Lección002.“LAIMAGENDIGITALEN2DIMENSIONES”.1058-LenguajesInfográficosGradoenBellasArtesCurso2019-20– PrimersemestreProfesor:AntonioPérezDepartamento:Estadística,MatemáticaseInformática

Unidad2.LAIMAGENDIGITALEN2DIMENSIONES

Uno de los tópicos sobre los grandes artistas es su abstracción del mundoreal, y en la actualidad un elemento fundamental del mundo real es eluso de herramientas informáticas.

Muchos artistas son reacios al manejo de la informática pues creen que lesaleja de su verdadera labor: la creación de obras de arte.

Sin embargo el conocimiento sobre la imagen digital en 2 dimensionespuede ser un gran aliado del artista a la hora de divulgar o modificar supropia obra.

Incluso el creador de arte digital suele huir en cierto modo de profundizar enlos fundamentos informáticos de su obra, le basta con saber quéherramientas puede utilizar para comenzar a producir.

Si conoce los fundamentos informáticos de la imagen digital en 2dimensiones, el artista digital puede mejorar notablemente su capacidadpara controlar muchos aspectos relevantes de su producción artística.

En esta unidad vamos a intentar explicar las bases de la imagen en 2dimensiones, exponiendo con la máxima claridad sus fundamentos yacercando al lector a este “mundo” que puede convertirse en un granaliado.

TEMA2.1Laimagendigitalyelcódigobinario

Una imagen digital no es más que un fichero/archivo que contiene información capaz de serinterpretada por herramientas informáticas.

Como cualquier fichero, una imagen digital se ha de guardar en un dispositivo dealmacenamiento digital (disco duro, pendrive,…) que únicamente es capaz de guardarsecuencias de ceros y unos en posiciones consecutivas de memoria que llamamos bit (un bitsólo es capaz de guardar dos valores que codificamos como 0 y 1. En el futuro se podrá guardarmás valores).

Dadas las limitaciones de trabajar únicamente con ceros y unos, el almacenamiento digital seinterpreta a través de secuencias de 8 bits que llamamos byte. Esto permite guardar hasta 256= 28 valores diferentes (todas las combinaciones ordenadas que se pueden formar con 8 ceros yunos, desde el 00000000 hasta el 11111111). Veamos algunos ejemplos (a modo de reseña).

Para entender algo mejor el código binario pensemos en cómo se guarda texto utilizando bytes.Se usan tablas (generalmente de 256 casillas) que identifican cada número con un símbolo.

Este documento utiliza principalmente la tabla ASCII (American Standard Code for Information Interchange).Los caracteres imprimibles de la tabla ASCII se muestran en la figura siguiente.

Veamos un ejemplo muysencillo a la hora de convertirun texto en binario (a modode introducción).

El editor de texto plano es una aplicación informática que se limita a leer elcontenido de un fichero en secuencias de 8 o 16 bits y muestra en pantalla elsímbolo (generalmente de la tabla ASCII) correspondiente al número almacenadoen cada secuencia de bits.

También podemos editar (modificar) el contenido del fichero.

A diferencia de los editores de texto enriquecido, el de texto plano no es capazde interpretar negritas, cursivas… Sólo sirve para mostrar el texto o símbolos quecontiene el fichero editado.

Sorprendentemente el editor de texto plano puede ser un buen aliado del artistadigital. En todos los sistemas operativos tenemos instalado algún editor de textoplano (el Bloc de Notas en MS-Windows aunque podemos utilizar Notepad++ - -en su lugar).

Editordetextoplano

La necesidad de almacenar imágenes en soporte digital no surgió hasta que no se crearon los primeros monitores ylas primeras impresoras (llamadas matriciales).La tecnología usada era similar: El monitor consistía en una pantalla en la que se proyectaba la luz emitida por unamatriz de diminutas bombillas que sólo podían estar encendidas o apagadas. La impresora tenía una fila depequeños cuadrados articulados que podían marcar o no el papel sobre el que actuaban según estuvieran“hundidos” o “alzados”.En ambos casos una imagen se podía representar como una matriz de X filas, cada una de ellas con Y elementos (queen la matriz llamamos columnas) limitados por las dimensiones reales del monitor, la impresora y el papel sobre elque se pretendía hacer la impresión.Como sólo había dos posibilidades para las bombillas o posiciones de los cuadrados de la impresora sólo senecesitaban dos códigos para indicar el estado de cada uno de ellos, por ejemplo 0 indicaría apagado (o alzado) y 1indicaría encendido (o hundido).

Tema2.2Imágenesdigitalesen2D:imágenesmatricialesyvectoriales

Precisamente la unidad mínima de almacenamientoinformático, el bit, puede guardar únicamente los valores0 y 1, de ahí que las primeras imágenes digitales sellamaran “mapas de bits” o “matriciales”.

Imagina una matriz de 32 filas y 32 columnas con los cerosy unos colocados según esta imagen, observa en elrecuadro superior que al alejarla se ve mejor definida.

Imagen matricial de 32x32 en blanco y negro

Otra tecnología que triunfó en los principios de la informática fueron los plóters, impresoras donde el papelpermanecía quieto mientras unos brazos mecánicos movían un bolígrafo (o una cuchilla si lo que se deseaba eracortar).

En estos casos no podemos hablar de matrices si no de dibujo de líneas. Con las instrucciones precisas losordenadores son capaces de dibujar cualquier objeto siempre que conozcan sus características (una línea, un círculo,cuadrado…).

Este tipo de imágenes se llaman vectoriales ya que un vector es una línea con dirección y si ajustamos su tamaño ydirección podremos dibujar casi cualquier imagen utilizando esta técnica.

Imágenes matriciales

Una imagen matricial se muestra como un conjunto definido de puntos (generalmente cuadrados) llamadospíxeles. La fotografía tradicional también está formada por puntos o granos de plata. Una diferencia notable entreambas reside en la irregularidad y arbitrariedad de los puntos de plata de múltiples tonalidades frente a ladisposición regular de los píxeles en una matriz rectangular de puntos de color uniforme.

Uno de los problemas de estas imágenes es su escalado, que produce el efecto de que se muestra en la imagen, siqueremos ampliar en exceso una imagen matricial. Este efecto es conocido como pixelado.

Cuando queremos guardar información sobre una imagen que contiene muchas filas y muchas columnasnecesitamos mucho espacio en disco (algo que en los principios de la informática era difícil de tener), lo que llevó alanálisis de nuevos modos de representación interna de dichas matrices, aprovechando las teorías matemáticas detratamiento de grandes matrices y derivando en métodos o formatos distintos de almacenamiento de las imágenesmatriciales. Esto se verá más a fondo en temas posteriores.

Cada uno de estos cuadrados de un únicocolor es un pixel.

Para guardar una imagen matricial en formatodigital basta con guardar en un fichero ladimensión de la matriz (número de filas xnúmero de columnas) y el color con que serellenará cada pixel.

Imágenes vectoriales

Las imágenes vectoriales aprovechan la gran capacidad de cálculo de los ordenadores. Si un delineante humano escapaz de reproducir objetos en base a líneas y conceptos geométricos, un ordenador también podrá hacerlo con lamisma precisión y en mucho menos tiempo.

Las imágenes vectoriales no utilizan el concepto de píxel de las matriciales. Se basan en fórmulas matemáticas yconceptos geométricos para dibujar la imagen cuando necesitamos visualizarla y se adaptan al tamaño con quequeremos visualizarla, de ahí que no presenten el problema de pixelado de las imágenes matriciales: cada vez quese muestra una imagen vectorial se vuelve a hacer el trazado de sus líneas y el relleno de sus formas.

Un ejemplo de imagen vectorial que utiliza curvas Bézier es el homenaje que se hizo a Steve Jobs tras sufallecimiento, el 5 de octubre de 2011.

Obtenida en http://www.freepik.es/vector-gratis/steve-jobs--ilustracion-vectorial_596215.htm bajo licencia Creative Commons Attribution 3.0.

Las imágenes vectoriales se componen de dos partes visibles, el contorno y el relleno, y de otras partes no visiblesen el resultado final llamados trazado, puntos de control o anclaje y manejadores o tiradores.

Las partes visibles de una figura vectorial. Las partes no visibles que permiten editarla.

Lostrazadosysusrellenossepuedenmodificarfácilmenteconlaherramientavisualadecuada(Inkscape,AdobeIllustrator…)oinclusoconuneditordetextoplanoenalgunosformatosdearchivo.

BásicamenteseformanuniendodospuntosdelespaciomedianteunarectaounacurvaBézier.

Tambiénexistencomandosquepermitendibujarfigurasgeométricas,delestiloDibujaCirculo{centro=100,50}{radio=300}.

Sealmacenanenmuypocoespaciodebidoaquecontienenórdenespararealizarlosdibujos,noeldibujoensí.Sonindependientesdelaresoluciónfinalenqueseránmostradas.Cadavezquequeremosmostrarlassevuelvenadibujarporloqueeslaimagenquienseadaptaalmedioenquesevaavisualizar.

Tema2.3Profundidaddecolor,resoluciónytamañodeunaimagendigital

Profundidaddecolor

Llamamosprofundidaddecoloralnúmerodebitsnecesariopararepresentarelcolorcontenidoenunpíxel.

En escala de grises la profundidad suele ser de 8 bits (1Byte), por lo que el rango de valores que puede tomarun píxel es de 28=256 tonos distintos de gris (0… 255). Siusáramos 16 bits (2 Bytes) podríamos guardar hasta216=65.536 tonos distintos de gris.

Unaimagenenblancoynegrosólonecesita1bitdeprofundidadparaindicarsiunpíxeltomaráelcolorblancooelcolornegro.

JPGvs RAW

JPGalmacenalainformacióndecolorybrillodecadapíxelutilizandotresnúmerosde8bits,o,loqueeslomismo,3bytes.Cadaunodeestosbytesestáasociadoauncanaldecolor(rojo,verdeyazul),loquesignificaquepuedecodificarunmáximode256tonosdiferentesderojo,otrostantosdeverde,yotrostantosdeazul.Lacombinacióndeestostrescanalesdecolornospermite,porotraparte,representaruntotalde16.777.216tonos,queeselresultadodelproductodelnúmerodetonosdelostrescanalesRGB(256x256x256).Todoestosignifica,sencillamente,queelformatoJPGutilizaunsistemadecodificacióndelcolorde24bitsporpíxel(8bitsparacadaunodelostrescanalesdecolor).

RAW. Utiliza 12 o 14 bits porcanal, lo que equivale a unacodificación de 36 o 42 bits porpíxel (varía de unas cámaras aotras). RAW es capaz derepresentar un total de68.719.476.736 tonos usandocodificación de 12 bits porcanal, y nada menos que4.398.046.511.104 tonosutilizando codificación de 14 bitspor canal.

Igual que en la fotografía tradicional, en la imagen digital podemos trabajar con escala de grises ocolor. Para lograr el color se suele trabajar con una profundidad de 24 bits, 1 Byte para cada canal.Los canales utilizados suelen ser el rojo (Red), verde (Green) y azul (Blue).

El color final se obtiene por síntesis aditiva de los tres canales, que se representan individualmentecomo escala de grises.

Enlasecuenciadeimágenesvemoscomosóloseusan2valoresparacadacanal(1bit)porloqueelnúmerototaldecoloresobtenidosenlacomposicióndelostrescanalesesde23 =8.

Ahoraveremosconmayorclaridadeljuegoquedaelusodeescalade256grisesenloscanalesrojo,verdeyazulparaobtenerunaimagende224=16.777.216tonalidadesdistintas.

Si en lugar de 8 bits por canal (24 bits de profundidad) trabajáramos con una imagen en color demenor profundidad la gama de colores se reduce, y con ello la cantidad de memoria necesaria paraalmacenar la imagen.

Observemos con detalle las imágenes siguientes y veamos los cambios que producen con lareducción de la profundidad de color.

Tamaño

Cuando hablamos del tamaño de una imagen digital nos referimos al número de píxeles del lienzo quela contiene. Para imágenes vectoriales, cuando se guarda en un fichero hay que indicar el tamaño dellienzo que la contiene para que los programas informáticos que la manejan sepan en qué condicionesha sido creada.

Como todas las imágenes digitales tienen forma rectangular (a pesar de que el uso de transparencias permite“simular” otras formas) el tamaño de una imagen digital se obtiene multiplicando el número de filas por elnúmero de columnas de la matriz de píxeles que representa la imagen.

La imagen más pequeña que puede formarse según la definición de tamaño es una imagen de 1 píxel.

Las imágenes digitales más pequeñas utilizadas para mostrar su contenido son las conocidas comoiconos, compuestas habitualmente por 16x16, 32x32, 64x64 o 128x128 píxeles. Se usan en losbotones de las aplicaciones y en las carpetas de archivos para representar gráficamente la acción a laque está destinada el botón o bien cierta información sobre el contenido del archivo.

A partir de ahí casi cualquier tamaño es posible para una imagen digital.

Como vamos a hablar de grandes números hemos de redondear continuamente y utilizar los prefijosKilo, Mega o Giga para entender de qué cantidades estamos hablando.

Por ejemplo, un icono de 128x128 píxeles contiene 16.384 píxeles que expresaremos coloquialmentecomo 16Kpx (Kilopíxeles).En informática el valor 1.000 no es tan importante como para nosotros ya que todo contenido digitalse guarda en notación binaria. La potencia de 2 más parecida a nuestro 1.000 es 210 = 1.024, de ahíque el prefijo Kilo que para nosotros significa 1.000 en informática significa realmente 1.024.

Sabiendo esto, podemos establecer las siguientes relaciones:1Kpx=1.024píxeles 1Mpx=1.024Kpx =1.048.576píxeles1Gpx=1.024Mpx =1.048.576Kpx=1.073.741.824px

Ya estamos acostumbrados a las cámaras digitales y su lenguaje en este aspecto. Por ejemplo, unacámara de 12Mpx (Megapíxeles) produce teóricamente imágenes de aproximadamente 12.000.000de píxeles (aunque realmente deberíamos hablar de 12.884.901.888 de píxeles que está más cercano a los 13 que a los 12 millonesde píxeles).Hoy en día existen muchos dispositivos para mostrar imágenes digitales: proyectores, monitores, smartphones… Eltamaño de estos dispositivos está determinado por estructuras físicas por lo que si han de mostrar una imagen conun número de píxeles distinto al del dispositivo tendrán que procesar internamente la imagen para adaptarla a susdimensiones.Como veremos mas adelante es muy fácil cambiar el tamaño de una imagen para adaptarla al medio en que va a serutilizada. Si conocemos estas características podremos ajustar las dimensiones de nuestras imágenes a las deldispositivo en que queremos que sean mostradas y evitaremos pérdidas de calidad provocadas por un malprocesamiento de la imagen por parte del dispositivo visualizador.

Créditos

MaterialelaboradoporAntonioPérez