TEMA 21 Creaciรณn de imรกgenes por ordenador. Cultura audiovisual 1ยบ Bachillerato Artes Plรกsticas I.E.S. Severo Ochoa
La irrupción de la imagen digital: Digitalización e Imágenes generadas por ordenador. • El desarrollo de la imagen digital es la mayor revolución tecnológica que ha conocido el mundo de la imagen fotográfica desde su asentamiento a principios de siglo XX. • Estamos acostumbrados a ver la fotografía como algo material y palpable, es decir, en negativo, papel fotográfico, o diapositiva. • En cambio la fotografía digital no es tangible para nuestras manos. La imagen, almacenada en el disco duro o en un CD está compuesta por un código numérico que luego el ordenador representa en la pantalla mediante píxeles. Todos estos píxeles forman un conjunto que el ojo humano interpreta como una imagen integra.
• Las imágenes digitales se obtienen de tres formas: • Imagen virtual generada por aplicaciones informáticas. • Fotografía o vídeo obtenidos mediante una cámara digital, que se trasladan directamente al ordenador. • Una imagen fotoquímica digitalizada e introducida en el ordenador. Para digitalizar una imagen o una fotografía se usa el escáner, que es un aparato que mediante un sensor capta los puntos que componen una imagen y los transforma en píxeles.
• La información almacenada en un archivo de imagen digital permite, entre otras cosas: • Visualizar su contenido en ordenadores, cámaras digitales, TV, etc. • Realizar tareas de edición y composición electrónica con textos, audio, vídeo u otras imágenes. Esta integración informática de varios medios se conoce por Multimedia. • Obtener copias en papel gracias a todo tipo de impresoras (filmadoras, láser, plotters, sublimación, etc.) • Distribuirla a través de dispositivos de almacenamiento como CD-ROM o de medios de comunicación como internet. • Duplicar cada archivo con total exactitud, ya que cada imagen, sea original o copia, puede considerarse como una original de alta calidad.
Concepto: Señal analógica/Señal Digital • El paso de la señal analógica a la digital ha revolucionado el mundo de las comunicaciones. • La señal analógica es continua y está relacionada con las variaciones de los impulsos de forma continua. Todas las señales que percibimos de la Naturaleza son analógicas, como la luz o el sonido. • Por su parte, la señal digital es escalonada y relacionada con los valores que toman las muestras que se hacen del material original. La digitalización consiste en tomar muestras periódicas de este material, asignando a cada muestra un código binario de 0 y 1.
1.- Muestreo y cuantización. • El proceso de conversión de la señal analógica en señal digital tiene dos pasos básicos: • El muestreo (Sampling, en inglés): Define las muestras que tomamos por segundo y determina el tamaño del píxel. • La cuantización, es la precisión con que realizamos la medida, y determina la “profundidad” del píxel.
Frecuencia de muestreo. • El primer paso es la toma de muestras de la imagen. La frecuencia del muestreo se mide en muestras por segundo. Cuando un escáner muestra la imagen, o cuando una cámara digital capta una imagen, la imagen obtenida se divide en píxeles.
A mayor número de muestras, mayor número de píxeles, y por tanto, mayor calidad. • Una imagen con muchos píxeles ocupa mucha memoria, pero con pocos píxeles tiene una mala resolución. Por eso el objetivo es buscar el equilibrio entre el tamaño del archivo y su calidad. Con una resolución extremadamente baja, los píxeles pueden verse a simple vista. Esto se denomina pixelización.
Cuantificación. • La toma de muestras nos lleva al segundo paso: la cuantificación, que consiste en asignar un valor numérico a cada muestra. • El muestreo representa el tiempo de captura de una señal y la cuantificación es la amplitud de ese muestreo. El proceso de cuantificación asigna valores digitales a los píxeles. Esto determina la profundidad del píxel o profundidad de color. Cuantos más bits procese el convertidor analógico-digital más valores digitales podrá representar. Por ejemplo, un convertidor de 8 bits representa 256 niveles de profundidad (es decir, dos valores binarios, elevados a la 8ª potencia).
Por tanto, la calidad o resolución de una imagen digital depende de:
• El tamaño del pixel, (determinado por el muestreo).
• La profundidad de color, o resolución de luminosidad (determinada por la cuantificación) La profundidad de color es el numero de bits(un bit es un dígito del sistema numeración binaria) que se utilizan para guardar cada uno de los números que corresponden a la imagen. Para crear el color de cada pixel, lo mejor es asignar números a cada canal de color, este numero(bit) asigna la cantidad de color que tiene el pixel(es la menor unidad color que forma parte de una imagen dijital)
2.-El píxel • La imagen digital se puede descomponer en una serie de cuadrículas minúsculas y elementales, y en cada cuadrícula está representada tanto su intensidad luminosa como su color. Cada una de estas cuadrículas se llama píxel. • Píxel es la abreviatura de la expresión inglesa Picture Element (Elemento de imagen), y es la unidad más pequeña que forma las imágenes digitales compuestas por mapas de bits.
Resolución de la imagen: cuanto más píxeles tenga la imagen, mayor será la calidad y se obtendrá mayor resolución. Un píxel tiene tres características: • Forma cuadrada. • Su posición concreta dentro del mosaico de píxeles que forma la imagen digital. • Profundidad de color (capacidad para almacenar color), que se expresa en bits.
3.- La captación de imágenes. Una forma de obtener imágenes digitales es la conversión de una imagen fotográfica en digital. Un sistema básico para captar y digitalizar una imagen contiene una lente y un sensor. • En la imagen digital, el detector es un sensor sólido de imagen, denominado CCD (abreviatura de “ChargeCoupledDevice”). El CCD de una cámara digital tiene una matriz constituida por cientos de miles de minúsculas células fotosensibles que captan la intensidad luminosa de pequeñas secciones de imagen y así crea los píxeles. Para captar imágenes en color, sobre las células fotosensibles se montan filtros para el rojo, el verde y el azul (colores básicos aditivos. • Los escáneres para fotografías en papel utilizan tres sensores de imagen de tipo lineal cubiertos con filtros de rojo, verde y azul. Cada CCD de tipo lineal, contiene miles de células fotosensibles, se desplaza sobre la imagen y la analiza línea a línea.
•
Procesos de conversión Analógico-Digital / Digital-Analógico divididos en la ilustración superior para cada caso en dos partes: “A” y “B”. En el proceso de conversión analógicodigital “A”, el micrófono (2) y la cámara de video (3), captan la música y la imagen procedentes de la escena (1) y las convierten en señales eléctricas analógicas que un chip o microprocesador ADC (Analog-to-Digital Converter – Conversor Analógico Digital) (5), se encarga de convertir en señales digitales (6), correspondientes al código numérico binario de unos “1” y ceros “0”. Por medio de un dispositivo de grabación apropiado, esas señales digitales se pueden grabar y almacenar en un medio de almacenamiento masivo, como el CD (7) que aparece como ejemplo en la ilustración después que han sido procesadas por un dispositivo procesador de señales. Como las señales digitalizadas no son audibles ni visibles en su estado numérico, para reproducir el contenido del CD es necesario convertirlas de nuevo en analógicas. Para esa función, en el proceso inverso que se puede observar en “B”, correspondiente a la conversión digital-analógica, el CD se coloca en un dispositivo apropiado (8) que lee la información numérica que contiene. El dispositivo de lectura interpreta el código numérico binario (9) del CD y lo envía a un microchip DAC (Digital-toAnalog Converter – Convertidor Analógico a Digital) (10), que le devuelve a la señal su forma original analógica (11), para que el televisor pueda reproducir la imagen (12) correspondiente al video y la música (13) originales, que habían sido grabados y digitalizados inicialmente.
Tipos de imágenes digitales: vectoriales y mapas de bits. • Las imágenes digitales son de dos tipos: imagen vectorial o imagen de mapa de bits. Cada una requiere un trato diferente y está concebida para situaciones distintas según su uso final.
a.- Imagen vectorial. • Son imágenes formadas por una ecuación matemática que representa sus formas y valores. • Los archivos de imagen vectorial almacenan sólo los parámetros necesarios para su representación. Sólo contienen información sobre la ubicación y las propiedades de los objetos que configuran la imagen, como es el caso de formas, trazos geométricos, arcos o líneas.
• Resolución: Los dibujos vectoriales no dependen de la resolución. Esto significa que se pueden escalar sin afectar a la calidad de la imagen. • Cada imagen vectorial es una unidad completa, es posible modificar sus propiedades sin alterar su nitidez original. • Este sistema permite imágenes de altísima calidad, ya que pueden ampliarse hasta el infinito manteniendo su perfección. No ocurre lo mismo con los mapas de bits.
• Utilización: Debido a la nitidez de sus líneas, su facilidad para editar y la posibilidad de establecer escalas, las imágenes vectoriales son la opción más indicada para crear mapas, planos, gráficas, tipografías y logotipos. • La principal ventaja de las imágenes vectoriales es su capacidad de almacenar los dibujos en un archivo muy compacto, ya que sólo se requiere la información necesaria para generar los vectores. Los vectores son las propiedades de los objetos como el grosor de la línea o incluso las coordenadas de valores del color del relleno de un objeto. • El principal inconveniente de las imágenes vectoriales es la falta de eficacia para representar imágenes de tipo fotográfico.
b.- Imagen de mapa de bits. Profundidad de color. • Una imagen bitmap, o mapa de bits, está compuesta por pequeños puntos o píxeles con sus propios valores de color y luminancia. El conjunto de esos píxeles componen la imagen total. • Las imágenes de mapa de bits están formadas por una cuadrícula compuesta de pequeñas celdas cuadradas, todas del mismo tamaño, denominadas píxeles. • Un fichero bitmap es más grande que un fichero vectorial, debido a que necesita almacenar mucha más información.
Calidad y resolución: • Cuanto más pequeños son los píxeles que componen la imagen, mayor resolución tiene. Cuando variamos el tamaño de una imagen bitmap, tenemos que tener en cuenta su resolución para evitar pérdidas de información y empeorar la calidad de la imagen.
• El tamaño del píxel se determina por la frecuencia del muestreo que se hace para obtener la imagen: • Muestreos muy espaciados dan imágenes con pocos píxeles y por tanto, de poca resolución. • Intervalos cortos de muestreo dan imágenes con muchos píxeles y alta resolución.
Ediciรณn: โ ข Una imagen de mapas de bits no contiene objetos independientes que puedan ser tratados y modificados individualmente. Cualquier modificaciรณn parcial de una imagen de mapa de bits debe ser realizada seleccionando el รกrea en cuestiรณn y aislando el resto de la imagen.
Suavizado: Debido a la forma cuadrada de los píxeles, para representar curvas y diagonales en una imagen de mapa de bits es necesario utilizar los siguientes recursos: • El tamaño de los píxeles debe ser muy pequeño, para que no se noten saltos. • El suavizado o antialising consiste en definir los valores de color de un píxel haciendo el promedio de los valores de los dos píxeles adyacentes. Esto permite fundir los píxeles de los bordes de la curva o la diagonal, con los del área adyacente, provocando así una transición de color suave.
Utilización: • Debido a su capacidad para representar transiciones sutiles de sombras y color, las imágenes de mapa de bits son las indicadas para trabajar con imágenes de tonos degradados como las fotografías u las pinturas.
Relación: Tamaño de archivo/cantidad de colores utilizados
Mayor profundidad de color
Más colores representados
mayor tamaño del archivo
Escala de la profundidad de color de los píxeles Profundidad de 1 bits
2 colores
Cada píxel sólo puede tener uno de dos valores: Uno o cero.
Profundidad de 2 bits
4 colores
Profundidad 3 bits
8 colores
Profundidad 4 bits
16 colores
Profundidad 8 bits
256 colores
Cada píxel puede tener 256 valores diferentes. Este es el modo de las imágenes digitales de escala de grises.
Profundidad de 24 bits
16.777.216 colores
Si tomamos un píxel y le asignamos 3 bits, dispondremos de 24 bits en tres grupos de ocho, podemos “colorearlos” siguiendo el sistema de color de los monitores de televisión, basado en tres colores (Rojo, Azul y Verde). Así podemos distinguir hasta 16.777.216 millones de tonos de color (256 Rojo x 256 Azul x 256 Verde). Lo que hacemos es superponer tres canales de luz, uno rojo, otro verde y otro azul, cada uno con 256 posibilidades de tono.
Los programas informáticos más utilizados para trabajar con imágenes digitales de mapa de bits son Adobe Photoshop, Premiere y AfterEffects.
