transparencias

4. Imagen (I)
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
INTRODUCCIÓN.
CONCEPTOS BÁSICOS DE LOS GRÁFICOS POR COMPUTADOR
MODELOS DE COLOR.
NATURALEZA DE LOS GRÁFICOS POR COMPUTADOR.
4.4.1.
Gráficos Vectoriales.
4.4.2.
Mapas de Bits.
4.5. CARACTERÍSTICAS DE LOS PROGRAMAS DE GRÁFICOS 2D.
4.5.1.
Capas (layers
).
(layers)) y máscaras (masks
(masks).
4.5.2.
Texto
4.5.3.
Salida de la imagen.
4.5.4.
Filtros y proceso gráfico.
4.6. COMPRESIÓN.
4.6.1.
Conceptos básicos de los sistemas de compresión de imágenes.
4.6.2.
Técnicas de Compresión.
4.6.2.1. Reducción de bits
4.6.2.2. Transformación.
4.7. FORMATOS DE FICHEROS GRÁFICOS Y ESTÁNDARES.
4.7.1.
Formatos gráficos bitmap.
bitmap.
4.7.2.
Formatos gráficos vectoriales.
4.7.3.
Formato JPEG.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4. Imagen (II)
4.8. HARDWARE GRÁFICO.
4.8.1.
Tarjetas de Vídeo
4.8.1.1. El Procesador Gráfico
4.8.1.2. La memoria de vídeo
4.8.1.3. El RAMDAC
4.8.1.4. El Programa Controlador (Driver
(Driver))
4.8.1.5. El sistema gráfico AGP para PC
4.8.2.
Escáners
4.8.2.1. Modo de Operación
4.8.2.2. Resolución
4.8.2.3. Interpolación.
4.8.2.4. Escáners de color.
4.8.2.5. Resolución Tonal.
4.8.2.6. El Software Controlador (Driver
).
(Driver).
4.8.2.7. Tipos de escáneres
4.8.3.
Cámaras digitales
4.8.3.1. Aspectos a tener en cuenta en una cámara digital.
4.9. HERRAMIENTAS PARA TRATAMIENTO DE IMÁGENES
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
1
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (I).
z
Los ordenadores cuando manejan gráficos lo hacen sobre
monitores basados en mapas de bits o “Bitmaps”.
z
BITMAP ÙRASTER.
z
Podemos definir un BITMAP como un conjunto de puntos
individuales.
z
Estos puntos reciben el nombre de PIXELS (picture-element).
z
Los puntos o pixels que componen una imagen se almacenan
en memoria mediante bits, bytes o palabras en función de la
cantidad de información que posea dicho punto.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (II).
z
La memoria donde se almacena la imagen que estamos viendo
en el monitor usualmente se encuentra en la tarjeta de video y
se llama MEMORIA DE VIDEO o FRAME BUFFER.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
2
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (III).
z
MONITOR MONOCROMO:
–
–
Es el más sencillo.
Cada pixel puede tomar dos valores: blanco y negro
ÙBASTA UN SOLO BIT PARA REPRESENTAR SU ESTADO.
Correspondencia entre la memoria de video y un vector de dos dimensiones en pantalla.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (IV).
z
Dithering
z
Un monitor que realmente sea capaz de representar tonalidades
de gris debe ser capaz de trabajar con un rango de intensidades
que permitan representar los valores entre el blanco y el negro.
z
En este caso es necesario utilizar un número determinado de
bits para definir la “CANTIDAD DE GRIS” de cada pixel.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
3
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (V).
z
Podemos ver que añadimos una nueva dimensión. Se dice que existen
planos de bits en la memoria de video o profundidad de color
(COLOUR DEPTH).
z
En los monitores de color conseguimos el mismo mediante la
combinación de tres colores primarios R (rojo), G (verde) y B (azul).
z
En la figura siguiente podemos ver un ejemplo con 24 bits de color (8
para cada componente). Ù TRUE COLOR.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (VI).
z
En el ejemplo anterior, cada pixel puede tomar un valor para su color
entre 224, o aproximadamente 16,7 millones de colores posibles.
z
En este caso aumenta la necesidad de memoria (3 bytes por pixel) Ù
En muchos sistemas se usa una PALETA DE COLORES (colormap o
lookup table – LUT) para utilizar menos bits por pixel para representar
el contenido de los puntos en pantalla.
z
Estos valores se usan como índices de la tabla de colores.
z
En la siguiente figura podemos ver un ejemplo de esto. Utilizamos un
sistema con 8 bits por pixel, que se utilizan para indexar una paleta con
256 entradas de 24 bits cada una. Sigue siendo posible elegir entre los
16,7 millones de colores, pero sólo es posible mostrar 256 diferentes de
forma simultánea.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (VII).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (VIII).
z
VENTAJAS:
–
–
z
LOS REQUERIMIENTOS DE MEMORIA SE REDUCEN EN UN
FACTOR DE 3 RESPECTO A LOS DE COLOR VERDADERO DE
24 bits.
PODEMOS USAR LA TÉCNICA DE DITHERING PARA
REPRESENTAR UN MAYOR NÚMERO DE COLORES.
