همه چيز در مورد گرافيك برداري

[آبجی]

در دنیای امروز یکی از مهمترین فر آیند ها، انتقال اطلاعات است . بدین منظور تصمیم گرفته شد که در مورد نحوه ی انتقال تصاویر در این مقاله ( مثلا مقاله ) صحبت شود .
حالا از خودتون می پرسید : که چی؟ اومدیم عکس درست کردید ، چه ربطی دارخ به مهندسی پزشکی ؟!!؟
و اما جواب میدهیم : جانا ! عکس های دستگا ههای مختلف تصویر برداری باید یک طوری ذخیره بشوند و یا بتوان آن را از یک ج به جای دیگر انتقال داد . فکرش رو بکنید می خواهید یک تصویر MRI را از طریق اینترنت باز یک بیمارستان تخصصی در تهران به آمریکا بفرستید . کدام نوع عکس رو انتخاب می کنید؟

امیدوارم بتونید تصمیم خود را از طریق خواندن این مقاله بگیرید :

امروزه فرمت هاییی که از همه بیشتر مورد استفاده می گسرند عبارتند از TIF، JPGو GIF . در این نوشته یک فرمت دیکر به نام PNG نیز معرفی می شود .

حال ببینیم که هر کدام چه نوع تصویری را در خود می توانند ذخیره کنند :
TIF: RGB(24 تا 48 بیت ) ، طیف خاکستری(8 تا 16 بیت )، رنگ اندیسی(1تا 8بیت) ، دو سطحی(1 بیت )


PNG: RGB(24 تا 48 بیت )، طیف خاکستری(8 تا 16 بیت )، رنگ اندیسی(1تا 8بیت) ، دوسطحی(1 بیت )
JPG: RGB(24 بیت ) ، طیف خاکستری (8بیت)
GIF: رنگ اندیسی(1 تا 8بیت)

برای کسانی که آشنایی با تنوع تصاویر ندارند ، در زیر آنها را توضیح می دهیم :
RGB: این کلمه مخفف Red، Green ، blue است . با این 3 رنگ می توان تمام رنگ ها را درست کرد .
طیف خاکستری(grayscale) : این نوع طیف ، رن های بین سفید و سیاه را شمال می شود ( رنگ های خاکستری)
رنگ های اندیسی:این نوع تصاویر فقط چند تا رنگ را شامل می شوند .( رنگ های محدود ).
رنگ های دوسطحی (bilevel):این نوع تصاویر فقط شامل ذو رنگ سیاه و سفید می باشند .

در دنیای اینترنت و یا در جا های دیگر ، دو نوع تصویر استفاده می شود : عکس ها و گرافیک ها
تفاوت این دو می تواند باعث شود که ما بتوایم بهترین نوع فرکت تصویر را انتخاب کنیم :

عکس ها معمولا دارای تغغیرات پیوسته هستند ، به این معنا که پیکسل های کنار هم معمولا دارای رنگ های بسیار نزدیک به هم هستند . مثلا ، یک آسمان آبی ممکن ایت انواع آبی را در خود داشته باشد .معمولا این رنگها از نوع RGB یا طیف خاکستری هستند و یک عکس رنگی معمولی تقریبا 100000 رنگ از 16 میلیون رنگ یک RGB 24 بیتی را دارا می باشد .
گرافیک ها ( که شمل لوگو ها و تصاویر دو سطحی است ) معمولا پیوسته نیستند ( البته ممکن است دارای گرادیان رنگ باشند ؛ گرادیان رنگ یعنی سایه روشن در رنگ ها مثلا تغسسر آهسته از آبی به زرد ).گرافیک ها معمولا نقاشی هستند ، نع عکس، و از رنگ های کمی استفاده می کنند ( در حدود 16 رنگ ) .در یک کاریکاتور گرافیکی ، آسمان معمولا یک رنگ هست ( آسمان ما هم یک رنگ هست !! چقدر شاعرانه !!) ولی در یک عکس ممکن است تعداد زیادی آبی ممکن است وجود داشته باشد . و یا یک نقشه ممکن است 6 یا هفت رنگ برای نقشه و راهنما داشته باشد به علاوه ی رنگ سفید کاغذ و رنگ آب دریا . برای تخیه این چند رنگ می توان از تصاویر با رنگ های اندیسی استفاده کرد . معمولا کناره های تصاویر دارای سایه نیستند .



