SM Aula 4

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(1) . . Sistemas Multimídia Aula 4 ‐ Mídia de Imagem   Prof. Oswaldo Flório Filho . .

(2) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho . Conteúdo 1. Mídia de imagem ....................................................................................................... 3 2. Cor ............................................................................................................................. 3 3. Captura da imagem ................................................................................................... 4 4. Modelo de cores ........................................................................................................ 6 O sistema aditivo .......................................................................................................... 6 O sistema subtrativo .................................................................................................... 7 5. Imagem ...................................................................................................................... 8 6. Formatos de armazenamento ................................................................................... 9 JPEG (Joint Photographics Experts Group) ................................................................... 9 GIF (Graphics Interchange Format) ............................................................................ 10 GIFs Animadas ............................................................................................................ 10 PNG (Portable Network Graphics) ......................................................................... 11 TIFF (Tagged Image File Format): ............................................................................... 11 RAW ............................................................................................................................ 12 Bibliografia...................................................................................................................... 12 . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 2 .

(3) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho . 1. Mídia de imagem Os seres humanos são essencialmente visuais.  A representação espacial da visão é o parâmetro que mede quantos pontos diferentes o olho pode distinguir em uma imagem. Cada ponto é chamado de pixel (picture element). (PAULA FILHO, 2000) O olho humano pode distinguir um campo cuja matriz é de 3000 x 3000 pixels (PAULA FILHO, 2000). Entretanto a resolução dos filmes cinematográficos é bem maior do que isto uma vez que procura explorar a visão periférica e a visão devida a pequenos movimentos da cabeça.  Por outro lado a resolução dos monitores de televisão e computadores são bem menores devido ao alto custo dos sistemas de resolução. A televisão comum (sistemas NTCS ou PAL‐M) possui resoluções equivalentes a 512 x 480 (512 colunas x 480 linhas) enquanto os sistemas de alta definição (HDTV) algo em torno de 2.000 x 1.100. Nos monitores de computadores da família PC as resoluções são determinadas pelo modo gráfico escolhido via software dentro dos limites impostos pela placa de vídeo sendo em geral 640 x 480, 800 x 600 e 1024 x 768 dependendo da quantidade de cores e do adaptador gráfico. . 2. Cor A cor é o resultado da percepção da luz (comprimento de onda de 0.4–0.7¹m) que incide na retina em células foto-receptoras, denominadas cones e bastonetes. Os cones são sensíveis aos altos índices de luz enquanto os bastonetes são sensíveis pelos baixos índices de luz. Há três tipos diferentes de cones que podem ser classificados de acordo com a sensibilidade espectral do seu fotoreceptor. Estes três tipos estão chamados L-cones, Mcones, e S-cones, de acordo com sua sensibilidade para longo, médio, e comprimentos de onda curtos, respectivamente. Eles formam a base de percepção de cor. (Winkler, 2005) Em 1802, Thomas Young propôs a idéia de que a percepção de cores começaria nos olhos com a captação tripla da luz. Isto é, haveria três populações distintas de células fotosensoras, uma para cada cor básica, isto é, vermelho, verde e azul. Entretanto, somente em 1855 o fisiologista alemão Hermann von Helmholtz confirmou esta idéia com bases quantitativas.. O olho humano possui aproximadamente 6,5 milhões de cones. Há três tipos de cones cujas características, baseadas no comprimento de onda, possuem um pico de absorção estão no vermelho, verde e azul. (PRATT, 2001) Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 3 .

(4) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho A maioria das cores visíveis pelo olho humano pode ser representada pela combinação destas três cores. O olho humano tem a capacidade de perceber aproximadamente 30 níveis de cinza e sete milhões de cores. Numa graduação de sensibilidade, o olho humano é mais sensível ao verde, passando pelo vermelho e chegando ao azul.. A luz possui propriedades que a definem como partícula. Entretanto em alguns momentos comporta‐se como uma onda eletromagnética que viaja no vácuo a uma velocidade de aproximadamente 300.000 km/s. Analisando a luz sob a ótica de uma onda eletromagnética é possível estabelecer uma faixa de freqüência com o espectro visual.  O espectro visual possui como limite inferior a freqüência de 4,3 x 1014 Hz (vermelho) e como limite superior 7,5 x 1014 Hz (violeta). Esta faixa de cores apresenta todas as cores do arco‐iris.  . Uma cor pode ser decomposta em três componentes independentes: intensidade, matiz e saturação. A intensidade é a responsável pela sensação de brilho. O matiz é quem define a cor por meio do comprimento de onda. A saturação, por sua vez, determina o grau de pureza da cor. Para a manipulação de cores dois sistemas foram estabelecidos. O sistema RGB que manipula os valores de intensidade das cores vermelha (R), verde (G) e azul (B) e o sistema HSV que manipula os valores de matiz (H), saturação (S) e brilho (V).. 3. Captura da imagem A captura de uma imagem pode ser efetuada por meio dos processos analógico e digital.  . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 4 .

