Mídias Discretas. Dados Multimídia

Mídias Discretas

Processamento da Informação

Digital

Dados Multimídia

• Representar letras, números e caracteres especiais é simples. O problema é representar de forma precisa e econômica sons, imagens, vídeos, etc.

• termo em inglês – media

• plural da palavra medium em latim

• Substantivo que significa “meio, centro” • Meio de distribuir e representar informação

• Mídia de Percepção • Mídia de Representação • Mídia de Apresentação • Mídia de Armazenamento • Mídia de Transmissão

O que é mídia?

• Como os humanos percebem informação? • visão, audição, olfato, paladar, tato

• Mídia de Representação

• Como a informação é codificada em um computador?

• texto, imagem gráfica (vetorial), imagem estática(matricial), áudio, vídeo

• Mídia de Apresentação

• Qual meio é utilizado como dispositivo de saída ou entrada de informações em um computador?

• Sistemas de entrada e saída

• Saída: monitores, caixas de som, papel • Entrada: teclados, câmeras e microfones • Mídia de Armazenamento

• Onde a informação é armazenada?

• Discos magnéticos, discos óticos, fitas magnéticas, Papel

Mídia

• Mídia de Transmissão

• Qual meio é utilizado para transmitir dados?

• Meios físicos (cabos metálicos, fibras óticas, ondas de rádio)

• Mídias discretas (estáticas ou em bloco)

• Compostas por itens de informação independentes do tempo

• mídia com dimensões unicamente espaciais

• textos, imagens, gráficos

• tempo não faz parte da semântica da informação

• Download é a operação de recuperação de uma mídia discreta.

• tráfego em rajada

Classificação dos Tipos de Mídia

• Mídias contínuas (dinâmicas ou dependentes do tempo)

• O tempo ou a dependência temporal entre os itens de informação fazem parte da própria informação

• mídia com dimensões temporais

• áudios, vídeos e animações

• tempo faz parte da semântica da informação

• Se a dependência temporal não for respeitada, o significado pode ser alterado

• Streaming é um termo usado para indicar que uma mídia contínua está sendo enviada e apresentada diretamente no destino à medida que é recebida (em tempo real)

• Mídias capturadas versos sintetizadas

• Informações capturadas do mundo real

• imagens, vídeos e sons

• Informações sintetizadas pelo computador

• Texto, gráficos e animações

Classificação dos Tipos de Mídia

• Mídias discretas (estáticas)

• Texto

• Gráficos e Imagens Estáticas

• Caracteres são convertidos para uma representação com um número fixo de bits

• Captura de Texto

• Digitação, OCR (Optical Character Recognition)

• Texto não-formatado

• Texto limpo (plaintext)

• Ex.: código ASCII 7 bits / 8 bits, EBCDIC, Unicode

• Texto formatado

• Richtext

• Cadeia de caracteres de estilos diferentes (fontes, tamanho, cor, negrito, itálico, ...)

• Ex.: formatos proprietários de editores de texto, linguagens de marcação (PS, HTML, latex)

Mídia Texto

• Bloco bidimensional de pixels ou pels (picture elements), sendo cada pixel representado por um número fixo de bits

• Padrão de cores: RGB, YUV

• Captura de Imagens

• Câmera Fotográfica, Scanner, etc.

• Tipos

• Gráficos

• Imagens estáticas (fotografias, paisagens)

X=640 pixels

y=480 pixels

8 bits por pixel – 256 cores

VGA VGA VGA VGA Video Video Video

Video GraphicsGraphicsGraphicsGraphics DisplayDisplayDisplayDisplay

Representação Digital de Imagens

• Estrutura da Imagem

• Resolução geométrica (resolução espacial)

• Dimensão da matriz de pixels (x por y)

• Resolução de cor – profundidade do pixel (pixel depth)

• Número de bits por pixel –determina o número de cores que podem ser reproduzidas em cada pixel

• 12 bits (4 por componente de cor) resulta em 4096 possíveis cores.

