En gráficos por computadora y fotografía digital , un gráfico de trama es una estructura de datos de matriz de puntos que representa una cuadrícula generalmente rectangular de píxeles (puntos de color ), visible a través de una pantalla de computadora , papel u otro medio de visualización. Las imágenes ráster se almacenan en archivos de imagen con diferentes formatos de difusión , producción , generación y adquisición .
Las industrias de impresión y preimpresión conocen los gráficos de trama como contones (de " tonos continuos "). Lo opuesto a los contones es el "trabajo de línea" , generalmente implementado como gráficos vectoriales en sistemas digitales. [1]
Una imagen de mapa de bits es una cuadrícula rectangular de píxeles, y el color de cada píxel se especifica mediante un número de bits. [2] Se puede crear un mapa de bits para almacenarlo en la memoria de video de la pantalla [3] o como un archivo de mapa de bits independiente del dispositivo. [2] Un ráster se caracteriza técnicamente por el ancho y alto de la imagen en píxeles y por el número de bits por píxel .
Los formatos de píxeles comunes son monocromo , escala de grises , paletizado y a todo color , donde la profundidad de color [2] determina la fidelidad de los colores representados y el espacio de color determina el rango de cobertura de color (que a menudo es menor que el rango completo de visión de color humana ). Las imágenes digitales de alta resolución requieren un almacenamiento intensivo, especialmente a altas profundidades de color. El gran sensor de mapa de bits CCD del Observatorio Vera C. Rubin captura 3,2 gigapíxeles en una sola imagen (6,4 GB sin procesar), en seis canales de color que superan el rango espectral de la visión del color humana. Durante la producción, una imagen ráster puede existir en una variedad de resoluciones y profundidades de color diferentes por razones de almacenamiento y administración de ancho de banda.
Las imágenes vectoriales (trabajo de línea) se pueden rasterizar (convertir en píxeles) y las imágenes rasterizadas se pueden vectorizar (imágenes rasterizadas convertidas en gráficos vectoriales), por software. En ambos casos se pierde algo de información, aunque determinadas operaciones de vectorización pueden recrear información destacada, como en el caso del reconocimiento óptico de caracteres .
Los primeros televisores mecánicos desarrollados en la década de 1920 empleaban principios de rasterización. Los televisores electrónicos basados en pantallas de tubos de rayos catódicos se escanean en tramas con tramas horizontales pintadas de izquierda a derecha, y las líneas de trama pintadas de arriba a abajo (la parte superior de un monitor de computadora se refiere más comúnmente a la orientación horizontal , mientras que la parte superior de una página impresa se suele hacer referencia a la orientación vertical; ir en contra de la corriente requiere la rotación de la imagen). De izquierda a derecha dentro de arriba a abajo sigue siendo la organización de píxeles convencional en la mayoría de los formatos de archivo de mapa de bits y las interconexiones de pantalla rasterizadas como VGA y DVI .
Muchas manipulaciones de ráster se asignan directamente a los formalismos matemáticos del álgebra lineal , donde los objetos matemáticos de estructura matricial son una preocupación central.
Etimología
La palabra "raster" tiene su origen en el latín rastrum (rastrillo), que se deriva de radere (raspar). Se origina en el escaneo de trama de los monitores de video de tubo de rayos catódicos (CRT) , que pintan la imagen línea por línea dirigiendo magnética o electrostáticamente un haz de electrones enfocado . [4] Por asociación, también puede referirse a una cuadrícula rectangular de píxeles. La palabra rastrum ahora se usa para referirse a un dispositivo para dibujar líneas de pentagrama musical.
Aplicaciones
Pantallas de computadora
La mayoría de las computadoras modernas tienen pantallas de mapas de bits, donde cada píxel en pantalla corresponde directamente a una pequeña cantidad de bits en la memoria. [5] La pantalla se actualiza simplemente escaneando píxeles y coloreándolos de acuerdo con cada conjunto de bits. El procedimiento de actualización, que es crítico para la velocidad, a menudo se implementa mediante circuitos dedicados, a menudo como parte de una unidad de procesamiento de gráficos .
