Imagen digitalM. C. Salvador González Sánchez

Definición

Una imagen digital, también llamada gráfico digital, es una

representación bidimensional de una imagen utilizando

bits (unos y ceros).

Dependiendo de si la resolución de la imagen es estática

o dinámica, puede tratarse de un gráfico rasterizado o de

un gráfico vectorial.

A menos que se indique lo contrario en general por

imagen digital se entiende gráfico rasterizado.

Gráfico rasterizado

Una imagen rasterizada, también llamada bitmap (mapa de bits), imagen matricial o pixmap, es una estructura o fichero de datos que representa una rejilla rectangular de píxeles o puntos de color, denominada raster, que se puede visualizar en un monitor, papel u otro dispositivo de representación.

A las imágenes rasterizadas se las suele caracterizar técnicamente por su altura y anchura (en píxeles) y por su profundidad de color (en bits por píxel), que determina el número de colores distintos que se pueden almacenar en cada píxel, y por lo tanto, en gran medida, la calidad del color de la imagen.

Gráfico rasterizado

Gráfico rasterizado

Los gráficos rasterizados se distinguen de los gráficos vectoriales en que estos últimos representan una imagen a través del uso de objetos geométricos como curvas de Bézier y polígonos, no del simple almacenamiento del color de cada píxel.

El formato de imagen matricial está ampliamente extendido y es el que se suele emplear para tomar fotografías digitales y realizar capturas de vídeo. Para su obtención se usan dispositivos de conversión analógica-digital, tales como escáneres y cámaras digitales.

La palabra "raster" tiene su origen en el latín rastrum(rastrillo), que se deriva de radere (raspar).

Gráfico rasterizado

Gráfico vectorial

Una imagen vectorial es una imagen digital formada por

objetos geométricos independientes (segmentos,

polígonos, arcos, etc.), cada uno de ellos definido por

distintos atributos matemáticos de forma, de posición, de

color, etc. Por ejemplo un círculo de color rojo quedaría

definido por la posición de su centro, su radio, el grosor

de línea y su color.

Gráfico vectorial

Gráfico vectorial

Este formato de imagen es completamente distinto al

formato de los gráficos rasterizados, también llamados

imágenes matriciales, que están formados por píxeles. El

interés principal de los gráficos vectoriales es poder

ampliar el tamaño de una imagen a voluntad sin sufrir el

efecto de escalado que sufren los gráficos rasterizados.

Asimismo, permiten mover, estirar y retorcer imágenes de

manera relativamente sencilla. Su uso también está muy

extendido en la generación de imágenes en tres

dimensiones tanto dinámicas como estáticas.

Gráfico vectorial

Gráfico vectorial

Todos las computadoras actuales traducen los gráficos

vectoriales a gráficos rasterizados para poder

representarlos en pantalla al estar ésta constituida

físicamente por píxeles.

Principales aplicaciones

Generación de gráficos: Se utilizan para crear logos

ampliables a voluntad así como en el diseño técnico con

programas de tipo CAD (Computer Aided Design). Muy populares

para generar escenas 3D.

Lenguajes de descripción de documentos: Los gráficos

vectoriales permiten describir el aspecto de un documento

independientemente de la resolución del dispositivo de salida.

Los formatos más conocidos son PostScript y PDF. A

diferencia de los gráficos rasterizados, se puede visualizar e

imprimir estos documentos sin pérdida en cualquier

resolución.

Principales aplicaciones

Tipografías: La mayoría de aplicaciones actuales utilizan texto

formado por imágenes vectoriales. Los ejemplos más comunes

son TrueType Font, OpenType y PostScript.

Juegos de computadora: En los juegos de computadora 3D

es habitual la utilización de gráficos vectoriales.

Internet: Los gráficos vectoriales que se encuentran en el

World Wide Web suelen ser o bien de formato abierto (SVG)

o bien SWF en formato propietario. Estos últimos se pueden

visualizar con Adobe Flash Player.

