Post on 12-Oct-2020
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Desarrollado por el Dr. Juan Antonio Zuleta
Agfa Gevaert Argentina con la Colaboración de la revista Fotomundo, presenta
La Imagen Digital Sin Misterios
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Este CD es complemento del libro LA IMAGEN DIGITAL SIN
MISTERIOS. Las marcas mencionadas son propiedad de
sus respectivas empresas. El material contenido tanto en el
CD como en el libro es propiedad intelectual del autor. Su
reproducción total o parcial o su utilización para fines
distintos al uso personal de quien lo adquiere requieren de
la autorización escrita del autor, de la empresa Agfa-
Gevaert Argentina S.A. y de la empresa Ediciones
Fotográficas Argentina S.A. ISBN 987-98318-0-2
Conceptos Básicos
Sistemas de Entrada
Reproducción Tonal
Manejo del Color
Reproducción del Detalle
Retoque Digital
Opciones de Salida
Almacenamiento y Transmisión de Imágenes
Línea y Texto
La Imagen Digital Sin Misterios
Escoja el capítulode su preferencia.
Si es la primera vez que ejecuta el curso,
le recomendamos seguir el orden aquí
presentado.
Conceptos Básicos
DigitalizaciónJA
Z -1
1/10
/00 o una fuente de luz
Las señales que perciben nuestros sentidos
son señales analógicas, es decir están representadas por ondas cuyo
valor varía en forma continua
Una nota musical,
Digitalización
Señal Análoga
Digitos{6 9 8 7 2
Señal Digitalizada
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La digitalización consiste en convertir la señal continua en señal discreta que puede ser representada en forma numérica
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Bits y Bytes
Definición de Términos
Que es el lenguaje binario?Es una forma de representar
números mediante el encendido o apagado de un interruptor (bit).
1
0Bit
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0 Apagado
Encendido
Definición de Términos
Que es el lenguaje binario Para poder representar números diferentes al 1 o 0 se
utilizan combinaciones de 8 interruptores, cada uno con un valor igual al doble del anterior
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128 64 32 16 8 4 2 1
0 0 0 0 0 0 0 1 = 10 0 0 0 0 1 0 0 = 40 0 0 1 0 1 0 0 = 200 0 1 0 1 1 0 1 = 45
Representación de númerosmediante el lenguaje binario
Definición de Términos
Byte : juego de 8 interruptores
128 64 32 16 8 4 2 1
0 0 0 0 0 0 0 0que representa la mínima unidad de
información binaria (una letra o un número)
Kilobyte : 1024 bytes
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Definición de Términos
Que es el lenguaje binarioEn la práctica, un número de dos dígitos (ej. 59) se representa con dos juegos de interruptores (bytes)Esto permite reservar otras combinaciones para representar letras y otros caracteres
0 0 0 0 0 1 0 1 = 5128 64 32 16 8 4 2 1
0 0 0 0 1 0 0 1 = 9
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Pixels
Definición de Términos
Pixel :(Picture Element)Mínimo elemento de formación de una imagen digital
Equivale al grano de una película fotográfica
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Definición de Términos
La distribución del grano de una película fotográfica es aleatoria
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Los pixeles de la imagen digital están ordenados en filas y columnas
Definición de TérminosJA
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/00 El número de pixeles horizontales y verticales
determina la calidad de reproducción de detalle de la imagen
Definición de Términos
Pixel :Un mayor número de pixels produce mayor definición
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Rango Dinámico y Profundidad Tonal
Rango Tonal (rango dinámico)
Es la diferencia entre la densidad máxima (sombras mas densas) y la densidad mínima (altas luces mas intensas) que puede reproducir un medio de imagen (fotografía, opaco, impreso, etc)
Se mide en unidades de densidad
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Definición de Términos
Definición de Términos
Rango Tonal (rango dinámico)
Un mayor rango dinámico resulta en mayor informaciónen sombras y altas luces
Profundidad Tonal
Alta
Baja
Es el número de niveles de gris entre la densidad máxima y la densidad mínima
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Profundidad Tonal
Alta Baja
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Mayor profundidad Mayor riqueza tonal
Sistemas de Entrada
Sistemas de Entrada
Cámaras de Video Cámaras Digitales Scanners de fotodiodo (CCD) Scanner de tubo multiplicador (PMT) Archivos (CD, ZIP, floppy) Internet
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Existen varias posibilidades de entrada en la cadena digital de imagen
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Cámaras de Video
Camaras de Video
Fue el primer intento de obtener “Cámara sin rollo” en el mercado
Producen una señal análoga
La resolución es la de una pantalla de TV (512 x 768)