• 24 bits (8 por componente de cor) resulta em mais de 16 milhões de cores possíveis (224), porém como o olho humano não consegue distinguir entre este número de cores tão alto, muitas vezes um subconjunto de tais possíveis cores é utilizado (Tabela de Cores ou CLUT – color lookup table).

Imagem
matriz de pontos ou pixels, com resolução

horizontal (eixo X) e vertical (eixo Y), para cada ponto da matriz tem-se uma cor associada (obtida de forma direta ou através de uma tabela de acesso indireto - "tabela de palette“).

Representação Digital de Imagens

 Tratamento e análise de imagens.

 Processamento de Imagens

 manipulação e exibição de imagens prontas,

 envolve processos de tratamento da imagem e processos que permitam a interface entre dispositivos de entrada e saída gráfica e o arquivo de imagem.

 não possui como fim a geração de uma imagem a partir de dados, mas a manipulação de uma imagem previamente gerada e até possivelmente a extração de informações a partir desta imagem.

Aplicações:

 Tratamento e melhoria de imagens

 Medicina, Controle de Qualidade, Biologia, Sistemas de Monitoração e Controle (segurança), Geologia,

Sensoriamento Remoto (imagens de satélites), Metereologia, etc.

 Reconhecimento e classificação de objetos presentes em uma imagem

 Sistemas de segurança (impressões digitais), interpretação automática de textos, visão artificial, robótica, exploração automatizada (sistemas anti-bombas, exploração submarina, mísseis teleguiados), etc.

Representação Digital de Imagens

Os pixels são convertidos à forma numérica As amostras discretas (pixels)

são ponderadas A imagem é amostrada face

à matriz de pixels

AMOSTRAGEM PONDERAÇÃO _{QUANTIZAÇÃO}

Imagem natural

• O pixel é o menor elemento de resolução de uma imagem.

• O número de bits utilizado para descrever um pixel designa-se por profundidade do pixel.

• A profundidade de cor para imagens Preto/Branco é 1 bit (0 preto e 1 branco)

• A profundidade de cor da imagens coloridas varia entre 2, 4, 8, 12, 16 ou 24 bits, conforme o número de cores incluídas na imagem.

Digitalização da Mídia

• 2 bit (22_{) -> 4 (00 preto, 01 branco, 10 verde , 11 azul)}

• 4 bit (24_{) -> 16 (0000 preto, 00001 branco, 0010}

verde...)

• 8 bit (28_{) -> 16 (0000 preto, 0001 branco, 0010 verde...)}

• 16 bit (216_{) -> 65.000 aprox.}

• 24 bit (224_{) -> 16.700.000}

• Medido em termos de Bytes

• Requisito de armazenamento = HVP/8 • Nº pixel em cada linha (H)

• Nº Linhas na Imagem (V) • Número de bits por pixel (P) • Ex. Cálculo de uma Imagem:

• Requisito de armazenamento = HVP/8 • Nº pixel em cada linha (H) = 600 pixel • Nº Linhas na Imagem (V) = 480 linhas • Número de bits por pixel (P) = 24

• Necessita 864 Kbytes para representar a imagem

Digitalização da Mídia

 Resolução espacial da visão – mede quantos pontos

(pixels) diferentes o olho pode distinguir em uma imagem.

 Campo visual humano – matriz de 3.000 x 3.000 pixels.

 Televisão comum
512 x 480 pixels(NTSC -National Televison Standards Committee ou PAL-M: variação do padrão PAL -Phase Alternate Lines).

 Televisão de alta definição (HDTV)
2.000 x 1.100 pixels

 Computadores PC
resolução determinada pelo modo gráfico escolhido – dentro do limite estabelecido, valores comuns: 640 x 480, 800 x 600 e 1024 x 768.

 Razão de aspecto do monitor: 4/3 – computadores e televisão comum e 2 (aproximadamente) para cinema e HDTV.

"COR"

"tri-stimulus theory“

 Ser humano
sistema visual - três tipos de

sensores capazes de identificar três faixas

diferentes de "espectros de energia".

 As faixas correspondem às tonalidades de

Vermelho (Red) – 700nm, Verde (Green) –

546,1nm e Azul (Blue) – 435,8nm.

