LA DIGITALIZACIÓN DE UNA IMAGEN El proceso de digitalización es independiente del tipo de escáner sea mono-cromo o de color, ya que lo que realmente varían son los filtros de los diferentes colores. Los escáneres planos se usan sobre todo para el escaneado de apacos como copias de fotografías o material impreso. Los escáneres de calidad son capaces de detectar las distintas densidades y el rango de dinámico de los originales: -
La resolución Profundidad de color Los formatos de imagen y la compresión de datos.
LA RESOLUCIÓN Es el tamaño de cada punto de rejilla o retícula capaz de ser captada por el CCD, el tamaño por cada punto de rejilla, depende de la precisión del sistema foto electrónica que se emplee. Cuando la resolución del escáner es mayor que la resolución óptica se debe a la utilización de técnicas de interpolación para calcular el valor de los pixeles intermedios. Para las imágenes digitales almacenadas como mapa de bits, la convención es describir la resolución de la imagen con dos números enteros, donde el primero es la cantidad de columnas de píxeles (cuántos píxeles tiene la imagen a lo ancho) y el segundo es la cantidad de filas de píxeles (cuántos píxeles tiene la imagen a lo alto). PROFUNDIDAD DE COLOR Se denomina Profundidad de color a la cantidad de colores diferentes que puede tener un pixel. La profundidad de color o bits por pixel(bpp) es un concepto de la computación gráfica que se refiere a la cantidad de bits de información necesarios para representar el color de un píxel en una imagen digital o en un framebuffer. Debido a la naturaleza del sistema binario de numeración, una profundidad de bits de n implica que cada píxel de la imagen puede tener 2n posibles valores y por lo tanto, representar 2n colores distintos. Debido a la aceptación prácticamente universal de los octetos de 8 bits como unidades básicas de información en los dispositivos de almacenamiento, los valores de profundidad de color suelen ser divisores o múltiplos de 8, a saber 1,2,4,8,16,24 y 32, con la excepción de la profundidad de color de 10 o 15, usada por ciertos dispositivos gráficos. a) Color de 8-bits: Es un sistema muy limitado. Posee tres bits (23 = 8 niveles posibles) para el verde (G) y tres para el rojo(R). Para el azul (B) en cambio, posee sólo 2 bits (22 = 4 niveles) ya que el ojo humano normal es menos sensible a la componente azul que al rojo o verde, por lo que se le asigna un valor menor que a los demás. El resultado es de 256 colores diferentes (8 × 8 × 4). Se utilizó, entre otros, en algunos computadores y consolas de video juego hasta la primera mitad de 1990.2
b) Color de 16-bits: Utiliza 5 bits para el color rojo, (25 = 32 niveles) 5 también para representar el azul (32 niveles), y 6 bits para el verde (26 = 64 niveles). Éstos, por consiguiente, pueden combinarse para dar 65.536 colores mezclados (32 × 64 × 32). Color de 16-bits se conoce como “miles de colores” o highcolor, en los computadores.
c) Color de 24-bits: También llamado color verdadero, puede imitar mucho más de los colores se encuentran en el mundo real, produciendo 16,8 millones de colores distintos. Esto se acerca al nivel en el que los monitores con megapixeles pueden mostrar diferentes colores para la mayoría de las imágenes fotográficas. Usa 8 bits para representar el color rojo, 8 bits para representar el azul y 8 bits para representar de color verde. 28 = 256 niveles de cada uno de estos tres colores; por consiguiente, pueden combinarse para dar un total de 16,8 colores mezclados (256 × 256 × 256). Se conoce como “millones de colores” o truecolor en los computadores.
Existen tecnologías nuevas que han utilizado más de 8 bits por canal, como 12 o 16 (36-bit o 48-bit color), generalmente las pantallas de los computadores medianamente nuevos que han trazado su camino en el mercado general más recientemente.
