Factores que afectan la calidad de las imágenes digitales.
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Las imágenes digitales generalmente se obtienen mediante escaneo (a veces también disponible desde cámaras digitales). Los factores que afectan a las imágenes digitales son multifacéticos. En general, la corrección de la digitalización de imágenes es la base para garantizar la calidad de las imágenes digitales. El escaneo es el proceso de digitalización más común, como el uso del escaneo para la digitalización de ilustraciones gráficas, diapositivas o impresiones fotográficas. Por lo tanto, la calidad del escaneo y el rendimiento del dispositivo de salida final son los factores más importantes que afectan la calidad de la imagen. Este artículo analiza principalmente los factores que afectan la calidad de las imágenes digitales en términos de resolución, profundidad de píxeles, modelo de color de las imágenes y formato de almacenamiento de los archivos de imagen.
Primero, la resolución.
La resolución de una imagen se refiere al número de píxeles por unidad de longitud de una imagen, que generalmente se expresa en ppi (píxeles por pulgada), es decir, el número de píxeles por pulgada. La resolución de la imagen es en realidad la resolución de escaneo spi (muestras por pulgada). No podemos confundirlo con dpi (puntos por pulgada). El ppp se utiliza para medir la resolución de salida de una impresora láser o filmadora de imágenes, que indica cuántos puntos por pulgada. Por ejemplo, un agitador de imágenes con una resolución de salida de 2450 ppp produce más de 6 millones de puntos por pulgada cuadrada de área (2450 x 2450 = 6002500). La impresora láser estándar de 300 ppp produce 90,000 puntos por pulgada cuadrada. Cuantos más puntos contiene la imagen, mayor será la resolución de la imagen y mejor será la calidad de impresión. Otra métrica poco común es la rels x por milímetro, donde x es el número de píxeles por milímetro, como: reis 4 es 4 plxels por milímetro, aproximadamente 102 ppi (o spi).
También hay un concepto, es decir, la resolución de la imprenta, la resolución de la prensa de impresión se expresa mediante lpi (línea por pulgada), es decir, cuántas líneas por pulgada, generalmente se llama número de líneas de malla, medios tonos. Pantalla, número de línea de pantalla o frecuencia de pantalla. La resolución de escaneo spi está directamente relacionada con la frecuencia de la pantalla. Cuando una imagen digital se envía a una impresora o filmador de imágenes, se dividirá en puntos similares a la impresión convencional. El dispositivo de salida produce puntos que se implementan mediante la conversión a un conjunto de estados de encendido y apagado más pequeños, que son píxeles. Si el dispositivo de salida es un filmador de imágenes, se puede enviar a película y papel. En el momento de la impresión, los píxeles se combinan en una serie de celdas a partir de las cuales se forman los puntos. Los puntos se forman activando o desactivando los píxeles en la unidad de control y determinando el nivel de gris.
Un píxel es un número de pequeños elementos de imagen cuadrados que forman una imagen. El valor de píxel de la imagen digital es un valor dado por la computadora cuando se digitaliza la imagen original, que representa la información de brillo promedio de un cuadrado pequeño del original, o la información de densidad de reflexión promedio del cuadrado pequeño. Para las imágenes escaneadas, los píxeles contienen información de cada muestra, como color, escala de grises, blanco o negro. El tamaño del píxel depende de la resolución de escaneo. Por ejemplo, 150 spi significa que el escáner muestrea 1/150 de cada 1 pulgada; 72 spi significa 1/72 de cada 1 pulgada. Cuanto mayor sea la resolución de escaneo, más detalles obtendrá.