INCONVENIENTES:
–
–
REDUCCIÓN EN EL NÚMERO DE COLORES QUE ES POSIBLE
MOSTRAR DE FORMA SIMULTÁNEA.
COMPLEJIDAD AÑADIDA DE MANTENER LA PALETA DE
COLORES.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
5
4.2.- Conceptos básicos de los gráficos por
ordenador (IX).
z
En la tabla siguiente podemos ver los requerimientos de memoria de
vídeo necesarios para el caso de color verdadero y paleta de colores.
Tipo de Display
Bits por pixel
Colores
Resolución
Color
24
16,7 millones
1024 * 768
Memoria de Vídeo
2,3 MB
Color con paleta
8
256
1024 * 768
769 KB
z
Los usuarios de sistemas basados en paletas de colores observarán, a
veces, la existencia de un fenómeno de parpadeo de colores llamado
COLOR FLASHING al cambiar el mapa de color
z
Cuando se destinan un total de 32 bits por pixel, 24 se dedican a
representar el color del pixel y los ocho restantes forman el “CANAL
ALFA” que codifica otras informaciones: PARA REPRESENTAR
TRANSPARENCIAS y NIVELES o CAPAS en los objetos que componen
una imagen.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.3.- Modelos de color (I).
z
Nuestro ojo tiene varias lentes, córnea y cristalino que enfocan la
imagen sobre la retina en el fondo del ojo, donde se encuentran unos
corpúsculos especiales encargados de traducir las radiaciones lumínicas
lumínicas
a señales eléctricas que serán transmitidas por el nervio óptico hasta el
cerebro.
z
¿Cómo interpreta el ojo humano el color? Ù Existen tres grupos
diferenciados de corpú
corpúsculos en la retina, cada uno de ellos sensible a
uno de los tres colores llamados bá
básicos: rojo, verde y azul.
azul. Por tanto,
nuestros ojos interpretan cada color en funció
función de sus componentes de
estos tres colores bá
básicos.
z
El sistema de color RGB (Red, Green, Blue)
Blue) se utiliza en dispositivos
que emiten luz, como en el caso de las pantallas.
z
NEGRO ÙAUSENCIA DE COLORES.
z
BLANCO Ù SUMA DE LOS TRES COLORES.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
6
4.3.- Modelos de color (II).
z
Los monitores internamente funcionan de esta forma:
–
–
–
La pantalla en reposo es de color negro.
El tubo de color internamente tiene tres cañones de rayos catódicos,
catódicos,
uno para cada color RGB.
Cuando los tres cañones inciden sobre un mismo punto en la pantalla,
pantalla,
éste se muestra de color blanco.
z
El modelo de color RGB es ADITIVO;
ADITIVO; los colores básicos se suman
unos a otros en un determinada proporción para formar colores
compuestos.
z
En otros dispositivos como las impresoras, el modelo más adecuado
adecuado
es el SUSTRACTIVO (CMYK – Cyan + Magenta + Yellow + blacK)
Ù El color base es el blanco y se añ
añaden tintas que van restando
colores hasta alcanzar el negro.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.3.- Modelos de color (III).
z
Restándole estos colores al blanco se debería de conseguir el negro
negro Ù
Eso sólo ocurre en el modelo ideal Ù En la práctica el color más oscuro
que se consigue es un gris oscuro de aspecto sucio Ù Para corregir
este defecto se añ
añadió
adió una nueva componente de color de tonalidad
negra, que consigue que los colores sean má
más ní
nítidos y que el negro
tenga la tonalidad adecuada (cartuchos de tinta de las impresoras
impresoras de
chorro de tinta).
z
Otro modelo de color es el L*a*b,
L*a*b, propuesto por la Commission
Internationale d´
d´Eclariage, encargados de realizar un está
estándar de
codificació
codificación del color. Sus principales caracterí
características son:
–
–
–
–
Cada color se compone con tres canales: uno de LUMINOSIDAD (L) y dos
de COLOR (a y b).
El canal de color a varía de verde a rojo.
El canal de color b varía del azul a amarillo.
Este modelo de color se utiliza como estándar independiente del dispositivo y
no está ligado a pantallas (como el RGB) o a dispositivos de impresión
impresión
(como el CMYK).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
7
4.3.- Modelos de color (IV).
z
Otro modelo de codificación de color es el HSB (Hue, Saturation y
Brigthness) Ù Almacena tres pará
parámetros por color: TONALIDAD,
SATURACIÓ
SATURACIÓN o CROMATISMO y BRILLO.
BRILLO. Tambié
También conocido como HSL.
–
–
–
z
Hue: es el tono medido como una posició
posición en grados en la rueda de colores
está
estándar.
Saturation: dice como de puro es el color, bá
básicamente siguiendo una lí
línea
entre el color puro (100) y gris a idé
idéntico brillo (0).
Brillo: indica la luminosidad del color completo y marcarí
marcaría la lí
línea entre blanco
(100, suma de todo color) y negro (0, ausencia).