LOS FORMATOS DE IMAGEN Y LA COMPRESION DE DATOS. El objetivo de esta práctica es afianzar los conceptos básicos de codificación y compresión de datos como son la razón de compresión, la entropía y la importancia de la modelización de una fuente para obtener buenos resultados en la compresión de los datos generados por esa fuente. Para ello nos apoyaremos en el código fuente que nos proporciona Sayood en el sitio web de su libro (una copia local del software se encuentra en la sección Software). También necesitaremos ficheros de datos para comprimir. Hemos preparado un conjunto de datos de diferentes tipos de datos y características que se encuentran en la sección material complementarios para prácticas. FORMATOS Lo primero que se debe saber es que los formatos de imágenes pueden (o no) admitir algún tipo de compresión de datos. Los algoritmos de compresión de imagenes se clasifican en dos tipos básicos: 1. con pérdida de calidad y 2. sin pérdida de calidad. Sin pérdida de calidad es fácil de comprender, la información es compactada, aunque conservada íntegramente, por lo que se puede recuperar la imagen original; pero ¿con pérdida? Se trata de formatos que se basan en modelos acerca de cómo el ojo humano capta
imágenes y cuáles son sus limitaciones, eliminando así la información menos relevante para alcanzar grados mayores de compresión, y renunciando al mismo tiempo a la posibilidad de recuperar la imagen original. Los algoritmos con pérdida se utilizan porque existe un límite matemático a la posible compresión sin pérdida. Los formatos de archivo más utilizados en la web son JPEG, GIF y PNG. Cada uno de ellos posee ventajas y desventajas que lo hacen adecuado para ciertos casos de uso y, a la vez, obsoleto para otros. La siguiente tabla ilustra las ventajas y desventajas básicas de cada uno. Tabla comparativa de formatos de compresión de imágenes Formato
Tipo de Ventajas compresión •
JPEG
Con pérdida (algoritmo JPEG)
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GIF Sin pérdida, (algoritmo aunque limitado LZW) a 256 colores
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PNG
Sin pérdida
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Desventajas
Ficheros muy reducidos Muy bueno para fotografías
Permite animaciones adecuado Wikipedia)
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Pérdida de calidad notoria a altos niveles de compresión
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Paleta limitada (obsoleto para imágenes de muchos colores) Potenciales problemas legales (en algunos paises en otros ya venció la licencia)
(no para
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Excelente para gráficos Permite transparencias
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Ficheros grandes para imágenes de muchos colores (fotografías, ilustraciones, etc.)
Debido los posibles problemas legales del formato GIF (véase la política de la FSF y http://burnallgifs.org ) y la superioridad del formato PNG para gráficos se desalienta fuertemente el uso del formato GIF para Wikipedia. Nótese que existe una alta probabilidad de que una imagen sea eliminada del servidor si utiliza el formato GIF. Si la imagen es una fotografía Se pueden guardar fotos tomadas con una cámara digital en JPEG y apenas ocupan espacio en memoria. Sin embargo, parte de la información se ha perdido en el proceso, y cada vez que se abra esa imagen y se le pida al ordenador que la guarde (no visualizarla, sino el acto de guardarla) volverá a perder un poco de calidad de la imagen. Tampoco es posible cambiar a un formato "sin pérdida" para recuperar la calidad perdida. Para estos casos conviene apegarse al formato JPEG, intentando obtener la mejor relación calidad/peso, pero no hay que cambiarse a otro formato. Con JPEG el usuario decide cuanta información esta dispuesto a sacrificar, se pierde calidad y se gana menor peso del fichero. Se puede recomendar entre un 50 y un 70% para el
compresor, pero si ves que puedes comprimirlo más sin perder calidad calidad ¡adelante! Si la imagen no se ve bien con esta calidad, quizás deberías intentar otros formatos. Antes se recomendaba subir imagenes del tamaño justo para desplegarla en la pantalla. Sin embargo, dado que las nuevas versiones de MediaWiki permiten determinar determinar el tamaño de la fotografia en el articulo, y despliegan en la pagina de descripcion de la imagen una version reducida, a menos que se pida explicitamente lo contrario, se recomienda subir la version de la imagen con mayor resolución que se tenga (asi podria ser utilizada eventualmente en papel), con la salvedad de que no sea de mas de 2Mb. Si la imagen es un dibujo ¡JPEG no es bueno para dibujos! Las simplificaciones que hace este algoritmo son desastrosas cuando tiene que vérselas con imágenes detalladas como textos, o con cualquier objeto con bordes definidos. Si ves cosas extrañas, como pelusillas o artefactos en su imagen, o bien la estás comprimiendo demasiado o JPEG no es el formato ideal para tu imagen. GIF y PNG son casi intercambiables, ya que PNG fue diseñado como reemplazo de GIF. Recomendamos PNG encarecidamente, puesto que es un formato superior, es de uso libre y no tiene la amenaza de posibles problemas legales. Tanto GIF como PNG tienen la posibilidad de trabajar con varias profundidades de color. En el caso del GIF comprimido, sólo hasta 256 colores en una paleta elegida de entre millones de posibilidades. Hay que tener en cuenta que si se graba una imagen GIF con toda la profundidad de color, el archivo ocupará más y no se habrá ganado más calidad. No creas que los resultados son malos, sobre todo el gráficos y dibujos lineales, ya que cuando se usan tintas De arriba a abajo: JPEG suavizado planas el número de colores empleados es muy (917 bytes), PNG espacio RGB reducido. En tal caso puedes elegir el número de colores (874 bytes) y PNG indexado a 8 que se ajuste al número de tintas utilizadas. A menos colores (280 bytes). colores, un fichero más pequeño. En general, cualquier dibujo de tinta plana a una resolución de 8 bits (256 (2 colores) debería ocupar bastante poco y, además, verse muy bien. Pero además PNG puede trabajar con todo el rango de colores, por lo que serviría para imágenes que se quieran incorporar con una calidad excepcional, ya que al contrario que el JPEG utilizaa un algoritmo sin pérdida de calidad. Recuerda comprobar el tamaño de la imagen en píxeles y reducir la resolución si esta es exagerada (más de 500x500 px2 por ejemplo).
