Formatos Gráficos De Almacenamiento
Definición de Formato gráficoEl formato de imagen provee un método estandarizado para la organización y el almacenamiento de datos de imagen.El formato de imagen puede guardar las imágenes por raster (usa píxeles) o por vectores.El tamaño del fichero de una imagen, expresado en bytes, se incrementa a la par con el número de píxeles en la imagen y la profunidad de color de los píxeles. Un píxel de profunidad de 8 bits (1 byte) permite 256 colores y un píxel de 24 bits de profunidad (3 bytes) puede almacenar más de 16 millones de colores (llamado color verdadero).La compresión de imagen es un método para disminuir la cantidad de tamaño en bytes que ocupa un fichero de imagen. Por ejemplo, una imagen sacada en 8 megapixeles ocuparía 24 millones de bytes de almacenamiento (unos 23 megas). Esto es demasiado para una imagen, para este problema existen los distintos formatos de imagen y los distintos algoritmos de compresión que utilizan.La compresión de gráficos puede ser con pérdida de datos y sin pérdida de datos. Comprimir una imagen con pérdida de datos hará que pierda calidad, pero generalmente ofrecen mayor compresión que las técnicas de que son sin pérdida de datos.
Formatos de ficheros gráficos y de imagen
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Formatos de gráficos de mapa de bits (rasterizados)
art • bmp • cin • cpt • dpx • exr • fpx • gif • iff, ilbm, lbm • jpeg, jpg • jpg2, jp2 • mng • pbm • pcd • pcx • png • ppm • psd • sgi, rgb, rgba, int, inta, bw • tga, tpic • tiff, tif • raw • wbmp • xbm • xcf • xpm
Formatos de gráficos vectoriales
ai • cdr • cgm • dxf • dwg • fh • fla • ps • svg, svgz • swf • sxd • wmf • xalm • xar
Formatos rasterizados y vectoriales
eps • pdf • pict, pct, pic • px • pgm • psp
Formatos de metaficheros
eps • pict
El almacenamiento de los datos que componen una imagen digital en un archivo binario puede realizarse utilizando diferentes formatos gráficos, cada uno de los cuales ofrece diferentes posibilidades con respecto a la resolución de la imagen, la gama de colores, la compatibilidad, la rapidez de carga, etc. La finalidad última de un formato gráfico es almacenar una imagen buscando un equilibrio adecuado entre calidad, peso final del fichero y compatibilidad entre plataformas. Para ello, cada formato se basa en una o más técnicas diferentes, que pueden incluir codificación especial, métodos de compresión, métodos de dithering, etc.
La imagen puede estar formada por un número diferente de píxeles, dependiendo de su tamaño y resolución, y tener más o menos colores. En función del número de píxeles y del número de colores la imagen tendrá más o menos calidad, pero cuanto más calidad tenga, más ocupará el fichero necesario para almacenarla. En el caso de los gráficos vectoriales no se definen píxeles individuales, dependiendo la calidad y el peso final del formato concreto en que se almacenen.
Los ficheros gráficos de mapas de bits contienen pues una cabecera, los datos de los píxeles (generalmente comprimidos) y la paleta de colores (salvo si se usan 24 bits por píxel, caso en el que no es necesaria ninguna paleta). Los ficheros vectoriales, una cabecera y una tabla con las características de cada vector componente del gráfico. Por otra parte, con el paso del tiempo los ficheros gráficos almacenados en nuestro equipo se hacen cada vez más numerosos, haciéndose necesaria una estrategia de gestión de los mismos para conseguir establecer un cierto orden que nos permita saber en todo momento cuántos ficheros tenemos, de qué clase y qué tipo de información contiene cada uno de ellos.
Vamos a estudiar en este capítulo entonces los principales formatos gráficos usados en imagen digital, haciendo incapie en aquellos usados normalmente en las páginas web, así como las diferentes estrategias de gestión que podemos seguir.
Aplicaciones de Graficación por Computadora.
Diseño Asistido por Computadora
El método de diseño asistido por computadora, conocido por lo general como CAD (computer assisted design), ahora se utilizan de forma rutinaria en el diseño de construcciones, automóviles, aeronaves, embarcaciones, naves espaciales, computadoras, telas y muchos productos. En el caso de algunas aplicaciones de diseño, los objetos se despliegan primero en forma de armazón mostrando la forma general y sus características internas. Los despliegues del armazón permiten ver a los diseñadores con rapidez los efectos de ajustes interactivos para diseñar formas. Regularmente, los paquetes de software de aplicaciones de CAD ofrecen al diseña-dor un entorno con ventanas múltiples; estas diversas ventanas desplegables muestran secciones amplificadas de vistas de diferentes objetos.