Producen efecto de barrido en la imagen
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Cámaras de Video
La imagen de video puede ser obtenida mediante cámaras o utilizando placas que capturan directamente de TV
La resolución es baja y se observan las líneas de rasterización
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Cámaras Digitales
Cámaras DigitalesJA
Z -1
1/10
/00
Utilizan sensores llamados CCD, Charge Couple Devices o dispositivos de carga acoplada
Cada elemento del CCD genera un pixel
Su resolución se determina por el número de pixeles horizontales y verticales
Cámaras Digitales
reso
luci
ón
vert
ical
resolución horizontal
Sensor de CCD
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Cámaras Digitales
Filtros
Medio de Almacenamiento
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CCD
Lente
Cámaras Digitales
Es posible transmitir la imagen inmediatamente vía satélite
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y estar en prensa o generando un cromo o copia en una hora
Tipos de cámaras DigitalesJA
Z -1
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/00
Cámaras de aficionadoResolución 0.3 - 1.3M pixelMemoria EPROM (Interna)US$ 200-600
Cámaras semi-profesionalesResolución 1.2-2.3 M pixelLente ZoomMemoria removibleUS$ 800-2000
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Cámaras Profesionales 35 mmUtilizadas en fotoperiodismo o publicidadResolución 1024 x 1532 hasta 2048 x 3072Memoria removible 16Mb+Lentes intercambiablesUS$ 8000-18000
Tipos de cámaras Digitales
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Respaldos digitalesUtilizados para fotografía publicitariaResolución >4096 x 6144Formatos para 120 o 4x5”US$ 20000-30000
Tipos de cámaras Digitales
Principio:
Cámaras Digitales-Barrido
Ventajas: Precio relativamente bajo Adaptación fácil a diferentes formatos Resolución muy alta
Desventajas: Lentitud No es posible hacer fotos con flash Baja sensibilidad - alto costo de
iluminaciónCCD lineal que sedesplaza a través
de la imagen
Principio:
Cámaras Digitales- 3 CCD, 3 disparos
Características: Un CCD - Chip expuesto 3 veces a través
de filtros RGB
Ventajas:Información completa de color en cada pixelPermite el uso de filtros de alta calidad
Desventajas:Solo para objetos estacionariosEl filtro agrega otro elemento óptico
Cámaras Digitales- 3 CCD, 3 disparos
Principio:
Características:Filtros R, G, B frente a cada pixel
Cámaras Digitales- 1 CCD, 1 disparo
4 pixeles forman un punto
que rojo o azul por la mayor sensibilidad del ojo a este color
Utiliza el doble de pixeles verdes
Ventajas:Es posible realizar fotografía de acción
No utiliza filtros externos
Desventajas:Interpolación de Color es inevitableCalidad de la imagen depende de la calidad
de los Filtros
Cámaras Digitales- 1 CCD, 1 disparo
Cámaras Digitales- 1 CCD, 1- 4 disparos
Cada pixel tiene información RGB. Se logra haciendo un micro-escaneo moviendo los filtros R, G y Ben pequeños incrementos en cada disparo
Secuencias de movimiento:
Linear PatternLinear PatternLinear Pattern
BAYER - PatternBAYER - PatternBAYER - Pattern
Cámaras Digitales- 1 CCD, 1- 4 disparos
Ventajas:Combina las ventajas de los sistemas de 1 y
3 disparos
Uso universal
Desventajas:Alto costoEl sistema de micro-escaneo muy delicado -
poca portabilidad
Cámaras Digitales- 1 CCD, 1- 4 disparos
Principio:
Cámaras Digitales- 3 CCD, 1 disparo
Un prisma divide la luz en componentes RGB que son redireccionados a chips CCD independientes
Ventajas:Permite tomas de un disparo sin
necesidad de interpolación
Alta resolución
Desventajas:Alto costo
Cámaras Digitales- 3 CCD, 1 disparo
Scanners
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Tipos de Scanner
Rango dinámico bajo (<2.2) Resolución hasta 200 ppi (??) Rápidos en lectura Conversión de color en
Photoshop, Photostyler, etc. Flexibles (permites digitalizar
imágenes de libros) Software MUY limitado Costo < 40 US$
Fotodiodo (CCD)Manual
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Tipos de Scanner
Fotodiodo (CCD)
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Un scanner plano de CCD consta de una fuente de luz, un sistema óptico de lentes y espejos, el sensor de CCD y un conversor análogo-digital
Tipos de Scanner
Fotodiodo (CCD)
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La calidad final de la imagen depende tanto del CCD como del mecanismo de transporte, la calidad de los elementos ópticos y las herramientas del software de manejo
Tipos de Scanner
Scanner planos Rango dinámico medio-bajo (<2.6) Resolución hasta 2400 ppi Rápidos en lectura Conversión de color en
Photoshop, Photostyler, etc. Conexión SCSII, USB, Paralelo Costo 120-500 US$
Fotodiodo (CCD)Low End
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Tipos de Scanner
Rango dinámico medio (<3.2) Resolución hasta 2500 ppi Muy rápidos en lectura Tablas de color propias -
permiten conversión RGB a CMYK en el scanner.
Digitalizan transparencias y opacos
Costo 1000-10000 US$
Fotodiodo (CCD)Rango medio
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Tipos de Scanner
Rango dinámico medio-alto (<3.6) Resolución hasta 8000 ppi para
grandes ampliacionesMultitarea - permiten digitalizar una
imagen y trabajar otra el mismo tiempo
Tablas de color propias, corrección puntual de color
Alta productividad Transparencias, opacos, volúmenes Costo 20000-80000 US$
Fotodiodo (CCD)Rango alto
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Tipos de Scanner
Scanners para negativos y diapositivas
Resolución hasta 3600 ppi tablas de corrección para
máscaras de negativos Correcciones especiales
(ojos rojos, rayaduras) Automatización posible
para escaneo de rollos Costo 2000-9000 US$
Fotodiodo (CCD)Especializados
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PMT (tubo fotomultiplicador)
El haz de luz incide sobre una placa de metal pulido en un tubo de vacío.
La diferencia de voltaje entre placas sucesivas hace que la señal se multiplique por lo que es posible trabajar con luz muy tenue
Producen excelente detalle en las sombras
Tipos de Scanner
Tipos de ScannerPMT de mesa
Scanner de tambor Requiere de una computadora
como controlador Rango dinámico alto (3.8) Resolución hasta 8000 ppi -
permite grandes ampliaciones Lectura mas lenta Tablas de color propias -
permiten conversión RGB a CMYK en el scanner.
Costo 30000+ US$
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Computadora de color interna Rango dinámico alto (4.0) Resolución hasta 16000 ppi -
permite hacer gigantografíaMuy alta productividad Requiere de un operario
calificado Costo 100000-300000 US$
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Tipos de ScannerPMT “high-end”
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Scanners
Es importante recordar que la resolución nominal del scanner se refiere al número de elementos del CCD
Así como un mismo rollo produce dos resultados diferentes en dos cámaras con ópticas y controles diferentes
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Scanners
Dos scanners de la misma resolución nominal producen resultados marcadamente diferentes dependiendo de su óptica, estabilidad del mecanismo de transporte, software, etc.
El proceso de Digitalización
Este genera una señal analógica proporcional al perfil de densidad del original
Esa señal debe ser convertida de análoga a digital
Una cabeza de lectura efectúa un barrido
Original
El proceso de Digitalización
El proceso de Digitalización
2
128 64 32 16 8 4 2 10 0 0 0 0 0 0 0 = 20 0 0 0 0 0 0 0 = 20 0 0 0 0 1 0 0 = 40 0 0 0 1 0 0 0 = 80 0 0 0 1 0 0 1 = 90 0 0 0 1 0 0 1 = 90 0 0 0 0 1 1 1 = 70 0 0 0 0 0 1 1 = 3
La digitalización se hace realizando un muestreo a intervalos regulares.
Los valores obtenidos se guardan como información
binaria
2 4 8 9 7 39
Transmisión de InformaciónAnálogo
Digital
Las señales analógicas (Audio, Video) se degradan al ser copiadas en forma sucesiva
Dado que se copian secuencias de números, la señal se mantiene intacta en copias de varias generaciones (archivos de computador)
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2 3 5 9 10 10 8 5 4 3 1 2 3 5 9 10 10 8 5 4 3 1 2 3 5 9 10 10 8 5 4 3 1
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Transmisión de Información
Digitalización
Dado que el proceso de digitalización implica tomar muestras de una señal continua, la calidad de la reproducción digital
depende del número de muestras que se tomen.
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En este ejemplo (b) produce mejor calidad que (a)
Resolución de Entrada
Cual es el número ideal de muestras? Es decir, a que resolución se debe digitalizar?
%A = grado de ampliación Q = factor de calidad 1<Q<2 lpi = líneas por pulgada en impresión
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ppi = 100lpi x Q x %A
Que es el factor Q
Q = Factor de Calidad Al digitalizar se debe tomar por lo menos una muestra (pixel)
por cada punto de la trama a imprimir Desde una hasta dos muestras hay mejora en la calidad. Por
encima de 2 no hay mejora apreciable
1<Q<2JAZ
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Resolución de Entrada
A que resolución digitalizar?Un simple ejemplo nos hace entender mejor la fórmula. Para una imagen ampliada 7.5 veces (750%, ej. Un original de 35 mm a 20 x 25 cm) impresa a 133 lpi con un factor Q=2
ppi = 1995 ppi ~ 2000 ppi
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ppi = 100133 x 2 x 750
Pixelación
Digitalizado aresolución correcta
Digitalizado aresolución baja y ampliado
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Interpolación
La Interpolación utiliza pixels adyacentes para generarmas información y aumentar la resolución
Dado que no se está generando información nueva, la nitidez disminuye
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Pixelación
Digitalizado a la resolución correcta
Digitalizado a resolución baja y
ampliado
Digitalizado a resolución baja,
ampliado e interpolado
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Requisitos de Memoria
Cantidad de Memoria que requiere un archivoSi bien una digitalización a mayor resolución
de la requerida no trae problemas de calidad, estamos limitados por la cantidad de memoria requerida para manejar imágenes
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Requisitos de Memoria
Cantidad de Memoria que requiere un archivo
Memoria = L x A x (ppi)2 x # Colores
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L = dimensión horizontal de la imagen A = dimensión vertical de la imagen ppi = resolución de digitalización # colores = 3 si es RGB o 4 si es CMYK
Requisitos de Memoria
Cantidad de Memoria que requiere un archivo
Ej: para un 35 mm (24 x 36 mm o 1 x 1.5” aproximadamente) digitalizado a 2000 ppi en RGB
Nuevamente un simple ejemplo para ilustrar
1.0 x 1.5 x (2000)2 x 3 = 18’000.000
18.000.000 pixels = 18 Mb de memoria
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Requisitos de Memoria
Debido a la cantidad de memoria requerida para manejar imágenes es importante observar dos simples reglas
Regla de Oro #1: Se debe tener el computador con la máxima cantidad de RAM y el disco duro mas grande que su presupuesto le permita
Regla de Oro #2: La cantidad de memoria RAM debe ser por lo menos el doble del archivo mas grande que se quiera manejar
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Reproducción del Detalle
Microestructura de la ImagenJA
Z -1
1/10
/00
La imagen de una película fotográfica procesada está constituída por partículas de colorante cian, magenta y amarillo
ISO 100 ISO 400 ISO 800
Su tamaño aumenta con la sensibilidad de la película y es percibido como GRANO
ISO 800ISO 400ISO 100
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Microestructura de la Imagen
La mayoría de los CCD’s se cargan totalmente al recibir la luz correspondiente a un ISO 100
A diferencia de la fotografía analógica, no hay aumento del elemento formador de imagen pero si del RUIDO
A medida que se aumenta el ISO, se reduce la cantidad de carga recibida
Sobre-exposiciónJA
Z -1
1/10
/00
Una exposición excesiva en un CCD hace que las cargas “sangren” a los pixeles vecinos
Esto causa pérdida de detalle y coloración artificial alrededor de las luces especulares
Relación S/NJA
Z -1
1/10
/00
El CCD, como todo componente electrónico, genera una corriente “oscura” llamada ruido. La calibración del CCD permite restar este ruido de la señal producida por la luz
Señal (S)Ruido (N)
Exposición normal
Exposición débil
Sub-exposiciónJA
Z -1
1/10
/00
Al haber subexposición, la señal luminosa es pequeña frente a la corriente “oscura” del CCD
Esto produce pixeles de coloración artificial en las sombras
ArtificiosJA
Z -1
1/10
/00
Pixeles falsosSe generan por exceso de aplicación de sharpening, por interpolación o en scanner de rango bajo, por pobre problemas de repetibilidad cuando la digitalización se hace en 3 pasadas
ArtificiosJA
Z -1
1/10
/00
MoiréSe forma cuando se superponen dos patrones de lineas o puntos, i.e. Digitalización de un impreso o fotografía digital de textiles
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00 El ajuste de nitidez debe ser el primer paso ya que altera el balance tonal y de color de la imagen.
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00
Original
El sharpening proviene de las viejas técnicas con máscaras de plata. Se parte de un original
con una curva característica “normal”
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00
Inverso de bajocontraste
Se genera una máscara con un inverso de bajo contraste
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00
SumatoriaImagen con nitidez acentuada por el efecto de borde
La superposición de los dos genera una imagen con un contraste de borde mas alto
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00 El aumentar el contaste de borde da una mayor impresión de nitidez en la imagen
Digitalmente se puede generar el mismo efecto mediante el USM (UnSharp Masking).
SharpeningJA
Z -1
0/8/
00
Cantidadradio
Umbral
Es importante controlar cada una de las variables
SharpeningJA
Z -1
1/10
/00 Original Adecuado Excesivo
El exceso de sharpening produce artefactos de color y pixelación de la imagen
Reproducción Tonal
Profundidad Tonal
El ojo humano requiere de 256 niveles de gris para percibir la imagen como de tono continuo
Para poder reproducir los grises en lenguaje binario se necesitan 8 bits por pixel
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# de Grises = 2#bits
28 = 256 tonos
Profundidad Tonal
1 bit 0 1
2 bit 0 0 0 1 1 0 1 1
3 bit 000 001 010 001 110 101 011 111
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0
4 bit 0000 0001 ... etc
Profundidad TonalJA
Z -1
1/10
/00
4 bit16 tonos
2 bit2 tonos
6 bit64 tonos
8 bit256 tonos
Si se utilizan menos de los 256 tonos la imagen aparece “parchada”
1 1 1 1 1 1 1 1256 128 64 32 16 8 4 2
Podemos imaginar que cada bit de profundidad es un pequeño interruptor que representa una fracción del total de luminosidad del pixel
Así, la primera es 1/2 del total, la segunda 1/4, la tercera 1/8, y así sucesivamente
Profundidad TonalJA
Z -1
1/10
/00
Como se forman los grises digitalmente?
1 1 1 1 1 1 1 1256 128 64 32 16 8 4 2
Profundidad TonalJA
Z -1
0/8/
00
Gris del 35% (65% de luminosidad)
Gris del 70% (30% de luminosidad)
Manejo del Color
El Círculo Cromático
El color está compuesto por las longitudes de onda de la porción visible del espectro electromagnético
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400 500 600 700Longitud de Onda (nm)
C
B
G
Y
R M
El círculo cromático es una representación pictórica de la distribución del color en el espectro
Sistemas de Color
RGB (aditivo, se usa en monitores, TV, etc.) CMYK (sustractivo, se utiliza en impresos) Pantone (Colores planos) L*a*b* (vectorial. Espacio de referencia) YCC (específico para equipos)
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El manejo de color es similar al de la escala de grises. Sin embargo dado que existen varios sistemas de color, es necesario elegir el mas apropiado para cada aplicación:
Sistemas de Color
RGB CMYKMonitor, TV, Datashow Fotografía, Impreso
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Sistemas de Color
Pantone L*a*b*Colores Especiales Espacio de Referencia
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Profundidad de Color
Como en las escalas de grises, el número de colores que puede reproducir un sistema de imagen está dado por
# de colores = 2#bits
Dado que el ojo humano requiere ver 16.8M de colores (256 tonos por canal), es necesario tener como mínimo un sistema de tarjeta de video y monitor que puedan reproducir 24 bits (o bits por color)
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Profundidad de Color
Tipos de Monitores Existen varios tipos de monitores que se clasifican dependiendo
del número de tonos o de colores que pueden reproducir
# bits # ColoresMonochrome 1 2CGA 4 16EGA 6 64VGA 8 256Super VGA 12 4096XGA 24 16’790000
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Profundidad de Color
1 1 1 1 1 1 1 1256 128 64 32 16 8 4 2
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El proceso de formación del color digital es similar al de la escala de grises pero en este caso se trabaja en los 3 canales, R, G y B.
Miremos unos ejemplos:
Como se forma el color digital
1 1 1 1 1 1 1 1256 128 64 32 16 8 4 2
25% B
75% G
67% R
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Como se forma el color digital
1 1 1 1 1 1 1 1256 128 64 32 16 8 4 2
50% B
12% G
80% R
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Profundidad de Color
Una imagen con menos de los 16M de colores se ve “parchada”, en particular en los tonos de piel
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0 4096 colores 16M colores