Con este enfoque, la computadora contiene un área de memoria que contiene todos los datos que se mostrarán. El procesador central escribe datos en esta región de memoria y el controlador de video los recopila desde allí. Los bits de datos almacenados en este bloque de memoria están relacionados con el patrón eventual de píxeles que se utilizarán para construir una imagen en la pantalla. [6]
Una pantalla con principios de escaneado raster gráficos por ordenador fue inventado en la década de 1960 por A. Michael Noll en los Laboratorios Bell , [7] pero su solicitud de patente presentada el 5 de febrero de, 1970 fue abandonado en el Tribunal Supremo en 1977 por la cuestión de la patentabilidad de las software de ordenador. [8]
Almacenamiento de imágenes
La mayoría de las imágenes de computadora se almacenan en formatos de gráficos rasterizados o variaciones comprimidas, incluidos GIF , JPEG y PNG , que son populares en la World Wide Web . [2] [9] Una estructura de datos ráster se basa en una teselación (generalmente rectangular, basada en cuadrados) del plano 2D en celdas. En el ejemplo, las celdas de la teselación A se superponen sobre el patrón de puntos B, lo que da como resultado una matriz C de recuentos de cuadrantes que representan el número de puntos en cada celda. Para fines de visualización, se ha utilizado una tabla de búsqueda para colorear cada una de las celdas en una imagen D. Aquí están los números como un vector simple en orden de fila / columna:
1 3 0 0 1 12 8 0 1 4 3 3 0 2 0 2 1 7 4 1 5 4 2 2 0 3 1 2 2 2 2 3 0 5 1 9 3 3 3 4 5 0 8 0 2 4 3 2 8 4 3 2 2 7 2 3 2 10 1 5 2 1 3 7
Finalmente, aquí hay una representación codificada de longitud de ejecución del ráster, que tiene 55 posiciones:
valores: 1 3 0 1 12 8 0 1 4 3 ...longitudes: 1 1 2 1 1 1 1 1 1 2 ...
Este proceso claramente da como resultado una pérdida de información , desde las coordenadas de valor real de los puntos, pasando por los recuentos de celdas enteras, hasta los colores ordinales, pero también hay ganancias:
- La estructura de datos suele ser más compacta,
- El ráster es fácil de visualizar y
- Puede relacionarse con otros rásteres siempre que las ubicaciones y las resoluciones se combinen correctamente .
- Está dividiendo secciones del avión por separado .
Los gráficos de trama de voxel tridimensionales se emplean en videojuegos y también se utilizan en imágenes médicas, como escáneres de resonancia magnética . [10]
Sistemas de Información Geográfica
Los datos GIS se almacenan comúnmente en un formato ráster para codificar datos geográficos como valores de píxeles. La información de georreferenciación también se puede asociar con píxeles.
Resolución
Los gráficos de trama dependen de la resolución, lo que significa que no pueden escalar hasta una resolución arbitraria sin pérdida de calidad aparente . Esta propiedad contrasta con las capacidades de los gráficos vectoriales , que se adaptan fácilmente a la calidad del dispositivo que los representa . Los gráficos de trama se ocupan más prácticamente que los gráficos vectoriales con fotografías e imágenes fotorrealistas, mientras que los gráficos vectoriales a menudo sirven mejor para la composición tipográfica o para el diseño gráfico . Los monitores de computadora modernos suelen mostrar entre 72 y 130 píxeles por pulgada (PPI), y algunas impresoras de consumo modernas pueden resolver 2400 puntos por pulgada (DPI) o más; determinar la resolución de imagen más apropiada para una determinada resolución de impresora puede plantear dificultades, ya que la salida impresa puede tener un mayor nivel de detalle del que un espectador puede percibir en un monitor. Normalmente, una resolución de 150 a 300 PPI funciona bien para la impresión de proceso de 4 colores ( CMYK ).