Tampoco se debe usar JPEG si se puede guardar la misma imagen con PNG en más o menos el mismo tamaño. Muchas veces ocupará menos con PNG (de esto se trata) y a veces no... si no es el caso, no somos puristas, usa alguno de los otros. El único problema de PNG es que no puede ser visualizado directamente por navegadores web antiguos. Las imágenes generalmente rondan los 50KB (o menos). Siempre que tengas una imagen de más de 100KB deberías plantearte un buen trabajo de optimización. Para símbolos pequeños, es fácil conseguir tamaños de 1 a 4 k. Para obtener la máxima compresión en archivos de formato PNG, existe un programa libre llamado OptiPNG, el cual puede reducir el tamaño de casi cualquier PNG (exceptuando aquellos ya optimizados) sin pérdida de calidad, hasta el límite matemático. OptiPNG se encuentra disponible para Linux y Windows y puede se desacargado de http://optipng.sourceforge.net/ (documentación en inglés). Se puede ver una colección de programas que pueden ayudar en el siguiente enlace: http://burnallgifs.org/#software Todos los navegadores modernos admiten el formato PNG, aunque hay que tener en cuenta la conocida incapacidad de Internet Explorer de mostrar las transparencias de estas imágenes correctamente.
FILTROS - ENFOQUE Y DESENFOQUE El filtro de enfocar imagen mediante sus diversas posibilidades, puede mejorar la falta de nitidez. El filtro de desenfocar imagen se usa para aplicarlo a ciertas áreas de la misma o para crear determinados efectos de movimiento. O bien a lo mejor, nos interesa para dar algún efecto especial, desenfocar la toma, o parte de ella. Hoy en día, las cámaras digitales, normalmente realizan un correcto enfoque de la imagen que queremos, pero a veces, por circunstancias, movimientos o luces, no se obtiene el resultado deseado. Para estos casos, la mayoría de los editores, tanto de vídeo, como de fotografías, tienen filtros para corregir este problema. Enfoque:
El filtro de “Enfocar”. Es un filtro bastante sencillo, ya que a pesar de poderse personalizar, en modo automático da resultados bastante aceptables. También existe el camino opuesto, que aunque puede parecer menos útil a simple vista, puede servir para hacer un retoque personapaisaje, enfocando a uno y desenfocando a otro. Al igual que el “Enfoque”, se puede personalizar, pero el modo automático ya da un resultado correcto. Desenfoque:
El filtro de desenfoque produce un efecto similar al foco de una cámara fotográfica. Para producir este efecto de desenfoque el filtro hace un promedio del valor del píxel actual y el valor de los píxeles adyacentes y asigna este valor al píxel actual. Todos los píxeles de la capa activa o selección no son tratados por el desenfoque, para cada píxel, se genera un número aleatorio basado en la semilla. Con el 100% de aleatorización se desenfocan todos los píxeles.