Los modelos de color no son perfectos y cada uno abarca distintas
distintas gamas
en la escala de frecuencias: El modelo que má
más colores comprende es el
L*a*b, luego el RGB y por último el CMYK.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.4.- Naturaleza de los gráficos por ordenador
z
Podemos distinguir dos tipos de gráficos en función de cómo se
almacenan los datos de la imagen:
–
–
z
VECTORIALES.
MAPA DE BITS.
BITS.
Ambos tipos representan dos filosofías diferentes de representación
representación
de una imagen o gráfico en un fichero.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
8
4.4.1- Gráficos vectoriales (I).
z
Las imágenes en formato vectorial se componen de OBJETOS.
OBJETOS.
z
Todos los objetos se construyen a partir de primitivas (instrucciones
básicas de dibujo, como por ejemplo líneas, rectángulos y elipses).
elipses).
z
Los objetos se agrupan para formar otros más complejos Ù
JERARQUIA DE OBJETOS.
OBJETOS.
z
Los grá
gráficos vectoriales pueden dividirse en dos tipos:
–
–
REPRESENTAN DIBUJOS EN DOS DIMENSIONES.
REPRESENTAN MODELOS EN TRES DIMENSIONES QUE
MUESTRAN OBJETOS O ESCENAS SINTÉ
SINTÉTICAS.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.4.1- Gráficos vectoriales (II).
z
Las principales propiedades de los gráficos vectoriales son:
–
–
–
–
–
La imagen se compone de distintos segmentos o formas, llamados
objetos de diseño (a veces se les llama line art).
art).
Los objetos clásicos son: líneas, rectángulos, arcos y curvas (las
(las curvas de
Bezier son las más típicas), formas abiertas y formas cerradas, texto.
Cada objeto tiene características propias (atributos
): anchura de línea,
(atributos):
color, patrón, relleno, etc.
Si varios objetos se superponen, existe una relación de profundidad
profundidad que
hace que no se vean partes ocultas de los objetos que se encuentran
encuentran
“detrás”. En algunos sistemas de diseño se puede graduar el nivel
nivel de
transparencia de los objetos que se encuentran “delante”.
Por este funcionamiento a veces se llama a los programas de diseño
diseño que
trabajan con este tipo de gráficos orientados a objetos.
objetos.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
9
4.4.1- Gráficos vectoriales (III).
z
La potencia de los gráficos vectoriales es su
escalabilidad:
escalabilidad:
–
–
Posiciones relativas de vértices y funciones de uniones.
Cambios de tamaño.
z
Los requerimientos de memoria son muy bajos.
bajos.
z
El trabajo de edición y modificación de un dibujo
“orientado a entidades”
entidades” es muy sencillo, no así, un
dibujo artístico “orientado
“orientado a color –o sombras”.
sombras”.
z
Estas características lo hacen perfecto para la rotulación,
los logotipos publicitarios y todo trabajo que deba
imprimirse a gran tamaño.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.4.2- Mapas de bits (I).
z
Los bitmaps (raster graphics) son imágenes compuestas de puntos
discretos conocidos como pixels (picture elements),
elements), donde cada
uno de ellos puede tomar cualquier valor dentro de un rango.
z
La resolución de un bitmap viene dada por sus dimensiones, en
pixels, en horizontal y en vertical. Así un bitmap de 640x480
visualizado sobre un monitor VGA se verá mejor que uno de 320x200
320x200
sobre el mismo monitor y peor que uno de 1024x768.
z
A mayor número de pixels por unidad de área, mayor será la
resolución y menos imperfecciones se observarán en la imagen.
z
La profundidad de color de un bitmap viene determinada por la cantidad
total de memoria reservada para cada pixel.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
10
4.4.2- Mapas de bits (II).
Las principales características de los gráficos de mapas de bits son:
–
Son un patrón de puntos de color (pixels en pantalla) suficientemente
suficientemente
pequeños.
–
No hace falta “inteligencia” para crearlos partiendo del mundo real
real o de
un gráfico dado.
–
Es muy difícil convertirlo a diseño (vectorizador), mientras que un diseño
puede convertirse automáticamente a bitmap.
–
El proceso de extracción de información de un bitmap suele ser complejo
complejo
(OCR, vectorizadores, reconocimiento de la imagen, etc.).
–
No tiene sentido hablar de bitmap en 3D.
–
El escalado de bitmaps es complicado y pierde calidad, sobre todo
todo
cuando se quiere aumentar el dibujo.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.4.2- Mapas de bits (III).
z
Este tipo de gráficos se utiliza para trabajar con fotografías, debido a
que para representar estas imágenes se necesita:
–
–
–
Gran cantidad de color.
Texturas y tramas de color.
Manera en que los objetos reflejan la luz, etc.
z
Algunos de los programas más utilizados para trabajar con este tipo
tipo
de imágenes de mapas de bits son: Adobe Photoshop, Corel
Photopaint, etc.
z
Afortunadamente ya hay sistemas que permiten la unión de estos
dos formatos (vectorial y mapa de bits):
–
–
Capas, unas con bitmaps y otras con gráficos vectoriales.
