذه في شبكة، ويؤدي الجمع بين ألوانها ومواضعها إلى إنشاء التمثيل المرئي الشامل. يمثل البكسل لونًا واحدًا. الصورة ذات الدقة 1024 × 798 بكسل تحتوي على 1024 × 798 بكسل (817,152 بكسل). لذلك سيكون لكل بكسل معلومات اللون الخاصة به. ولكن كيف يتم رسم هذه البكسلات مرة أخرى لإعادة إنتاج الصورة؟

لفهم ذلك، نحتاج إلى تخزين معلومات موضع البكسل بالإضافة إلى مستوى السطوع.

من الناحية الفنية، تسمى المعلومات المتعلقة بدقة الصورة، والارتفاع/العرض، والطول البؤري لعمق اللون، ومنشئ الصورة، والموقع الجغرافي، والوقت الذي تم فيه إنتاج الصورة بالبيانات الوصفية.

يتم أيضًا تخزين هذه البيانات التعريفية مع بيانات الصورة. يمكننا أيضًا تقسيم هذه البيانات الوصفية إلى قسمين؛

1. البيانات الوصفية التقنية
   • لكي يتمكن الكمبيوتر من عرض الصورة بشكل صحيح، يحتاج الكمبيوتر إلى معرفة الأمور التالية:
     • ارتفاع الصورة وعرضها – بحيث يبدأ كل سطر من الصورة في المكان الصحيح.
     • عمق اللون – بحيث يتم استخدام العدد الصحيح من البتات لتمثيل لون كل بكسل.
     • الدقة - بحيث يتم عرض الصورة بالحجم الصحيح.
2. البيانات الوصفية
   • كل هذه القطعة الإضافية من المعلومات والبيانات الوصفية للصورة. هذه هي أجزاء البيانات الوصفية الأساسية. لكن الصور الملونة أو الصور الملتقطة بواسطة الكاميرا قد تحتوي أيضًا على بيانات وصفية أخرى مثل؛
     • الوقت – عندما تم التقاط الصورة
     • Geo – المكان الذي تم التقاط الصورة فيه
     • البعد البؤري – البعد البؤري للكاميرا
     • منشئ الصور – اسم منشئ الصور
     • التسميات التوضيحية - تعليق على الصورة
     • العنوان - اسم الملف

ما هي عملية تخزين الصور؟

تتضمن عملية تخزين صورة على القرص تحويل المعلومات المرئية الموجودة في الصورة إلى تنسيق يمكن حفظه واسترجاعه.

يتم التقاط الصور عادةً بواسطة الأجهزة الرقمية مثل الكاميرات أو يتم إنشاؤها رقميًا من خلال البرامج، وتتكون كل صورة من وحدات البكسل، وهي نقاط صغيرة تشكل العناصر المرئية للصورة.

هناك الكثير من تنسيقات الصور ولكل منها هيكلها الخاص. لنأخذ مثالاً على تنسيق JPEG لفهم كيفية تخزين الصور على القرص.

سيكون لتخزين صور JPEG عملية لإنشاء معلومات الرأس، وجداول التكميم، وترميز هوفمان، وتحويلات الألوان، وتقسيم الكتل، وتحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، والتكميم، وترميز الإنتروبيا (ترميز هوفمان) وإلحاق علامة EOI في النهاية.

عندما يتم حفظ صورة ما، تتم كتابة البنية بأكملها، بدءًا من معلومات الرأس وحتى بيانات البكسل المضغوطة والمشفرة، على القرص. تحدث العملية العكسية أثناء استرجاع الصورة، حيث تتم قراءة الملف، ويتم عكس كل خطوة لإعادة بناء الصورة للعرض أو المعالجة.

المصطلحات المستخدمة في عملية تخزين الصور

يمكن أن يكون هناك الكثير، ولكن فيما يلي بعض المصطلحات الرئيسية المستخدمة في عملية تخزين الصور

1. تنسيقات الملفات: يتم حفظ كل صورة بتنسيق ملف محدد، وهو ما يحدد كيفية تنظيم البيانات وكيفية ضغط الصورة. تتضمن تنسيقات الصور الشائعة JPEG (Joint Photography Experts Group)، وPNG (رسومات الشبكة المحمولة)، وGIF (تنسيق تبادل الرسومات)، والمزيد.

2. معلومات البكسل: تحمل وحدات البكسل الموجودة في الصورة معلومات حول اللون والسطوع. في الصورة الملونة، يتم تمثيل كل بكسل عادةً بمزيج من ثلاث قنوات ألوان: الأحمر والأخضر والأزرق (RGB). تحدد شدة كل قناة اللون العام للبكسل.

3. الضغط: لتحسين مساحة التخزين، غالبًا ما يتم ضغط الصور. يؤدي الضغط إلى تقليل حجم الملف عن طريق إزالة المعلومات الزائدة أو غير الضرورية. ومع ذلك، من الضروري إيجاد التوازن، حيث أن الضغط المفرط يمكن أن يؤدي إلى فقدان جودة الصورة.

4. البيانات الوصفية: يمكن للصور أيضًا تخزين معلومات إضافية تُعرف باسم البيانات الوصفية. يتضمن ذلك تفاصيل مثل إعدادات الكاميرا المستخدمة لالتقاط الصورة، وتاريخ ووقت التقاطها، وحتى بيانات الموقع الجغرافي.

5. نظام الملفات: يتم تنظيم تخزين الصور بواسطة نظام الملفات الموجود على القرص. يدير هذا النظام كيفية تسمية الملفات وتنظيمها في مجلدات والوصول إليها بواسطة نظام التشغيل.

6. الوصول والاسترجاع: بمجرد تخزين الصور، يمكن الوصول إليها واسترجاعها عن طريق التطبيقات أو نظام التشغيل. هذه هي الطريقة التي يمكنك من خلالها فتح صورة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك أو عرض الصور على موقع ويب.

إن فهم أساسيات الصورة وكيفية عمل تخزين الصور يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية إدارة المحتوى المرئي الذي نواجهه يوميًا بواسطة أجهزتنا. مع استمرار تقدم التكنولوجيا، ستتطور أيضًا طرق التقاط الصور وإنشائها وتخزينها، مما يشكل الطريقة التي نختبر بها العالم المرئي من حولنا.