(5) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho O processo analógico dá‐se por meio de processos quimicos. Uma emulsão de sais de prata ( haletos ou halagenetos de prata) é depositada sobre uma película plástica. Estes sais de prata são sensíveis a luz . Quando a luz atinge o filme, ocorre uma mudança na estrutura dos haletos de prata.  Quanto maior a quantidade de luz que atinge essa camada, maior o número de grãos afetados. Somente após o processo de revelação é que se obtém o negativo da imagem capturada onde os pontos de maior incidência de luz serão as partes mais escuras da cena.     A forma analógica de captura apresenta algumas desvantagens: . A sensibilidade do filme a luz é baixa exigindo longos tempos de exposição do filme para o registro da imagem;  . . O tempo entre a exposição do filme e o resultado final (foto) é grande, devido ao processamento químico necessário;  . . O material sofre desgaste com o tempo, deteriorando‐se;  . . O mesmo filme fotográfico não é aproveitável;  . . A duplicação da imagem original é muito difícil. . O processo de captura de imagens    No processo digital as ondas de luz são convertidas em sinais digitais por meio de elementos de aquisição de imagens chamados CCD (Charge Couple Device ou dispositivo de armazenamento de carga).   Os CCDs são compostos por foto sensores (fotossítios) construídos em um único circuito integrado cuja função é: capturar as emissões de luz e as converterem em um sinal elétrico proporcional á sua intensidade. Há dois tipos de arranjos geométricos para os fotossítios: de varredura em linha e de varredura em área. Os CCDs de varredura em linha produzem uma imagem bidimensional por meio do movimento relativo entre detector e cena. São muito utilizados em  nos scanners.  Já os CCDs   de varredura em área é composto por uma matriz de fotossítios que permitem a captura de imagens completas (Morais, 2006). . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 5 .

(6) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho . A imagem capturada forma uma matriz de pontos. Cada elemento desta matriz é chamado de pixel e representa um ponto da imagem. O pixel representa a cor do ponto da imagem podendo ser representado por 0 e 1 (para uma imagem binária) 0 a 255 (para tons de cinza) ou três números de 0 a 255 (representando uma cor distinta).   Quando comparado ao sistema analógico os sistema digitais apresentam como vantagens: . Possibilidade do tratamento da imagem . . Tempos de exposição mais curtos . . Maior rendimento. Aproveitamento de 50% da luz incidente enquanto os filmes convencionais aproveitam somente de 2 a 3% da luz. . . 4. Modelo de cores O processamento digital da imagem exige a construção de sistemas rigorosos de especificação que são chamados de modelos de cores. Os modelos de cores mais utilizados são baseados na decomposição das cores na mistura equivalente de cores básicas. . O sistema aditivo Um dos modelos mais utilizados na computação gráfica é baseado na exploração dos três picos de sensibilidade do olho humano, ou seja, no vermelho, verde e azul. Neste modelo o vermelho e o azul marcam os extremos do espectro enquanto o verde marca o centro. Elas . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 6 .

(7) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho formam as cores primárias aditivas utilizadas nos sistemas RGB ou também conhecido como sistema aditivo de cores. Este sistema explora a característica perceptual de que quase todo o espectro de cores pode ser obtido por meio da soma ponderada da intensidade das cores vermelha, verde e azul. Dispositivos que operam por emissão de luzes, como os televisores a base de tubo de raios catódicos e os monitores dos computadores, funcionam de acordo com este sistema. O modelo RGB é representado por um cubo. As coordenadas de cada ponto representam, em uma escala de 0 a 1, as quantidades de cada luz de cor básica que deve ser adicionada para se obter uma cor.  . A observação do cubo de cores apresenta a cor magenta tem como coordenadas (1,0,1) que é obtida pela soma das luzes vermelha e azul, em proporções iguais,e a ausência do verde. No cubo RGB o preto situa‐se no vértice de origem (ausência de todas as cores) enquanto o branco no vértice oposto (soma em partes iguais de todas as cores). As cores primárias são colocadas nos vértices adjacentes à origem e as cores secundárias (ciano, magenta e amarelo) são representadas pelos vértices próximos a cada cor primária. . O sistema subtrativo A soma da luz de uma determinada cor com a de sua complementar resulta no branco. As complementares das cores primárias são as cores secundárias, ou seja, o ciano, o magenta e o amarelo. As cores secundárias são também chamadas de primárias subtrativas, porque são cores básicas utilizadas na mistura de pigmentos, que é a base dos processos de impressão e fotografia. O sistema subtrativo também é chamado de sistema CMY (cyan‐magenta‐yellow) . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 7 .

