التحويل إلى صورة نقطية

الموسوعة الحرة
صورة رسومية نقطية

في مجال رسومات الحاسوب ، تُعرف عملية تحويل الصور إلى صور نقطية ( الرسم النقطي ) بأنها عملية تحويل صورة مُوصوفة بصيغة رسومات متجهة ( أشكال) إلى صورة نقطية تُمثل الصورة الأصلية. [ 1 ] [ 2 ] ويمكن بعد ذلك عرض الصورة النقطية على شاشة حاسوب أو شاشة عرض فيديو أو طابعة ، أو تخزينها في ملف بصيغة bitmap . وقد يُشير مصطلح "الرسم النقطي" إلى تقنية رسم النماذج ثلاثية الأبعاد ، أو إلى تحويل عناصر العرض ثنائية الأبعاد ، مثل المضلعات والقطع المستقيمة ، إلى صيغة نقطية.

أصل الكلمة

مصطلح "التحويل إلى صورة نقطية" مشتق من الكلمة الألمانية Raster التي تعني " شبكة، نمط، مخطط " والكلمة اللاتينية rāstrum التي تعني " مكشطة، مجرفة " . [ 3 ] [ 4 ]  

صور ثنائية الأبعاد

الخطوط الأولية

تُعد خوارزمية بريسنهام للخطوط مثالاً على الخوارزمية المستخدمة لتحويل الخطوط إلى صور نقطية.

الأشكال الهندسية الأساسية للدائرة

تُستخدم خوارزميات مثل خوارزمية دائرة نقطة المنتصف لرسم الدوائر على لوحة قماشية منقطة.

تحويل المثلثات إلى صور نقطية

تحويل المثلثات إلى صور نقطية باستخدام قاعدة الزاوية العلوية اليسرى

تُعدّ المضلعات تمثيلاً شائعاً للنماذج ثلاثية الأبعاد الرقمية. قبل عملية التحويل إلى صورة نقطية، يتم تقسيم كل مضلع إلى مثلث - ولذلك، فإن إحدى المشكلات النموذجية التي يجب حلها في عملية التحويل إلى صورة نقطية ثلاثية الأبعاد هي تحويل المثلث إلى صورة نقطية.

الخصائص المطلوبة عادةً من خوارزميات تحويل المثلثات إلى صور نقطية هي أن تحويل مثلثين متجاورين (أي المثلثين اللذين يشتركان في ضلع واحد) إلى صور نقطية هو:

  1. لا يترك ذلك "ثقوبًا" (بكسلات غير مُرَسَّمة) بين المثلثات، بحيث يتم ملء المنطقة المُرَسَّمة بالكامل (تمامًا مثل سطح المثلثات المجاورة).
  2. لا يتم تحويل أي بكسل إلى صورة نقطية أكثر من مرة، أي أن المثلثات المحولة لا تتداخل. يضمن هذا أن النتيجة لا تعتمد على ترتيب تحويل المثلثات إلى صور نقطية. كما أن إعادة رسم البكسلات قد يؤدي إلى إهدار طاقة المعالجة على بكسلات سيتم استبدالها.

يؤدي هذا إلى وضع قواعد تحويل الصور إلى صور نقطية لضمان الشروط المذكورة أعلاه. تُسمى إحدى مجموعات هذه القواعد قاعدة الزاوية العلوية اليسرى ، والتي تنص على أن البكسل يتم تحويله إلى صورة نقطية إذا وفقط إذا

  1. يقع مركزها بالكامل داخل المثلث، أو
  2. يقع مركزها بالضبط على حافة المثلث (أو حواف متعددة في حالة الزوايا) - أي (أو، في حالة الزوايا، جميعها) إما الحافة العلوية أو اليسرى . 

الحافة العلوية هي حافة أفقية تمامًا وتقع فوق الحواف الأخرى، والحافة اليسرى هي حافة غير أفقية تقع على الجانب الأيسر من المثلث.

تحدد هذه القاعدة المثلث الذي ينتمي إليه بكسل على الحدود. يتم تنفيذها بواسطة Direct3D [ 5 ] [ 6 ] و OpenGL (على الرغم من أن المواصفات هنا لا تتطلب سوى قاعدة متسقة [ 7 ] ).

