Una imagen digital es una imagen compuesta de elementos de imagen , también conocidos como píxeles , cada uno con cantidades finitas y discretas de representación numérica para su intensidad o nivel de gris , que es una salida de sus funciones bidimensionales alimentadas como entrada por sus coordenadas espaciales denotadas con x , y en el eje x y el eje y, respectivamente. [1] Dependiendo de si la resolución de la imagen es fija, puede ser de tipo vectorial o rasterizado . Por sí mismo, el término "imagen digital" generalmente se refiere a imágenes rasterizadas o imágenes de mapa de bits (a diferencia de las imágenes vectoriales ). [ cita requerida ]
Las imágenes rasterizadas tienen un conjunto finito de valores digitales , llamados elementos de imagen o píxeles . La imagen digital contiene una cantidad fija de filas y columnas de píxeles. Los píxeles son el elemento individual más pequeño de una imagen y contienen valores cuantizados que representan el brillo de un color determinado en un punto específico.
Normalmente, los píxeles se almacenan en la memoria de la computadora como una imagen rasterizada o un mapa rasterizado, una matriz bidimensional de números enteros pequeños. Estos valores suelen transmitirse o almacenarse en forma comprimida .
Las imágenes rasterizadas pueden crearse mediante una variedad de dispositivos y técnicas de entrada, como cámaras digitales , escáneres , máquinas de medición de coordenadas, perfiles sismográficos, radares aéreos y más. También pueden sintetizarse a partir de datos arbitrarios que no sean imágenes, como funciones matemáticas o modelos geométricos tridimensionales; este último es un subárea importante de los gráficos por computadora . El campo del procesamiento de imágenes digitales es el estudio de algoritmos para su transformación.
La mayoría de los usuarios entran en contacto con imágenes rasterizadas a través de cámaras digitales, que utilizan cualquiera de varios formatos de archivos de imagen .
Algunas cámaras digitales dan acceso a casi todos los datos capturados por la cámara, utilizando un formato de imagen en bruto . Las Directrices Universales de Imágenes Fotográficas (UPDIG) sugieren que se utilicen estos formatos cuando sea posible, ya que los archivos en bruto producen imágenes de la mejor calidad. Estos formatos de archivo permiten al fotógrafo y al agente de procesamiento el mayor nivel de control y precisión para el resultado. Su uso se ve inhibido por la prevalencia de información confidencial ( secretos comerciales ) para algunos fabricantes de cámaras, pero ha habido iniciativas como OpenRAW para influir en los fabricantes para que publiquen estos registros públicamente. Una alternativa puede ser Digital Negative (DNG) , un producto propietario de Adobe descrito como "el formato público de archivo para datos en bruto de cámaras digitales". [2] Aunque este formato aún no es universalmente aceptado, el apoyo al producto está creciendo, y cada vez más archivistas y conservacionistas profesionales, que trabajan para organizaciones respetables, sugieren o recomiendan DNG para fines de archivo. [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10]
Las imágenes vectoriales son el resultado de la geometría matemática ( vector ). En términos matemáticos, un vector consta tanto de una magnitud o longitud como de una dirección.
A menudo, tanto elementos rasterizados como vectoriales se combinan en una imagen; por ejemplo, en el caso de una cartelera con texto (vector) y fotografías (rasterizado).
Ejemplos de tipos de archivos vectoriales son EPS , PDF y AI .
Software de visualización de imágenes que se muestra en las imágenes. Los navegadores web pueden mostrar formatos de imágenes estándar de Internet, como JPEG , GIF y PNG . Algunos pueden mostrar el formato SVG , que es un formato estándar de W3C . En el pasado, cuando Internet todavía era lento, era común proporcionar imágenes de "vista previa" que se cargaban y aparecían en el sitio web antes de ser reemplazadas por la imagen principal (para dar una impresión preliminar). Ahora Internet es lo suficientemente rápido y esta imagen de vista previa rara vez se usa.
Algunas imágenes científicas pueden ser muy grandes (por ejemplo, la imagen de 46 gigapíxeles de la Vía Láctea , de aproximadamente 194 GB de tamaño). [11] Estas imágenes son difíciles de descargar y generalmente se buscan en línea a través de interfaces web más complejas .
Algunos visores ofrecen una utilidad de presentación de diapositivas para mostrar una secuencia de imágenes.
