Fotografía y Manipulación de Imágenes Digitales

Transcripción

1 Fotografía y Manipulación de Imágenes Digitales

2 Captura El equivalente en nuestras cámaras digitales del film de las cámaras tradicionales, es que la imagen se estampa y se captura de manera digital en un chip, que puede ser de dos tipos: CCD (Charged Coupled Device) CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) Igualmente, el grano de la película tradicional, tiene su equivalente digital en el Pixel, acrónimo de las palabras Picture cell, algunas veces interpretado también como Picture element.

3 Los chips Las cámaras digitales capturan las imagen con los chips sensores de imagen y estos se dividen entre los CCD, primeros en aparecer en el mercado, y CMOS. Tanto los sensores CCD como los CMOS están fabricados con materiales semiconductores, concretamente de Metal- Óxido (MOS) y están estructurados en forma de una matriz, con filas y columnas. Funcionan al acumular una carga eléctrica en cada celda de esta matriz (pixel) en proporción a la intensidad de la luz que incide sobre ella localmente. A mayor intensidad luminosa, mayor carga acumulada. A esta matriz, se le conoce como Mosaico o Malla de Bayer.

4 El Mosaico de Bayer El Mosaico de Bayer va montado delante del chip y de acuerdo a su color (Red, Green, Blue) filtra un color específico para que el chip registre la intensidad de ese color en ese espacio. Así, cada fotodiodo sólo recibe información de uno de los tres colores. Y qué ocurre con los otros dos canales de cada píxel? Sencillamente, se inventan. A esto se le llama interpolación de color. Evidentemente, se trata de una operación muy sofisticada, donde cada píxel es capaz de procesar la información de las células vecinas mediante algoritmos y "adivinar" así cuáles serían los dos valores que le faltan.

5 Mosaico de Bayer

6 El CCD En un sensor CCD, la información de cada una de las celdas es enviada a través del chip hacia una de las esquinas, y ahí un convertidor análogo a digital traduce el valor de cada una de las celdas. De esta manera, se mantiene simple la estructura del sensor, a costa de la necesidad de una circuitería adicional importante que se encargue del tratamiento de los datos recogidos por el.

7 El CMOS Las celdas de la matriz CMOS son totalmente independientes de sus vecinas. La principal diferencia radica en que en estos sensores la digitalización se realiza pixel a pixel dentro del mismo sensor, por lo que la circuitería accesoria al sensor es mucho más sencilla. En cada celda de una matriz CMOS encontraremos varios transistores, conformando cada uno de los pixeles del sensor, que amplifican y procesan la información recogida. Esta manera de efectuar la lectura de la imagen es más flexible, ya que cada pixel se lee de manera individual.

8 CCD Vs. CMOS Precio: Las cámaras CMOS son mucho más económicas que las CCD debido a que tienen menos circuitería por lo que son más baratas de fabricar Consumo Eléctrico: la tecnología CMOS por su fabricación, consume mucha menos electricidad que los CCD. Rango Dinámico: Es el cociente entre el nivel de saturación de los píxeles y el umbral por debajo del cual no captan señal. En este aspecto CCD supera a CMOS en un factor de dos, dado que en la actualidad el RD de un sensor CCD es típicamente del doble que el de un CMOS. Velocidad: Si nos concentramos en la velocidad con la que se captura la imagen, veremos que los CMOS son bastante superiores a los CCD, debido a que muchas funciones, como la propia conversión analógico-digital son realizadas en el propio sensor

9 CCD Vs. CMOS Ruido: Los sensores CCD aventajan a los de tecnología CMOS en este apartado, ya que debido a su construcción todo el procesado de señal se da fuera del CCD. Por su parte, los CMOS al realizar la gran mayoría de las funciones dentro del sensor destinan menos espacio para los fotodiodos encargados de recoger la luz, por lo que se produce más ruidos en la lectura. Respuesta Uniforme: Idealmente se espera que un pixel sometido al mismo nivel de excitación de luz que sus vecinos no presente cambios apreciables respecto de ellos. En este aspecto la individualidad de cada píxel de un sensor CMOS los hace más sensibles a sufrir fallos, siendo mayor la uniformidad en CCD. En conclusión, los chips CCD son más sensibles que los CMOS por lo que son mucho mejores en situaciones de poca luz, y los CCDs tienden a darnos una imagen más limpia que los CMOS que nos pueden dar más ruidos (pequeños defectos en la imagen), pero hay que recordar que los CMOS son más económicos y consumen menos electricidad.