صور ثلاثية الأبعاد

تُعدّ عملية التحويل إلى صورة نقطية إحدى التقنيات الشائعة في عرض النماذج ثلاثية الأبعاد. وبالمقارنة مع تقنيات العرض الأخرى، مثل تتبع الأشعة ، تتميز هذه العملية بسرعتها الفائقة، ولذلك تُستخدم في معظم محركات العرض ثلاثية الأبعاد التي تعمل في الوقت الفعلي. مع ذلك، فإن التحويل إلى صورة نقطية هو ببساطة عملية حساب العلاقة بين هندسة المشهد والبكسلات، ولا يُحدد طريقة معينة لحساب لون هذه البكسلات. يتم تحديد اللون الخاص لكل بكسل بواسطة مُظلل البكسل (الذي يُمكن برمجته بالكامل في وحدات معالجة الرسومات الحديثة ). وقد يأخذ التظليل في الاعتبار تأثيرات فيزيائية، مثل موضع الضوء، أو تقريبها، أو حتى غرضًا فنيًا بحتًا.

تُنفَّذ عملية تحويل النماذج ثلاثية الأبعاد إلى صور نقطية على سطح ثنائي الأبعاد لعرضها على شاشة الحاسوب (" مساحة الشاشة ") غالبًا بواسطة مكونات ثابتة الوظائف (غير قابلة للبرمجة) ضمن مسار معالجة الرسومات . ويعود ذلك إلى عدم وجود دافع لتعديل تقنيات التحويل النقطي المستخدمة في وقت العرض [ 8 ]، كما أن استخدام نظام مُخصَّص لهذا الغرض يُتيح كفاءة عالية.

جودة

دقة البكسل (يسار) مقابل دقة البكسل الفرعي (وسط) مقابل منع التعرجات (يمين)

يمكن تحسين جودة التحويل النقطي باستخدام تقنية منع التعرجات ، التي تُنتج حوافًا ناعمة. أما دقة البكسل الفرعي فهي طريقة تأخذ في الحسبان المواضع على نطاق أدق من شبكة البكسل، ويمكنها إنتاج نتائج مختلفة حتى لو كانت نقاط نهاية الشكل تقع ضمن نفس إحداثيات البكسل، مما يُنتج رسومًا متحركة أكثر سلاسة. كانت الأجهزة البسيطة أو القديمة، مثل بلاي ستيشن 1 ، تفتقر إلى دقة البكسل الفرعي في التحويل النقطي ثلاثي الأبعاد. [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ مايكل ف. ووربويز (30 أكتوبر 1995). نظم المعلومات الجغرافية: منظور علوم الحاسوب . مطبعة سي آر سي. ص  232 وما بعدها. رقم ISBN 978-0-7484-0065-2.
  2. ↑ كانغ تسونغ تشانغ (27 أغسطس 2007). برمجة كائنات Arc باستخدام VBA: منهج موجه نحو المهام، الطبعة الثانية . مطبعة CRC. الصفحات 91 وما بعدها. ISBN  978-1-4200-0918-7.
  3. ↑ هاربر، دوغلاس. "raster" . قاموس أصل الكلمات على الإنترنت .
  4. ↑ rastrum . تشارلتون تي. لويس وتشارلز شورت. قاموس لاتيني ضمن مشروع برسيوس .
  5. ↑ "قواعد تحويل الصور إلى صور نقطية (Direct3D 9)" . وثائق مايكروسوفت . تم الاطلاع عليها بتاريخ 19 أبريل 2020 .
  6. ↑ "قواعد التحويل إلى صورة نقطية (DirectX11)" .
  7. ↑ OpenGL 4.6 (PDF) . ص 478. 
  8. ↑ "التحويل إلى صورة نقطية: تطبيق عملي" . www.scratchapixel.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2023-10-06 .
  9. ↑ "مشاكل تحويل الصور النقطية في بلاي ستيشن" . ليبرترو . 4 أكتوبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أبريل 2020 .