Arte por Computadora
Los métodos de gráficas por computadora se utilizan en forma generalizada tanto en aplicaciones de bellas artes como en aplicaciones de arte comercial. Los artistas utilizan una variedad de métodos computacionales, incluyendo hardware para propósitos especiales, programas artísticos de brocha de pintar del artista (como Lumena), otros paquetes de pintura (como PixelPaint y SuperPaint), software desarrollado de manera especial, paquetes de matemática simbólica (como Mathematica), paquetes de CAD, software de edición electrónica de publicaciones y paquetes de animaciones que proporcionan los medios para diseñar formas de objetos y especificar movimientos de objetos. La idea básica del programa paintbrush (brocha de pintar) permite a los artistas "pintar" imágenes en la pantalla de un monitor de video. En realidad, la imagen se pinta por lo general de manera electrónica en una tableta de gráficas (digitalizador) utilizando un estilete, el cual puede simular diferentes trazos, anchuras de la brocha y colores.
Entretenimiento
Es muy común utilizar métodos de gráficas por computadora para producir películas, videos musicales y programas de televisión. En ocasiones, se despliegan sólo imágenes gráficas y otras veces, se combinan los objetos con los actores y escenas en vivo. Por ejemplo, en una escena gráfica creada para la película Start Treck - The Wrath of Khan, se dibujan en forma de armazón el planeta y la nave espacial y se sonbrean con métodos de presentación para producir superficies sólidas. Al igual que pueden aparecer personas en forma de armazón combinadas con actores y una escena en vivo. Los videos musicales aprovechan las gráficas de muchas maneras, se pueden combinar objetos gráficos con acción en vivo, o se pueden utilizar técnicas de procesamiento de imágenes para producir una transformación de una persona o un objeto en otro (morphing).
Educación y capacitación
A menudo, se utilizan como instrumentos de ayuda educativa modelos de sistemas físicos, financieros y económicos, los cuales se generan por computadora. Modelos de sistemas físicos, sistemas fisiológicos, tendencias de población o equipo, pueden ayudar a los estudiantes a comprender la operación del sistema. En el caso de algunas aplicaciones de capacitación, se diseñan sistemas especiales, como los simuladores para sesiones de práctica o capacitación de capitanes de barco, pilotos de avión, operadores de equipo pesado y el personal de control de tráfico aéreo. Algunos simuladores no tiene pantallas de video; por ejemplo, un simulador de vuelo que sólo tiene un panel de control como instrumento de vuelo. No obstante, la mayor parte de los simulado-res cuenta con pantallas gráficas para la operación visual.
Visualización
Científicos, ingenieros, personal médico, analistas comerciales y otros con frecuencia necesitan analizar grandes cantidades de información o estudiar el comportamiento de ciertos procesos. Las simulaciones numéricas efectuadas en supercomputadoras a menudo producen archivos de datos que contienen miles e incluso millones de valores de datos. De modo similar, cámaras vía satélite y otras fuentes acumulan grandes archivos de datos más rápido de lo que se pueden interpretar. El rastreo de estos grandes conjuntos de números para determinar tendencias y relaciones es un proceso tedioso e ineficaz. Pero si se convierten los datos a una forma visual, es frecuente que se perciban de inmediato las tendencias y los patrones. Por lo regular, la producción de representaciones gráficas para conjuntos de datos y procesos científicos de ingeniería y de medicina se conoce como visualización científica. El término visualización empresarial se emplea en relación con conjuntos de datos que se asocian con el comercio, la industria y otras áreas no científicas. Existen muchas clases de conjuntos de datos y los esquemas de visualización efectivos dependen de las características de los datos. Una compilación de datos contiene valores escalares, vectores, tensores de orden superior o cualquier combinación de estos tipos de datos. Y los conjuntos de datos pueden ser bidimensionales o tridimensionales. La codifi-cación de colores es sólo una manera de visualizar un conjunto de datos. Las técnicas adicionales incluyen trazos, gráficas y diagramas de contorno, presentaciones de superficie y visualización de interiores de volumen. Además, se combinan técnicas de procesamiento de imágenes con gráficas por computadora para crear muchas de las visualizaciones de datos. Las comunidades de matemáticos, científicos físicos y otros utilizan técnicas visuales para analizar funciones matemáticas y procesos o sólo con el propósito de crear representa-ciones gráficas interesantes.
Procesamiento de Imágenes
A pesar de que los métodos empleados en las gráficas por computadora y en el proce-samiento de imágenes se traslapan, las dos áreas realizan, en forma fundamental, operaciones distintas. En las gráficas por computadora, se utiliza una computadora para crear una imagen. Por otro lado, en el procesamiento de imágenes se aplican técnicas para modificar o interpretar imágenes existentes, como fotografías y rastreos de televisión. Las dos aplicaciones principales del procesamiento de imágenes son (1) el mejoramiento de la calidad de la imagen y (2) la percepción de la máquina de información visual, como se utiliza en la robótica. Para aplicar los métodos de procesamiento de imágenes, primero digitalizamos una fotografía u otra imagen en un archivo de imagen. Entonces, se pueden aplicar métodos digitales para reordenar partes de imágenes, para mejorar separaciones de colores o para aumentar la calidad del sombreado. Estas técnicas se utilizan en gran medida en aplicaciones de arte comercial que implican el retoque y el reorden de secciones de fotogra-fías y otras obras de arte. Se emplean métodos similares para analizar fotografías de la Tierra por satélite y fotografías de galaxias. Las aplicaciones médicas también hacen uso importante de estas técnicas de procesa-miento de imágenes para mejorar fotografías, en tomografías y simulacros de operaciones.
