Foundations of Computer Graphics - Lecture 1 [Part 2]

مقدمة
  • هنكمل الشابتر الاول ,الجزء ده من المحاضرة بيكمل كلامنا عن تمثيل الصور الرقمية.
  • هنفصل أكتر في Raster Graphics و Vector Graphics، ونفهم بالتفصيل الـ Pixels و Pixel Art، وفي الآخر هنفرق بين الـ Pixels والـ Points والـ Dots.

1) Representing and Storing Digital Images

  • زي ما عرفنا الصور بتتخزن وتتمثل بطريقتين أساسيين:
    • Raster Graphics
    • Vector Graphics.

2) Raster Graphics in Detail

definition

Raster Graphic, or Bitmap Graphic, is an image made from many small colored square elements called pixels or dots.

  • الـ Raster Image بتتكون من شبكة pixels.
  • كل pixel ليه:
    • لون color
    • مكان position
  • الصورة بتتحدد بحاجتين مهمين:
    • ا Resolution: العرض × الارتفاع بالـ pixels
    • ا Color Depth: عدد الـ bits المستخدمة عشان تمثل لون كل pixel

خواص الـ Raster Graphics

الخاصية معناها
Pixel-Based الصورة عبارة عن عدد ثابت من الـ pixels
Resolution-Dependent لو كبرت الصورة أكتر من حجمها الطبيعي الجودة بتقل وبتبكسل
File Formats زي JPEG, PNG, GIF, BMP, TIFF
Color Representation ممكن تستخدم RGB, CMYK, أو Grayscale

مميزات الـ Raster Graphics

  • مناسبة للصور الواقعية photographs.
  • بتتعامل كويس مع الصور المعقدة اللي فيها تغيرات ألوان بسيطة وتدريجات كتير.
  • سهل تعدل على pixels معينة جوه الصورة.
  • بتستخدم في الـ Pixel art , Web images

عيوب الـ Raster Graphics

  • بتفقد الجودة لما تكبرها بسبب الـ Pixelation.
  • الصور الـ high-resolution بتاخد مساحه كبيره.
  • صعب تعدل شكل معين لوحده من غير ما تأثر على باقي الصورة، عشان الصورة كلها pixels مش objects مستقلة.

3) Vector Graphics in Detail

definition

Vector Graphics represent images using mathematical equations that define shapes, lines, curves, and colors.

  • الـ Vector Graphics بتتمثل بمعادلات رياضية وبتبقي عباره عن:
    • Points
    • Lines
    • Curves
    • Polygons

خواص الـ Vector Graphics

الخاصية معناها
Resolution-Independent تقدر تكبرها لأي حجم من غير فقدان جودة
Mathematical Representation الأشكال بتتحدد بمعادلات ونقط وخطوط ومنحنيات
File Formats زي SVG, AI, EPS, PDF
Color Representation ممكن تستخدم RGB, CMYK, أو Gradients

مميزات الـ Vector Graphics

  • مناسبه للـ logos والـ icons والرسومات اللي بتتغير أحجامها كتير.
  • حجم الملفات غالبا صغير، خصوصا مع الأشكال البسيطة.
  • سهل تعدل shapes معينة لوحدها.
  • دقيقة جدا، عشان كده مناسبة للـ technical drawings والـ designs.

عيوب الـ Vector Graphics

  • مش مناسبة للصور الواقعية أو الـ photorealistic images.
  • عمل تفاصيل كتير جدا بالـ vector ممكن يبقى time-consuming.
  • الـ rendering بتاع vector images المعقدة ممكن يحتاج processing power أكتر.

4) Raster vs Vector

ا Feature Raster Graphics Vector Graphics
Representation Grid of pixels Mathematical equations / paths
Scalability Resolution-dependent وبتبكسل لما تكبر Resolution-independent وبتكبر من غير فقدان جودة
File Size أكبر وبيعتمد على الـ resolution أصغر غالبا خصوصا في الأشكال البسيطة
Editing Pixel-based editing Shape-based editing
Realism ممتازة للـ photorealistic images مش بتبقي واقعية اوي
Common Formats JPEG, PNG, GIF, BMP SVG, AI, EPS, PDF
Applications Photography, web images, textures Logos, illustrations, technical drawings
Example raster vector

When to Use Raster Graphics

  • لما تحتاج صور واقعية زي photographs.
  • لما تكون شغال على textures أو gradients معقدة.
  • لما الصورة هتتعرض بحجم ثابت أو resolution ثابت زي web images.

When to Use Vector Graphics

  • لما تحتاج صورة قابلة للتكبير والتصغير زي logos و icons.
  • لما تعمل illustrations أو technical drawings.
  • لما الصورة هتتطبع بأحجام مختلفة زي business cards أو billboards.
بصمجيات
  • لو عايز تفاصيل واقعية يبقى Raster, لو عايز shapes وخطوط وlogo ومحتاجة scaling يبقى Vector.

5) Pixels

definition

Pixel is short for Picture Element, and it is the smallest addressable element in a digital image.

  • الـ Pixel هو أصغر وحدة ممكن تتحكم فيها في الصورة الرقمية وهو حجر الاساس للـ Raster Graphics.
  • الـ pixels بتترتب في شبكة 2D منتظمة وعدد الـ pixels هو اللي بيحدد الـ Resolution.