Sin embargo, para las tecnologías de impresión que realizan la mezcla de colores mediante difuminado ( medios tonos ) en lugar de sobreimpresión (prácticamente todas las impresoras láser y de inyección de tinta domésticas / de oficina), el DPI de impresora y el PPI de imagen tienen un significado muy diferente, y esto puede ser engañoso. Debido a que, a través del proceso de difuminado, la impresora crea un solo píxel de imagen a partir de varios puntos de la impresora para aumentar la profundidad del color , la configuración de DPI de la impresora debe establecerse mucho más alta que el PPI deseado para garantizar una profundidad de color suficiente sin sacrificar la resolución de la imagen. Así, por ejemplo, la impresión de una imagen a 250 ppp en realidad puede requerir una configuración de impresora de 1200 ppp. [11]
Editores de imágenes basados en ráster
Los editores de imágenes basados en ráster, como PaintShop Pro , Corel Painter , Adobe Photoshop , Paint.NET , Microsoft Paint y GIMP , giran en torno a la edición de píxeles , a diferencia de los editores de imágenes basados en vectores, como Xfig , CorelDRAW , Adobe Illustrator o Inkscape , que giran en torno a la edición de líneas y formas ( vectores ). Cuando se renderiza una imagen en un editor de imágenes basado en ráster, la imagen se compone de millones de píxeles. En esencia, un editor de imágenes de trama funciona manipulando cada píxel individual. [9] La mayoría de los editores de imágenes basados en píxeles [ cita requerida ] funcionan con el modelo de color RGB , pero algunos también permiten el uso de otros modelos de color, como el modelo de color CMYK . [12]
Ver también
- Comparación de editores de gráficos rasterizados
- Vacilar
- Semitono
- Algoritmos de escalado de pixel-art
- Editor de gráficos de trama
- Formatos de archivo de gráficos de trama
- Procesador de imágenes ráster
- Escaneo de trama
- Rasterización
- Semigráficos de texto
- Atlas de texturas
- Gráficos vectoriales : un método de gráficos contrastantes
Referencias
- ^ "Patente US6469805 - Controles de procesamiento de imágenes de trama posterior para la impresión de imágenes en color digital" . Google.nl . Consultado el 30 de noviembre de 2014 .
- ^ a b c d "Tipos de mapas de bits" . Microsoft Docs . Microsoft. 29 de marzo de 2017 . Consultado el 1 de enero de 2019 .
El número de bits dedicados a un píxel individual determina el número de colores que se pueden asignar a ese píxel. Por ejemplo, si cada píxel está representado por 4 bits, a un píxel dado se le puede asignar uno de 16 colores diferentes (2 ^ 4 = 16).
- ^ "Clase de mapa de bits" . Msdn.microsoft.com . Consultado el 30 de noviembre de 2014 .
- ^ Bach, Michael; Meigen, Thomas; Strasburger, Hans (1997). "Tubos de rayos catódicos de barrido de trama para la investigación de la visión - límites de resolución en el espacio, tiempo e intensidad, y algunas soluciones". Visión espacial . 10 (4): 403-14. doi : 10.1163 / 156856897X00311 . PMID 9176948 .
- ^ "visualización de mapa de bits de FOLDOC" . Foldoc.org . Consultado el 30 de noviembre de 2014 .
- ^ Murray, Stephen. "Dispositivos gráficos". Computer Sciences , editado por Roger R. Flynn, vol. 2: Software y hardware, Macmillan Reference USA, 2002, págs. 81-83. Libros electrónicos de Gale , https://link-gale-com.libaccess.lib.mcmaster.ca/apps/doc/CX3401200218/GVRL?u=ocul_mcmaster&sid=GVRL&xid=acaf5d43 . Consultado el 3 de agosto de 2020.
- ^ Noll, A. Michael (marzo de 1971). "Gráficos por computadora con pantalla escaneada". Comunicaciones de la ACM . 14 (3): 143–150. doi : 10.1145 / 362566.362567 .
- ^ "Patentes" . Noll.uscannenberg.org . Consultado el 30 de noviembre de 2014 .
- ^ a b "Ráster vs Vector" . Conversiones de gráficos vectoriales de Gomez . Consultado el 1 de enero de 2019 .
Las imágenes de trama se crean con programas basados en píxeles o se capturan con una cámara o un escáner. Son más comunes en general, como jpg, gif, png y se utilizan mucho en la web.
- ^ "CAPÍTULO-1" . Cis.rit.edu . Consultado el 30 de noviembre de 2014 .
- ^ Fulton, Wayne (10 de abril de 2010). "Resolución de impresora a color" . Algunos consejos de escaneo . Consultado el 21 de agosto de 2011 .
- ^ "Conceptos básicos de impresión: RGB versus CMYK" . HP Tech toma . HP. 12 de junio de 2018 . Consultado el 1 de enero de 2019 .
Si la gente lo verá en un monitor de computadora, elija RGB. Si lo está imprimiendo, utilice CMYK. (Sugerencia: en Adobe® Photoshop®, puede elegir entre los canales de color RGB y CMYK yendo al menú Imagen y seleccionando Modo).