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Timestamp: 2020-05-28 04:54:17+00:00

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Curso de FotografÃ­a Digital MonocromÃ¡tica
Comparativo de Modelos de Escaner Maptek I-site Scanner 8000 Series Esp
it134m - práctica1
Relación Señal a Ruido en imágenes CCD astronómicas
2.3 escaner
Laboratorio_4_2014-1_07M2
(439250502) T5 DisAsist PregResp 2014 15.docx
Tema: Fotografía digital: digitalización de imágenes
1. Codificación digital
Una imagen de película es representada electrónicamente por formas de curva análoga continua. Los valores análogos son continuos. Una imagen digital es representada por valores digitales derivados del
electrónicos discretos que han sido traducidos en una serie de ceros y unos, los únicos dígitos en un sistema de numeración binario.
Digitalizar es traducir información como textos, imágenes o sonidos, a un formato que puedan entender los microprocesadores, y éstos sólo están capacitados para manejar los valores unos y ceros. Tal sencillez tiene su razón de ser: los microprocesadores son circuitos electrónicos plasmados en un material llamado silicio (algo parecido al vidrio) que procesan diminutos impulsos eléctricos, el más pequeño de los cuales es conocido con el nombre de bit. Como impulso eléctrico, el microprocesador sólo puede detectar cuando un bit tiene carga eléctrica -su valor sería, en este caso, “1” - o cuando no la tienen - su valor sería “0” -. En este ejemplo manejamos los valores unos y ceros de manera un tanto arbitraria, ya que la presencia o ausencia de carga eléctrica en un bit puede ser interpretada como una gran diversidad de valores: cierto y falso, hombre o mujer, T o J, etc. La eficacia de las computadoras no se basa en la complejidad de su fundamento lógico, que se reduce a manejar dos posibles valores, sino de la velocidad con la que se aplica dicha lógica: los microprocesadores actuales pueden procesar varios millones de bits en un sólo segundo.
Bit es una síntesis de dos términos en inglés: Binary digit, que en español significan dígito binario, o lo que es lo mismo, número (dígito) con dos posibles valores (binario). El término surge de usar las dos primeras letras de Binary con la última de digi t: bit.
Combinaciones posibles por número de bits
16,5 mill.
Un byte (pronunciado “bait”) son 8 bits, también se le llama octeto o carácter, dado que para representar cualquier carácter alfabético, numérico o especial es necesario 8 bits.
Hay dos formas distintas de digitalizar las imágenes: gráficos vectoriales y gráficos rasterizados o de mapas de bits.
2. Imágenes de mapas de bits
a) Píxel
Las imágenes rasterizadas o de mapas de bits son fotos electrónicas tomadas de una escena o escaneadas de documentos -fotografías, manuscritos, textos impresos e ilustraciones de las que se confecciona un mapa en forma de cuadrícula de puntos o elementos de la figura (píxeles). A cada píxel se le asigna un valor tonal (negro, blanco, matices de gris o de color), el cual está representado en un código binario (ceros y unos). Los dígitos binarios ("bits") para cada píxel son almacenados por una computadora en una secuencia, junto con la dirección numérica que ocupa, en lo que se conoce como “mapa de imagen”. Luego la computadora interpreta y lee los bits para producir una versión analógica para su visualización o impresión.
A cada píxel se le asigna un valor tonal, en este ejemplo 0 para el negro y 1 para el
b) Dimensiones de píxeles
Son las medidas horizontales y verticales de una imagen, expresadas en píxeles. Las dimensiones de píxel se pueden determinar multiplicando tanto el ancho como la altura por el dpi. Una cámara digital también tendrá dimensiones de píxel, expresadas como la cantidad de
píxeles en forma horizontal y en forma vertical que definen
Píxeles: Pueden verse los píxeles en forma individual al aumentar una imagen por medio del zoom.
su resolución (por ejemplo: 2.048 por 3.072).
Dimensión de píxel: Un documento de 8 x 10 pulgadas que se escanea a 300 dpi posee dimensiones de píxel de 2400 píxeles (8 pulgadas x 300 dpi) por 3000 píxeles (10 pulgadas x 300 dpi).