10 El Pixel El Pixel es la unidad mínima de medida de una imagen digital. El pixel es homogéneo (monocromático). Cada pixel está compuesto por un 1 byte (8 bits), es decir, 256 posibilidades de color (el 0 también cuenta). En las imágenes de 3 bytes (24 bits), el color de cada pixel se define por hasta 16,777,216 colores. El sistema de almacenamiento y visualización se hace mediante el modelo RGB (Red, Green, Blue, aditivo), que al mezclar los tres colores, obtiene el color deseado. Para impresión, se utiliza el sistema CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, black, sustractivo), debido a las tonalidades de las impresoras.

11 El pixel Por su calidad y dimensiones, el pixel puede medirse en kilopixeles (miles de pixeles) o megapixeles (millones de pixeles). Un Megapixel equivale a 1,024,000 pixeles, debido al sistema binario (1 byte= 8 bits). La forma para determinar el número de megapixeles de una imagen o una cámara, es multiplicando el ancho por el largo de la imagen, o la imagen máxima, es decir: 3873x2582= , es decir 10 mpx 4242x2828= , es decir 12 mpx

12 El pixel Otra unidad de medida son los Puntos Por Pulgada (dpi o ppp), que indican la cantidad de pixeles en una pulgada lineal y se utiliza normalmente para impresión y fines de presentación, a diferencia de los mpx, que es con fines de captura.

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22 El Factor Multiplicador Surge así el concepto de factor multiplicador, que no es otra cosa que un número resultado del cociente del tamaño de nuestro chip respecto a un full frame y que nos sirve para multiplicar y obtener la distancia focal real.

23 El Factor Multiplicador

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28 El factor Multiplicador Los tamaños y factores de multiplicación de chip más comunes son: Tipo de sensor Marcas Tamaño Factor multiplicador 35 mm Cualquiera 36x24 mm 1 APS-H Canon 28.7x19 mm 1.3 APS-C Nikon DX, Pentax, Sony 23.6x15.7 mm 1.52 APS-C Canon 22.2x14.8 mm 1.62

29 El factor multiplicador De esta manera, al ampliar la imagen a un mismo tamaño, mientras más pequeño el sensor se obtendrá una imagen del motivo de un tamaño mayor. Es por eso que se dice que a menor tamaño del sensor mayor equivalencia de largo focal. Distancia focal en 35 mm Distancia focal Factor mm 75 mm 80 mm 135 mm mm 216 mm 200 mm 300 mm 320 mm 400 mm 600 mm 640 mm Distancia focal Factor 1.6 Luego, una vez conocido nuestro chip, para cada objetivo que utilicemos, será necesario multiplicarlo por su FM para conocer su verdadera distancia focal.

30 El almacenamiento y manipulación Al captar una nueva imagen a través de nuestra cámara digital o bien a través cualquier otro dispositivo de entrada como el escáner, obtenemos una imagen digital en dígitos binarios, dichos dígitos son los que crean los píxeles en las imágenes. Para almacenar y manipular la imagen, hay una compleja serie de archivos con ventajas y desventajas a nuestra disposición. Cabe destacar que cada archivo tiene una finalidad especial y dependerá del usuario el utilizar el mejor para cada caso.

