La imagen digital. Imágenes vectoriales

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La imagen digital

Cuando producimos imágenes, tomando fotos o escaneando un documento, por ejemplo, tenemos que tomar algunas decisiones para alcanzar un compromiso entre la calidad de la imagen y el tamaño del archivo. Para tomar bien esas decisiones hay que tener claros algunos conceptos básicos.

La primera decisión que debemos tomar es si queremos producir una imagen vectorial o una imagen bitmap. Cada uno de estos tipos de imagen se produce y edita con programas diferentes y tiene aplicaciones diferentes. Conviene comprender bien en qué se diferencian y cuáles son las ventajas e inconvenientes de cada una.

Imágenes vectoriales

Son representaciones de entidades geométricas simples tales como círculos, rectángulos o segmentos. Están representadas por fórmulas matemáticas (un rectángulo está definido por dos puntos; un círculo, por un centro y un radio; una curva, por varios puntos y una ecuación). El procesador "traducirá" estas formas en información que la tarjeta gráfica pueda interpretar. La imagen siguiente es una imagen vectorial:

Al estar compuestas por entidades geométricas simples, las imágenes vectoriales se pueden cambiar de escala, para ampliarlas o reducirlas, sin que la imagen pierda calidad. Observa, por ejemplo la imagen siguiente, obtenida haciendo zoom sobre la imagen anterior: sin perder calidad en los bordes de la imagen tenemos mucho más detalle sobre el sistema de fijación de la cruceta al eje del grifo.

Esta es su gran ventaja, porque proporcionan siempre imágenes de colores planos con contornos limpios, sin importar el tamaño al que se muestran.

Además, las imágenes vectoriales, permiten definir una imagen con muy poca información, por lo que los archivos son bastante pequeños.

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Por otra parte, una imagen vectorial sólo permite la representación de formas simples. No es posible describir todas las imágenes con vectores; éste es particularmente el caso de las fotografías realistas.

Se pueden encontrar éstas imágenes en todos los productos de Microsoft Office, insertando una imagen prediseñada y especificando en la búsqueda que solo queremos buscar “Imágenes”.

También al crear una imagen con autoformas, lo estamos haciendo mediante imágenes vectoriales.

Imágenes Mapa de bits

Las imágenes de mapa de bits están construidas mediante una gran cantidad de cuadraditos, llamados pixel. Cada uno de estos cuadraditos está relleno de un único color, pero la sensación obtenida es el resultado de integrar visualmente, en la retina, las variaciones de color y luminosidad entre píxeles vecinos.

Las imágenes de mapa de bits, también llamadas bitmap, son la alternativa ideal para reproducir objetos sutilmente iluminados y escenas con gran variación tonal. Es el tipo de imagen utilizado para la fotografía y el cine. Obviamente, la calidad de la imagen dependerá de la cantidad de píxeles utilizados para representarla. Las imágenes bitmap no permiten el cambio de escala sin pérdida de calidad. Observa, en la imagen siguiente, lo que pasa al hacer zoom sobre el teclado de la imagen anterior: los píxeles son evidentes y la representación es totalmente irreal. Este efecto, que se conoce con el nombre de pixelado, se hace más evidente en las líneas curvas y en las zonas en las que hay cambios bruscos de luminosidad.

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Se pueden encontrar éstas imágenes en todos los productos de Microsoft Office, insertando una imagen prediseñada y especificando en la búsqueda que solo queremos buscar “Fotografías”.

También en el buscador de imágenes de Google, hasta el momento, las imágenes que nos muestra son bitmap.

Como se forma una imagen bitmap

Como se dijo anteriormente, cada pixel puede tener la información de un solo color. Este color puede

representarse mediante el modelo RGB (Red, Green, Blue) o el modelo CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, Key [Negro]). El primero es el utilizado para monitores de computadora y demás dispositivos digitales y el último, es el modelo que utilizan las impresoras de chorro de tinta.

Un color específico, se representa indicando el porcentaje de cada color primario. Por ejemplo si utilizamos el modelo RGB y deseamos representar el color Rosado, se deberán utilizar los siguientes valores para los colores primarios:

R (Rojo): 100%

G (Verde): 27%

B (Azul): 89%

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Bitmap Vs imagen vectorial

A la izquierda se muestra una circunferencia realizada con una imagen vectorial y a la derecha se muestra la misma circunferencia convertida a bitmap. Ambas se encuentran en tamaño real.