Conversión entre formatos raster y

vectorial

La transformación de un gráfico rasterizado a uno

vectorial se llama vectorización.

Este proceso normalmente se lleva a cabo o bien

manualmente calcando la imagen rasterizada o bien con

ayuda de un programa específico, como por ejemplo

Corel PowerTrace.

El proceso inverso, convertir una imagen vectorial en un

gráfico rasterizado, es mucho más sencillo y se llama

rasterización.

Gráficos vectoriales e imágenes rasterizadas

Ejemplo de una imagen rasterizada con

diferentes niveles de ampliación

Ejemplo de un gráfico vectorial con

distintos niveles de ampliación

Resolución

Una imagen rasterizada no se puede ampliar a cualquier

resolución sin que la pérdida de calidad sea notoria. Esta

desventaja contrasta con las posibilidades que ofrecen los

gráficos vectoriales, que pueden adaptar su resolución

fácilmente a la resolución máxima de nuestra pantalla u

otro dispositivo de visualización.

Las imágenes rasterizadas son más prácticas para tomar

fotografías o filmar escenas, mientras que los gráficos

vectoriales se utilizan sobre todo para el diseño gráfico o

la generación de documentos escritos.

Resolución

Las pantallas de las computadoras actuales habitualmente

muestran entre 72 y 130 píxeles por pulgada(PPI), y

algunas impresoras imprimen 2400 puntos por pulgada

(DPI) o más; determinar cuál es la mejor resolución de

imagen para una impresora dada puede llegar a ser

bastante complejo, dado que el resultado impreso puede

tener más nivel de detalle que el que el usuario pueda

distinguir en la pantalla de la computadora.

Habitualmente, una resolución de 150 a 300 píxels

funciona bien para imprimir a 4 colores (CMYK).

píxel

Un píxel (acrónimo del inglés picture element, "elemento de

imagen") es la menor unidad homogénea en color que forma

parte de una imagen digital, ya sea esta una fotografía, un

fotograma de vídeo o un gráfico.

Ampliando lo suficiente una imagen digital (zoom), por ejemplo

en la pantalla de una computadora, pueden observarse los

píxeles que componen la imagen. Los píxeles aparecen como

pequeños cuadrados o rectángulos en color, en blanco o en

negro, o en matices de gris. Las imágenes se forman como una

matriz rectangular de píxeles, donde cada píxel forma un área

relativamente pequeña respecto a la imagen total.

píxel

La parte más pequeña de la pantalla del monitor es un punto

cuadrado o rectangular que recibe el nombre de píxel.

Un píxel se describe de forma más correcta como una unidad

lógica, y no física, ya que el tamaño físico de un píxel individual

lo determina el fabricante del monitor.

El tamaño de un píxel se mide en milímetros (mm).

píxel

En las imágenes de mapa de bits o en los dispositivos gráficos

cada píxel se codifica mediante un conjunto de bits de longitud

determinada (la llamada profundidad de color), por ejemplo,

puede codificarse un píxel con un byte (8 bits), de manera que

cada píxel admite 256 variaciones (28 variaciones con

repetición de 2 valores posibles en un bit tomados de 8 en 8).

En las imágenes de color verdadero, se suelen usar tres bytes

para definir un color, es decir, en total podemos representar

un total de 224 colores, que suman 16.777.216 opciones de

color. (32 bits son lo mismos colores que 24 bits, pero tiene 8

bits más para transparencia)

píxel

Para poder transformar la información numérica que almacena

un píxel en un color, hemos de conocer, además de la

profundidad y brillo del color (el tamaño en bits del píxel), el

modelo de color que estamos usando. Por ejemplo, el modelo

de color RGB (Red-Green-Blue) permite crear un color

componiendo tres colores básicos: el rojo, el verde y el azul.

