الشفافية (رسم بياني)

تُتيح رسومات الحاسوب إمكانية تحقيق الشفافية في عدد من صيغ الملفات . يُستخدم مصطلح " الشفافية " بطرق مختلفة، ولكن أبسط تعريف له هو "الشفافية الكاملة"، أي أن يكون العنصر غير مرئي تمامًا. يجب أن يكون جزءٌ فقط من الرسم شفافًا تمامًا، وإلا فلن يكون بالإمكان رؤيته. أما "الشفافية الجزئية" أو "الشفافية الجزئية" فهي أكثر تعقيدًا، حيث يُحقق تأثير الشفافية الجزئية في الرسم، كما هو الحال في الزجاج الملون. ولأن الصفحة المطبوعة أو شاشة الحاسوب أو التلفزيون لا يمكن أن تكون إلا بلون واحد في كل نقطة، تُحاكى الشفافية الجزئية دائمًا بدرجة ما عن طريق مزج الألوان . توجد طرق عديدة لمزج الألوان، لذا قد يكون مفهوم الشفافية غامضًا في بعض الحالات.

بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون الشفافية "ميزة إضافية" لتنسيق الرسومات، وستتجاهل بعض برامج الرسومات الشفافية.

تشمل تنسيقات ملفات الصور النقطية التي تدعم الشفافية GIF و PNG و WebP و BMP و TIFF و TGA و JPEG 2000 ، إما من خلال لون شفاف أو قناة ألفا .

تدعم معظم تنسيقات الرسومات المتجهة الشفافية ضمنيًا لأنها ببساطة تتجنب وضع أي كائنات في نقطة معينة. يشمل ذلك تنسيقي EPS و WMF . بالنسبة للرسومات المتجهة، قد لا يُعتبر هذا شفافية بالمعنى الدقيق، ولكنه يتطلب برمجة دقيقة مماثلة لتلك المطلوبة للشفافية في تنسيقات الرسومات النقطية.

قد تسمح تنسيقات المتجهات الأكثر تعقيدًا بدمج الشفافية بين العناصر داخل الرسم، وكذلك العناصر الموجودة أعلاه. ويشمل ذلك تنسيقات SVG و PDF .

يُظهر محرر الرسومات النقطية المناسب الشفافية بنمط خاص، على سبيل المثال نمط رقعة الشطرنج.

يمكن تعريف أحد عناصر الألوان في لوحة ألوان صورة GIF أو PNG على أنه "شفاف" بدلاً من كونه لونًا حقيقيًا. هذا يعني أنه عندما يصادف برنامج فك التشفير بكسلًا بهذه القيمة، يتم عرضه بلون خلفية الجزء من الشاشة الذي توجد فيه الصورة، حتى لو كان هذا اللون يختلف من بكسل لآخر كما هو الحال في صورة الخلفية .

تشمل التطبيقات ما يلي:

• يمكن ملء الصورة غير المستطيلة إلى المستطيل المطلوب باستخدام محيط شفاف؛ ويمكن أن تحتوي الصورة على ثقوب (على سبيل المثال، أن تكون على شكل حلقة).
• في سلسلة من النصوص، يمكن إعطاء رمز خاص يتم استخدام صورة له لأنه غير متوفر في مجموعة الأحرف، خلفية شفافة، مما ينتج عنه خلفية متطابقة.

ينبغي اختيار اللون الشفاف بعناية، لتجنب اختفاء العناصر التي تصادف أنها بنفس اللون.

حتى هذا الشكل المحدود من الشفافية يعاني من تطبيق غير منتظم، على الرغم من أن معظم متصفحات الويب الشائعة قادرة على عرض صور GIF شفافة. لكن هذا الدعم غالبًا لا يشمل الطباعة، وخاصةً أجهزة الطباعة (مثل PostScript ) التي لا تدعم الشفافية في الجهاز أو برنامج التشغيل. أما خارج نطاق متصفحات الويب، فإن دعم ملفات GIF الشفافة غير مضمون.

قيود حواف البكسلات الشفافة

يجب ألا تحتوي حواف الأحرف والصور الأخرى ذات الخلفية الشفافة على تدرجات رمادية : تُستخدم هذه التدرجات عادةً للألوان الوسيطة بين لون الحرف/الصورة ولون الخلفية، حيث تكون درجات الرمادي عادةً وسيطة بين لون الحرف الأسود والخلفية البيضاء. مع ذلك، على سبيل المثال، في حالة الخلفية الحمراء، ستكون الألوان الوسيطة حمراء داكنة. ستؤدي البكسلات الرمادية على الحواف إلى نتيجة قبيحة وغير واضحة. بالنسبة للخلفيات ذات الألوان المتغيرة، لا توجد ألوان وسيطة ثابتة مناسبة.

