La imagen digital o adquisición de imágenes digitales es la creación de una representación digital de las características visuales de un objeto, [1] como una escena física o la estructura interior de un objeto. A menudo se supone que el término implica o incluye el procesamiento , la compresión , el almacenamiento , la impresión y la visualización de dichas imágenes. Una ventaja clave de una imagen digital , frente a una imagen analógica como una fotografía cinematográfica , es la capacidad de propagar digitalmente copias del sujeto original de forma indefinida sin pérdida de calidad de imagen.
Las imágenes digitales se pueden clasificar por el tipo de radiación electromagnética u otras ondas cuya atenuación variable , al atravesar o reflejar objetos, transmite la información que constituye la imagen . En todas las clases de imágenes digitales, la información es convertida por sensores de imagen en señales digitales que son procesadas por una computadora y generadas como una imagen de luz visible. Por ejemplo, el medio de la luz visible permite la fotografía digital (incluida la videografía digital ) con varios tipos de cámaras digitales (incluidas las cámaras de vídeo digitales ). Los rayos X permiten obtener imágenes de rayos X digitales ( radiografía digital , fluoroscopia y tomografía computarizada ), y los rayos gamma permiten obtener imágenes de rayos gamma digitales ( gammagrafía digital , SPECT y PET ). El sonido permite la ecografía (como la ecografía médica ) y el sonar , y las ondas de radio permiten el radar . Las imágenes digitales se prestan bien al análisis de imágenes mediante software , así como a la edición de imágenes (incluida la manipulación de imágenes).
Antes de la imagen digital, la primera fotografía jamás realizada, Vista desde la ventana de Le Gras , fue realizada en 1826 por el francés Joseph Nicéphore Niépce . Cuando Joseph tenía 28 años, discutía con su hermano Claude sobre la posibilidad de reproducir imágenes con luz. Su enfoque en sus nuevas innovaciones comenzó en 1816. De hecho, estaba más interesado en crear un motor para un barco. Joseph y su hermano se centraron en eso durante bastante tiempo y Claude promovió con éxito su innovación trasladándolo y haciéndolo avanzar a Inglaterra. Joseph pudo concentrarse en la fotografía y finalmente, en 1826, pudo producir su primera fotografía de una vista a través de su ventana. Esto requirió 8 horas o más de exposición a la luz. [2]
La primera imagen digital fue producida en 1920, mediante el sistema de transmisión de imágenes por cable Bartlane . Los inventores británicos, Harry G. Bartholomew y Maynard D. McFarlane, desarrollaron este método. El proceso consistió en "una serie de negativos sobre placas de zinc que fueron expuestas durante diferentes períodos de tiempo, produciendo así diferentes densidades". [3] El sistema de transmisión de imágenes por cable Bartlane generó tanto en el extremo del transmisor como en el del receptor una tarjeta o cinta de datos perforada que se recreó como una imagen. [4]
En 1957, Russell A. Kirsch produjo un dispositivo que generaba datos digitales que podían almacenarse en una computadora; Para ello se utilizó un escáner de tambor y un tubo fotomultiplicador . [3]
La imagen digital se desarrolló en las décadas de 1960 y 1970, en gran parte para evitar las debilidades operativas de las cámaras de película , para misiones científicas y militares, incluido el programa KH-11 . A medida que la tecnología digital se volvió más barata en las décadas posteriores, reemplazó a los antiguos métodos cinematográficos para muchos propósitos.
A principios de la década de 1960, mientras desarrollaban equipos compactos, livianos y portátiles para pruebas no destructivas a bordo de aviones navales, Frederick G. Weighart [5] y James F. McNulty (ingeniero de radio estadounidense) [6] en Automation Industries, Inc., entonces , en El Segundo, California, coinventó el primer aparato para generar una imagen digital en tiempo real, dicha imagen era una radiografía digital fluoroscópica . Se detectaron señales de onda cuadrada en la pantalla fluorescente de un fluoroscopio para crear la imagen.