Inclusión del bitmap como un objeto más dentro de un programa de
diseño.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
11
4.5.1- Características de los programas de gráficos 2d.
Capas (layers) y máscaras (masks) (I).
z
Antiguamente, al ir dibujando unos elementos encima de otros se
perdía el elemento situado debajo del nuevo, por lo que que la
información tapada desaparecía realmente de la imagen.
z
Las capas permiten evitar esto, mediante la manipulación de dibujos
distintos e independientes en la misma pantalla.
z
La metáfora de la capa es una especie de dibujo hecha en papel
transparente, de modo que deja ver con todo detalle los dibujos
situados detrás en otras capas (transparentes a su vez).
z
Las capas se organizan en una especie de niveles,
niveles, desde el más
cercano al usuario (capa que se verá por completo) hasta el más
lejano (que se verá parcial o totalmente tapado por las capas
superiores).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.5.1- Características de los programas de gráficos 2d.
Capas (layers) y máscaras (masks) (II).
z
Si en un momento cambiamos algún dibujo de una de las capas , las
las
partes tapadas de las capas inferiores no han desaparecido, de
hecho se mantienen todas las capas intactas e indiferentes a la
manipulación que se tenga con las demás.
z
Los programas permiten ocultar temporalmente algunas capas para
posibilitar el trabajo sin considerar los objetos que se sitúan encima.
z
También se puede cambiar el el orden de superposición de las
capas.
z
Los programas más avanzados de proceso de imagen (como Adobe
Photoshop) permiten combinar de modos más complejos las capas,
utilizando máscaras (masks).
(masks).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
12
4.5.1- Características de los programas de gráficos 2d.
Capas (layers) y máscaras (masks) (III).
z
Estas máscaras permiten definir qué parte de una imagen es
transparente a las demás, e incluso un grado de transparencia.
z
Podemos definir máscaras usando un canal alfa,
alfa, una máscara
graduada que indica en cada pixel que porcentaje x de la imagen
RGB se muestra y que porcentaje 100100-x deja ver lo que haya detrás.
z
Cada una de las capas debe tener su propia definición de alpha
channel,
channel, como si tuviera una información más que RGB codificada
en otro rango de bits.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.5.2- Características de los programas de gráficos 2d.
Texto y suavizado (anti-aliasing) (I).
z
El suavizado persigue evitar el efecto de discontinuidad que tienen
los puntos de visualización, que a menudo son demasiado grandes
para que el ojo no aprecie que los textos acaben en bordes
rectangulares abruptamente sobre el fondo.
z
Este proceso consiste en que el programa realice una interpolación
interpolación
automática de los bordes a grises (o colores intermedios en caso de
uso de color) para dar una sensación visual de transición en lugar
lugar de
finalización o corte.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
13
4.5.2- Características de los programas de gráficos 2d.
Salida de la imagen (I).
z
Cuando se muestra por pantalla o impresora una imagen, las
limitaciones del medio no nos permiten en muchos casos una
reproducción absolutamente fidedigna de la imagen digital
producida.
z
Podemos utilizar las siguientes técnicas para mejorar la reproducción
reproducción
de la imagen:
–
–
El tramado (dithering) es la solución empleada cuando sólo está
disponible en pantalla una paleta de color limitada, para crear impresión
de un color que no está en la paleta a través de un patrón de pixels
pixels de
colores vecinos que, vistos a distancia, dan la impresión adecuada
adecuada de
similitud al color que se quiere “simular”.
Los semitonos (Half(Half-tones) son similares al tramado. Cuando en
impresión tenemos que formar color o grises partiendo de tintas que son
sólo sólidas, lo que se determina es qué resolución de semitonos vamos
a tener; es decir, cuál es el tamaño de la casilla que, para representar
representar a
cierto color o gris, combinará puntos más pequeños (normalmente entre
1,5 y 2 veces).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.6.- Compresión (I).
z
El principal problema de los gráficos en formato de mapa de bits es
la necesidad de disponer de espacio para su almacenamiento, que
pueden llegar a alcanzar valores muy grandes.
z
Debido a esto, utilizamos técnicas de compresión para reducir de
forma apreciable la cantidad de memoria necesaria para su
almacenamiento.
z
Si nos referimos al ejemplo particular de gráficos individuales, la
digitalización de una fotografía de unos 35mm en color a una
resolución de 2000x2000 genera un fichero de 10Mbytes.
z
Con los archivos de imágenes podemos obtener unos porcentajes
altos de compresión sin pérdidas significativas de calidad visual
visual de
la imagen, debido a que contienen un alto grado de redundancia.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
14
4.6.- Compresión (II).
z
Tipos de redundancia:
–
–
–
z
Espacial: Debida a la correlación entre pixels vecinos.
Espectral: Debida a la correlación entre las componentes de
color.
Psicovisual: Debida a las propiedades de la visión humana que
es menos sensible a ciertas frecuencias espaciales.
A mayor grado de redundancia en un fichero, mayor será
el grado de compresión que se puede alcanzar.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.6.1.- Conceptos básicos de compresión de
imágenes (I).
z
El proceso de compresión de datos basados en la reducción por
redundancia se conoce como SOURCE ENCODING.