تسمح بعض صيغ الصور، مثل PNG وTIFF، بالشفافية الجزئية عبر قناة ألفا، مما يحل مشكلة محدودية الحواف. فبدلاً من أن تكون كل بكسل إما شفافة أو غير شفافة، يمكن ضبطها على 254 مستوى من الشفافية الجزئية، مما يسمح بظهور جزء من صورة الخلفية من خلال صورة المقدمة.

يُستخدم التظليل الجزئي بشكل أساسي لإنتاج "حواف ناعمة" في الرسومات بحيث تمتزج مع خلفيتها. ^{[ 1 ]} انظر أيضًا: أحادي اللون أو بتدرجات الرمادي ، ومضاد التعرج . كما يُمكن استخدام التظليل الجزئي لجعل الصورة أقل وضوحًا، مثل العلامة المائية أو الشعار؛ أو لجعل شيء ما شفافًا، مثل ظهور شبح في لعبة فيديو. يُتيح تحريك قناة ألفا في برنامج تحرير الصور إمكانية الانتقال السلس بين الصور المختلفة.

إن عملية دمج لون شبه شفاف مع خلفيته ("التركيب") غالباً ما تكون غير محددة بدقة، وقد لا تكون النتائج متطابقة تماماً في جميع الحالات. على سبيل المثال، عند استخدام تصحيح الألوان، هل ينبغي تركيب الألوان قبل تصحيح الألوان أم بعده؟

يُعدّ استخدام مسار القصّ بديلاً للشفافية الكاملة . مسار القصّ هو ببساطة شكل أو مخطط تفصيلي يُستخدم مع الرسومات الأخرى. كل ما يقع داخل المسار مرئي، وكل ما يقع خارجه غير مرئي. المسار بطبيعته متجهي، ولكن يمكن استخدامه لإخفاء البيانات المتجهة والبيانات النقطية على حدّ سواء. يُستخدم مسار القصّ بشكل أساسي في ملفات PostScript.

بينما تتسم بعض مواصفات الشفافية بالغموض، قد تُقدم مواصفات أخرى تفاصيل رياضية حول كيفية دمج لونين. وهذا يُعطي مثالاً بسيطاً نسبياً لكيفية عمل حسابات الدمج، وكيف يُمكن أن تُنتج النتائج المتوقعة، وكيف يُمكن أن تُنتج أيضاً نتائج غير متوقعة.

في هذا المثال، سيتم دمج لونين رماديين. تُعتبر قيم التدرج الرمادي أرقامًا بين 0.0 (أبيض) و1.0 (أسود). للتوضيح: هذه مجرد قاعدة واحدة من قواعد الشفافية الممكنة. عند العمل مع الشفافية، يُرجى مراجعة القواعد المُستخدمة في حالتك.

اللون عند النقطة التي يُراد عندها دمج اللونين G1 و G2 هو ( G1 + G2 ) / 2. ومن نتائج ذلك ما يلي:

• عندما تتساوى الألوان، تكون النتيجة هي نفس اللون لأن ( G1 + G1 ) /2 = G1...
• عندما يكون أحد الألوان (G1) أبيض (0.0)، تكون النتيجة G2 / 2. ستكون هذه النتيجة دائمًا أقل من أي قيمة غير صفرية لـ G2، لذا فإن النتيجة تكون أكثر بياضًا من G2. (يمكن عكس هذا بسهولة في حالة كون G2 أبيض).
• عندما يكون أحد الألوان (G1) أسود (1.0)، تكون النتيجة ( G2 + 1 ) / 2. ستكون هذه النتيجة دائمًا أكبر من G2، لذا فإن النتيجة تكون أكثر سوادًا من G2.
• الصيغة تبادلية لأن ( G1 + G2 ) / 2 = ( G2 + G1 ) / 2. هذا يعني أنه لا يهم ترتيب دمج رسمين بيانيين، أي أيهما في الأعلى وأيهما في الأسفل.
• الصيغة ليست تجميعية لأن

( ( G1 + G2 ) / 2 + G3 ) / 2 = G1 / 4 + G2 / 4 + G3 / 2 ( G1 + ( G2 + G3 ) / 2 ) / 2 = G1 / 2 + G2 / 4 + G3 / 4

هذا أمر مهم لأنه يعني أنه عند دمج ثلاثة كائنات أو أكثر مع هذه القاعدة للشفافية، فإن اللون النهائي يعتمد بشكل كبير على ترتيب إجراء العمليات الحسابية.

على الرغم من بساطة الصيغة، إلا أنها قد لا تكون مثالية. فإدراك الإنسان للسطوع ليس خطيًا، إذ لا نعتبر بالضرورة أن قيمة اللون الرمادي 0.5 تقع في منتصف المسافة بين الأسود والأبيض. قد لا تكون هذه التفاصيل مهمة عند استخدام الشفافية لتنعيم الحواف فقط، ولكنها قد تكون بالغة الأهمية في التصاميم الأكثر تعقيدًا. سيحتاج معظم من يعملون بجدية في مجال الشفافية إلى رؤية النتائج، وقد يقومون بتعديل الألوان أو (إن أمكن) الخوارزمية للوصول إلى النتائج المطلوبة.