 O ser humano vê na realidade a combinação

resultante da mistura destas três cores

básicas.

Representação Digital de Imagens

Alguns tipos de ondas eletromagnéticas e

Sistema de cores utilizado nos computadores  Usualmente o sistema RGB (Red-Green-Blue) –

sistema aditivo
controla a intensidade da geração das três cores básicas- primárias aditivas.

 Definição de cor no computador
especifica-se a intensidade (valor associado) aos emissores R, G e B.

Sistema aditivo – fontes emissoras de luz.

Sistema subtrativo – utilizadas tintas, os pigmentos absorvem determinadas cores e refletem outras.

Representação Digital de Imagens

Sistema

RGB

intensidade zero nas três componentes.

componentes estão presentes com a sua intensidade máxima.

• Uma cor é representada pela intensidade de três cores primárias (teoria Tristimulus): vermelho, verde e azul , com cada valor variando de 0 a 255.

• Exemplos: • Branco=255, 255, 255 • Vermelho=255, 0, 0 • Verde=0,255,0 • Azul=0,0,255 • Preto=0,0,0

Sistema RGB

Sistema RGB

Decomposição em RGB

Codificação das cores

• canal de cor - cada cor primária usada para

representar uma dada cor;

• amostragem de cores - a intensidade de

cada primária é codificada no valor de um

canal;

• quantização das cores - número de bits

por canal, comumente: 1 a 8.

Codificação das cores

• em sistemas de cor verdadeira, o valor

do pixel é a combinação dos valores dos

canais;

• em sistemas de paleta, o valor do pixel é

um índice na tabela de cores;

• o canal alfa: pode ser usado para

representar a transparência de um pixel.

Codificação das Cores

Quantização de cores

 Reduzir o espaço de cores de uma imagem.

 Seleção de um subconjunto das cores originais

para aproximar estas cores.

 Problema de otimização, ou seja, qual o

melhor subconjunto (depende da aplicação) ?

Quantização das cores

8 bits para codificação de cada primária (olho humano - 256 níveis de luminância);

 Sistema de 3 primárias ⇒ 24 bits/pixel ⇒ Sistema de cor verdadeira ⇒ Reproduz cerca de 16 milhões de cores.

 Alternativa mais barata (redundância de cores em sistemas de 24 bits):

 5 bits/cor ⇒ 15 bits ⇒ 32.768 cores

 codificação não simétrica - sacrificar o azul na codificação.

Codificação das Cores

Sistema de Cor Verdadeira

Codificação das Cores

Paletas

 Usada quando a capacidade de reprodução de cores do sistema é < a dos sistemas de cor verdadeira;  O conteúdo do pixel é enviado como índice para

uma tabela armazenada em uma memória especial (não é enviado diretamente ao monitor);

 Da tabela é retirado o valor para o monitor - Paleta (

palette

color look-up table

 memória para armazenamento da imagem.

Codificação das Cores

Paletas

Número de cores exibíveis:

 Determinada pela profundidade do pixel  Modos VGA e SuperVGA (8 bits) - 256 cores

simultâneas.

Imagens em sistemas de 8 bits normalmente não são realistas.

 troca-se resolução espacial por resolução de cores;

 representação de cada ponto da imagem por um grupo de pixels vizinhos (

dithering

Codificação das Cores

TIFF(simulação em JPEG de alta qualidade)

GIF sem dithering GIF com dithering

1 2 3 4 5 1 – 1 bit (2 cores) 2 – 4 bits (16 cores) 3 – 6 bits (64 cores) 4 – 8 bits (256 cores) 5 – 16 bits (65536 cores)

Codificação das Cores

• As três propriedades mais importantes, de uma fonte de luz colorida, usadas pelo olho humano são:

• Brilho (brightness)

• quantidade de energia que estimula o olho e que varia em uma escala de cinza do preto (mais baixo) para o branco (mais alto).

• É independente da cor da fonte.

• Matiz (hue)

• Cor real da fonte de luz, cada cor tem uma

freqüência/comprimento de onda diferente e o olho

• Saturação (saturation)

• Representa a força ou vida da cor. Uma cor pastel tem um nível mais baixo de saturação que o vermelho, por exemplo.

Propriedades das Cores

Saturação

Relação entre cores e bits/pixel:  sistemas de 4 e 8 bits usam paleta;  sistemas de 15 e 24 bits são de cor

verdadeira;

 sistemas de 16 bits permitem 1 bit de canal alfa ou 1 bit a mais em um dos canais;  sistemas de 32 bits permitem 8 bits de

canal alfa.

Dispositivos Gráficos

• Exemplos de dispositivos de cópia

permanente:

• traçadores de gráficos;

• impressoras;

• registradores de filme;

• gravadores de vídeo.

Dispositivos Gráficos

• Exemplos de dispositivos interativos:

• tubos de raios catódicos;

• matrizes de diodos eletroluminescentes

(LEDs);

• matrizes de dispositivos de cristal líquido

(LCDs);

• painéis de plasma.

Dispositivos Gráficos

• Relação entre memória, resoluções e

cores:

Dispositivos Gráficos

Dispositivos de entrada gráfica

 Bidimensionais

 Tridimensionais

Dispositivos Gráficos

• BMP • GIF • TIFF • PNG • JPEG

Formatos de Imagens

• Bitmap

• Usado no Windows • Baseado no modelo RGB • Profundidade do pixel

• 1 (preto/branco), 4, 8 e 24 bits

• Cabeçalho – informações sobre tamanho, profundidade do pixel e tipo de compressão

• tabela de cores – indica todas as cores usadas no bitmap (exceto para representação de 24 bits por pixel)

Formatos de Imagens: BMP

• Graphics Interchange Format

• 24 bits por pixel (8 bits por componente R, G, B)

• GIF utiliza uma tabela de 256 cores com as cores mais usadas na imagem

• Cada valor na tabela tem 24 bits

• Utiliza o índice da tabela (8 bits) para representar cada pixel da imagem

• Reduz o número de cores representadas para 256

• Comprime de 24 bits para 8 bits • Compressão de 3:1

• Tagged Imagem File Format

• Resolução de até 48 bits por pixel (16 bits por componente R, G, B)

• Usado para Imagens e documentos digitalizados • Formato usado é indicado por um código

• Formato não comprimido (code number = 1) • Comprimido com LZW (code number = 5)

• Códigos 2, 3 e 4 são usados para documentos digitalizados (mesmo formato de fax)

Formatos de Imagens: TIFF

• Portable Network Graphics

• Padrão W3C –World-Wide Consortium

• Imagens em tons de cinza, com tabela de cores e true color (RGB), alpha channel (transparência)

• Profundidade do pixel:

• 1 a 16 bits por componente

• Joint Photographic Experts Group • Padrão ISO – IS 10918

• Define vários modos de compressão para uso em diversas aplicações

• Modo seqüencial com perdas – modo básico

• Compressão de imagens monocromáticas e coloridas • SEMPRE QUE SALVA, COMPRIME!

Formatos de Imagens: JPEG

• Scalable Vector Graphics - versão 1.1 (jan. 2003) • Padrão do W3C (www.w3.org)

• Linguagem declarativa (XML) para descrição de gráficos bidimensionais

• Página web SVG (<svg>) ou embutido em XHTML

• Linguagem Modular

• Perfil XHTML+MathML+SVG

• Visualizadores SVG (plugins)

• Adobe SVG Viewer, Corel SVG Viewer

• Editores que exportam no formato SVG

• Características Principais:

• Lida com objetos geométricos (linhas e curvas)

• Formas básicas: rect, circle, ellipse, line, polyline, polygon

• Símbolos definidos pelo usuário

• <symbol>

• Inclusão de imagens estáticas (raster)

• Visualizador deve dar suporte a formatos PNG e JPEG no mínimo

• Formatação de texto (ou usa folhas de estilo CSS) • Definição de metadados

Formatos de Imagens: SVG

• Execução de ações (animações ou scripts) em resposta a eventos como click, mouseover, mousedown...

• Definição de elos • <a href=“...” >

• Definição de alternativas de conteúdo basedas em atributos de teste (usuário e plataforma)