Ahora veremos las mismas imágenes con un zoom de 500%. Por razón de espacio, solo se verá una parte de ambas.

Como vemos, la imagen de la izquierda (vectorial) mantiene su calidad al aumentar su tamaño, pero a la derecha observamos como la misma imagen convertida a bitmap, pierde calidad haciéndose evidentes sus pixeles. Aquí podemos observar una ventaja de la imagen vectorial sobre la bitmap si se desea utilizar funciones de ampliación como el zoom.

Otro ejemplo

Aquí observamos como la imagen de la izquierda (vectorial) si bien cuenta con una buena calidad, pierde realismo frente a la de la derecha (bitmap) esto es debido a que una imagen vectorial está limitada a la hora de representar distintas variaciones de colores. Aquí podemos observar una ventaja de la imagen

Vectorial Bitmap

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La resolución (bitmap)

Podemos definir la resolución como la capacidad de reproducir fielmente los detalles de una imagen. Utilizaremos esta palabra, lógicamente, al referirnos a la resolución de una imagen digital, pero también, al referirnos a una impresora, un monitor, una cámara o un escáner. Así pues, se trata de un concepto fundamental, que posee distintas acepciones, según el contexto en el que lo utilizamos.

La resolución de una imagen

La resolución de una imagen es la cantidad de píxeles que la componen. Suele medirse en píxeles por pulgada (ppp) o píxeles por centímetro (pcm). Cuanto mayor es la resolución de una imagen más calidad tendrá su presentación pero, más espacio ocupará en el disco el archivo gráfico que la contiene.

Por ejemplo, una imagen de 5 ppp, tendrá 5 pixeles por cada pulgada que mida esa imagen, ya sea de ancho o de largo. A su vez, tendrá 25 pixeles por pulgada cuadrada: 5 x 5 = 25 pixeles/pulgada2.

La imagen anterior, es una imagen con una resolución de 5 ppp. Ahora observa la misma imagen a una resolución de 10 ppp.

1 pulgada (2,54 cm)

5 cuadros = 5 pixeles

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Ahora en vez de haber 5 cuadros en una pulgada, hay 10, por lo cual la imagen tendrá 100 pixeles por pulgada cuadrada: 10 x 10 = 100 pixeles/pulgada2. Esto significa que en una misma pulgada cuadrada, se podrán representar 100 colores distintos, mientras que antes solo podríamos representar 25.

Dimensiones de la imagen

Las dimensiones de una imagen se expresan, como es habitual, en cm o mm. Por ejemplo, una imagen de 10 x 15 cm medirá 10 cm de ancho y 15 cm de alto.

A veces, sin embargo, los programas expresan el tamaño de una imagen en píxeles. La ilustración de la izquierda muestra el modo en que Paint.Net (Uno programa de dibujo y diseño gráfico) muestra el tamaño de una imagen: 640 x 320 píxeles. Para calcular el tamaño de una imagen que se encuentra en pixeles, basta con dividir las dimensiones en pixeles, entre la resolución:

Ancho: 640 / 96 = 6,67 pulgadas Alto: 320 / 96 = 3,33 pulgadas

Hay que poner atención para utilizar las mismas unidades de longitud, ya que en éste caso, como se puede ver, las

dimensiones de impresión, están expresadas en pulgadas (opción por defecto para todos los programas). Si se desea calcular las dimensiones en cm, solo habrá que realizar la conversión, teniendo en cuenta la siguiente relación: 1 pulgada = 2,54 cm. Por lo tanto, si convertimos de pulgadas a cm:

Ancho: 6,67 x 2,54 = 16,94 cm Alto: 3,33 x 2,54 = 8,46 cm

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Compresión de archivos de imagen

Una vez creada nuestra imagen, ya sea capturada con la cámara o creada a mano, la guardamos en un archivo. El archivo, con un nombre y una extensión, no sólo contiene la información de cada pixel. Tiene también una cabecera en la que se guarda información destinada al programa encargado de abrir la imagen y mostrarla en el monitor.

Aunque, por regla general, los archivos vectoriales tienen tamaños mucho menores que los archivos bitmap, todos los archivos gráficos suelen tener tamaños muy grandes. Este gran consumo de espacio en disco hizo necesario el desarrollo de tecnologías capaces de comprimir archivos gráficos.