Resolución de escaneo
Cuando una imagen se escanea a una resolución muy baja, los píxeles obtenidos son más grandes, los detalles de la imagen son menores, la información de color expresada es menor y la calidad de la imagen se reduce significativamente. Por otro lado, si la resolución de escaneo es demasiado alta, es posible que no logre los resultados deseados. Cuando la resolución de escaneo es demasiado alta, el archivo de imagen escaneada será innecesariamente grande, por lo que se tarda mucho tiempo en procesar RIP. La impresora solo puede generar imágenes con un número limitado de líneas por pulgada, por lo que la calidad de la salida final no se mejora necesariamente. Incluso si la imagen escaneada se descarga a la web, el resultado es el mismo. Porque la mayoría de los usuarios usan una resolución de 72ppi para ver las imágenes en la pantalla. En general, para obtener el mejor análisis, se recomienda considerar la siguiente fórmula empírica:
Escaneo de imágenes en color Para imágenes en color o en escala de grises, la resolución de escaneo adecuada está relacionada con la frecuencia de pantalla que desea. Acerca de la frecuencia de la pantalla, puede obtenerla en su impresora o consultar a un profesional de la impresión. En general, los periódicos se imprimen a una frecuencia de pantalla de 85 lpi. La mayoría de las revistas litográficas utilizan 133 lpi o 150 lpi. Algunos libros de arte impresos en papel recubierto utilizan 200 lpi. Al conocer la frecuencia de la pantalla, puede utilizar la siguiente fórmula para calcular la frecuencia de exploración:
a) Para frecuencias de pantalla de 133 lpi o más:
Resolución de escaneo = frecuencia de pantalla × 2 × escala de la imagen original
b) Para frecuencias de pantalla menores a 133 lpi:
Resolución de escaneo = frecuencia de pantalla × 1.5 × escala de la imagen original
Por ejemplo, si desea escanear una imagen de 3 × 5, el tamaño de reproducción es 18/5 × 6 (pulgadas) (120% de la imagen original). Si usa la frecuencia de pantalla de 85 lpi, puede usar 153 spi (85 × 1.5 × 1.2 = 153) Escaneado de resolución de escaneo.
Escaneo de ilustraciones de líneas en blanco y negro Las imágenes en blanco y negro, como líneas de arte, logotipos y texto, a menudo se denominan imágenes de mapa de bits. Este término se usa porque solo se requiere un bit por píxel para hacer una imagen en blanco y negro. En las imágenes en color y en escala de grises, los degradados de color y gris ocultan el borde y mezclan la imagen en su fondo. En imágenes en blanco y negro, el fuerte contraste entre blanco y negro hace que la atención del ojo conduzca al contorno. Por lo tanto, los requisitos de escaneo para el arte lineal en blanco y negro son diferentes de la imagen en color. Para obtener la mejor resolución, el escaneo debe estar lo más cerca posible de la resolución de salida final. De lo contrario, las imágenes impresas con baja resolución de escaneo probablemente aparecerán "serradas".
Para el escaneo de líneas en blanco y negro, se puede utilizar la siguiente fórmula:
Resolución de escaneo = resolución de salida × escala de imagen original
La resolución de la impresora y la filmadora de imágenes se mide en puntos por pulgada (ppp), pero no importa cuán alta sea la resolución de su dispositivo de salida, el 600 spi es muy bueno para muchas obras de arte de línea, escaneo. La resolución preferiblemente no es más que 1200 spi (incluso si la resolución de salida es muy alta). La diferencia de calidad entre las imágenes escaneadas que exceden este número es difícil de distinguir a simple vista, y el número excesivo de líneas de escaneo solo hará que la imagen aumente para hacer que la imagen sea más lenta.
En la impresión, para obtener imágenes digitales de alta calidad, no solo la resolución de la imagen puede ser inferior a 1,5 veces la frecuencia de la pantalla, sino que la calidad de la imagen depende del papel utilizado. La impresión a máxima resolución y frecuencia de pantalla no siempre es posible. No todas las prensas admiten la salida de pantalla más alta, y la mayoría de los papeles no son adecuados para la impresión de alta frecuencia de pantalla. Por ejemplo, cuando se imprime a una frecuencia de pantalla alta en un periódico, absorbe puntos, lo que hace que se propague demasiada tinta, lo que produce una calidad de salida muy borrosa. Por lo tanto, el papel es el factor determinante de cuánta frecuencia de pantalla se utiliza.