Interfaces Gráficas por Usuario
Es común que los paquetes de software ofrezcan una interfaz gráfica. Un componente importante de una interfaz gráfica es un administrador de ventanas que hace posible que un usuario despliegue áreas con ventanas múltiples. Cada ventana puede contener un proceso distinto que a su vez puede contener despliegues gráficos y no gráficos. Para activar una ventana en particular, sólo hacemos clic en esa ventana utilizando un dispo-sitivo de pulsar interactivo. Las interfaces también despliegan menúes e iconos para permitir una selección rápida de las opciones de procesamiento o de valores de parámetros. Un icono es un símbolo gráfico diseñado para semejarse a la opción de procesamiento que representa. La ventaja de los iconos es que ocupan menos espacio en la pantalla que las descripciones textuales corres-pondientes y que se pueden entender con mayor rapidez si están bien diseñados. Los menúes contienen listas de descripciones textuales e iconos.
TUBO DE RAYOS CATODICOS REPASADOS
Un haz de electrones (rayos catódicos), emitidos por un cañón de electrones, pasa a través de sistemas de enfoque y deflexión que dirigen el haz hacia posiciones específicas en la pantalla recubierta con una película de fósforo; entonces el fósforo emite una pequeña mancha de luz pero esta se desvanece con rapidez, es por ello que se requiere de algún método para mantener la imagen de la pantalla y una forma es trazar la imagen repetidas ocasiones. Este tipo de despliegue se conoce como CRT con repasado.
Los principales componentes de un cañón de electrones para un CRT son el cátodo de metal calentado y una rejilla de control. La intensidad del haz de electrones se controla al ajustar niveles de voltaje en la rejilla de control, que es un cilindro metálico colocado sobre el cátodo. El sistema de enfoque en un CRT es necesario para forzar el haz de electrones a que converja en una pequeña mancha confirme hace contacto con el fósforo, este enfoque se logra ya sea con campos eléctricos o con campos magnéticos. Hoy en día , los tubos de rayos catódicos están construidos con bobinas o retículas de deflexión magnética montadas en el exterior de la cubierta del CRT, utilizando dos pares de ellas, con un par montado en los lados opuestos de cuello de la cubierta de CRT.
DESPLIEGUE DE BARRIDO CON RASTREADOR
El tipo mas común de monitor gráfico que utiliza un CRT es el despliegue de barrido con rastreador. Este funciona recogiendo el haz de electrones a través de cada línea, activándose o desactivando la intensidad del haz para crear un patrón de manchas iluminadas. La definición de la imagen se almacena en una área de memoria llamada buffer de repasado o buffer de marco o estructura. Esta área de memoria contiene el conjunto de valores de intensidad para todos los puntos de la pantalla.
Cuando se deben desplegar variaciones de color e intensidad, se requieren bits adicionales. Se incluyen hasta 24 bits por pixel en sistemas de alta calidad, que pueden requerir varios megabytes de almacenamiento para el buffer de imagen, dependiendo de la resolución del sistema. Un sistema con 24 bits por pixel y una resolución de pantalla de 1024 por 1024 requiere 3Mb de almacenamiento para el buffer de imagen. En un sistema en blanco y negro con un bit por pixel, el buffer de imagen se conoce como mapa de bits (BITMAP), mientras que los sistemas con bits múltiples por pixel, el buffer se llama PIXMAP. Y por otro lado el refrescado o repasado en los despliegues de repasado con rastreador se efectúa con un índice de 60 a 80 cuadros pro segundo; estos índices se describen también en unidades de ciclos por segundo, Hertz (Hz).
DESPLIEGUE DE RASTREO ALEATORIO
Aquí un CRT dirige el haz de electrones sólo a las partes de la pantalla donde se debe crear la imagen. Los monitores de trazado aleatorio trazan una imagen, una línea a la vez y por ese motivo, se llaman también de despliegue vectorial o despliegue de escritura o caligráficos. Las lineas que componen una imagen se pueden trazar y refrescar o enfriar mediante un sistema de trazado aleatorio en cualquier orden específico. Los sistemas de trazado aleatorio están diseñados para aplicaciones de trazo de líneas y no pueden desplegar escenas sombreadas realistas.
MONITORES CRT DE COLOR
Un monitor CRT despliega imágenes a color utilizando una combinación de fósforos que emiten luz con colores distintos. Las dos técnicas básicas para producir despliegues a color con un CRT son el método de penetración de haz y el método de máscara de sombra. El método de penetración de haz para desplegar imágenes a color se utiliza con monitores de trazado aleatorio. Se recubren dos capas de fósforo, por lo general rojo y azul, en el interior de la pantalla del CRT y el color que se despliega depende de cuánto penetra el haz de electrones en las capas de fósforo. Un haz de electrones lento solo excita la capa roja exterior. La velocidad de los electrones y, pro tanto, el color de la pantalla en cualquier punto, se controla mediante el voltaje de aceleración del haz.