تصاویر JPEG(Joint Photographic Experts Group ):
این فرمت ( که اصطلاحا به آن "جی پگ ) گفته می شود ). برای عکس ها که نیاز دارند حجم کمی داشته باشند( برای e-mail یا سایت ها) مناسبترین گزینه است . JPG در حافظه ی دوربین های دیجیتالی به کار برده می شود ولی فرکت های RAW و یا TIF نیز در آنها استفاده می شود . فایل های JPG به طور شگفت انگیزی کوچک هستند . معمولا حجم آنها یک دهم حجم فایل اصلی هستند . این کاهش حجم شگفت انگیز قیمتی دارد . JPG از فشردگی با حذف داده استفاده می کند (lossy compression) . حذف داده یاعث می شود که کیفیت عکس ها پایین بیاید و این کاهش کیفیت قابل ترمیم و بازگشت نیست .
روش های فشردگی در فرمت های دیگر تقریبا بدون خذف اطلاعات هستند . فشردگی بدون حذف داده های اولیه را بیت به بیت باز می گرداند . ما به ذخیره دادن داده ها و باز گرفتن آنها در هنگام باز کردن آنها عادت کرده ایم. فایل های exel < یا word همانطور که ذخیره میش وند همانطور هم دوباره باز می شوند .و ما هیچ ذهنیتی نسبت به خذف اینگونه داده ها نداریم . TIF، BMP،GIF،PNG و فرمت های تصویری دیگر بدون حذف هستند .این "بدون حذف بودن " خود باعث می شود که برای فشردگی محدودیت هایی ایجاد شود ؛ به این معنا که نمی توان آنها را بیش از 10 تا 40 درصد کوچکتر کرد . در نتیجه راندمان فشردگی آنها پایین است .
ولی فایل های JPG اینطور نیستند . این نوع فشردگی دارای بازده بسیار بالایی است ( دارای فایل های بسیار کوچکی هستند) چون طوری طراحی شده است تا "با حذف" باشند .JPG تثویر را طوری تغییر می دهد تا برای فشردگی مناسب باشد . جزدیات بسایر کوچک که در فشردگی ممکن است مشکل ایجاد کنند( تغییرات رنگ بسیار کم ) صرف نظر می شوند . این باعث می شود تا یک فشردگی شگفت آوری درحجم تصویر ها بوجود بیایداین حذف شدن اطلاعات در تصویر اصلی به صورت از بین رفتن صافی و یکنواختی تصویر ظاهر می شود .( درجه ی آن می توند فرق بکند ). این خصوصیت JPG باعث میشود تفاوتی عمده بین آن و ذدیگر فرمت های تصویری بوجود بیاید .
این حرف شاید موعظه آمیز باشد و لی حتما دلیل قانع کننده ای برای استفاده از این فرمت داشته باشید .
در استفاده از e-mail و یا در سایت ها که لازم است اطلاعات از طریق مودم انتقال پیدا کند و همچنین کیفیت مهم نباشد ، این نوع فرکت مناسب است . بعضی جا ها واقعا لازم است حجم جای کیفیت را بگیرد .
همچنین این نکته را باید متذکر شد مه هر دفعه از که فایل به صورت JPG فشرده می شود ، کیفیت آن پاینن می آید . به هنمین دلیل تغییر دادن و ذخیره کردن دوباره ی JPG مسئله ای است .
در دوربین های دیجیتال ، گزینه ای وجود دارد که در آن می توان ادازه ی تصویر را انتخاب کرد. این انتخاب اندازه ی تصویر ، در اصل انتخاب نوع فشردگی تصویر می باشد .
تصاویری که در آن ویژگی ها و جزئیات تصویر کم است ، حجم خیلی کمتر می شود . برای دو تصویر هم اندازه و دارای روش JPG یکسان ولی محتویت مختلف اندازه ها می تواند بین 1 تا 2 برابر تفاوت داشته باشد .

از آنجایی که تصویر به اندازه ی بسیار کمی تغییر می کند ، اندازه ی تصویر یک پارمتر بسیار ضعیف برای فهمیدن تغییرات در کیفیت تصویر است( به این معنا که حجم تصویر نمی تواد سخنی از کیفیت آن بزند ) . برای یک تصویر RGB معمولی 24 بیت یم تصویر غیر قشرده 3 بایت به ازای هر پیکسل است . .به طور مثال ، یک تصویر با ابعاد 3000*2000 6 مگا پیکسل است . وقتی این تصویر یه صورت غیر فشرده ذخیره می شود 18 ماگابایت جا اشغال می کند . اگر با JPG با کیفیت بالا این تصویر ذخیره شود ، 25 تا 50 درصد حجم کل آن است یک JPG با 10 درصد حجم کل که دیگه آخرشه ( ولی کیفینت...).
یک نکته دیگر . رنگ ها خیلی بهتر از طیف خاکستری فشرده می شوند . به این معنا که حجم طیف خاکستری زیاد کاهش پیدا نمی کند ( چون تغییرات رنک زیاد نیست ).

و در آخر باید گفت که برای باز کردن تصاویر فشرده شده ، CPU باید به کار بیفتد . چون الگوریتم های پیچیده ی ریاضی در پشت JPG نهفته هستند . برنامه های مختلف نیز برای باز کردن JPG از روش های مختلف استفاده می کنند . به این معنا که ممکن است در باز کردن JPG( به منظور سریع باز کردن) میانبر یزنند. سریع تر بودن یعنی کیفیت تصویری متفاوت .
در نهایت ، تصویر نهایی JPG به جزئیات تصویر ،درجه ی فشرده سازی،روش فشرده سازی برنامه و روش باز کردن فایل JPG بستگی دارد .


یک مثال:


تصویری بدون فشردگی( از نزدیک):




تصویری با فشردگی






یک چیز جالب بگم، هر دو عکس به صورت JPG ذخیره شده اند!!!