En segundo lugar, la profundidad de píxel.
La profundidad del CCD es el número de bits utilizados para almacenar cada píxel (es decir, bits), que también se utiliza para medir la resolución de la imagen. La profundidad de píxel determina el número de colores que puede tener cada píxel de la imagen en color, o determina el número de niveles de gris que puede tener cada píxel de la imagen en escala de grises. Cuantos más bits se utilizan para representar un píxel, más colores puede expresar un píxel y más profundo es. Aunque la imagen en color puede ser muy profunda, cuanto más profundo sea el píxel, mayor será el espacio de almacenamiento requerido. La profundidad de píxel es demasiado baja, lo que afecta la calidad de la imagen. La imagen se ve muy áspera y poco natural.
Los bits son los elementos básicos de los datos digitales. Cada bit está activado o desactivado, generalmente representado por 1 o 0, es decir, solo hay dos variaciones. Cada píxel de la imagen escaneada tiene una profundidad de píxel, como 1 a 32 bits. La imagen de 1 bit es una imagen en blanco y negro (como el dibujo de línea en blanco y negro mencionado anteriormente). Un píxel de 2 bits tiene 4 variaciones (00 01 10 11), que representan una gama de colores de blanco-gris claro-gris oscuro-negro.
Un píxel de 8 bits puede representar todos los grises en 256 tonos de color que pueden imprimirse con las impresoras PostScript® Nivel 2 y Nivel 3. Cada píxel de una imagen está representado por tres componentes R, G y B. Si cada píxel tiene una profundidad de 8 bits, cada píxel comparte una representación de 24 bits, y cada píxel puede ser uno de 16777216 colores.
Cuando un píxel está representado por un valor de 32 bits, si R, G y B están representados respectivamente por 8 bits, los 8 bits restantes a menudo se denominan bits de canal alfa. Hay un canal alfa en el software Adobe Photoshop. Más comúnmente, hay cuatro canales de 8 bits en un modo CMYK, a saber, canal cian, canal magenta, canal amarillo y canal negro.
En tercer lugar, el modelo de color de la imagen.
La representación en color de varios modelos de color es diferente y tiene un efecto en las imágenes digitales en color. Los siguientes son algunos de los principales modelos de descripción de colores comunes.
Modelo de color RGB
Rojo, verde y azul son los tres colores primarios del color, y las tres longitudes de onda de rojo, verde y azul son la base de todos los colores de la naturaleza. La mayor parte del espectro visible se puede mezclar con diferentes proporciones e intensidades de luz roja, verde y azul (RGB). Esto significa que el cian, el magenta y el amarillo se producen en las posiciones donde los colores se superponen. Debido a que la síntesis de luz de color RGB produce blanco, el modelo de color RGB es un modo aditivo. Los modelos de color RGB se usan comúnmente para iluminación, video y pantallas. Los sistemas como los colores producidos en la pantalla tienen las mismas características básicas que los rayos producidos en la naturaleza: los colores se pueden producir en rojo, verde y azul, que es la base del modelo de color RGB. La mayoría de los escáneres también pueden usar el modelo de color RGB para grabar datos de imágenes digitales. La pantalla a color puede emitir tres tipos de haces de luz con diferentes intensidades, de modo que los materiales fosforescentes que cubren los colores rojo, verde y azul dentro de la pantalla emiten luz, generando así colores. Por ejemplo, cuando ve rojo en Photoshop, la pantalla enciende su haz rojo, y el haz rojo estimula el fósforo rojo para mostrar un píxel rojo en la pantalla.
