Gràfics per computador

De castillowiki
Saltar a: navegación, buscar

Imatges de mapa de bits

Imatge esquematitzada de 16x16 píxels

Un mapa de bits, també anomenat imatge rasterizada, bitmap, imatge matricial o pixmap, és una estructura o fitxer de dades que representa una reixeta rectangular de píxels o punts de color, anomenada "raster", que es pot visualitzar en un monitor d'ordinador, paper o un altre dispositiu de representació.

A les imatges rasteritzades se les sol caracteritzar tècnicament per la seva alçada i amplada (en píxels) i per la seva profunditat de color (en bits per píxel), que determina el nombre de colors diferents que es poden emmagatzemar en cada píxel, i per tant, en gran mesura, la qualitat del color de la imatge.

Els gràfics rasteritzats es distingeixen dels gràfics vectorials en què aquests darrers representen una imatge a través de l'ús d'objectes geomètrics com corbes de Bézier i polígons, no del simple emmagatzemament del color de cada píxel. El format d'imatge matricial està àmpliament estès i és el que se sol emprar per prendre fotografies digitals i realitzar captures de vídeo. Per la seva obtenció s'usen dispositius de conversió analògica-digital, com escàner és i càmeres digitals.

Una imatge rasterizada no es pot ampliar a qualsevol resolució sense que la pèrdua de qualitat sigui notòria. Aquesta desavantatge contrasta amb les possibilitats que ofereixen els gràfics vectorials, que poden adaptar la seva resolució fàcilment a la resolució màxima de la nostra pantalla o un altre dispositiu de visualització. Les imatges rasterizadas són més pràctiques per prendre fotografies o filmar escenes, mentre que els gràfics vectorials s'utilitzen sobretot per al disseny gràfic o la generació de documents escrits. Les pantalles d'ordinador actuals habitualment mostren entre 72 i 130 píxels per polzada (PPI), i algunes impressores imprimeixen 2400 punts per polzada (DPI) o més; determinar quina és la millor resolució d'imatge per una impressora donada pot arribar a ser bastant complex, donat que el resultat imprès pot tenir més nivell de detall que el que l'usuari pugui distingir en la pantalla de l'ordinador. Habitualment, una resolució de 150 a 300 píxels funciona bé per imprimir a 4 colors (CMYK).

Els programes per a manipular imatges amb mapa de bits són, por exemple: Photoshop, Paint o GIMP

Píxel

Tumblr nul8wgGChA1tn7avwo1 500.jpg

El píxel és en informàtica, la unitat mínima que forma una imatge gràfica. Aquesta imatge pot ser mostrada i interpretada per la maquinària de l'ordinador, per exemple, mitjançant un monitor o una impressora. El píxel té una mida concreta, és establerta pel fabricant de la maquinària. Els píxels són unitats independents, però el fet que es percebin com un conjunt és degut a la limitació de la nostra visió, que fa que s'obtingui una sensació de continuïtat.

La intensitat de cada píxel és variable: en els sistemes de color, cada píxel té normalment tres o quatre dimensions de variabilitat del tipus vermell, verd i blau (Model de color RGB) o bé, cian, magenta, groc i negre (Model de color CMYK). A cada píxel se li associa un nombre digital que correspon al seu nivell de lluminositat a la imatge. El valor d'aquesta magnitud representa l'energia electromagnètica capturada i sempre és un nombre positiu codificat en binari.

La profunditat de color

El nombre de colors diferents que podem representar amb un píxel depèn del nombre de bits per píxel (bpp) o profunditat de color. El màxim nombre de colors que pot prendre un píxel podem trobar-lo elevant 2 al nombre de bpp. Els valors més comuns són els següents:

   1 bpp → 21 = 2 colors, també anomenat monocrom.
   2 bpp → 22 = 4 colors, anomenat CGA.
   4 bpp → 24 = 16 colors, aquesta és la profunditat mínima acceptada per l'estàndard VGA.
   8 bpp → 28 = 256 colors, anomenat Super VGA.
   16 bpp → 216 = 65536 colors, conegut com Highcolor.
   24 bpp → 224 = 16777216 colors, anomenat Truecolor.
   48 bpp → 248 = 281474976710656 colors, utilitzat per a treballs professionals.

Totes les imatges digitals estan formades per una disposició de píxels a mode de matriu, amb les seves corresponents files i columnes que ens donaran la localització de cada element de la composició. Com més píxels s'usen per a representar una imatge més fidel serà al model original.

RGB

El format RGB (Red, Green, Blue) de 24 bits és un dels més extesos. Moltes imatges per a la web l'utilitzen. Amés, els colors en css solen estar representats en aquest format. Es tracta d'un model additiu, en ell, cada color té un valor de 0 a 255. El valor 0 representa menys intensitat lluminosa en el componen d'aquest color al monitor. D'aquesta manera, (0,0,0) és el color negre i (255,255,255) és blanc. Una manera típica de representar el RGB és amb hexadecimal. Com que cada component té 8 bits, s'utilitzen dos dígits hexadecimals per color:

  • #FF0000 (255,0,0)
  • #00FF00 (0,255,0)
  • #0000FF (0,0,255)
  • #FFFF00 (255,255,0)
  • #770000 (119,0,0)
  • #25346F (37,52,111)
  • #AAAAAA (170,170,170)

RGB és un model de color que depén del dispositiu que el capta o reprodueix. No tots els monitors estan ben calibrats o poden representar tot l'espectre de colors. Amés, es troben diferents espais de color, com el sRGB o Adobe RGB, que són distints a l'hora de transformar els valors discrets del RGB en valors analògics.