ENCODING.
z
El diagrama de bloques de un modelo de source encoding es:
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
15
4.6.1.- Conceptos básicos de compresión de
imágenes (II).
z
TRANFORMADOR (transformer, T): aplica una transformación uno a
uno de los datos de entrada. La salida de este bloque es una
representación de la imagen más apropiada para comprimir que la imagen
sin tratar.
z
CUANTIZADOR (quantizer, Q): genera un número limitado de símbolos
que pueden ser utilizados para representar la imagen comprimida. Es una
correspondencia muchos a uno que, por lo tanto, no es reversible.
reversible.
z
CODIFICADOR (coder, C): asigna un código, una secuencia binaria, a
cada símbolo de los obtenidos como resultado de aplicar la etapa anterior.
Puede emplear códigos de longitud fija o variable. Estos últimos (variable(variablelength coding o VLC) son conocidos como códigos de entropía -> asignan
valores de forma que se minimice la longitud media de la representación
representación
binaria de los símbolos. Para ello se asignan los códigos más cortos
cortos a los
símbolos que aparecen más frecuentemente.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.6.1.- Conceptos básicos de compresión de
imágenes (III).
z
z
Diferentes sistemas de compresión de imágenes implementan diferentes
diferentes
combinaciones de estas etapas.
Podemos clasificar los métodos de compresión en:
–
–
Sin pérdidas (Lossless o noiseless),
noiseless), que buscan minimizar el tamaño sin
perder información en la imagen.
Con pérdidas (Lossy),
(Lossy), que buscan minimizar el tamaño dado un factor de
fidelidad con la imagen original.
z
Las etapas de transformación y codificación son, por si mismas, sin
pérdidas. Sin embargo, la etapa de cuantización es susceptible de
de
pérdidas.
z
En la mayoría de los casos, una pequeña pérdida de información debe
debe
permitirse para alcanzar altos porcentajes de compresión.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
16
4.6.2.- Técnicas de compresión (I).
z
Se habla de compresión como el proceso de eliminar datos redundantes
redundantes
en un fichero, de forma que se reduzca el tamaño del mismo.
z
Los avances de estas técnicas han sido determinantes para la difusión
difusión de
imágenes en truetrue-color, alta resolución y con movimiento, sobre todo a
través de las líneas de comunicación.
z
Podemos agrupar las técnicas de compresión de tres grupos:
–
–
–
z
Código redundante (reducción espacio de representación)
Píxeles redundantes
Redundancia visual
Muchos formatos combinan dos o las tres formas de comprimir.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.6.2. Técnicas de compresión
z
z
REDUCCIÓN DE BITS
–
CÓDIGOS DE DESPLAZAMIENTO (shift codes)
codes)
–
CÓDIGOS DE HUFFMAN
TRANSFORMACIÓN
–
LZW
z
DIFERENCIACIÓN
z
FRACTALES
z
TRANSFORMACIONES MATEMÁTICAS
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
17
4.7.1.- Formatos gráficos bitmap (I).
z
GIF (Compuserve Graphics Interchange Format):
9
9
9
9
z
Permite obtener ratios de compresión razonables (principalmente debido a
que sólo permite el uso de 8 bits para representar el color de un
un pixel).
Utiliza el algoritmo de compresión de LempelLempel-Ziv, cuyo comportamiento es
muy bueno en el caso de que existan secuencias de bits de un mismo
mismo color
(como líneas y espacios regulares o repetidos).
Es un formato sin pérdidas.
Es el formato empleado mayoritariamente en Internet para las imágenes
imágenes
que no requieren mucha calidad.
PNG (ping):
9
9
9
9
Fue creado para evitar el algoritmo LZW, pues Unisys es el propietario
propietario de
la marca y cobra a todo aquel que utilice este método para comprimir
comprimir
imágenes.
Es casi tan completo como el TIFF y mucho más que el GIF y es de
dominio público.
Integra las características del GIF y del JPEG.
Es el nuevo estándar para la publicación en Internet definido por
por el W3C.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.1.- Formatos gráficos bitmap (II).
z
BMP:
9
9
z
FIF (Fractal
(Fractal Image Format):
Format):
9
9
9
z
Formato sencillo de bitmap propio de plataformas Windows.
Se guardan rápido pero son muy grandes.
Desarrollado por Iterated System y está basado en técnicas de compresión
fractal.
fractal.
Se caracteriza por ser uno de los formatos de compresión con pérdidas
pérdidas
que mayores niveles de compresión consigue junto a una calidad de
de
imagen muy superior a JPEG.
El problema es que consume mucha CPU para la descompresión de
imágenes.
TIFF (Tagged Image File Format):
9
9
9
9
Permite trabajar en diferentes plataformas con cualquier profundidad
profundidad de
pixel.
Admite diversas opciones de compresión.
Generalmente se utiliza sin comprimir o utilizando el algoritmo LZW.
Es aproximadamente del tamaño del bitmap.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
18
4.7.1.- Formatos gráficos bitmap (III).
z
PICT:
9
9
z
PICT2:
9
9
9
z
Es el formato más habitual en plataformas Macintosh.
No soporta color en 24 bits.
Es la extensión del formato PICT.
Permite imágenes de 24 bits de color.
Permite agrupar imágenes bitmap y vectoriales.
TGA (Targa):
9
9
Desarrollado por ATT&T y Truevision es uno de los más usados en el área
de síntesis de imagen.
Permite diferentes tipos de compresión y variantes como paletas,
comentarios y ordenación de datos.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.2.- Formatos gráficos vectoriales
z
PS (PostScript):
Formato de fichero basado en un lenguaje de descripción de páginas
9
páginas creado por
Adobe.
Es el estándar en el campo de la impresión.
9
Es posible introducir imágenes en formato raster (bitmaps) en tipo
9
tipo de ficheros como
una primitiva más de dibujo y en este caso se denomina EPS (Encapsulated
(Encapsulated
PostScript).
Podemos decir que un fichero PostScript es un pequeño programa que
9
que indica como
se debe dibujar el contenido.
z
WMF (Windows Metafiles):
Permiten combinar información en formato raster y vectorial.
9
z
CDR (Corel
(Corel Draw Drawing):
Drawing):
Utilizado en los programas CorelDraw.
9
CorelDraw.
z
GL/2 (Hewlett
(Hewlett--Packard):
Packard):
Lenguaje para la realización de gráficos vectoriales.
9
z
DXF (AutoCAD
):
(AutoCAD):
Es uno de los estándares en software CAD.
9
Formato vectorial en el que la información se encuentra en formato
9
formato ASCII codificado.
Suele ser de gran tamaño y no permite especificar colores en 24 bits.
9
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
19
4.7.3.- Formato JPEG (I).
z
JPEG (Joint Photographic Expert Group) no es un formato de fichero,
fichero, en
realidad es un algoritmo de compresión de imágenes de color de 24
24 bits,
que pierde datos de la imagen al comprimir (formato con pérdidas).
pérdidas).
z
Se obtienen mejores resultados en imágenes reales con muchos colores
colores
(fotografías) y en las que existen pocos objetos de características
características
geométricas (letreros, caricaturas simples o dibujos de líneas).
z
Soporta 24 bits de profundidad de color por pixel y obtiene muy buenos
porcentajes de compresión (ratios iguales o superiores a 10 veces
veces los
obtenidos por las técnicas sin pérdidas).
z
No se aprecian grandes pérdidas en las imágenes obtenidas, ya que
que con
24 bits por pixel se representan más colores de los que el ser humano
humano es
capaz de distinguir.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.3.- Formato JPEG (II).
z
Ofrece la posibilidad de poder generar presentaciones
progresivas,
progresivas, es decir, que la imagen se vaya mostrando en
pantalla poco a poco, partiendo de una calidad de borrador hasta
llegar al máximo detalle posible.
z
JPEG solo sirve para imágenes estáticas pero existe un estándar
relacionado para imágenes en movimiento:
movimiento: el formato MPEG.
z
ASPECTOS DE LA COMPRESIÓN JPEG:
Pérdida de calidad controlable al generar.
–
A mayor reducción,
reducción, menor calidad de la imagen obtenida.
–
Según el programa usado para generar el fichero JPG, al
usuario se le presenta la opción de decidir el grado de
compresión o la calidad de la imagen comprimida.
–
Alcanza ratios de compresión superiores a 20:1.
–
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
20
4.7.3.- Formato JPEG (III).
z
JPEG permite cuatro modos de operación:
–
–
–
–
SECUENCIAL (baseline o sequential encoding).
JERÁRQUICO.
PROGRESIVO.
SIN PÉRDIDAS.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.3.- Formato JPEG (IV).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
21
4.7.3.1.- ¿Cómo comprimir correctamente
imágenes JPEG?
z
Los mejores métodos de compresión con pérdida pueden comprimir un
un ratio
de 2:1, mientras que JPEG puede conseguir normalmente una compresión
compresión
desde 10:1 hasta 20:1 sin pérdida visible.
z
Para ratios de 30:1 a 50:1 ya se observan defectos, mientras que para
gráficos de baja calidad de resolución, la compresión de 100:1 es
es totalmente
factible.
z
Comparativamente, la misma imagen en formato GIF sacrificaría la mayor
parte de información sobre el color, para reducirla a 256 colores
colores (8 bits por
pixel). GIF tiene compresión LZW pero no funciona tan bien con fotografías;
fotografías; a
lo sumo un ratio de 5:1 en conjunto.
Figura 11. Compresión 1 (61 Kb), 20 (15 Kb, 4:1), 85 (5 Kb, 12:1) y 99 (2 Kb, 30:1)).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.3.2.- ¿Por qué usar JPEG?
z
Tenemos dos buenas razones:
–
–
tamaño
Profundidad de color
z
Actualmente se necesita mucho más tiempo para decodificar y ver una
imagen JPEG que otra en un formato simple como GIF.
z
Nos conviene a la hora de la transmisión por el ahorro de espacio,
espacio, pero
no vale la pena el tiempo ahorrado en transmitir un fichero de pequeño
pequeño
tamaño si es muy elevado el tiempo que se necesita para generarlo.
generarlo.
z
Las fotos JPEG se ven mucho mejor que las GIF.
z
La desventaja de la compresión con pérdida es que si repetidamente
comprimimos y descomprimimos la imagen, se pierde una gran cantidad
cantidad
de información cada vez.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
22
4.7.3.3.- JPEG frente a GIF (I).
z
Son dos de los formatos gráficos soportados por todos los navegadores
navegadores
gráficos.
z
La elección de uno u otro depende de las necesidades de cada
documento.
VENTAJAS DE JPEG:
z
–
–
–
Ocupan menos espacio que los GIF.
Permite una mayor cantidad de colores simultáneos en pantalla (hasta
(hasta 16,8
millones de colores frente a los 256 del GIF).
Con hardware de color completo, las imágenes JPEG se ven mejor.
VENTAJAS DE GIF:
z
–
–
–
Entrelazado: permite ver la imagen formándose a medida que llega al browser,
permitiendo al usuario tomar la decisión de esperar a ver la imagen
imagen o pasar a
otra página.
Transparencia: permite montar una imagen sobre el fondo de manera
manera que no
genere interrupciones visuales.
Animaciones: varias imágenes y atributos de tiempo para crear animaciones.
animaciones.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.7.3.3.- JPEG frente a GIF (II).
z
GIF es superior en calidad de imagen, tamaño reducido del fichero
fichero o
ambos a la vez:
–
–
z
JPEG es superior:
–
–
–
z
Imágenes con pocos colores distintos tales como dibujos lineales
Grandes áreas de pixels que son iguales en color, iconos, dibujos
lineales, animaciones simples, etc.
Almacenamiento de color total o escala de grises de escenas reales:
reales:
como escaneado de fotografías, etc.
Cualquier variación suave en color, tal como ocurre en áreas
destacadas u oscuras puede ser representada más fielmente y en
menos espacio con JPEG.
Cuanto más compleja, sofisticada y sutilmente dibujada es una imagen,
imagen,
es más probable que JPEG tenga éxito.
Cuando tenemos bordes afilados, JPEG lo “pasa mal”: una fila de
pixels negro puro contigua a otra de blanco.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
23
4.8.1.- Hardware gráfico:Tarjetas Gráficas (I).
Los monitores hoy en día son capaces de mostrar imágenes en alta
resolución y true color.
color. Los factores que influyen en las posibilidades
gráficas son:
z
–
–
Cantidad de memoria disponible para la visualización.
Velocidad de refresco o velocidad a la que es posible “dibujar” en los
monitores.
z
Incluyen una memoria y un procesador o varios para mejorar las
capacidades gráficas de un ordenador.
z
El procesador o procesadores se encarga/n de las tareas habituales
habituales tales
como redibujar la pantalla cuando, en un entorno gráfico, se activa una
aplicación cuya ventana estaba total o parcialmente oculta por otra,
otra,
descargando de esta forma de trabajo al procesador central.
z
Con la llegada de las aplicaciones multimedia y los gráficos en 3D, la
necesidad de hardware en las tarjetas de video se ha incrementado
considerablemente, lo que ha llevado a desarrollar una circuitería (que
incluye un microprocesador) altamente especializada.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.8.1.- Hardware gráfico:Tarjetas Gráficas
(II).
1024 x 768
Profundidad de
color
8-bit
256
800 x 600
16-bit
65,536
1280 x 1024
8-bit
256
1024 x 768
16-bit
65,536
800 x 600
24-bit
16.7 millones
4 Mb
1024 x 768
24-bit
16.7 millones
6 Mb
1280 x 1024
24-bit
16.7 millones
8 Mb
1600 x 1200
32-bit
16.7 millones
Memoria de vídeo
1Mb
2 Mb
Resolución
Número de colores
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
24
4.8.1.- Hardware gráfico:Tarjetas Gráficas
(III).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.8.2.- Escaners. (I).
z
Un escáner es un dispositivo que permite la conversión de
imágenes en un formato que sea válido para ser procesado por un
ordenador.
z
Las imágenes pueden ser de muchos tipos: fotografías para su
retoque, logotipos, diapositivas, negativos, transparencias, etc.
etc.
z
La diversidad de aplicaciones y campos de aplicación en los que
se pueden usar ha dado lugar a la aparición de diferentes formatos
formatos
de escaners para adaptarse a cada caso:
–
–
–
compactos para la digitalización de documentos (OCR);
de fotografía, en los que la fuente de luz es fija y se mueve la foto;
de mano, para casos de menores requerimientos y de sobremesa
(desktop o flated scanners) que son los más flexibles.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
25
4.8.2.- Modo de operación.