31 Tipos de imágenes Vectoriales Las imágenes vectoriales son gráficos formados por curvas y líneas a través de elementos geométricos definidos como vectores. La gran ventaja de las imágenes vectoriales es que no sufren pérdida de resolución al producirse una ampliación de los mismos. Se utiliza mucho para trabajos de rotulación, iconos, dibujos, logotipos de empresa etc. Esta clase de imagen tiene poco peso como archivo informático, medido en Kilobytes. Pros y contras de los gráficos vectoriales: Es un buen formato para los gráficos que requieren medidas exactas. Debido a su base matemática, los gráficos del vector son escalables. Ya que no almacenan tanta información como las imágenes bitmap, el peso del archivo suele ser más ligero y manejable. En tanto más complejo sea el gráfico, el peso del archivo será mayor. Las ilustraciones vectoriales no pueden lograr calidad fotográfica.

32 Tipos de imágenes Imágenes de mapa de bits Los archivos de las imágenes se guardan normalmente en forma de mapa de bits o mosaico de píxeles. Cada píxel guarda la información de color de la parte de imagen que ocupa. Este tipo de imágenes son las que crean los escáneres y las cámaras digitales. Esta clase de archivos ocupan mucha más memoria que las imágenes vectoriales. El principal inconveniente que presenta esta clase de archivos es el de la ampliación, cuando un archivo se amplía mucho se distorsiona la imagen mostrándose el mosaico, los píxeles, y una degradación en los colores llegando al efecto de pixelación debido a la deformación de la fotografía; al ampliar excesivamente la imagen de mapa de bits se pierde nitidez y resolución. Pros y contras de las imágenes bitmap: Es el mejor formato para imágenes con mucho detalle, como las fotografías. La escala está limitada por la resolución de la imagen. El tamaño del archivo es más alto en tanto su resolución sea mayor.

33 Compresión de archivos digitales Los formatos de archivos digitales almacenan la información codificando toda la imagen, cada píxel de forma individual, esto ocasiona que el archivo pese mucho (ocupa mucho espacio en MB a la computadora) y no pierda ninguna clase de información. Las cámaras digitales suelen realizar una forma de compresión del archivo para reducir el tamaño del mismo, eliminan lo que carece de valor, pero una vez se visualiza de nuevo la imagen, el proceso de compresión se invierte. Existen diferentes clases de archivos digitales, unos sufren pérdida de calidad y otros no.

34 Formatos sin pérdida de calidad Las cámaras digitales utilizan un formato que mantiene el archivo de la imagen en su estado virgen, en el cual no realizan ninguna clase de compresión y el archivo se mantiene en su máxima calidad, igual que en el momento que se captó la imagen. Podemos citar el formato RAW y el TIFF Otros formatos sin pérdida de calidad: BMP, EPS, PSD, PDF

35 Formatos sin pérdida de calidad Formato TIFF TIFF, viene de Tagged Image File Format, es un formato desarrollado por Aldus, una compañía propiedad actualmente de Adobe. Es un tipo de archivo estándar para guardar imágenes de alta calidad, ya que es compatible con los sistemas operativos Windows, Linux, Mac, etc. Se encuentra reconocido por muchos programas de retoque y edición gráfica, tales como Paint Shop Pro, Adobe, Quark, Corel etc. No obstante si tenemos alguna duda sobre cómo enviar un archivo para su impresión o edición, optaremos por el formato universal TIFF para que se pueda abrir y editar sin problemas. Al almacenar un archivo en formato TIFF, éste lo guarda con 8 bits de color incluyendo capas y canales alfa. Actualmente el formato TIFF empieza a no utilizarse en lo que respecta a algunas cámaras fotográficas profesionales, porque al procesar una foto con tanta información, resulta difícil moverla, visualizarla etc., este proceso lo retrasa muchísimo además de que ocupa mucho espacio en la tarjeta de memoria de la cámara, por esto las cámaras incluyen el formato JPEG y el formato RAW para la calidad del archivo. En cambio utilizar el formato TIFF para escanear una imagen, es adecuado porque el archivo se manejará directamente a la computadora y puede destinarse también para la impresión precisando para ello la máxima resolución posible. Otros formatos sin pérdida de calidad: BMP, EPS, PSD, PDF