Profundidad de color. • La profundidad del color (profundidad del pixel o profundidad de bits), de una imagen se refiere al número de colores diferentes que puede contener cada píxel de un archivo gráfico. • La profundidad de color depende de la cantidad de información que puede almacenar un píxel (esto es el número de bits o cantidad máxima de datos). Cuanto mayor sea la profundidad de bit de una imagen (más bits de información por píxel), más colores habrá disponibles y más exacta será la representación del color en la imagen digital.
Resolución de la imagen digital: • La resolución es la densidad de píxeles que tiene una imagen. Nos indica la cantidad de píxeles que hay en una determinada unidad de medida (una pulgada o un centímetro). • La resolución de imagen se suele medir en píxeles por pulgada (pdi del inglés dots per inch; ppp o píxeles por pulgada) (1 pulgada=2.45 cm.) y raramente, en píxeles por centímetro. • Cuanto más alta sea la resolución, más píxeles hay en una imagen y más grande es su mapa de bits. Las resoluciones altas permiten una mayor nitidez y transiciones de color más sutiles.
Tamaño y calidad de la imagen. • La resolución tiene una doble relación, tanto con la densidad de píxeles como con su tamaño. Por tanto, si queremos que la calidad de la imagen se mantenga, alterar su tamaño supone alterar la resolución.
Esta relación la podemos ver con un ejemplo: • Disponemos de una imagen rectangular que ocupa 355 k de memoria y que tiene los siguientes píxeles: ancho=245 y alto=285. • Si aumentamos el tamaño pero no aumentamos la resolución de la imagen, el resultado es una imagen de baja resolución. Para que la calidad de la resolución no se resienta, ambos parámetros cambian en sentido inverso para mantener la resolución original • Para el ejemplo propuesto, la correspondencia entre resolución y tamaño de la imagen es la siguiente: Resolución
Tamaño en centímetros
72 ppp, resolución que se usa en internet 300 ppp, resolución para imprenta
14,99 x 10,05 3,6 x 2,41
Pixelación: • Si esta correspondencia no se tiene en cuenta, la imagen ampliada pierde resolución y se pixela. • En la fotografía tradicional, al hacer grandes ampliaciones de un negativo se empieza a ver el grano de la imagen. En la imagen digital sucede algo similar, Se trata de la pixelación, es decir, el píxel se hace visible cuando la imagen se agranda más allá de su tamaño y resolución original. Por tanto, cuanto más píxeles hay en una imagen, más puede ampliarse antes de que se observe este efecto.
Cantidad de información y calidad de reproducción. • La resolución es el parámetro esencial para conocer la calidad de reproducción de una imagen. • 1.- Calidad de imagen en diferentes medios y soportes. • Los diferentes medios de producción de imágenes utilizan diferentes resoluciones. Se trata de buscar un equilibrio entre el umbral de calidad que necesita el soporte y la necesidad de no hacer archivos muy grandes para que sean manejables y fáciles de transferir y copiar.
• 2.- Compresión de imágenes y formatos de archivo. • En algunas aplicaciones hay que reducir al máximo el tamaño de los archivos gráficos para obtener un resultado satisfactorio. Un ejemplo claro lo tenemos en internet, Si las imágenes contenidas en una página web tienen un tamaño grande hay que transmitir muchos datos, y el tiempo de carga será largo. • En este caso, conviene reducir el tamaño de los archivos gráficos para conseguir una mayor velocidad de carga y transferencia.
• El tamaño de archivo de una imagen es enorme comparado con otros tipos de archivos digitales, como por ejemplo, un texto. Para reducir el tamaño de los archivos de imagen y hacerlos más manejables, existen formas de compresión. • Durante la compresión, los datos duplicados o que no tienen valor se eliminan o se comprimen, lo que reduce mucho el tamaño de un archivo. Cuando la imagen se edita o visualiza posteriormente, entonces el proceso de compresión se invierte. Destino final de la imagen
Resolución
Pantalla de ordenador: internet, CDROM Periódicos y revistas Impresoras
72 dpi
Cine en vídeo digital
800 – 1500 dpi y mayores.
90 dpi y 300 dpi si es impresión offset Depende de la calidad de la impresora. Suelen oscilar entre 300 dpi y 600 dpi en las impresoras láser.