De esta forma, en función de la cantidad de cada uno de ellos

que usemos veremos un resultado u otro. Por ejemplo, el

color amarillo se obtiene mezclando el rojo y el verde. Las

distintas tonalidades del amarillo se obtienen variando la

proporción en que intervienen ambas componentes.

píxel

En el modelo RGB es frecuente que se usen 8 bits para

representar la proporción de cada una de las tres

componentes primarias. De esta forma, cuando una de las

componentes vale 0, significa que esta no interviene en la

mezcla y cuando vale 255 (28 – 1) significa que interviene

aportando el máximo de ese tono.

píxel

píxel

La mayor parte de los dispositivos que se usan con una

computadora (monitor, escáner,...) usan el modelo RGB.

Un píxel alcanza los 8 bits (28 colores), 24 bits (224 colores) o

48 bits (240 colores), este último valor de precisión sólo se

obtiene con escáneres o cámaras de gama alta (que usen

formato raw o tiff, no en jpg).

píxel

Megapíxel

Un megapíxel (Mpx) equivale a 1 millón de píxeles (a diferencia

de otras medidas usadas en la computación en donde se suele

utilizar la base de 1024, en lugar de 1000, para los prefijos

debido a su conveniencia con el uso del sistema binario.

Usualmente se utiliza esta unidad para expresar la resolución

de imagen de cámaras digitales, por ejemplo, una cámara que

puede tomar fotografías con una resolución de 2048 × 1536

píxeles se dice que tiene 3,1 megapíxeles (2048 × 1536 =

3.145.728).

Megapíxel

La cantidad de megapíxeles que tenga una cámara digital define

el tamaño de las fotografías que puede tomar y el tamaño de

las impresiones que se pueden realizar, pero hay que tener en

cuenta que cada megapíxel está siendo distribuido en un área y,

por tanto, la diferencia entre 7 y 8 megapíxeles es menos

representativa que entre 3 y 4, ya que no es una medida

exponencial.

Megapíxel

Las cámaras digitales usan una electrónica fotosensible, como

CCDs (del inglés Charge-Coupled Device) o sensores CMOS,

que graban niveles de brillo en una base por-píxel.

En la mayoría de las cámaras digitales, el CCD está cubierto

con un filtro coloreado, teniendo regiones color rojo, verde y

azul (RGB) organizadas en mosaico según el filtro de Bayer, así

que cada píxel-sensor puede grabar el brillo de un solo color

primario.

La cámara interpola la información de color de los píxeles

vecinos, mediante un proceso llamado "de-mosaicing", para

crear la imagen final.

Megapíxel

Obtención

Las imágenes digitales se pueden obtener de varias

formas:

Por medio de dispositivos de conversión analógica-digital como

los escáneres y las cámaras digitales.

Directamente mediante programas informáticos, como por

ejemplo realizando dibujos con el ratón o mediante un

programa de renderización 2D.

Las imágenes digitales se pueden modificar mediante

filtros, añadir o suprimir elementos, modificar su tamaño,

etc. y almacenarse en un dispositivo de grabación de

datos como por ejemplo un disco duro.

Estructura

La mayoría de formatos de imágenes digitales están

compuestos por una cabecera que contiene atributos

(dimensiones de la imagen, tipo de codificación, etc.), seguida

de los datos de la imagen en sí misma.

La estructura de los atributos y de los datos de la imagen es

distinto en cada formato.

Estructura

Además, los formatos actuales añaden a menudo una zona de

metadatos ("metadata" en inglés) que sirve para precisar

información adicional sobre la imagen, como por ejemplo:

la fecha, la hora y el lugar donde se tomó la imagen

las características físicas de la fotografía (fotosensibilidad ISO,

velocidad de obturación, flash, etc.)

Estos metadatos se utilizan muy a menudo en el formato Exif

(extensión del formato JPG), que es el formato más utilizado

en las cámaras digitales.

Formatos de archivo de gráficos

Formatos de archivo de gráficos

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