36 Formatos sin pérdida de calidad Formato RAW El formato RAW, sólo se encuentra disponible en cámaras digitales sofisticadas, indicadas para fotógrafos profesionales. Este formato ofrece la máxima calidad ya que contiene los píxeles en bruto tal y como se han adquirido. Normalmente en el funcionamiento de los otros formatos que utilizan las cámaras digitales (TIFF y JPEG) participa el sensor para transmitir la señal eléctrica y convertir los datos de analógicos a digitales, pero en cambio los píxeles que capta el procesador de la cámara en el caso del RAW, los píxeles no se procesan ni transforman, se mantiene brutos tal cual. A este proceso se le llama también negativo digital. Los datos del archivo RAW, no han sufrido ninguna clase de compresión, lo que hace que este archivo mantenga el máximo detalle de la imagen. Estos archivos son de tipo ópticos para imágenes de especial importancia. Uno de los inconvenientes que presenta el formato RAW es el peso del archivo, éste ocupa mucho espacio y no podremos guardar la misma cantidad de imágenes en nuestra tarjeta en este formato. El archivo RAW, no se puede imprimir ni visualizar directamente, precisa del tratamiento informático y realizar conversión que se pueda utilizar. La gran ventaja es que los datos del formato RAW son puros del sensor de la cámara.

37 Formatos sin pérdida de calidad Formato BMP Esta clase de formato lo utiliza el sistema de Windows y el Ms- Dos, para guardar sus imágenes. Este sistema de archivo puede guardar imágenes de 24 bits (millones de colores), 8 bits (256colores) y menos. A esta clase de archivos puede seleccionarse una compresión RLE (Run Length Encoding) sin pérdida de calidad. El uso más común de este formato es generar imágenes de poco peso y no se aconseja utilizarlo en imágenes recién captadas sino en imágenes una vez reducidas a los 24 bits. Se utiliza mucho para crear fondos para el escritorio de Windows.

38 Formatos sin pérdida de calidad Formato EPS EPS (Encapsulated Postcript) Desarrollado por Adobe y se pueden guardar en este formato, tanto imágenes de mapa de bits como vectoriales. Es muy utilizado en la impresión profesional y en otras aplicaciones llegando hasta la impresora de tipo Postcript. EPS es adecuado para realizar intercambio de archivos entre programas de maquetación, tales como page Maker o Quark Xpress incluyendo los de dibujo vectorial (Freehand o Corel). Es junto con el formato TIFF, uno de los estándares en el mundo de la autoedición. Aunque fue creado por Adobe, una vez que se abre el archivo con Photoshop los datos de la imagen y los gráficos vectoriales que pueda contener el encapsulado se rasterizan, es decir se convierten a píxeles. Si se quiere imprimir un archivo EPS directamente, debemos utilizar una impresora compatible con PostScript. Estos archivos a su vez son más lentos en procesar que los TIFF, pero en los programas de maquetación la visualización se procesa más rápida. Los datos guardados se encuentran dentro de una cápsula, encapsulados, por lo que si se quieren modificar, se deben tratar con el programa que los creó.

39 Formatos sin pérdida de calidad Formato PSD El PSD es el formato nativo de Photoshop y permite guardar todas las presentaciones, retoques, nuevas creaciones realizadas con este programa. Guarda los archivos con 48 bits de color y permite almacenar todas las capas, canales etc. que exista en el archivo de imagen. PSD casi no tiene compatibilidad con otros programas, por lo que se recomienda tener dos archivos: uno en el propio formato nativo (.PSD), y otro en algún formato compatible con otros programas, como JPEG o TIFF.