(8) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho ou CMYK (cyan‐magenta‐yellow‐black). Cada pigmento reflete apenas a cor que não absorve; assim o vermelho será aquele que reflete apenas o vermelho absorvendo o verde e o azul.   Uma vez que o sistema subtrativo de cores é utilizado na impressão de imagens um cuidado especial deve ser tomado no momento de manipulação destas. A fonte de luz deve emitir todo o espectro de freqüência de cores. O uso de lâmpadas como emissores de luz podem produzir distorções nas cores. Lâmpadas chamadas quentes (incandescentes e de halogênio) têm uma intensidade de vermelho maior que as demais cores do espectro reduzindo, desta forma, as reflexões de cores compostas por azul e verde. Por outro lado as lâmpadas fluorescentes ou frias apresentam o verde com intensidade maior o que irá provocar a redução das cores compostas por azul e vermelho. . 5. Imagem As imagens digitais são representadas por uma matriz de números reais com M linhas e N colunas. Os valores de um pixel na coordenada (x, y) contém uma quantidade discreta. A coordena de origem é (x, y)=(0, 0). A figura abaixo apresenta a estrutura de uma imagem digital. (Gonzalez, 2002) .    Denomina‐se resolução espacial, ou resolução geométrica, ao produto m x n da resolução vertical pela resolução horizontal. A resolução de uma imagem está vinculada ao tamanho da matriz de pixels obtida. Uma vez que a matriz obtida está vinculada ao tamanho do sensor e número de CCD´s que este possui, tanto melhor o processo de aquisição de imagem quanto maior o número de CCDs e conseqüentemente o tamanho da matriz. Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 8 .

(9) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho Um pixel é o menor elemento de resolução da imagem, ele tem um valor numérico chamado de amplitude. O número de bits disponíveis para codificar um pixel é chamado de profundidade de amplitude (ou de pixel). Exemplos típicos de profundidade de pixel é 1 (para imagens preto&branco), 2, 4, 8, 12, 16 ou 24 bits. O valor numérico pode representar um ponto preto e branco, um nível de cinza, ou atributos de cor (3 valores) do elemento de imagem em imagens coloridas. . 6. Formatos de armazenamento O grande problema de trabalhar com imagens é o seu armazenamento. Imagens do tipo bitmap possuem arquivos muito grandes, entretanto, os valores armazenados representam a realidade da imagem capturada. Observando esta dificuldade foram desenvolvidos softwares de compactação de imagens de forma a obter arquivos menores e com a qualidade de imagem exigida pelos usuários. Os formatos mais utilizados são o JPEG e o GIF e o PNG.  . JPEG (Joint Photographics Experts Group) O JPEG não é um formato de imagem e sim uma família de algoritmos normalizados de compressão/descompressão, com e sem perdas, para imagens de qualidade fotográfica, também designada por imagens de tons contínuos. O JFIF é o formato de imagem que usa os algoritmos JPEG, e é por isso que é também conhecido por formato JPEG.   O JPEG é um algoritmo de compressão com perda (lossy), projetado para compactar imagens de 24 bits ou 8 bits de tom de cinza (grayscale), e é extremamente eficiente. Seu uso é indicado para fotografias ou imagens com grande gama de cores. Ao se gravar uma imagem neste formato, pode‐se escolher o grau de compressão, inversamente proporcional ao grau de qualidade.   Uma imagem originalmente de 8 bits de cor (256 cores) nunca deve ser gravada em formato JPEG. Ao se converter uma imagem de 24 bits para 8 bits, inevitavelmente se perde informação, que não pode ser recuperada. O algoritmo do JPEG só trabalha no espaço de 24 bits e iria converter novamente a imagem para este espaço, aumentando o volume de dados . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 9 .

