Imagen Digital
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Imagen digital M. C. Salvador González Sánchez
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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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