Demostració de la profunditat de color

La profunditat de color és, en moltes ocasions, més important que la resolució. Les Càmeres bones poden fer fotos en RAW que té una profunditat entre 12 i 16 bits per color (32bpp a 48bpp). JPG té una profunditat, per defecte de 24bpp. Si agafem una fotografia de 48bpp, tenim molta més informació per cada color. De manera que si manipulem la imatge, el resultat tindrà menys pèrduda.

Imaginem una imatge en 48 bpp que té un píxel amb aquest color RGB: #335301100000 Si la transformem a 24 bits truncant, els colors queden: #330100 Es pot veure que ja hem perdut part de la informació.

En la següent taula vegem cóm li afecta un simple filtre que multiplica o divideix per 2 cada color redondejant cap a dalt:

Original Filtre - Llum Filtre - Llum Filtre + Llum Filtre + Llum
#335301100000 #19AA00880000 #0CD500440000 #19AA00880000 #335401100000
#330100 #1A0100 #0D0100 #1A0200 #340400

Com es pot veure, l'error en 48bpp no és molt significatiu, però en 24 bpp és més important. Altres filtres podem reduir més encara la diversitat i fidelitat de colors de la imatge.

Un exemple clar es pot observar si descarreguem aquesta imatge de 48bpp

A continuació, executem aquest script:

#!/bin/bash
cp $2 fc.png
for i in $(seq 1 $1)
do
   convert -modulate 50 fc.png fc.png
   echo "oscureciendo $2"
done
for i in $(seq 1 $1)
do
   convert -modulate 200 fc.png fc.png
   echo "aclarando $2"
done
cp fc.png res$2

S'executa de la següent manera per a oscurir i aclarir 10 vegades la imatge:

$ oscurir.sh 10 imatge48.png

Si convertim la imatge en 24bits i executem l'script, el resultat serà una imatge tota negra, en canvi, amb 48 bits encara té prou qualitat.

Moltes cámeres permeten fer RAW en 12 bits i altres en 14 o 16 bits. Per a que siga útil, el sensor ha de ser capaç de captar 2^14 variacions diferents en cada color. En la pràctica, moltes cámeres interpolen per a simular més fidelitat de color. No és el mateix precisió que exactitut

La resolució

A les imatges emmagatzemades en mapa de bits podem definir la seua mida d'impressió en cm, mm o polçades, però la vetadera unitat de mesura són els pìxels. D'aquesta manera, una imatge de 3x3 polçades amb 300dpi té una resolució de 900x900 píxels. Però ningú ens obliga a imprimir-la amb una mida de 3x3 polçades. Si volem imprimir-la a 6x6, la seua resolució continuarà siguent de 900x900 píxels, encara que s'imprimirà a 150dpi. Aquesta conversió la pot fer sense problemes qualsevol editor d'imatges o processador de text a l'hora d'imprimir.

No obstant, en treballs professionals d'impressió, es recomana redimensionar totes les imatges per a que tinguen la resolució adequada a la seua mida i el dpi de la impressora.

La resolució és determinant en la capacitat de les imatges per a ser ampliades. Es tracta del concepte de Megapíxels de les càmeres digitals.

Tenim una càmera digital amb 16MP amb una resolució màxima de 4992x3328. 
Si volem imprimir a la màxima qualitat de la impressora que és 300dpi. Quina és la mida máxima del paper?
4992/300=16,64 = 42,26cm
3328/300=11,09 = 28,17cm

No obstant, existeix la técnica de la interpolació que permet ampliar més les imatges. Però la interpolació no aporta més informació, per tant, no millora la imatge.

Gràfics vectorials

Aquest és un exemple en el qual es poden comparar els gràfics vectorials (columna de l'esquerra) amb els gràfics rasteritzats (columna de la dreta) en ampliar les respectives imatges. Com es pot comprovar, a mesura que augmenta el zoom els gràfics de l'esquerra mantenen la seva qualitat, mentre que els de la dreta van revelant gradualment els píxels que conformen la imatge. Els gràfics vectorials poden ser escalats il · limitadament sense perdre la seva qualitat. Els dos exemples d'ampliació al 300% i al 600% il · lustren especialment bé aquesta propietat dels gràfics vectorials: els contorns de les figures geomètriques (franges blanques darrere de la lletra A) no augmenten proporcionalment a la figura en el cas del gràfic rasteritzat.

Gràfics vectorials són l'ús de primitius geomètrics com punts, línies, corbes i altres formes geomètriques definits o polígons, que es generen a traves de equacions matemàtiques, per a representar imatges en infografia.

Els formats de gràfics vectorials són complementaris als gràfics amb mapa de bits. Existeixen circumstàncies en les quals treballar amb eines i formats vectorials és la millor opció, i unes altres en les quals els mapes de bits són la millor elecció. I existeixen ocasions en què ambdós són utilitzats en conjunt. La comprensió dels avantatges i limitacions de cadascuna de les tecnologies i la relació entre elles certament resultarà en un ús més eficient i eficaç de les eines.

El programes per a manipular imatges vectorials són, per exemple: Inkscape o Adobe Illustrator