Es la capacidad de distinguir los detalles espaciales finos. Por lo general, la frecuencia espacial a la cual se realiza la muestra de una imagen digital (la frecuencia de muestreo) es un buen indicador de la resolución, es decir, cuántas tomas de muestras se efectúan en una determinada medida de longitud. Este es el motivo por el que dots -per- inch -“dpi”- (puntos por pulgada), o pixels -per-inch -“ppi”- (píxeles por pulgada) -“ppp”-, son términos comunes y sinónimos utilizados para expresar la resolución de imágenes digitales. Generalmente, pero dentro de ciertos límites, el aumento de la frecuencia de muestreo también ayuda a aumentar la resolución. Las resoluciones recomendadas son las siguientes: a) una imagen destinada a una página web: entre 72 y 95 dpi; b) una imagen para ser impresa: el doble de la resolución de la impresora (por ejemplo, para una impresora de 300 dpi, la imagen debe ser de 600 dpi). Resolución óptica: es el número de puntos individuales capaces de captar un CCD; define los límites máximos de digitalización de un dispositivo. Resolución interpolada: es una resolución artificial capaz de generar un dispositivo, interpolando puntos entre los puntos captados en la resolución real.
d) Profundidad de bits
Una imagen bitonal está representada por píxeles que constan de 1 bit cada uno, que pueden representar dos tonos, utilizando los valores 0 para el negro y 1 para el blanco. Una imagen a escala de grises está compuesta por píxeles representados por múltiples bits de información, que típicamente varían entre 2 a 8 bits o más. Ejemplo: En una imagen de 2 bits, existen cuatro combinaciones posibles: 00, 01, 10 y 11. Si "00" representa el negro, y "11" representa el blanco, entonces "01" es igual a gris oscuro y "10" es igual a gris claro. La profundidad de bits es dos, pero la cantidad de tonos que pueden representarse es 22 ó 4. A 8 bits, pueden asignarse 256 (28) tonos diferentes a cada píxel.
Una imagen a color está representada por una profundidad de bits entre 8 y 24 o superior a ésta. En una imagen de 24 bits, los bits por lo general están divididos en tres grupos: 8 para el rojo, 8 para el verde, y 8 para el azul. Para representar otros colores se utilizan combinaciones de esos bits. Una imagen de 24 bits ofrece 16,7 millones de valores de color. Pero cada vez más, los escáneres están capturando 10 bits o más por canal de color, llegando a digitalizar imágenes en 32 bits
1 8 bits = 256 tonos
bit = 2 tonos
2 bits = 4 tonos
bits = 65.536 tonos
3 bits = 8 tonos
bits = 16,7 millones de tonos
4 bits = 16 tonos
bits = 4.294 mill. De tonos
e) Tamaño informático del archivo
La unidad de medida son los bytes (conjunto de 8 bits). Su tamaño depende del número de píxeles de la imagen y de su profundidad de bits. Se calcula multiplicando las dimensiones de la imagen en píxel verticales y horizontales , por la profundidad de bit para determinar la cantidad de bits presentes en un archivo de imagen. Por
ejemplo, si se captura una imagen de 24 bits con una cámara digital con dimensiones de píxel de 2.048 x 3.072, entonces el tamaño de archivo es (2048 x 3072 x 24) / 8 = 50.331.648 bytes.
Debido a que las imágenes digitales tienen como resultado archivos muy grandes, la cantidad de bytes con frecuencia se reducen a otras dimensiones más grandes: 1 Kilobyte (Kb) = 1.024 bytes; 1 Megabyte (Mb) = 1.024 KB; 1 Gigabyte (Gb) = 1.024 MB;1 Terabyte (Tb) = 1.024 GB
2.2. Captura de imágenes digitales
1. El CCD
Un sistema básico de captura de imagen contiene un lente y un detector. En la fotografía analógica la
película captura la imagen a través de las sales de plata y detecta mucho más información visual que un sistema digital. En la fotografía digital los dispositivos de captura de imágenes constituyen el ojo electrónico por el que vamos a digitalizar las imágenes. El detector es un sensor de imagen de estado
sólido denominado Charge Coupled Device (dispositivo de carga acoplada)
o CCD para abreviar. Un
CCD está constituido por una matriz de miles de foto celdas microscópicas o sensores que generan píxeles, percibiendo la intensidad de la luz de pequeñas porciones de la imagen de película. Su función consiste en convertir una imagen en un conjunto o mapas de bits.
Cada sensor CCD convierte la luz en voltaje proporcional a la luminosidad . Su función se inicia con el barrido línea a línea de la imagen con la luz procedente de una lámpara que recoge con su intensidad variable las diferencias de tonalidad de cada uno de los puntos o píxeles que componen cada línea de la imagen. Una red de fotodiodos transforman a los fotones(luz) que chocan con ellos en electrones. Estos electrones son almacenados en pequeños capacitores que representan información impresa como una
serie de variables de voltaje proporcionales a la brillantez de la imagen. El voltaje pasa a un convertidor análogo – digital ó ADC (encargado de traducir las fluctuaciones del CCD), en donde es convertido en
conversión son enviadas a un microprocesador de señales digitales (DSP), el cual ajusta el contraste y detalle, y comprime la imagen antes de que sea almacenada en la memoria de la cámara y, usualmente, mas tarde transferida a una computadora donde la imagen puede ser vista y manipulada.