En Photoshop, cuando usa el selector de color RGB, puede cambiar el color de los píxeles combinando los tres valores de color rojo, verde y azul. Los valores de color de los tres colores primarios varían de 0 a 255. R: 255, G: 255, B: 255 superpuestos para producir blanco, pero R: 0, G: 0, B: O superpuestos para producir negro (sin luz de color ). R: 185, G: 132, B: 234 La superposición produce el color como se muestra.
En relación con el conocimiento previo sobre la profundidad de píxeles de la imagen, los colores 16777216 son suficientes para una imagen digital nítida en una pantalla conectada a una computadora equipada con color de 24 bits, aunque esto solo es visible en la naturaleza. una parte de.
Modelo de color CMYK
Qing, Pin y Amarillo son colores secundarios, que son colores complementarios de rojo, verde y azul. El modelo de color CMYK se basa en las características de absorción de luz de la tinta impresa en el papel. Cuando se aplica luz blanca a la tinta translúcida, parte del espectro se absorbe y se refleja parcialmente en el ojo. En teoría, los pigmentos de cian puro (C), magenta (M) y amarillo (Y) pueden sintetizar y absorber todos los colores y producir negro. Por esta razón, el modelo CMYK se denomina modelo sustractivo. Pero, de hecho, la tinta de impresión contendrá algunas impurezas. Estas tres tintas en realidad producen un tipo de gris tierra, que debe mezclarse con tinta negra (K) para producir negro verdadero (utilizando K o Bk en lugar de B es evitar la confusión con el azul). ). El color de una impresión consiste en 39% cian, 47% magenta, 0% amarillo y 1% negro (el negro absorbe toda la luz). Esta impresión reflejará 60% de rojo, 52% de verde y 99% de azul. .
Modo de color de laboratorio
El modelo de color Lab se construyó sobre la base de los Estándares Internacionales para Medición de Color desarrollados por la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) en 1931. En 1976, este modelo fue revisado y denominado CIELab, y el diseño de color Lab es independiente del dispositivo; No importa qué dispositivo (como un monitor, impresora, computadora o escáner) se use para crear o generar una imagen, el patrón de color produce el color que permanece. Consistente. El color Lab consta de un componente psicométrico (L) y dos componentes de crominancia; estos dos componentes son el componente a (de verde a rojo) y el componente b (de azul a amarillo). La imagen de laboratorio es una imagen de tres canales que contiene 24 (8 x 3) bits / píxel.
Puede usar el modo de laboratorio para procesar imágenes de CD de fotos, editar por separado valores de altura y color en imágenes, transferir imágenes entre diferentes sistemas e imprimir en impresoras PostScript (R) Nivel 2 y Nivel 3. Para imprimir imágenes de laboratorio en otros dispositivos PostScript en color, primero debe convertirlas a CMYK. En general, el color de laboratorio es el modo de color interno que utiliza Photoshop al convertir entre diferentes modos de color.
Modo de color HSB
El HSB se basa en la percepción del color de una persona, no en el valor informático de RGB, ni en el porcentaje CMYK de la impresora. El ojo humano cree que el color se compone de cromaticidad, saturación y brillo. El modelo HSB describe tres características básicas de color:
1. Cromaticidad H, en una rueda de color estándar de 0 a 360 grados, el tono se mide por posición. En uso normal, el tono se identifica por el nombre del color, como rojo, naranja o verde. Chroma se basa en la longitud de onda de la onda de luz reflejada desde el objeto o la longitud de onda de la onda de luz transmitida a través del objeto.
2. La saturación S se refiere a la intensidad o pureza del color. La saturación se refiere a la proporción de componentes de color en el tono, medida como un porcentaje desde 0% (gris) hasta 100% (completamente saturado). En la rueda de colores estándar, la saturación desde el centro hasta el borde aumenta. La saturación se refiere a menudo como el color del trabajo. Cuanto mayor sea la saturación, menor será el componente gris y mayor será la intensidad del color.