Todos los escaners se basan en el principio de reflexión o
transmisión (reflectance or transmission).
z
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.8.2.- Resolución
z
Nivel de detalle
z
Resolución óptica/real 300 ppp x 600ppp
z
Es posible mejorar la resolución aparente de un escáner mediante la
técnica de INTERPOLACIÓN, que calcula puntos intermedios entre los
los
que recoge el escáner, bien por hardware o por software Î Resolución
interpolada.
z
Resolución de escaneado (usuario)
z
En el CCD se obtienen tantos pixels como elementos se tienen.
z
Otros factores que influyen en la resolución: calidad de la electrónica,
electrónica,
calidad de la óptica, filtros y el motor de control.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
26
4.8.2.- Interpolación
z
Típicamente, los escáners ofrecen resoluciones de 2.400, 4.800 y
9.600 dpi (dots per inch), mientras que las resoluciones ópticas
son del orden de 600 por 1.200 dpi => Se obtienen las
resoluciones anteriores mediante INTERPOLACIÓN.
z
A partir de los puntos que se obtiene con el proceso de
escaneado, se calculan puntos intermedios que se aproximen al
comportamiento de los obtenidos.
z
PROBLEMA: Los puntos obtenidos nunca serán tan precisos cómo
los que se obtienen en la etapa inicial => Las imágenes obtenidas
obtenidas
muestran un aparente desenfoque (no es apreciable en imágenes
de gráficos de líneas pero si en las de tonos continuos como las
fotografías).
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
4.8.2.- El software controlador o driver
z
Los escaners suelen usar como estándar de acceso a sus
funciones el protocolo TWAIN.
z
Es un proceso de adquisición desarrollado por HP, Kodak, Aldus,
Logitech y Caeree, que establece la conexión entre escaners y
PCs y la utilización por parte de las aplicaciones.
z
En la práctica, la operación de adquisición (acquire
(acquire)) de una
aplicación, permite al usuario indicar la fuente TWAIN , lo que
permitirá ejecutar el driver oportuno a utilizar sin salir de la
aplicación.
z
Después del escaneado, el driver ofrece la imagen obtenida a la
aplicación que lo ha ejecutado.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
27
4.8.3.- Cámaras digitales
z
Cámara tradicional, la luz que pasa a través del lente
registra una imagen sobre la película compuesta de
varias capas superpuestas de productos químicos
(tres capas sensibles al rojo, verde y al azul
respectivamente, y en una película negativa de color,
una capa protectora naranja).
z
Cámara digital, la luz golpea un captador electrónico.
El fenómeno producido ya no es químico, sino
electrónico. Los píxeles de sus captadores de
fósforo (rojo, verde y azul-2-) no emiten luz, sino que
crean una corriente eléctrica en base a la luz
recibida.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
Captación y almacenamiento
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
28
Almacenamiento de las imágenes (I)
z
Memoria interna:
–
–
z
No existe ningún modo de cambiar o ampliar la memoria.
Bajar las imágenes a su computadora o borrarlas para poder cargar
más .
Tarjetas
–
Tarjetas SmartMedia: Las tarjetas SmartMedia son módulos de
memoria flash pequeños . La cámara puede venir con uno, y luego
usted puede comprar tarjetas adicionales si necesita más memoria .
Los tamaños son de 4,8,16,32 y 64 megabytes (MB) .
–
Tarjetas Compact flash : Las tarjetas Compact flash son otro tipo de
memoria flash. Los rangos de capacidad varían hasta 128 MB.
–
Memory stick : es una forma registrada de memoria usada por Sony.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
Almacenamiento de las imágenes (II)
z
Mini disco ( disco floppy , disquete ) algunas cámaras almacenan
las imágenes directamente sobre disquetes . Esto facilita la
transferencia de imágenes debido a que simplemente se puede
sacar el disquete y colocarlo dentro de cualquier computadora.
z
Disco rígido - Algunas cámaras más sofisticadas usan discos
rígidos integrados , o tarjetas de disco rígido PCMCIA , para el
almacenamiento de imágenes . Los tamaños pueden variar hasta
un gigabyte (GB) , dependiendo del factor de forma .
z
Grabación de CD y DVD - Algunos de las cámaras nuevas usan
discos compactos (CD) y DVDs grabables para almacenar
imágenes.
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
29
Resolución
z
Píxel no es resolución
– Ejemplo: 2’1 megapíxeles, resolución máxima 1600x1200
– 1920000 píxeles ¿faltan 200.000 píxeles?
– 2’1 megapíxels= 2’1 millones de fotositos en CCD
z
Resolución es cantidad de detalle
– Efecto aliasing, efecto JPEG.
z
256X256 píxeles - Calidad de la imagen es casi siempre inaceptable .
z
640X480 píxeles - Esta es la más baja en la cámaras "reales" . Buena para enviar
por e-mail la mayoría de sus imágenes a amigos o publicarlas en la Web .
z
1216X912 píxeles - Para imprimir con buena calidad las imágenes, ésta es una
buena resolución . Este es el tamaño mega-píxel
z
1600X1200 píxeles - Esto es "alta resolución " , las imágenes tomadas en esta
resolución pueden ser impresas en tamaños más grandes con buenos
resultados .
Tecnologías para los Sistemas Multimedia- Curso 2004/05
30