40 Formatos sin pérdida de calidad Las cámaras digitales utilizan un formato que mantiene el archivo de la imagen en su estado virgen, en el cual no realizan ninguna clase de compresión y el archivo se mantiene en su máxima calidad, igual que en el momento que se captó la imagen. Podemos citar el formato RAW y el TIFF Otros formatos sin pérdida de calidad: BMP, EPS, PSD, PDF

41 Formatos sin pérdida de calidad Formato PDF PDF (Portable document format) es un formato creado por Adobe para poder intercambiar archivos entre diferentes sistemas operativos. Por ejemplo: un archivo o documento creado con algún programa de Windows, puede verse en la plataforma Linux o Mac, con sólo tener el visualizador de PDF, (Acrobat Reader,) disponible gratuitamente en Adobe y muchos otros sitios. Este formato guarda con toda precisión el diseño del archivo incluyendo sus fuentes, imágenes y demás gráficos. El PDF, se utiliza cada vez más y es considerado otro formato de los estándares junto con EPS y TIFF. Se encuentra muy extendido entre la red, en la que encontramos numerosos archivos con este formato.

42 Formatos con pérdida de calidad En la imagen y archivos digitales, existen formatos de archivo que desechan información innecesaria al almacenarlas sufriendo una pérdida de calidad, pero con la ventaja de que obtienen archivos informáticos con menor peso y espacio en las computadoras, haciéndolas más manejables. Algunos de estos formatos son: JPEG, GIF, PNG.

43 Formatos con pérdida de calidad Formato JPG/JPEG Este formado fue creado por The Joint Photographers Experts Group. Es uno de los formatos más conocidos para la compresión de fotografías digitales. Soporta una profundidad de color de 24 bits y es uno de los pocos formatos soportados para Internet (Web). Todas las cámaras digitales y escáneres almacenan las imágenes en formato JPEG, no obstante y dado que la compresión de este formato afecta a la calidad de imagen, se pueden escoger dos diferentes niveles de compresión: A más baja compresión mayor calidad. A más alta compresión menor calidad. Cuando se opta por una compresión alta, es para crear archivos que ocupen poco espacio para la Web o enviarlas por correo electrónico. JPEG es el único formato de archivo, que puede llegar a comprimir una imagen hasta sólo un 10% de su tamaño original, sin que el ojo humano pueda percibir diferencias, antes y después del proceso de compresión. Antes de editar una imagen en JPEG, conviene que tengamos en cuenta los siguientes puntos, para no perder calidad en el archivo: No guardar imágenes en formato JPEG si se van a modificar. Cada vez que abramos un archivo o lo editemos, la imagen sufre una compresión y pérdida de calidad. Antes de editar una imagen en JPEG, la guardaremos inicialmente una copia en formato BMP o TIFF con la máxima profundidad de color.

44 Formatos con pérdida de calidad Formato GIF GIF es un formato de archivo bastante antiguo. Lo desarrolló Compuserve para su propia red comercial. Este tipo de archivo se creó con la finalidad de obtener archivos de tamaño muy pequeños. GIF es muy indicado para guardar imágenes no fotográficas tales como: logotipos, imágenes de colores planos, dibujos, etc. El formato GIF guarda imágenes de 8 bits, no 8 bits por cada color RGB, sino que indexa solo 256 colores cómo máximo. Para guardar una imagen en formato GIF utilizaremos la opción Guardar para la Web. Una gran ventaja de este formato, es que podemos realizar transparencias en la paleta de colores, haciendo que ese color quede invisible. Este formato permite crear animaciones a través de fotogramas secuenciales.

45 Formatos con pérdida de calidad Formato PNG Se considera que se creó para sustituir al famoso GIF, debido a que el PNG utiliza sistemas de compresión estándares gratuitos, como el método ZIP y permite al mismo tiempo mayor profundidad de color en las imágenes, llegando hasta los 24 bits de profundidad de color, mientras que el formato GIF solo recoge 8 Bits. Si utilizamos PNG, para comprimir imágenes de 24 bits podremos realizar una interesante compresión sin pérdida alguna de calidad. Este formato también posee la característica de reconocer los navegadores, pero en el caso del Internet Explorer, opera a partir de la versión 5.0. Lo único que debemos tener en cuenta es que si utilizamos este formato para la red, los usuarios que posean versiones anteriores del Internet Explorer, no podrán visualizarlas. La única diferencia que estriba entre GIF a PNG, es que en PNG, no permite archivos animados.