يمكن تعميم هذه الصيغة بسهولة لتشمل ألوان RGB أو CMYK بتطبيقها على كل قناة على حدة. على سبيل المثال، اللون النهائي red = ( R1 + R2 ) / 2. لكن لا يمكن تطبيقها على جميع نماذج الألوان. على سبيل المثال، قد ينتج عن استخدام ألوان Lab نتائج غير متوقعة.

يتمثل نموذج بديل في أن كل نقطة في كل عنصر يُراد دمجه لتحقيق الشفافية، ترتبط بلون وقيمة عتامة تتراوح بين 0 و1. لكل قناة لونية، يمكنك العمل وفق هذا النموذج: إذا تراكبت قناة ذات شدة G2وعتامة T2على قناة أخرى ذات شدة G1وعتامة، T1فستكون النتيجة قناة ذات شدة تساوي (1 - T2) * G1 + G2وعتامة 1 - (1 - T2) * (1 - T1). يجب ضرب كل قناة بقيمة ألفا المناظرة لها قبل الدمج (ما يُسمى ألفا المضروبة مسبقًا ). يستخدم معيار ملف SVG هذا النوع من المزج، وهو أحد النماذج التي يمكن استخدامها في ملفات PDF.

يمكن تطبيق قنوات ألفا بهذه الطريقة، حيث توفر قناة ألفا مستوى شفافية يُطبق بالتساوي على جميع القنوات الأخرى. وللعمل مع الصيغة المذكورة أعلاه، يجب ضبط مستوى الشفافية ضمن النطاق من 0 إلى 1، بغض النظر عن تمثيله الخارجي (غالبًا من 0 إلى 255 عند استخدام عينات 8 بت مثل "RGBA").

ابتداءً من الإصدار 1.4 من معيار PDF ( إصدار Adobe Acrobat 5)، أصبح دعم الشفافية (بما في ذلك الشفافية الجزئية) متاحًا. تتيح الشفافية في ملفات PDF للمُنشئين إمكانية تحقيق تأثيرات متنوعة، كإضافة الظلال إلى العناصر، وجعلها شبه شفافة، ودمجها مع بعضها أو مع النصوص. يدعم PDF العديد من أنماط المزج المختلفة ، وليس فقط طريقة المتوسط ​​الأكثر شيوعًا، كما تتيح قواعد دمج العديد من العناصر المتداخلة خيارات متعددة (مثل ما إذا كان سيتم مزج مجموعة من العناصر قبل دمجها مع الخلفية، أو ما إذا كان سيتم مزج كل عنصر على حدة مع الخلفية).

تُعدّ شفافية ملفات PDF نموذجًا معقدًا للغاية، إذ يتجاوز طول مواصفاتها الأصلية من Adobe مئة صفحة. ومن أهمّ أسباب هذا التعقيد صعوبة دمج العناصر ذات المساحات اللونية المختلفة ، وما قد يترتب على ذلك من أخطاء ومشاكل في التوافق . صُممت الشفافية في ملفات PDF بحيث لا تُسبب أخطاءً في برامج عرض PDF التي لا تدعمها، حيث تعرض جميع العناصر ببساطة على أنها معتمة تمامًا. إلا أن هذا الأمر كان سلاحًا ذا حدين، إذ قد يرى المستخدمون الذين يستخدمون برامج عرض PDF قديمة أو طابعات PDF قديمة، أو غير ذلك، شيئًا مختلفًا تمامًا عن التصميم الأصلي، أو يطبعونه.

نظراً لتعقيد نموذج شفافية ملفات PDF، فإنه لا يحظى بدعم كافٍ. وهذا يعني أن معالجات الصور النقطية (RIPs) والطابعات غالباً ما تواجه مشاكل في طباعة ملفات PDF ذات الشفافية. يكمن الحل إما في تحويل الصورة إلى صورة نقطية أو تطبيق تقنية تسوية الشفافية المتجهة على ملف PDF. إلا أن تقنية تسوية الشفافية المتجهة معقدة للغاية ولا يدعمها سوى عدد قليل من البرامج المتخصصة.

تدعم لغة PostScript الشفافية الكاملة (وليس الجزئية) بشكل محدود، وذلك بحسب مستوى PostScript المستخدم. وتتوفر الشفافية الجزئية مع إضافة pdfmark، [ 2 ^{] المتوفرة في} العديد من تطبيقات PostScript.

• رسومات الحاسوب ثلاثية الأبعاد
• اللون الشفاف في لوحات الألوان
• أقنعة الصور
• قناة ألفا
• اللون الوردي السحري
• تراكب الفيديو
• جينلوك
• بتبليت