Cada sistema de compresión utiliza un algoritmo matemático propio para reducir la cantidad de bits necesarios para describir la imagen, y marca el archivo resultante con una extensión característica: bmp, wmf, jpg, gif, png, etcétera.

Algunos de estos algoritmos están patentados, son propiedad de una empresa, y hay que pagar por utilizarlos. Otros algoritmos, en cambio, son de dominio público y pueden utilizarse libremente. También se distinguen entre sí por las pérdidas producidas en la información de la imagen durante el proceso de compresión. Así pues hay algoritmos con pérdidas y sin pérdidas. Veamos algunos de los formatos de compresión más utilizados:

Formato BMP (BitMap)

Fue desarrollado por Microsoft e IBM en forma conjunta, lo que explica su uso particularmente amplio

en plataformas Windows.

Un archivo BMP guarda el 100% de sus pixeles, por lo tanto no se puede comprimir y por lo tanto no

sufre pérdidas de calidad. Resulta adecuado para guardar imágenes que se desean manipular

posteriormente. Admite cualquier tipo de resolución y una profundidad de color máxima de 24 bits

(Mas de 16 millones de colores).

Ventajas: Guarda gran cantidad de información de la imagen. Siempre se mantiene la versión original de la imagen.

Desventajas: Al no utilizar ningún método de compresión, el archivo tiene un tamaño extremadamente grande. Usos: Es usado en diseño gráfico para guardar imágenes que luego se quieren volver a manipular.

Formato JPG - JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Es un formato de compresión con pérdidas, ya que desecha aquellos pixeles que son imperceptibles para el ojo humano, por lo que las pérdidas apenas se notan.

El método jpg está basado en el hecho de que el ojo humano percibe peor los cambios de color que las variaciones de luminosidad. jpg divide la información de la imagen en dos partes: color y luminosidad y las comprime por separado.

Es un formato de buena calidad ya que admite modos en escala de grises con una profundidad de 8 bits y en color hasta 24 bits. Permite la carga progresiva en un navegador, lo que lo ha convertido en el formato estándar en la web.

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Ventajas: Admite una amplia combinación de colores (más de 16 millones). Es ideal para publicar fotografías en la web. Representa muy adecuadamente los colores reales.

Desventajas: Cada vez que se guarda una imagen luego de editar, se pierde información en la compresión. Por esto no es aconsejable modificar la imagen una y otra vez; siempre se debe de realizar las modificaciones desde un mismo original.

Usos: Cámaras digitales, páginas web que deseen mostrar imágenes de buena calidad.

Formato GIF (Graphics Interchange Format)

Si bien es de baja calidad y ofrece una escasa profundidad de colores, permite unir varios cuadros para formar una animación. Cosa que lo hizo bastante popular. Cada cuadro puede tener una paleta de hasta 256 colores, lo que los hace livianos y el archivo animado resultante se reproduce sin problemas gracias a ese mismo bajo peso. Si bien no se utiliza de forma estática por su baja calidad, las animaciones en GIF son muy populares y,

actualmente, son una verdadera moda en la web.

Ventajas: Es un formato idóneo para publicar dibujos en la web. Soporta animaciones.

Desventaja: No es recomendable para fotografías de cierta calidad ni originales ya que solo soporta hasta 256 colores (y el color real o verdadero utiliza una paleta de más de 256 colores).

Usos: Imágenes animadas (gif animados). Banners en páginas web. Fotografías de baja calidad también para web.

Formato PNG (Portable Network Graphic)

Se trata de un formato de compresión sin pérdidas (o muy pocas), con una profundidad de color de hasta 16 bits para blanco y negro y 48 bits en color real. Además, soporta la transparencia de canal alfa, es decir, la

posibilidad de definir 256 niveles de transparencia, mientras que el formato GIF permite que se defina como transparente sólo un color de la paleta. También posee una función de entrelazado que permite mostrar la imagen de forma gradual.

Ventajas: La compresión que ofrece este formato es (compresión sin pérdida) de 5 a 25% mejor que la compresión GIF. Puede representar una muy amplia variedad de colores (más de 200 billones)

Desventaja: el tamaño de los archivos png, debido a la capa de transparencia, siempre es mayor que el de los archivos jpg. También puede generar tamaños mayores si se trata de una fotografía con muchas variedad de color.

Usos: Fotos de muy buena calidad para páginas web. Banners en páginas web. Debido a la capacidad de generar fondo transparente, es muy utilizado en iconos de buena calidad para web o programas.

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