(10) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho sem ganho de qualidade. Além disso, experimentalmente, as GIFs e PNGs têm arquivos menores do que o JPEG.  . GIF (Graphics Interchange Format) O formato GIF foi criado pela Compuserve e, 1987 tendo uma nova versão em 1989. Trabalha com até 8 bits por pixel, o que significa 28 = 256 cores, num sistema de paletas. Trabalha com um algoritmo de compressão sem perdas LZW, Outras características são sua compressão por uma variante do método LZW, transparência e interlacing. Seu algoritmo de compressão é sem perda de qualidade, ou seja, o que você grava é o que você vê posteriormente, ao contrário do JPEG, que introduz ruído até em áreas de cor sólida da imagem. Seu uso é indicado para imagens com poucas cores sólidas, como por exemplo: logotipos e personagens de desenho animado! A compressão do GIF é feita analisando‐se linhas horizontais da imagem: se houver repetição de pontos, a compressão é bem mais eficiente. Existem dois formatos de GIF:   . GIF87a ‐ o padrão, implementado em 1987, que pode ter múltiplas imagens por arquivo e interlacing.  . . GIF89a ‐ extensão do GIF87a, suporta transparência, comentários textuais e animação de texto e gráficos.  . GIFs Animadas   As famosas GIFs animadas são muito populares na WWW, especialmente mais recentemente. Na verdade, são nada mais nada menos que o formato GIF89a, que está por aí desde 89. Foi idéia da Netscape, em sua versão 2.0 do Navigator, de suportar o formato para animações simples que adicionaram vida a muitas páginas sem necessidade de JAVA ou ActiveX.   Consistem em GIFs com várias imagens (ou quadros) gravados em um único arquivo que podem ser tocados em velocidade especificada e quantas vezes se desejar. GIF Animation on the WWW contém muita informação sobre este tipo de animação, além de muitos editores e exemplos. Os editores mais populares são: . Alchemy Mindworks' GIF Construction Set paraWindows 95  . . GIFBuilder para MAC  . . WhirlGIF para Unix  . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 10 .

(11) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho . PNG (Portable Network Graphics) PNG é o novo formato recomendado pelo W3C que deve substituir o GIF com o tempo, já que este tem problemas de Copyright. Abaixo um resumo das características do PNG, que ao que parece veio para ficar.   Características do formato GIF que existem no PNG: . Imagens de cores indexadas de até 256 cores.  . . Mostra progressiva (vai melhorando a imagem durante o download)  . . Transparência ‐ partes da imagem podem ser marcadas transparentes, para melhor encaixar com o fundo.  . . Possibilidade de informação textual no arquivo.  . . Completamente independente de plataforma.  . . Compressão eficiente e sem perda.  . Além destas, são novos atributos do formato: . Imagens true color de até 48 bits por pixel  . . Imagens grayscale de até 16 bits por pixel  . . Transparência por Alpha Channel ‐ cada pixel pode ter um grau de transparência independente, possibilitando, por exemplo, anti‐alias perfeito com o fundo  . . Informação de Gamma, que permite fidelidade de reprodução de cor nos mais diversos displays  . . Representação da primeira imagem mais rápida: o PNG codifica tanto horizontal quanto verticalmente o 'interlace'  . . Algoritmo de compressão mais eficiente que o do GIF . TIFF (Tagged Image File Format): É um formato flexível e independente da plataforma, sendo suportado  por muitas aplicações de processamento de imagem. Desenvolvido por engenheiros de impressoras, scanners e monitores permite o uso em diversas estruturas de cores tais como: Grayscale, , RGB, CMYK, etc. Produz imagens de excelente qualidade e costuma ser usado em publicidade e imagens médicas. Ele pode exibir milhões de cores (embora as imagens em escala de cinza . Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 11 .

(12) Sistemas Multimídia Prof. Oswaldo Flório Filho estejam limitadas a 256 cores ou sombras) e geralmente resulta em arquivos de imagens maiores que os com formato GIF ou JPEG. Se você planeja editar uma imagem em um programa diferente do qual ela foi criada, convém salvá‐la nesse formato, já que ele é amplamente reconhecido por diversos programas. . RAW Este formato é oferecido por câmeras profissionais ou amadoras avançadas. Ele permite uma maior aproximação da imagem capturada da imagem real, já que permite armazenar, no cartão de memória, uma cópia quase exata do estado do chip de silício, com toda a informação referente à foto. O arquivo de imagens no formato RAW possui de 2 a 6 vezes o mesmo no formato JPEG.  O formato RAW é indicado para profissionais, especialmente naqueles trabalhos onde tem de haver total fidelidade cromática ao objeto fotografado, e é preciso uma resolução máxima.  . Bibliografia Gonzalez, R. C. (2002). Digital Image Processing. Upper Saddle River,New Jersey: Prentice‐Hall, Inc. Morais, S. d. (abr./jun de 2006). Estudo comparativo de imagens digitalizadas através de câmeras e de escaner. RGO ‐ Revista Gaúcha de Odontologia , v. 54, pp. 125‐128. PAULA FILHO, W. d. (2000). Multimídia: Conceitos e Aplicações. Rio de Janeiro, RJ: LTC. PERRY, P. (1995). Guia de Desenvolvimento de Multimídia. São Paulo, SP: Berkeley. PRATT, W. K. (2001). Digital image processing. New York: John Wiley & Sons, Inc.,. Winkler, S. (2005). Digital video quality : vision models and metrics. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons Ltd. Copyright – fevereiro 2007 – Todos os direitos reservados para Oswaldo Flório Filho . 12 .

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