Las primeras máquinas de fax digitales , como el sistema de transmisión de imágenes por cable Bartlane, precedieron a las cámaras digitales y las computadoras por décadas. La primera imagen que se escaneó, almacenó y recreó en píxeles digitales se mostró en la Standards Eastern Automatic Computer ( SEAC ) del NIST . [12] El avance de las imágenes digitales continuó a principios de la década de 1960, junto con el desarrollo del programa espacial y en la investigación médica . Los proyectos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro , el MIT , Bell Labs y la Universidad de Maryland , entre otros, utilizaron imágenes digitales para avanzar en las imágenes satelitales , la conversión de estándares de fotografía por cable, las imágenes médicas , la tecnología de videoteléfono , el reconocimiento de caracteres y la mejora de fotografías. [13]
Los rápidos avances en imágenes digitales comenzaron con la introducción de los circuitos integrados MOS en la década de 1960 y los microprocesadores a principios de la década de 1970, junto con el progreso en el almacenamiento de memoria de computadora , las tecnologías de visualización y los algoritmos de compresión de datos .
La invención de la tomografía axial computarizada ( TAC ), que utiliza rayos X para producir una imagen digital de un "corte" de un objeto tridimensional, fue de gran importancia para el diagnóstico médico. Además de la aparición de imágenes digitales, la digitalización de imágenes analógicas permitió la mejora y restauración de artefactos arqueológicos y comenzó a utilizarse en campos tan diversos como la medicina nuclear , la astronomía , la aplicación de la ley , la defensa y la industria . [14]
Los avances en la tecnología de microprocesadores allanaron el camino para el desarrollo y la comercialización de dispositivos acoplados por carga (CCD) para su uso en una amplia gama de dispositivos de captura de imágenes y gradualmente desplazaron el uso de películas y cintas analógicas en fotografía y videografía hacia fines del siglo XX. La potencia computacional necesaria para procesar la captura de imágenes digitales también permitió que las imágenes digitales generadas por computadora alcanzaran un nivel de refinamiento cercano al fotorrealismo . [15]
El primer sensor de imagen semiconductor fue el CCD, desarrollado por Willard S. Boyle y George E. Smith en Bell Labs en 1969. [16] Mientras investigaban la tecnología MOS, se dieron cuenta de que una carga eléctrica era la analogía de la burbuja magnética y que podía almacenarse en un pequeño condensador MOS . Como era bastante sencillo fabricar una serie de condensadores MOS en fila, les conectaron un voltaje adecuado para que la carga pudiera pasar de uno al siguiente. [17] El CCD es un circuito semiconductor que luego se utilizó en las primeras cámaras de video digitales para transmisión televisiva . [18]
Los primeros sensores CCD sufrían de un retardo de obturación . Esto se resolvió en gran medida con la invención del fotodiodo fijado (PPD). [19] Fue inventado por Nobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki y Yasuo Ishihara en NEC en 1980. [19] [20] Era una estructura de fotodetector con bajo retardo, bajo ruido , alta eficiencia cuántica y baja corriente oscura . [19] En 1987, el PPD comenzó a incorporarse en la mayoría de los dispositivos CCD, convirtiéndose en un elemento fijo en las cámaras de video electrónicas de consumo y luego en las cámaras fotográficas digitales . Desde entonces, el PPD se ha utilizado en casi todos los sensores CCD y luego en los sensores CMOS. [19]
El sensor de píxeles activos NMOS (APS) fue inventado por Olympus en Japón a mediados de la década de 1980. Esto fue posible gracias a los avances en la fabricación de dispositivos semiconductores MOS , con la escala MOSFET alcanzando niveles más pequeños de micrones y luego submicrones . [21] [22] El APS NMOS fue fabricado por el equipo de Tsutomu Nakamura en Olympus en 1985. [23] El sensor de píxeles activos CMOS (sensor CMOS) fue desarrollado posteriormente por el equipo de Eric Fossum en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en 1993. [19] Para 2007, las ventas de sensores CMOS habían superado los sensores CCD. [24]
Un desarrollo importante en la tecnología de compresión de imágenes digitales fue la transformada de coseno discreta (DCT), una técnica de compresión con pérdida propuesta por primera vez por Nasir Ahmed en 1972. [25] La compresión DCT se utiliza en JPEG , que fue introducido por el Joint Photographic Experts Group en 1992. [26] JPEG comprime las imágenes a tamaños de archivo mucho más pequeños y se ha convertido en el formato de archivo de imagen más utilizado en Internet . [27]
En imágenes digitales, un mosaico es una combinación de imágenes no superpuestas, dispuestas en teselación . Las imágenes de gigapíxeles son un ejemplo de este tipo de mosaicos de imágenes digitales. Las imágenes satelitales suelen estar en mosaico para cubrir regiones de la Tierra.
La visualización interactiva se proporciona mediante fotografías de realidad virtual .
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