2. Dispositivo de captura: escáneres
Los dispositivos digitalizadores de imágenes son los escáneres y las cámaras fotográficas digitales. Aquí veremos los escáneres. Las cámaras fotográficas se abordarán en el tema de la fotografía digital.
? Partes de un escáner
Un escáner está formado por los siguientes elementos:
1) Una fuente de luz fluorescente o incandescente para iluminar el objeto que se desea digitalizar. 2) Un sistema óptico, generalmente formado por espejos, que recoge la luz reflejada por el objeto y la dirige hacia el fotosensor. 3) Un fotosensor que recoge la luz reflejada por el objeto y la transforma en una señal eléctrica analógica, normalmente un chip CCD. 4) Un conversor analógico/digital (ACD o A/D), que convierte la señal eléctrica que produce el fotosensor en impulsos digitales en formato binario (0,1) entendibles por un equipo informático. 5) Una memoria que se encarga de almacenar esa imagen o de traspasarla a un ordenador para que sea almacenada allí. 6) Un software para poder tratar las imágenes que se obtienen: programas para digitalizar imágenes en mapas de bits y programas OCR (Optical Character Recognition) para digitalización de textos.
? Tipos de escáneres
Estos son los tipos de escáneres más comunes que existen en el mercado:
Escáneres de mano: es el más económica, puesto que elimina gran parte de los mecanismos que encarecen a los dispositivos de
sobremesa, siendo el usuario quien mueve el escáner sobre la imagen
o documento a digitalizar. Son eficaces para escanear rápidamente
fotos de libros encuadernados, artículos periodísticos, facturas y toda clase de pequeñas imágenes. Tienen como inconveniente el limitado tamaño del original a escanear (generalmente puede ser tan largo como queramos, pero de poco más de 10 cm de ancho como máximo), su baja velocidad y la poca fiabilidad del proceso, ya que depende de la habilidad y el pulso del usuario.
Escáneres planos o de sobremesa: están formados por una superficie plana de vidrio sobre la que se sitúa el documento a
escanear, bajo la cual un brazo se desplaza a lo largo del área de captura. Montados en este brazo móvil se encuentran la fuente de luz y
el foto sensor (por lo general un CCD). Conforme va desplazándose el
brazo, la fuente de luz baña la cara interna del documento, recogiendo el sensor los rayos reflejados, que son enviados al software de conversión analógico/digital para su transformación en una imagen de mapa de bits, creada mediante la información de color recogida para cada píxel. La mayoría de estos escáneres pueden trabajar en escala de grises (256 tonos de gris) y a color (24 y 32 bits) y por lo general tienen un área de lectura de dimensiones 22 x 28 cm. y una resolución real de escaneado de entre 300 y 400 ppp, aunque mediante interpolación pueden conseguir resoluciones de hasta 1600 ppp. Son los más usados
Escáneres de trayectoria aérea: es una variante de los planos. permite escanear volúmenes encuadernados con las hojas hacia arriba gracias a que la fuente de luz y el sensor CCD se encuentran ensamblados a un brazo de trayectoria aérea.
Escáneres de tambor: Son escáneres de alta calidad usados por la industria de la impresión. Estos emplean tubos foto multiplicadores como detectores, una tecnología diferente de los sensores de imagen que veremos. Son los que más fielmente reproduce al documento original, ya que producen digitalizaciones de gran resolución (hasta 4.000 ppp en modo óptico) y calidad. En contrapartida, son lentos, no son indicados para documentos de papel quebradizo y requieren un alto nivel de habilidad por parte del operador.
Escáneres para microfilm: Son dispositivos especializados en digitalizar películas en rollo, microfichas y tarjetas de apertura. Puede ser difícil obtener una calidad buena y consistente en un escáner de este tipo, debido principalmente a que suelen tener un funcionamiento complejo, la calidad y condición de la película puede variar y ofrecen una capacidad de mejora mínima. Son escáneres muy caros, existiendo pocas empresas que los fabriquen.
Escáneres para transparencias: Se utilizan para digitalizar diapositivas, negativos fotográficos y documentos que no son adecuados para el escaneado directo. Pueden trabajar con varios formatos de película transparente, ya sea negativa, positiva, color o blanco y negro, de tamaño desde 35 mm hasta placas de 9 x 12 cm. Su calidad es mayor que la de los escáneres planos, consiguiendo imágenes con un buen rango dinámico, aunque el rendimiento suele ser bajo y hay que tener cuidado con la presencia de motas de polvo o rascaduras en las transparencias, que pueden ocasionar la aparición de impurezas en la imagen digitalizada resultante.