3. La altura B, que es el brillo relativo del color, generalmente se mide como un porcentaje desde 0% (negro) a 100% (blanco).
Los cuatro modelos de color anteriores son varios modelos que se utilizan a menudo en el procesamiento de imágenes. Los modelos de color de las imágenes son diferentes y, por supuesto, el color es diferente en la imagen.
En cuarto lugar, el formato de almacenamiento de imágenes.
Los formatos de almacenamiento de imágenes tienen un gran impacto en las imágenes digitales. El formato de almacenamiento es relevante para determinar si la imagen está comprimida, la cantidad de colores que puede expresar y la profundidad de los píxeles de la imagen. Aquí hay una breve descripción de algunos de nuestros formatos de almacenamiento comunes:
*. Jpg / *. Jpeg (Grupo conjunto de expertos fotográficos)
*. Jpg / *. Jpeg es un formato de archivo de imagen de 24 bits y un formato de compresión altamente eficiente que es un estándar de compresión para imágenes fijas de tono continuo. Su propósito original era transmitir una imagen comprimida de resolución 720 × 576 utilizando una línea de comunicación de 64 Kbps. Con una pérdida mínima de resolución, puede reducir la cantidad de almacenamiento de imagen requerida al 10% del tamaño original. Debido a su eficiente eficiencia de compresión y requisitos de estandarización, se ha utilizado ampliamente en la transmisión de faxes en color, imágenes fijas, teleconferencias, impresión y fotos de noticias. Pero esos datos eliminados no se pueden restaurar cuando se descomprimen, por lo que *. Jpg / *. El archivo jpeg no es adecuado para hacer zoom y la calidad de la salida en la impresión se verá afectada. Sin embargo, su impacto en la pérdida de imágenes gráficas no es muy grande, un 16M (24 bits) *. Jpg / *. La imagen jpeg no se ve muy diferente de la foto, y los no profesionales ni siquiera pueden decirlo. La misma imagen, con *. jpg / *. Los archivos almacenados en el formato jpeg son 1/10 a 1/20 de otros tipos de archivos gráficos. En general, *. JPE / *. El archivo jpes tiene solo unas pocas decenas de KB, y el número de colores puede ser de hasta 24 bits.
* .tif / *. tiff (Formato de archivo de imagen de etiqueta)
* .tiff es un formato de archivo gráfico desarrollado por Aldus para máquinas Macintosh. Se popularizó por primera vez en Macintosh y ahora es compatible con las aplicaciones de imagen convencionales en Windows. Actualmente, es el formato de mapa de bits más utilizado en Macintosh y PC. Es muy conveniente portar gráficos * .tiff en estas dos plataformas de hardware. La mayoría de los escáneres también pueden generar archivos de imagen en formato * .tiff. El formato soporta hasta 16M de colores. Sus características son: la calidad de la imagen almacenada es alta, pero el espacio de almacenamiento ocupado también es muy grande, el tamaño corresponde a 10 veces la imagen * .jpeg; El nivel fino de información es más, lo que es propicio para la reproducción del tono y el color originales. El formato está disponible en formas comprimidas y no comprimidas, donde la forma comprimida utiliza el esquema de compresión sin pérdida LZW (Lempel-Ziv-Welch). En PhotoShop, el formato * .tiff admite 24 canales, que es el único formato de archivo que puede almacenar múltiples canales, excepto el formato PhotoShop (* .psd y * .pdd). El único inconveniente es que el archivo * .tiff es muy difícil de descomprimir debido a la estructura de variable única de * .tiff.