Grid Structure

  • الصورة بتتكون من rows و columns وكل pixel ليه مكان في الشبكة.
  • الـ resolution بيتكتب بالشكل ده:
    • width × height
    • مثال: 1920 × 1080 يعني 1920 pixels أفقي و 1080 pixels رأسي.

Resolution

  • كل ما عدد الـ pixels يزيد، الصورة تبقى أوضح وأحد, أمثلة على resolutions:
    • 320 × 200: low resolution
    • 1920 × 1080: Full HD
    • 3840 × 2160: 4K

Black-and-White / Grayscale Images

  • في الصور الـ grayscale أو black-and-white، كل pixel بيتخزن كقيمة intensity, ممكن تبقى من:
    • 0.0: black
    • 1.0: white
  • بس عشان التخزين binary، غالبا بتتخزن كـ integer من:
    • 0: black
    • 255: white

Color Images

  • في الصور الملونة، كل pixel بيتكون من 3 components:
    • Red R
    • Green G
    • Blue B
  • كل component غالبا بيتخزن في 8-bit من 0 لـ 255.
  • عدد الألوان الممكنة في RGB 24-bit:
    • 256 × 256 × 256 = 16,777,216 colors

Example

  • صورة resolution بتاعها 800 × 600 فيها:
    • 800 × 600 = 480,000 pixels
  • زيادة الـ resolution بتحسن الجودة عشان بتزود عدد الـ pixels المتاحة لتمثيل التفاصيل الصغيرة.

6) Pixel Art

definition

Pixel Art is a form of digital art created using raster graphics software, where images are edited at the pixel level.

  • الـ Pixel Art بيتم عن طريق تعديل pixels واحدة واحدة أو باستخدام algorithms.
  • كان منتشر جدا في الألعاب القديمة لان ساعتها كانت امكانيات الاجهزه ضعيفه, بس لسه مستخدم لحد دلوقتي عشان شكله المميز والـnostalgia.
  • الـ Pixel Art ممكن يتعمل بالايد أو بـ algorithms, بيستخدم عدد ألوان محدود عشان يبقي بسيط , وبيبقي فيها عيوب مقصودة بتدي character للشكل.
pixel art pixel art

12) الفرق بين Pixels, Points and Dots

A) Pixel

  • الـ Pixel هو أصغر عنصر في electronic image (صور علي الشاشات مش صور حقيقية بتترسم علي ورق).
  • كل ما عدد الـ pixels يزيد، جودة الصورة تزيد.
  • في الشاشات الملونة، الـ pixel غالبا بيتكون من 3 subpixels,ا red, green , blue

B) Point

  • الـ Point واختصارها pt هي وحدة قياس في typography.
  • بتستخدم لقياس ارتفاع الخطوط font heights والـ 1 point بتساوي 1/72 inch.
  • علاقة الـ points بالـ pixels بتعتمد على screen resolution أو PPI.

C) Dot

  • الـ Dot هي أصغر وخدة physical بيعملها بستخدمها الطابعات (printers) على الورق.
  • بيتقاس غالبا باستخدام DPI,معناها Dots Per Inch

Key Differences

Feature Pixel Point Dot
Meaning أصغر وحدة في digital image وحدة قياس للـ layout والنص أصغر ink/print element
Used In Screens, digital graphics Typography, print design Printers, scanners
Physical Size بيعتمد على screen density ثابت: 1/72 inch بيعتمد على printer resolution
Example 1920 × 1080 12 pt font 300 DPI

Relationships

  • Pixels vs Points:

    • الـ pixels هيا screen-based وبتعتمد على PPI.
    • الـ points عباره عن وحدة قياس ثابتة.

  • Points vs Dots:

    • الـ points للتصميم والـ typography.
    • الـ dots للطباعة.
    • علاقة الاتنين بتعتمد على DPI بتاع الطابعة.

  • Pixels vs Dots:

    • الـ pixels رقمية digital.
    • الـ dots مادية physical.
بصمجيات
  • Pixel للشاشة.
  • Point للخطوط والقياسات الطباعية.
  • Dot للطابعة.

13) ملخص المحاضرة

كده خلصنا الجزء التاني

اتكلمنا في المحاضره دي عن تمثيل وتخزين الصور الرقمية وعرفنا بالتفصيل الفرق بين Raster Graphics (صور من Pixels، بتعتمد على Resolution، بتتبكسل لما تكبر) و Vector Graphics (صور من معادلات رياضية، scalable، مناسبة للوجوهات).

وعرفنا الـ Pixel بالتفصيل - إنه أصغر وحدة في الصورة الرقمية، وإن الـ Resolution بتتحسب بـ Width × Height، وإن كل Pixel في الصور الملونة بيتكون من 3 مكونات R, G, B.

واتكلمنا عن Pixel Art وإنه كان منتشر في الألعاب القديمة ولسه مستخدم لغاية دلوقتي لشكله المميز.

وفي الآخر فرقنا بين Pixel (للشاشة)، Point (للطباعة والخطوط و 1 pt = 1/72 inch)، و Dot (أصغر وحدة في الطباعة وتتقاس بـ DPI).