Calidad de la imagen digital (Parte 1)

Conservación de la imagen digital

Las leyes de las Tecnologías Informáticas y de las Telecomunicaciones (TIC) se cumplen desde 1960 y se prevé que no tengan cambios importantes hasta después del año 2010. Por lo que hay que tenerlas en cuenta al analizar un pronóstico, evaluación y proyección de los elementos necesarios para incrementar al máximo la calidad de la imagen digital.

La calidad vista como un factor que tiende al mejoramiento de los elementos visuales digitales, su relación, importancia, conservación, para una mayor conservación que permita una posterior reproducción sin la perdida de sus valores sin ser afectados por la variación de estos en el tiempo.

Ley de Moore

Cuyo enunciado manifiesta: “El número de transistores en un chip se duplica cada 18 meses” nos enfatiza que cada ese lapso de tiempo surgen nuevos equipos, de una generación superior, con prestaciones que modifican nuestro entorno operativo al envejecer las tecnologías que veníamos aplicando con anterioridad y motivan que los mismos sufran una depreciación y obsolescencia prematura, estando todavía casi nuevos.

Ley de Gilder

Esta realidad de que “El ancho de banda disponible se triplica cada año” nos favorece puesto que el incremento de las conexiones y su capacidad de trabajo incrementa la posibilidad de nuevos servicios y oportunidades de trabajo y comunicación se facilitan mayoritariamente.

Ley de metcalf

Esta ley que se apoya en los beneficios que aporta la ley de Gilder, “La potencia de Internet es proporcional al número de nodos existentes.” Lo que vaticina un incremento de la potencia operativa de Internet como facilitadota de conexión y que permite relaciones mas estables y socializada.

Calidad de la imagen digital

La calidad de la imagen digital esta condicionada en primer término por el desarrollo acelerado de la tecnología digital, su incremento de potencia, variedad de actualizaciones, influenciada por las leyes de las TIC enunciadas con anterioridad, por lo que en la actualidad podemos señalar que además de los avances en el mundo del software y del hardware sobre los cuales poco podemos influenciar señalaremos otros cinco factores de importancia sobre los cuales podemos hacer acciones que contribuirán al mejoramiento de la calidad general de la imagen digital y que enumeramos a continuación:

• El tamaño del sensor de la cámara digital.
• La resolución de la imagen digital.
• El tamaño de la imagen obtenida.
• El tipo de archivo en el que se toma y almacena la imagen.
• La relación de compresión y las pérdidas de información sufridas por la imagen digital.

El tamaño del sensor de la cámara digital

El píxel, abreviatura de "picture cell" o "picture element" es el punto más pequeño que puede ser representado, y como tal, la unidad mínima de información de una imagen conformada por componentes de los colores básicos. Los píxeles de la imagen son elementos que forman la imagen digital al presentarse como la reunión en cuadrículas de un número inmenso de píxeles, como si en un mosaico o en una hoja de papel cuadriculado se formara la imagen digital.

El sensor de imagen

El Sensor de imagen digital determina el tamaño y calidad de la imagen y esta determinado por la cantidad de elementos fotosensible que lo conforman así como el tamaño de dichos sensores. Y determinan en definitiva el aspecto de una imagen tal como la "ve" un sensor de filtros.

La adecuada selección de la cámara fotográfica teniendo presente las características del sensor de la cámara contribuye a contar con una imagen de mayor calidad que permitirá mayores tamaños de impresión sin afectar la calidad de dicha imagen.

Resolucion de la imagen

La resolución de imagen es otro elemento importante que determina la calidad máxima que el sensor de la cámara me ofrece en la imagen, es propia de cada tipo y tamaño del sensor, este lo deben dar los fabricantes, pero es conveniente saber comprobar como se desarrolla en la práctica.

La fórmula para determinar la resolución que un sensor logra en la imagen que crea es la siguiente:

Resolución = píxel de la imagen / tamaño en pulgadas de la imagen.

En una imagen a seiscientos píxeles que se quería imprimir en un formato de hojas que por ese lado mide 8 pulgadas.

600 pixels / 8 pulgadas = 72 dpi

La relación entre el largo de la imagen y el área de impresión se conoce como resolución de la imagen digital.

Podemos recordar que las resoluciones propias de las superficies que soportan los diferentes elementos de la imagen son:

MEDIO..................RESOLUCION MÍNIMA
INTERNET ......................... 72 dpi
PERIODICO ....................... 150 dpi
REVISTA ......................... 300 dpi
LIBRO DE ARTE ................... 400 dpi

La resolución óptica

Es la verdadera resolución proporcionada por un número real de fotosensores de la cámara digital.Esta imagen le corresponde relativamente los valores de la imagen digital.

La resolución interpolada

Es la resolución que se obtiene mediante el software con la adición artificial de píxeles a la imagen real.

La resolución Real de la imagen

La resolución de una cámara o escáner es el número real de sensores o fotoelementos que producirán los píxeles reales que dan origen a la imagen digitalizada.

Para incrementar la resolución en ciertos límites, esta resolución óptica puede aumentarse usando determinado software. El resultado de este proceso es la resolución interpolada.

La resolución interpolada agrega píxeles a la imagen para aumentar su número total de los mismos afectando la definición de la imagen resultante. Para hacer esto el software evalúa aquellos píxeles que rodean a cada píxel para determinar de que color debería ser el mismo.

Es importante tener presente que la resolución interpolada no agrega nueva información a la imagen, sólo agrega píxeles parecidos a los existentes y hace el archivo de la imagen más grande.

El tamaño de la imagen obtenida

Si tenemos en cuenta que al seleccionar un tamaño de imagen estaremos determinando la calidad y la futura impresión con calidad de la imagen que obtengamos con la cámara digital.

Si utilizamos el formato Tiff o el Raw, estos solo aportan imágenes en el máximo de tamaño de la imagen digital obtenida por lo que estamos en presencia de una imagen con el maximo de calidad posible para obtener la imagen.

Pero si utilizamos los ficheros Jpg como ficheros de salida final de y variamos el tamaño de la imagen a obtener, cambiamos los valores de megapíxeles a la imagen obtenida y sus posibilidades de impresión se verán afectadas y con ello la calidad final de la imagen impresa.

Otro tanto sucede cuando seleccionamos factores de compresión muy grandes también varia la calidad de la imagen final.

MEGAPIXELS....IMAGEN PIXELS)... COPIA (EN CM)
0.3 ..................... 640 x 480 ................. MONITOR
0.5 ...................... 800 x 600 ................ 4 x 5
1.3 ..................... 1280 x 960 ................ 9 x 13
2.0 ..................... 2048 x 1536 .............. 18 x 24 ... DIN A4
5.0 ..................... 2560 x 1920 .............. 30 x 40 ... DIN A3

La Compresión de imágenes sin pérdidas de información

Durante la compresión de imágenes, los datos duplicados o qué no tienen valor se eliminan o se guardan en una forma más simple y se reduce el tamaño de un archivo en gran medida. Cuando la imagen se edita o visualiza posteriormente, entonces el proceso de compresión se invierte, se expande.

Hay dos formas de compresión, sin pérdidas o con pérdidas de datos, y en la fotografía digital usan ambas formas.

Compresión sin pérdidas

En la compresión sin pérdidas se comprime una imagen para que su calidad sea lo más semejante a la escena original. Aunque la compresión sin pérdidas es lo ideal, no proporciona mucha compresión.

Compresión con pérdidas

Aunque es posible comprimir imágenes sin perder mucha calidad, no es práctica su utilización en muchos casos.

Por consiguiente, en todas las cámaras digitales populares se usa una compresión con pérdidas que degradan las imágenes hasta cierto punto y cuanto más están comprimidas están, más degradadas se vuelven.

Un esquema de compresión reconocido es el lzw (lempel-ziv-welch) se usa en archivos tiff con el que se logran compresiones entre el 50 y 90% En muchas situaciones, como en el envío de imágenes por correo electrónico, o su publicación en la Web, la degradación de estas imágenes no es preocupante debido al poco tamaño de la imagen.

Sin embargo para impresiones de imágenes ampliadas a gran tamaño si se nota claramente la diferencia de calidad. Recordemos las propiedades de los formatos mas utilizados en la foto digital.

Imagen tiff

La denominación formato Tiff en inglés tagged image file format (formato de archivo de imágenes con etiquetas) se debe a que los ficheros Tiff contienen, además de los datos de la imagen propiamente dicha, estas "etiquetas" en las que se archiva información sobre las características de la imagen, que sirve para su tratamiento posterior.

El formato de imagen Tiff al compararlo con el jpg podemos arribar a las siguientes afirmaciones. Típicamente, los archivos gráficos en conservan muy bien los detalles de la imagen pero son muy voluminosos. Los archivos en formato jpg (o jpeg), ocupan menos espacio a cambio de perder determinada definición que se aprecia esencialmente cuando ampliamos mucho la imagen resultante.

El formato jpeg

El formato jpeg, o joint photographic experts group, comprime imágenes complejas, como fotografías, con muchas variaciones de color. Esta capacidad hace que el formato jpeg sea el más usado para publicar fotografías y otras imágenes de aspecto natural en su página web.

Estas imágenes retienen una buena capacidad de almacenamiento y apariencia cuando están comprimidas con el jpeg.

Aunque la compresión con pérdidas no descomprime las imágenes a la misma calidad de la imagen original, esta sigue pareciendo visualmente casi igual, si no se agranda demasiado.

El formato de compresión con pérdidas jpeg (joint photographic experts group (grupo de expertos fotográficos unidos). Este formato le permite variar el grado de compresión. Las proporciones de compresión más utilizadas oscilan entre 10:1 y 40:1.

El formato de imágenes jpg permite utilizar hasta 16 millones de colores (24 bits). Es el formato más apropiado para comprimir imágenes fotográficas con gran detalle. Las tasas de compresión son muy superiores a las que se obtienen con otros formatos de imagen.

Se trata de la compresión con pérdida de información, es decir al descomprimir, la imagen obtenida no es exactamente igual a la imagen original.

El nivel de compresión se puede aplicar en una escala de 1 a 99 por ciento, siendo la compresión 1 la que origina una mínima perdida de información y la del 99 por ciento la compresión más elevada y por lo tanto la de mayor pérdida de información.

Un fichero jpeg es una imagen a la que la cámara ha aplicado conversiones lineales, de matriz, equilibrio de blancos, contraste y saturación y a la que luego ha aplicado algún nivel de compresión potencialmente destructiva.

El jpeg consigue una compresión ajustable a la calidad de la imagen que se desea reconstruir.

Imágenes jpg. El jpeg es el método de compresión más utilizado actualmente para la compresión de imágenes con pérdida de información.

Este método utiliza la transformada discreta del coseno (dct), que se calcula empleando números enteros, por lo que se aprovecha de algoritmos de computación veloces. Los coeficientes de la transformada son cuantificados en base a un nivel de umbral para obtener el mayor número de ceros posibles.

Para la cuantificación se utiliza una matriz de normalización estándar, y se redondean los resultados a números enteros. Este es el proceso donde se produce la pérdida de información. El paso siguiente consiste en reordenar en zig-zag la matriz de coeficientes cuantificados.

Pero al aumentar demasiado el tamaño del bloque la suposición de que las características de la imagen se conservan constantes no se cumple, y ocurren algunas degradaciones de la imagen, como bordes sin definir. Los resultados en la experimentación han demostrado que el tamaño del bloque más conveniente es de 8x8 píxeles.

Usted puede ver estos bloques cuando use los niveles más altos de compresión o al ampliar a gran medida una imagen digital comprimida. A favor de jpeg tenemos que los ficheros son más pequeños y por eso caben más imágenes en la tarjeta de almacenamiento de la cámara fotográfica. Para muchos usos (fotos de familia, noticias de acción, etc...), la calidad de las imágenes es más que suficiente.

Los documentos pequeños se transmiten mejor y más rápido. Este es un elemento muy importante para los fotógrafos de prensa al enviar sus fotos a distancia.

Muchos fotógrafos no tienen el tiempo o la inclinación por tratar las imágenes 'en el laboratorio digital'. Muchas cámaras no pueden disparar muy rápido cuando trabajan en modo raw, por lo que las cámaras de bajo nivel no pueden trabajar con los ficheros raw.

Imágen raw

Cuando una cámara digital hace un disparo, el sensor de imágen (ya sea de tipo ccd o cmos), recoge la cantidad de luz que llega a cada uno de sus componentes. Se lee en el sensor como un voltaje de un nivel determinado. Los circuitos de conversión de analógico a digital de la cámara transforman esta señal de voltaje analógica en un valor digital.

Dependiendo del tipo de electrónica de que disponga la máquina, se graban en forma de grupos de 12 o 14 bits. Si la cámara graba datos de 12 bits, eso quiere decir, por ejemplo, que cada píxel se puede registrar como 4.096 niveles diferentes de intensidad. Mientras que si lo hace en 14 bits podrá registrar hasta 16.384 valores distintos por cada píxel.

Si la decisión fue la de guardar la imagen en modo raw, cuando descargues la imagen en un programa capaz de leer ficheros raw y guardes la imagen como documento tiff podrás optar por hacer esa exportación de formato en modo de 16 bits por canal.

Si es así, los 12 o 14 bits originalmente grabados por la cámara se expandirán para cubrir los 16 bits del formato elegido. Obviamente, lo que ocurra después de haber hecho el disparo depende de que se haya decidido guardar en la tarjeta de memoria las imágenes así grabadas como ficheros raw, tiff o jpeg. Si al hacer la imagen elegiste que la cámara la guardara como jpeg, su programación la convirtió a 8 bits por canal y sólo te quedaron 256 niveles de intensidad con los que trabajar.

Los ficheros raw no tienen ajustado un equilibrio de blancos. Llevan como apéndice los ajustes que la cámara tuviera en el momento del disparo los datos reales no se han alterado. Esto permite ajustar cualquier temperatura de color y equilibro de blancos que se desee después de haber disparado sin que haya degradación de la imagen.

Una imagen raw es comparable a la imagen latente contenida en una película expuesta pero no revelada. Contiene exactamente lo que el chip de imagen registró. Ni más ni menos. Eso quiere decir que el fotógrafo puede extraer el máximo de calidad posible de esa imagen, ya sea ahora o en el futuro.

La mayor ventaja con seguridad que tiene disparar en modo raw es la de tener imágenes de 16 bits con las que trabajar posteriormente, esto quiere decir que una imagen tiene 65.536 niveles con los que trabajar, frente a los 8 bits de los jpeg, con sus 256 niveles disponibles.