*. PCD (Kodak PhotoCD)
*. pcd es un formato de archivo de Photo CD desarrollado por Kodak, que solo puede ser leído por otros sistemas de software. Este formato se utiliza principalmente para almacenar imágenes escaneadas en color en un CD-ROM, que utiliza el modo de color YCC para definir los colores de la imagen. El modo de color Y CC es una variante del modo de color CIE. El espacio de color CIE es un estándar internacional que define los colores que todos los ojos humanos pueden observar. Los espacios de color YCC y CIE contienen mucho más colores que los colores RGS y CMYK de la pantalla y el dispositivo de impresión. Las imágenes de CD de fotos son en su mayoría de muy alta calidad. El costo de escanear un rollo de película en archivos de CD de Photp no es alto, pero la calidad del escaneo depende del tipo de película utilizada y del nivel de operación del usuario del escáner.
*. Eps (PostScript encapsulado)
*. Eps es un formato de archivo de gráficos ASCII descrito en el lenguaje PostScript. Puede imprimir imágenes gráficas de alta calidad en una impresora gráfica PostScript, con gráficos de hasta 32 bits. El formato se divide en el formato EPS PhotoShop (Adobe Illustrator Eps) y el formato EPS estándar, y el formato EPS estándar se puede dividir en formato gráfico e imagen. Vale la pena señalar que solo los archivos EPS en formato de imagen se pueden abrir en PhotoShop. *. El formato eps consta de dos partes: la primera parte es el archivo de imagen de baja resolución en la pantalla para la vista previa y el posicionamiento durante el procesamiento de la imagen; La segunda parte contiene datos separados para cada separación de color. *. Eps archivo se almacena en formato DCS / CMYK. El archivo contiene datos separados de cuatro colores de CMYK, que pueden generar directamente una malla de cuatro colores. Sin embargo, además de ser más confiable en las impresoras PostScript, el formato * .e ps tiene varios inconvenientes: Primero, el formato * .eps almacena las imágenes con una eficiencia particularmente baja; en segundo lugar, el esquema de compresión del formato * .eps también es deficiente, generalmente la misma imagen que *. Después de la compresión Liff de Tiff, es de 3 a 4 grados más pequeña que la imagen de * .eps.
*. bmp (mapa de bits)
*. bmp es un formato de mapa de bits (mapa de bits) para Windows y OS / 2. El archivo está casi sin comprimir y ocupa mucho espacio en el disco. Su formato de almacenamiento de color es de 1, 4, 8 y 24 bits. La resolución también puede ser de 480 × 320 a 1024 × 768. Este formato es bastante estable en el entorno de Windows y es compatible con el software de procesamiento de imágenes en entornos DOS y Windows. Por lo tanto, este formato es un formato ampliamente utilizado en las aplicaciones de hoy. Sin embargo, la desventaja es que el archivo de formato es relativamente grande, por lo que solo se puede aplicar a una sola máquina y no es bienvenido por la red.
Lo anterior es el formato de almacenamiento del archivo de imagen. Con respecto al almacenamiento de la imagen, el tamaño de la imagen también está relacionado con el almacenamiento de la imagen. Los siguientes dos conceptos de tamaño de imagen se presentan aquí: uno es el tamaño físico de la imagen, es decir, la altura y el ancho. Para las imágenes digitales, generalmente se expresa en píxeles en lugar de pulgadas o milímetros. Sin embargo, en un diseño terminado, el tamaño de la imagen generalmente se expresa en pulgadas. El otro se refiere al tamaño del archivo de imagen, es decir, cuántos bytes (bytes o megabytes). Esto implica la resolución, la profundidad de píxeles y el tamaño máximo de la imagen. Podemos calcular el tamaño de archivo de una imagen digital mediante la siguiente fórmula: (ancho de píxel × altura de píxel) × (profundidad de píxel ÷ 8)
Esto calcula el número de bytes en el archivo. La división del número de bytes por 1024 produce kilobytes. Si divides por 1024, obtienes megabytes. Por ejemplo, una imagen digital en un modo de color RGB de 24 bits con un ancho de píxeles de 459 píxeles y una altura de píxeles de 612 píxeles, el tamaño del archivo es de 823 K:
(459 × 612) × (24 ÷ 8) = 842724 bytes ÷ 1024 = 823K