تعلم ماهية الكمبيوترات الكفية... الجزء الرابع

شاشات الكمبيوترات الكفية:
يتكون سطح الشاشة بشكل عام إلى نقاط عديدة و دقيقة تسمى بالبكسل )PIXEL=PIXture ELement( و التي تكون مع بعضها البعض الصورة المعروضة كما يطلق على عدد البكسلز أيضاً مسمى )Resolution(. يتسع مسمى البكسل ليشمل مسميات في أكثر من معنى، فمن الممكن أن تعني المسمى السابق و الذي يعني بالصورة في شاشات العرض، ومن الممكن أن تعني النقطة الحبرية الواحدة في الوررقة المطبوعة من الطابعة و التي تجتمع مع غيرها لتكون الكلام أو الصورة المطبوعة. بشكل عام، كلما زاد عدد البكسل في الصورة، كلما زاد صفاء الصورة و نقاوتها و أصبح بالأمكان تكبير الصورة و الحصول على تفاصيل دقيقة من هذا التكبير.
عندما نتكلم عن عدد البكسل في شاشة ما، فإنا )مثلاً( نقول لأن الشاشة تحوي )640x480( بكسلز، مما يعني أن البكسلز موزع على سطح الشاشة بالشكل التالي: )640( صف أفقي من النقاط و )480( عمود من النقاط، مما يعني أن عدد البكسلز )النقاط( الكلي هو )640 x 480 = 307,200( أو )3( ميجا بكسل تقريباً، كما نستطيع أن نقول أن الكاميرا الرقمية تحوي )3( ميجا بكسل فقط من دون أن القول بأن عدد البكسلز فيها يساوي )640x480(.
بما أن البكسلز تكون الصورة المطلوب عرضها، إذا فهي عبارة عن الوان و إضاءات الصورة المعروضة. كل بكسل هي عبارة عن عدد يوضح اللون )Color( و الإضاءة )Brightness(، هذه الأعداد يقوم الكمبيوتر بتكوينها و إرسالها إلى الشاشة لتقوم بعرضها. يتم الرجوع للألوان عن طريق أحد النظامين:
• النظام )R=Red, G=Green, Blue( و الذي يقول أن عند الأخذ باللون الأحمر )R( و الأخضر )G( و الأزرق )B(، فإنه يمكننا الحصول على أي لون بمزج مقادير معينة من هذه الألوان الثلاثة. فعلى سبيل المثال، يمكننا إستخراج اللون الأصفر عن طريق مزج اللونين الأخضر و الأحمر، أو بالشكل التالي: )R=255, G=255, B=0(.
• النظام )H=Hue, S=Saturation, L= Lightness( والذي يقول بأنه و بمعرفة اللون )Hue( ومدى تشبعه )Saturation( وإضاءته )Lightness( فإن يمكننا الحصول على أي لون بمعرفة هذه البيانات الخاصة به. فعلى سبيل المثال، يمكننا إستخراج اللون الأصفر عن بالشكل التالي: )H=40, S=240, L=120(.
عندما يتم تصنيع الشاشات، فإن سطح الشاشة تصنع على شكل نقاط فائقة الصغر )Dots( ليتم عرض قيم البكسلز القادمة من الكمبيوتر عليها، قياس هذا العدد يتم عن طريق ما يسمى بـ)النقط في الإنش الواحد( أو )Dots Per Inch = DPI( ]وهي إستخدام خاطئ لكنه إنتشر وبدأت المصانع تأخذ هذه التسمية على الرغم من خطئها لإنتشارها[.
كل نقطة على سطح الشاشة تتكون من ثلاث نقاط )تسمى بالبكسل الثانوي أو ]Sub Pixel[(: نقطة لتمثيل اللون الأحمر، نقطة لتمثيل اللون الأخضر و نقطة لتمثيل اللون الأزرق تجتمع لتعرض الألوان الممتزجة لتكوين الألوان المراد عرضها. لو أفترضنا أنك قمت بتكبير البكسل مئات المرات )إن لم تكن ألوف المرات( فإنك لن تشاهد ألوان غير )أحمر، أخضر، أزرق( على سطح الشاشة.
فلنفترض أن النظام يستخدم نظام ألوان من )24( بت )يسمى بالعمق اللوني ذو 24 بت(، فهذا معناه أن التقسيم يكون بالشكل التالي:
• 8 بت مخصصة لمراحل اللون الأحمر.
• 8 بت مخصصة لمراحل اللون الأخضر.
• 8 بت مخصصة لمراحل اللون الأزرق.
أو نختصرها بالشكل التالي: ]RGB=888[.
لنفترض أيضاً أن قيمة البكسل المراد عرضه مكونة من القيم التالية: )R, G, B(=)255,255,0(، و هو اللون الأصفر. إذاً النتيجة ستكون بإضاءة البكسل الثانوي الخاص باللون الأحمر بقيمة )255( و إضاءة البكسل الثانوي الخاص باللون الأخضر بقيمة )255( بينما لا يضاء البكسل الثانوي الخاص باللون الأزرق. إمتزاج اللونين الأحمر و الأخضر سيكونان اللون الأصفر المراد عرضه للعين.
بناء على العمق اللوني المستخدم يتم تقسيم عدد بتات البكسل الواحد نفسه إلى ثلاثة أقسام بحيث يختص كل قسم بلون واحد. مثلاً: عند إستخدام 16 بت للتمثيل اللوني، فإن كل بكسل يتم تقسيمه إلى ثلاثة أقسام ثانوية لتمثيل ألوانه بتخصيص: 5 بت للون الأحمر، 6 بت للون الأخضر، 5 بت للون الأزرق )لاحظ أن البت الزائد خصص للون الأخضر بسبب تحسس العين البشرية الزائد للون الأخضر بالذات(، أو نختصرها بالشكل التالي: ]RGB=565[.
وعند إستخدام 24 بت لتمثيل النظام اللوني فإن التخصيص يكون بالشكل التالي: ]RGB=888[.
وعند إستخدام 32 بت لتمثيل النظام اللوني فإن التخصيص يكون بالشكل التالي: ]RGB=888[ و يتم حجز 8 بت لتمثيل الشفافية )Opacity( الخاصة بالبكسل.
بناء على عدد البتات المخصصة للتمثيل اللوني )يسمى بالعمق اللوني ]Bit Depth[(، نستطيع أن نعرف كم من لون نستطيع أن نعرضه على الشاشة وذلك بأن نرفعه للأس )2(، مثلاً:
• عندما يكون العمق اللوني = )4( بت، عدد الألوان=)2( أس )4( = )16( لون.
• عندما يكون العمق اللوني = )8( بت، عدد الألوان=)2( أس )8( = )256( لون.
• عندما يكون العمق اللوني = )16( بت، عدد الألوان=)2( أس )16( = )65,536( لون. يسمى هذا النظام بنظام الألوان العالية )High color( و يستخدم في أغلب الكمبيوترات الكفيةوأجهزة الهواتف النقالة.
• عندما يكون العمق اللوني = )24( بت، عدد الألوان=)2( أس )24( = تقريباً )16( مليون لون. يسمى هذا النظام بنظام الألوان الحقيقة )True color( لأنه يظهر ألوان أكثر مما يمكن للعين البشرية أن تميزه )ترى العين البشرية ما يقارب 10 مليون لون فقط( و يستخدم في أغلب الهواتف النقالة الحديثة مثل )Nokia( و )Sony Ericsson( و غيرها.
• عندما يكون العمق اللوني = )48( بت، عدد الألوان=)2( أس )48( = تقريباً )281( مليار لون. و إستخدامتها هذا النظام محدودة بشكل واضح.
بالمقارنة، ملفات الصور لها نظامها اللوني الخاص بها أيضاً، فنظام )GIF( يستخدم )8( بت لتمثيل )256( لون، ويستخدم نظام صور )TIFF( عدد )48( بت للتمثيل )281( مليار لون مما لا تقدر على تمثيلها أغلب الكمبيوترات الشخصية الحديثة )إن لم تكن كلها( ولكنها تستخدم في الطابعات بشكل أكثر لتخرج النتائج المطبوعة على الورق بشكل دقيق.
العرض في الشاشات:
عند النظر إلى بيانات دليل المستخدم في شاشة ما، فإننا نجد مصطلحين مهمين تقدمها الشركة المصنعة للشاشة، هما العدد الأصلي للبكسلز )Native Pixels( و العدد المنطقي لها )Logical Pixels(. العدد الأصلي للبكسلز هو الميزان الصحيح بين عدد البكسلز و بين عدد العوامل الأخرى في الشاشة يتم تحديده من قبل الشركة المصنعة للشاشة لتعرض الشاشة أفضل ما يمكنها عرضه. بينما العدد المنطقي للبكسلز يحدد النطاق من الـ)Resolution( و الذي تستطيع الشاشة أن تقوم بعرضه عند تغيير الـ)Resolution( من قبل نظام التشغيل بحيث يتم ضمان وضوح الصورة وعدم اهتزازها. مثلاً، عندما نقول أن العدد الأصلي للبكسلز هو )1280x1024(:
• أفضل وضع للبكسلز تستطيع الشاشة أن تقوم بعرضه هو )1280x1024(.
• عند اختيار )800x600( يرسم البكسل الافتراضي )Logical Pixels( على أكثر من بكسل أصلي )Native Pixels( فتظهر الصورة مكبرة.
• عند اختيار )1600x1200( فإن الشاشة لا تستطيع عرضها لأن )Logical Pixels( أكثر من )Native Pixels(.
تستخدم أغلب الكمبيوترات الكفيةعدد )114( نقطة في الإنش الواحد في شاشاتها )114 DPI(، مستخدمة نسبة )3:4( لبيان علاقة طول الشاشة بعرضها، أي أن:
• )الطول*4 = العرض*3(
إذا ومن خلال المعادلة التي سبق ذكرها يمكننا حساب الطول و العرض )بالبوصة(:
• شاشة بقياس )2.8( بوصة، )طول،عرض(=)2.24 , 1.68(
• شاشة بقياس )3.5( بوصة، )طول،عرض(=)2.8 , 2.1(
مع الأخذ في الحسبان أن البوصة الواحدة = )2.54( سنتيمتر.
كنتيجة، يمكننا حساب الـ)DPI( لهم بالشكل التالي:
• عند إستخدام نظام )QVGA( و الذي يساوي )240*320(:
o شاشة بقياس )2.8( بوصة: 143 DPI
o شاشة بقياس )3.5( بوصة: 114 DPI
• عند استخدام نظام )VGA( و الذي يساوي )640*480(:
o شاشة بقياس )2.8( بوصة: 286 DPI
o شاشة بقياس )3.5( بوصة: 229 DPI
عند استخدام شاشة عرض صغيرة لعرض عدد كبير من البكسلز )كأن نستخدم VGA على شاشات الكمبيوترات الكفية(، تصغر الكائنات في الشاشة و تبدو صغيرة لأن مساحة البكسل صغرت فيما أزداد عددها مما كبر )نسبياً( سطح المكتب نفسه. يمكن إيجاد حل لهذه المشكلة باستخدام أيقونات أكبر )مثلاُ أيقونات ]64*64[ بكسل بدلاً من أيقونات ]32*32[ بكسل( عندها ستكبر الأيقونة و تكون أوضح بكثير وذات وحواف انسيابية أكثر من ذي قبل.
الإستخدام الخاطئ لمصطلح )DPI(:
يكثر الإستخدام الخاطئ لمسمى )DPI( كإستخدامه لمعرفة دقة في الشاشات وهذا خاطئ وغير دقيق. الصحيح هو حساب البعد بين نقطتين عن بعضهما البعض في الشاشة أو ما يعرف بـ)Dot Pitch( وتقاس هذه الوحدة بالمليمتر. كلما صغر هذا البعد كلما إزدادت دقة الشاشة، وكلما كبر هذا البعد كلما قلت دقة الشاشة.
معايير تصنيف الشاشات:
الآن، بقي علينا أن نعرف العوامل المؤشرة على الشاشة لتحديد الشاشة الجيدة و الشاشات الغير جيدة. بشكل عام وعند تقييم أي شاشة فإننا ننظر إلى خمسة معايير:
• المعيار الأول: عدد البكسلز:
كلما زادت عدد البكسل كلما إزدادت دقة الشاشة. في الوقت الحالي يوجد نوعين من أنواع تصنيف البكسلز في الكمبيوترات الكفيةمنها:
o النوع الأول: شاشات من نوع )QVGA( ويصبح عدد البكسلز فيها )320x240(.
o النوع الثاني: شاشات من نوع )VGA( ويصبح عدد البكسلز فيها )640x480(.
للمعلومية، فإن أحدث أجهزة التلفاز من نوع )CRT = Cathode Ray Tube( لا زالت تستخدم عدد بكسلز )512x400( مع نسبة طول/عرض تساوي )4:3( لهذا تعتبر رديئة لعرض شاشات الكمبيوتر.
• المعيار الثاني: عدد ألوان البكسل الواحد:
وهو العمق اللوني، توجد عدة أنظمة من الألوان تستخدم في الهواتف النقالة و الكمبيوترات الكفية، قديماً، كان الإعتماد على أنظمة الألوان التالية:
o شاشة اللون الأحادي
o شاشة التدرج الرمادي
o شاشة ذات )256( لون، وتعتمد على )8( بت لتمثيل النظام اللوني.
o شاشة ذات )4,096( لون، وتعتمد على )12( بت لتمثيل النظام اللوني.
حديثاً، يوجد نظامين فقط من الألوان تستخدم الآن:
o )65,536( لون، وتعتمد على )16( بت.
o )262,144( لون، وتعتمد على )18( بت.
تجدر الإشارة إلى أنه كلما زاد عدد الألوان، كلما بطء الجهاز، و أصبحت الصورة أكثر واقعية. و العكس بالعكس، فكلما قل عدد الألوان، كلما زادت سرعة الجهاز و أصبحت الصورة أقل واقعية.
للمعلومية فقط، فإن الكمبيوتر الشخصي يستخدم نظام ذو )16,777,216( لون والمعتمد على )24( بت لتمثيل النظام اللوني )888(=)RGB(.
• المعيار الثالث: حجم الشاشة:
وهذا المعيار واضح من أسمه، حيث تختلف أحجام الشاشات فتبدأ من )2.36"( حتى تصل إلى )3.5"( مروراً بـ )2.4"( و )2.7"( و )2.8"(، وتختلف الرغبات بأحجام الشاشات، فمن المستخدمين من يرغب بالشاشات الصغيرة و منهم من يرغب بالشاشات الكبيرة.
• المعيار الرابع: نوع الشاشة:
في الوقت الحالي، يوجد نوعان من الشاشات في الأسواق. فنوع شاشة )LCD( تقنية قديمة لكنها لا زالت مسيطرة إلى الآن في سوق شاشات الكمبيوترات الكفية. وشاشات )OLED( تقنية حديثة و رائعة لكنها لم تطرح بعد في سوق شاشات الكمبيوترات الكفية. فيما يلي مقارنة بين هاتين الشاشتين:
شاشات )Liquid Crystal Display = LCD(:
 مكلفة السعر.
 تستهلك الكثير من طاقة البطارية.
 تحتاج إلى ضوء خلفي )Backlight( مما يستهلك الكثير من طاقة البطارية.
 عدم وضوحها عند النظر إليها من الجانب.
 معدل الإستجابة للإشارات الإلكترونية بطيء.
 تصل دقة شاشاتها في المعدل إلى )114 DPI(.
شاشات )Organic Light Emitting Diode = OLED(:
 رخيصة السعر.
 تستهلك القليل من طاقة البطارية.
 لا تحتاج إلى ضوء خلفي )Backlight(.
 واضحة عن النظر اليها من الجانب.
 شاشة أكثر وضوح.
 سرعة أكبر.
 شاشة أنحف مع وزن أقل بشكل واضح.
 معدل الإستجابة للإشارات الإلكترونية سريع جداً )أسرع بـ]100[ إلى ]1000[ من شاشات ]LCD[(.
 شاشة ذات سطوع أكثر.
 تحتمل درجة الحرارة العالية.
 بالإمكان في المستقبل بناء شاشات ذات دقة عالية تصل إلى )300 DPI(.
• المعيار الخامس: معدل الإنعاش و التحديث في الشاشة )Refresh Rate(:
في ذاكرة الرام، يوجد جزء تخزين محدد يسمى )Frame Buffer(، تأخذ الشاشة ما يوجد في هذه الجزء المحدد لتقوم بعرضه. دعونا نفترض أن الشاشة من نوع )QVGA( و التي تساوي )320x240( بكسل أو )76,800( بكسل. بفرض أن كل بكسل يتم تمثيل ألوانه بـ)65,536( لون، أي أنه يستخدم )16( بت لتمثيل النظام اللوني. إذاً فمن اللازم لعرض الشاشة أن يتم إرسال )16*76800( أو )1,228,800( بت من الـ)Frame Buffer( إلى الشاشة، و عند تغيير مكونات هذا الجزء، يتم تغيير عرض الشاشة. لذا فالبرامج تقوم بتغيير مكونات )Frame Buffer( بينما تقوم الشاشة بأخذ مكونات هذا المكان لتعرضها و تحدثها باستمرار.
يمثل معدل تحديث الشاشة عدد مرات أخذ الشاشة محتويات الـ)Frame Buffer( في الثانية الواحدة. مثلاً، عند معدل تحديث شاشة )60Hz(، فإنه يتم أخذ محتويات هذا المكان التخزيني )60( مرة في الثانية الواحدة. رفع قيمة معدل تحديث الشاشة يقلل من نسبة الوميض)Flickering( و إرهاق العين )Eye Strain