Existen diferentes tipos de Desenfoque: • •
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Desenfoque Normal: aplica un desenfoque genérico a toda la imagen, sin opciones. Desenfoque de movimiento: este filtro crea un desenfoque en movimiento. Es capaz de movimiento lineal, radial o de acercamiento (zoom). Cada uno de estos movimientos puede ser ajustado con los parámetros de longitud y ángulo. Desenfoque enlosable: dependiendo de los ejes de coordenadas y/o del radio de desenfoque. Desenfoque gaussiano: en general, el desenfoque gaussiano produce un efecto de neblina, desenfocando el mapa de bits según una distribución gaussiana. El desenfoque gaussiano es mejor para imágenes generadas por ordenador y aquellas con grandes áreas de intensidad constante. Desenfoque gaussiano selectivo: al difuminar el área que representa el fondo de la imagen, simula profundidad de campo. No actúa sobre todos los píxels. Desenfoque Pixelizar: renderiza la imagen utilizando bloques grandes de color. Es muy similar al efecto televisivo cuando se desea ocultar la identidad de una persona
POSTERIZAR IMÁGENES •
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La posterización de una imagen es la reducción de su gama tonal a unos pocos colores planos, uniformes. Esta reducción, que en la mayoría de las fotografías digitales evitamos, puede hacerse de forma intencionada con las herramientas Umbral y Posterizar, o bien con el modo de fusión de capas Mezcla definida, dependiendo del resultado que busquemos. Por Paulo Porta El término posterizar hace referencia a la cartelística. Aunque los pósteres son carteles de base fotográfica que no tienen por qué presentar ningún efecto gráfico especial, ha sido característica de este género la creación de imágenes de tintas planas, con límites definidos. La posterización fue en su momento la solución formal al uso de la serigrafía y otras técnicas de impresión sin trama, consiguiendo un tipo de imagen gráfica poco realista, pero de una evidente fuerza e inmediatez comunicativa. Decantar la escala de grises Umbral es el comando con el que podemos reducir una escala de grises, pasando de 256 valores de luminosidad a dos: blanco y negro. Tras la umbralización, cada píxel necesitará un único bit para su caracterización, lo que supone una disminución drástica del tamaño informático de la imagen. Si realizamos la umbralización de manera automática (por ejemplo, con una conversión de la imagen de escala de grises a bitmap), se transformarán en negro todos los píxeles con valor inferior al gris medio 128, y en blanco los que tengan este valor o superior. Lo que permite el comando Umbral es establecer el corte en cualquier otro valor. Cuanto menor sea éste, más claro será el resultado.
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Imagen original (arriba) y versiones umbralizadas con un valor de corte de 128 (centro) y 55 (abajo). Si aplicamos la herramienta Umbral a una imagen RVA o CMAN en Photoshop, el programa ignora los colores y parte directamente del valor medio de luz, como una escala de grises. Sin embargo, podemos aplicarlo en cada uno de los canales de color, seleccionándolos en la paleta Canales. Es lo que hemos hecho en esta fotografía RVA:
Nótese cómo cada canal queda con dos valores, por lo que los colores resultantes son ocho (dos elevado a tres, que es el número de canales). Estos colores son el blanco, el
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negro, los tres primarios (rojo, verde y azul) y los tres secundarios (cian, magenta y amarillo). En PhotoPaint, sin embargo, la herramienta es más flexible y permite aplicar la posterización sólo hacia el blanco, el negro, o en ambos sentidos, canal por canal e incluso puede posterizarse solamente un rango de valores en la escala. El comando Posterizar Posterizar puede considerarse una variante de la herramienta Umbral, que permite reducir la escala de valores a un número cualquiera entre 2 y 255. Posterizar 2 es lo mismo que aplicar Umbral, y posterizar 255 no tiene ningún efecto. Visualmente, es difícil que notemos el efecto de una posterización por encima de 35 ó 40. Posterizar establece un número de niveles que se reparten a intervalos regulares dentro de la escala de grises. Cada píxel de la escala original tomará entre los valores válidos aquel que tenga más cerca. Vemos por tanto una posterización de tres niveles, donde todo se reduce a negro, gris medio y blanco:
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Veamos ahora la misma foto posterizada a 5 valores. Están distribuidos espacialmente, aunque naturalmente cada grupo tiene diferente número de píxeles:
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Umbralización parcial Las últimas versiones de Photoshop incorporan un nuevo modo de fusión de capas denominado Mezcla definida. Su efecto es precisamente el de umbralizar la capa inferior, pero el hecho de trabajar con capas proporciona varias posibilidades interesantes, que ilustramos a continuación. Si colocamos sobre la imagen una capa de gris medio en el modo Mezcla definida, tenemos el mismo resultado que posterizar 2, o aplicar Umbral 128 en cada canal:
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Variando el valor de gris de la capa, por ejemplo con Niveles, se hace el resultado más o menos claro, ya que el corte para el umbral se hace en el valor inverso al de la capa. De esta forma, si aclaramos el gris el resultado es también más claro, y viceversa. Se pueden aplicar niveles canal por canal, para adaptar el corte al valor que nos interese en cada uno. Al ser el valor de corte el inverso al valor de la capa, el resultado se asemeja en tono y en claridad al color con el que rellenemos la capa:
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Esta propiedad puede servir para combinar la posterización con un degradado de color:
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El otro parámetro interesante es la opacidad de la capa, que obviamente regula la intensidad del efecto. Veamos el mismo degradado con menos opacidad:
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Esto significa que, empleando una máscara de capa, podríamos limitar la posterización a ciertas zonas, pintando en la máscara. En este último ejemplo hemos vuelto al color gris medio, pero aplicando un degradado de negro a blanco en la máscara de capa: