Una imagen digital es una imagen compuesta de elementos de imagen , también conocidos como píxeles , cada uno con cantidades finitas y discretas de representación numérica para su intensidad o nivel de gris que es una salida de sus funciones bidimensionales alimentadas como entrada por sus coordenadas espaciales denotadas con x , y en el eje xy el eje y, respectivamente. [1] Dependiendo de si la resolución de la imagen es fija, puede ser de tipo vectorial o rasterizado .Por sí mismo, el término "imagen digital" generalmente se refiere a imágenes rasterizadas o imágenes en mapa de bits (en contraposición a imágenes vectoriales ). [ cita requerida ]
Ráster
Las imágenes de trama tienen un conjunto finito de valores digitales , llamados elementos de imagen o píxeles . La imagen digital contiene un número fijo de filas y columnas de píxeles. Los píxeles son el elemento individual más pequeño de una imagen, con valores anticuados que representan el brillo de un color determinado en cualquier punto específico.
Normalmente, los píxeles se almacenan en la memoria de la computadora como una imagen de trama o un mapa de trama, una matriz bidimensional de pequeños enteros. Estos valores a menudo se transmiten o almacenan en forma comprimida .
Las imágenes ráster se pueden crear mediante una variedad de dispositivos y técnicas de entrada, como cámaras digitales , escáneres , máquinas de medición de coordenadas, perfiles sismográficos, radares aéreos y más. También se pueden sintetizar a partir de datos arbitrarios que no son imágenes, como funciones matemáticas o modelos geométricos tridimensionales; siendo esta última una importante subárea de los gráficos por ordenador . El campo del procesamiento de imágenes digitales es el estudio de algoritmos para su transformación.
Formatos de archivo ráster
La mayoría de los usuarios entran en contacto con imágenes rasterizadas a través de cámaras digitales, que utilizan cualquiera de varios formatos de archivo de imagen .
Algunas cámaras digitales dan acceso a casi todos los datos capturados por la cámara, utilizando un formato de imagen sin procesar . Las Pautas universales de imágenes fotográficas (UPDIG) sugieren que estos formatos se utilicen cuando sea posible, ya que los archivos sin procesar producen imágenes de la mejor calidad. Estos formatos de archivo permiten al fotógrafo y al agente de procesamiento el mayor nivel de control y precisión para la salida. Su uso se ve inhibido por la prevalencia de información patentada ( secretos comerciales ) para algunos fabricantes de cámaras, pero ha habido iniciativas como OpenRAW para influir en los fabricantes para que publiquen estos registros. Una alternativa puede ser Digital Negative (DNG) , un producto patentado de Adobe que se describe como "el formato de archivo público para datos sin procesar de cámaras digitales". [2] Aunque este formato aún no es universalmente aceptado, el apoyo al producto está creciendo, y cada vez más archiveros y conservacionistas profesionales, que trabajan para organizaciones respetables, sugieren o recomiendan DNG para propósitos de archivo. [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]
Vector
Las imágenes vectoriales resultaron de la geometría matemática ( vector ). En términos matemáticos, un vector consta de una magnitud o longitud y una dirección.
A menudo, tanto los elementos rasterizados como los vectoriales se combinarán en una imagen; por ejemplo, en el caso de una valla publicitaria con texto (vector) y fotografías (raster).
Ejemplos de tipos de archivos vectoriales son EPS , PDF y AI .
Visualización de imágenes
El software visor de imágenes muestra imágenes. Los navegadores web pueden mostrar formatos de imagen de Internet estándar, incluidos JPEG , GIF y PNG . Algunos pueden mostrar el formato SVG , que es un formato W3C estándar . En el pasado, cuando Internet todavía era lento, era común proporcionar una imagen de "vista previa" que se cargaba y aparecía en el sitio web antes de ser reemplazada por la imagen principal (para dar una impresión preliminar). Ahora Internet es lo suficientemente rápido y esta imagen de vista previa rara vez se usa.
Algunas imágenes científicas pueden ser muy grandes (por ejemplo, la imagen de 46 gigapíxeles de la Vía Láctea , de unos 194 Gb de tamaño). [11] Estas imágenes son difíciles de descargar y, por lo general, se navegan en línea a través de interfaces web más complejas.
Algunos visores ofrecen una utilidad de presentación de diapositivas para mostrar una secuencia de imágenes.
Historia
Las primeras máquinas de fax digitales , como el sistema de transmisión de imágenes por cable Bartlane, precedieron a las cámaras digitales y las computadoras por décadas. La primera imagen que se escaneó, almacenó y recreó en píxeles digitales se mostró en la computadora automática Standards Eastern ( SEAC ) en NIST . [12] El avance de las imágenes digitales continuó a principios de la década de 1960, junto con el desarrollo del programa espacial y la investigación médica . Los proyectos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro , MIT , Bell Labs y la Universidad de Maryland , entre otros, utilizaron imágenes digitales para avanzar en imágenes satelitales , conversión de estándares de fotografías alámbricas, imágenes médicas , tecnología de videoteléfono , reconocimiento de caracteres y mejora de fotografías. [13]
Los rápidos avances en imágenes digitales comenzaron con la introducción de los circuitos integrados MOS en la década de 1960 y los microprocesadores a principios de la de 1970, junto con el progreso en el almacenamiento de memoria de computadora , tecnologías de visualización y algoritmos de compresión de datos relacionados .
La invención de la tomografía axial computarizada ( exploración CAT ), que utiliza rayos X para producir una imagen digital de un "corte" a través de un objeto tridimensional, fue de gran importancia para el diagnóstico médico. Además de la creación de imágenes digitales, la digitalización de imágenes analógicas permitió la mejora y restauración de artefactos arqueológicos y comenzó a utilizarse en campos tan diversos como la medicina nuclear , la astronomía , la aplicación de la ley , la defensa y la industria . [14]
Los avances en la tecnología de microprocesadores allanaron el camino para el desarrollo y la comercialización de dispositivos de carga acoplada (CCD) para su uso en una amplia gama de dispositivos de captura de imágenes y desplazaron gradualmente el uso de películas y cintas analógicas en fotografía y videografía hacia finales del siglo XX. siglo. La potencia informática necesaria para procesar la captura de imágenes digitales también permitió que las imágenes digitales generadas por computadora alcanzaran un nivel de refinamiento cercano al fotorrealismo . [15]
Sensores de imagen digital
La base de los sensores de imagen digital es la tecnología de semiconductores de óxido de metal (MOS), [16] que se origina a partir de la invención del MOSFET (transistor de efecto de campo MOS) por Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng en Bell Labs en 1959. [ 17] Esto llevó al desarrollo de sensores de imagen de semiconductores digitales , incluido el dispositivo de carga acoplada (CCD) y más tarde el sensor CMOS . [dieciséis]
El primer sensor de imagen semiconductor fue el CCD, desarrollado por Willard S. Boyle y George E. Smith en Bell Labs en 1969. [18] Mientras investigaban la tecnología MOS, se dieron cuenta de que una carga eléctrica era la analogía de la burbuja magnética y que podría almacenarse en un pequeño condensador MOS . Como era bastante sencillo fabricar una serie de condensadores MOS en una fila, les conectaron un voltaje adecuado para que la carga pudiera pasar de uno a otro. [16] El CCD es un circuito semiconductor que luego se utilizó en las primeras cámaras de video digitales para la transmisión de televisión . [19]
Los primeros sensores CCD sufrían de retraso del obturador . Esto se resolvió en gran medida con la invención del fotodiodo fijo (PPD). [20] Fue inventado por Nobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki y Yasuo Ishihara en NEC en 1980. [20] [21] Era una estructura fotodetectora con bajo retardo, bajo ruido , alta eficiencia cuántica y baja corriente oscura . [20] En 1987, el PPD comenzó a incorporarse en la mayoría de los dispositivos CCD, convirtiéndose en un elemento fijo en las cámaras de video electrónicas de consumo y luego en las cámaras fotográficas digitales . Desde entonces, el PPD se ha utilizado en casi todos los sensores CCD y luego en los sensores CMOS. [20]
El sensor de píxeles activos NMOS (APS) fue inventado por Olympus en Japón a mediados de la década de 1980. Esto fue posible gracias a los avances en la fabricación de dispositivos semiconductores MOS , con la escala MOSFET alcanzando niveles de micrones más pequeños y luego submicrónicos . [22] [23] El NMOS APS fue fabricado por el equipo de Tsutomu Nakamura en Olympus en 1985. [24] El sensor CMOS de píxeles activos (sensor CMOS) fue desarrollado más tarde por el equipo de Eric Fossum en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en 1993 . [20] En 2007, las ventas de los sensores CMOS habían superado los sensores CCD. [25]
Compresión de imagen digital
Un desarrollo importante en la tecnología de compresión de imágenes digitales fue la transformada de coseno discreta (DCT), una técnica de compresión con pérdida propuesta por primera vez por Nasir Ahmed en 1972. [26] La compresión DCT se convirtió en la base de JPEG , que fue introducida por el Joint Photographic Experts Group en 1992. [27] JPEG comprime imágenes a tamaños de archivo mucho más pequeños y se ha convertido en el formato de archivo de imagen más utilizado en Internet . [28] Su algoritmo de compresión DCT altamente eficiente fue en gran parte responsable de la amplia proliferación de imágenes digitales y fotografías digitales , [29] con varios miles de millones de imágenes JPEG producidas todos los días a partir de 2015. [30]
Mosaico
En imágenes digitales, un mosaico es una combinación de imágenes que no se superponen, dispuestas en un mosaico . Las imágenes de gigapíxeles son un ejemplo de estos mosaicos de imágenes digitales. Las imágenes de satélite a menudo están formadas en mosaicos para cubrir regiones de la Tierra.
La fotografía de realidad virtual proporciona visualización interactiva .
Ver también
- Impresora de ordenador
- DICOM
- Geometría digital
- Correlación de imágenes digitales
- Edición de imágenes digitales
- Procesando imagen digital
- Fotografía digital
- Foto codificada geográficamente
- Reconocimiento óptico de caracteres
- Procesamiento de la señal
Referencias
- ^ González, Rafael (2018). Procesamiento de imágenes digitales . Nueva York, NY: Pearson. ISBN 978-0-13-335672-4. OCLC 966609831 .
- ^ Especificación de negativo digital (DNG) . San José: Adobe, 2005. Vers. 1.1.0.0. pag. 9. Consultado el 10 de octubre de 2007.
- ^ pautas universales de imágenes digitales fotográficas (UPDIG): formatos de archivo: el problema del archivo sin procesar
- ^ Servicio de datos de arqueología / Antigüedad digital: Guías de buenas prácticas - Sección 3 Archivo de imágenes ráster - Formatos de archivo
- ^ Universidad de Connecticut: "Raw como formato de imagen fija de archivo: una consideración" por Michael J. Bennett y F. Barry Wheeler
- ^ Consorcio interuniversitario de investigación política y social: obsolescencia - formatos de archivo y software
- ^ Medios digitales JISC - Imágenes fijas: elección de un formato de archivo para imágenes fijas digitales - Formatos de archivo para archivo maestro
- ^ El Museo J. Paul Getty - Departamento de fotografías: Proyecto de registro de captura rápida - Presentación archivada el 10 de junio de 2012 en la Wayback Machine.
- ^ imagen más importante en Internet - Electronic Media Group: formatos de archivo de imagen digital
- ↑ Archives Association of British Columbia: Adquisition and Preservation Strategies (Rosaleen Hill) [ enlace muerto permanente ]
- ^ "Esta foto de 46 Gigapixeles de la Vía Láctea te dejará boquiabierto" . Consultado el 5 de julio de 2018 .
- ^ Cincuentenario de la primera imagen digital .
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