2.3. Formatos gráficos bitmap
Son archivos en los cuales se guarda la información que conforma una imagen. Cada formato es independiente.
a) Formatos sin compresión
TIFF (Tagged Information File Format): Es el formato genérico por excelencia de las imágenes bitmap. Contiene varios bloque que guardan información de la imagen en sí, tamaño, manejo del color, texto y hasta thumbnail. Soporta gran cantidad de colores y es uno de los formatos preferidos tanto en la cámara digital como en el escáner. Tiene el inconveniente que la información no está comprimida y ocupa mucho espacio.
BMP (Bitmap de Microsoft): Es el estándar más simple que existe y el más empleado. Consiste en un almacenamiento de la imagen sin compresión lo que significa mayor velocidad de carga y mayor tamaño. Comienza a guardar la información por la línea de abajo. Sus principales ventajas son su sencillez y la calidad de la imagen. Su gran desventaja, el enorme tamaño de los ficheros.
b) Formatos comprimidos
GIF (Graphic Interchange Format): Fue creado por Compuserve. Utiliza un sistema de compresión sin pérdida de información. Emplea 8 bits de información por cada píxel, con un máximo de 256 colores. Existen dos versiones: GIF 87 y GIF89a. La primer no permite general imágenes animadas, fondos transparentes ni el llamado formato entrelazado, que carga la imagen en varias fases. Es muy útil por su reducido tamaño: una imagen BMP de 645 Kb ocupa en GIF 50 Kb.
JPG (Joint Photographics Expert Group): permite utilizar hasta 16,7 millones de colores, por lo que es el formato más apropiado para comprimir imágenes fotográficas con gran detalle. Tiene unas tasas de compresión superiores a las que se obtienen con el formato GIFF. Sin embrago suponen una compresión con pérdida de información. El nivel de compresión se puede elegir en una escala desde 1 (mínima pérdida) a 99 (máxima pérdida de información). Por ejemplo una imagen BMP de 210 Kb en JPG con compresión 75 ocupa 11 KB y con compresión 10 ocupa 40 Kb.
PNG (Portable Network Graphic): nació para resolver los problemas de patente que ha generado el algoritmo de compresión empleado en las imágenes GIF y propiedad de Compuserve. Posee las mismas características de compresión que los GIF con un algoritmo de compresión más eficaz sin pérdida de calidad y con la posibilidad de emplear más de 256 colores.
c) Formatos nativos asociados a programas
PSP: Asociado al programa PaintShop Pro de tratamiento y retoque de imágenes fotográficas.
PSD: (Photoshop Digital Format) es el formato de mapa de bits (aunque con funcionalidades avanzadas) nativo del programa de tratamiento de imágenes Adobe Photoshop, válido para MAC y PC. Es un formato sin compresión, por lo que no produce pérdidas de calidad, y admite todos los Modos de Color, canales alfa, tintas Planas, guías, trazados, selecciones, textos, capas simples y de ajuste y máscaras.
Son las imágenes generadas a través de programas de diseño, como Corel Draw. La información que almacenan no hace referencia a los píxeles sino a la función matemática que cada uno de ellos representa en el espacio que ocupa. La imagen está compuesta por vectores, puntos y líneas rectas o curvas, definidas matemáticamente. Están compuestos por una línea de contorno y un color de relleno; se pueden agrupar, separar, recortar, etc. Al contener fórmulas matemáticas s on escalables: no importa el tamaño a que lo llevemos, siempre aparecerá con la misma nitidez. Por el contrario, jamás nos mostrará los píxeles de la imagen. El tamaño de los ficheros es muy pequeño.
b) Formatos vectoriales
WMF (Windows Meta File): Es un formato escalable, vectorial pero no basado en curvas de Bézier. Las aplicaciones Windows utilizan este formato como un tipo de grabadora gráfica al copiar en un archivo los comandos para realizar la imagen, ahorrando una cantidad considerable de espacio. Es de gran facilidad de manejo y muy utilizado. Los clipart de Windows emplean este formato.
EPS : Utiliza el lenguaje PostScript creado por Adobe System. Es uno de los formatos vectoriales más corrientes, aunque de gran tamaño.
CDR: Formato estándar de Corel Draw. Es uno de los formatos con más posibilidades con respecto al color, calidad de los diseños y manejos de fonts. Es un formato exclusivo de las aplicaciones Corel.
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