El dispositivo de carga acoplada fue inventado por Willard S. Boyle y George E. Smith en Bell Labs en 1969. [7] 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 seguidos, les conectaron un voltaje adecuado para que la carga pudiera pasar de uno a otro. [8] El CCD es un circuito semiconductor que posteriormente se utilizó en las primeras cámaras de vídeo digitales para retransmisiones televisivas . [9]
Los primeros sensores CCD sufrían un retraso del obturador . Esto se resolvió en gran medida con la invención del fotodiodo fijo (PPD). [10] Fue inventado por Nobukazu Teranishi , Hiromitsu Shiraki y Yasuo Ishihara en NEC en 1980. [10] [11] Era una estructura de fotodetector con bajo retraso, bajo ruido , alta eficiencia cuántica y baja corriente oscura . [10] En 1987, el PPD comenzó a incorporarse en la mayoría de los dispositivos CCD, convirtiéndose en un elemento fijo en las cámaras de vídeo 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. [10]
El sensor de píxeles activos (APS) NMOS 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 , en los que el escalado de MOSFET alcanzó niveles de micras más pequeñas y luego submicrónicas . [12] [13] El NMOS APS fue fabricado por el equipo de Tsutomu Nakamura en Olympus en 1985. [14] 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. [10] En 2007, las ventas de sensores CMOS habían superado a las de sensores CCD . [15]
Un avance importante en la tecnología de compresión de imágenes digitales fue la transformada de coseno discreto (DCT). [16] La compresión DCT se utiliza en JPEG , que fue introducida por el Joint Photographic Experts Group en 1992. [17] JPEG comprime imágenes a tamaños de archivo mucho más pequeños y se ha convertido en el formato de archivo de imagen más utilizado en Internet . [18]
Estas diferentes ideas de escaneo fueron la base de los primeros diseños de cámaras digitales. Las primeras cámaras tardaban mucho en capturar una imagen y no eran adecuadas para los fines del consumidor. [3] No fue hasta la adopción del CCD ( dispositivo de carga acoplada ) que la cámara digital realmente despegó. El CCD pasó a formar parte de los sistemas de imágenes utilizados en los telescopios, las primeras cámaras digitales en blanco y negro en los años 1980. [3] Con el tiempo se añadió color al CCD y es una característica habitual de las cámaras actuales.
Se han logrado grandes avances en el campo de la imagen digital. Lo negativo y la exposición son conceptos extraños para muchos, y la primera imagen digital en 1920 condujo finalmente a equipos más baratos, a un software cada vez más potente pero sencillo y al crecimiento de Internet. [19]
El constante avance y producción de equipos físicos y hardware relacionados con las imágenes digitales ha afectado el entorno que rodea el campo. Desde cámaras y cámaras web hasta impresoras y escáneres, el hardware es cada vez más elegante, delgado, rápido y económico. A medida que disminuye el costo de los equipos, se amplía el mercado para nuevos entusiastas, lo que permite que más consumidores experimenten la emoción de crear sus propias imágenes.
Las computadoras portátiles personales de uso diario, las computadoras de escritorio familiares y las computadoras de la empresa pueden manejar software fotográfico. Nuestras computadoras son máquinas más poderosas con capacidades cada vez mayores para ejecutar programas de cualquier tipo, especialmente software de imágenes digitales. Y ese software se está volviendo rápidamente más inteligente y más simple. Aunque las funciones de los programas actuales alcanzan el nivel de edición precisa e incluso renderización de imágenes en 3D, las interfaces de usuario están diseñadas para ser amigables tanto para los usuarios avanzados como para los principiantes.
Internet permite editar, ver y compartir fotografías y gráficos digitales. Una navegación rápida por la web puede mostrar fácilmente obras de arte gráficas de artistas en ciernes, fotografías de noticias de todo el mundo, imágenes corporativas de nuevos productos y servicios, y mucho más. Internet ha demostrado claramente ser un catalizador para fomentar el crecimiento de las imágenes digitales.
El intercambio de imágenes en línea cambia la forma en que entendemos la fotografía y a los fotógrafos. Los sitios en línea como Flickr , Shutterfly e Instagram brindan a miles de millones la posibilidad de compartir sus fotografías, ya sean aficionados o profesionales. La fotografía ha pasado de ser un medio de lujo para comunicar y compartir a ser un momento más fugaz en el tiempo. Los temas también han cambiado. Antes, las fotografías se tomaban principalmente de personas y familias. Ahora, los tomamos de cualquier cosa. Podemos documentar nuestro día y compartirlo con todos con solo tocar nuestros dedos. [20]
En 1826, Niepce fue el primero en desarrollar una fotografía que utilizaba luces para reproducir imágenes; el avance de la fotografía ha aumentado drásticamente a lo largo de los años. Ahora cada uno es fotógrafo a su manera, mientras que a principios de 1800 y 1900 el costo de fotografías duraderas era muy valorado y apreciado por consumidores y productores. Según el artículo de la revista sobre cinco formas en que la cámara digital nos cambió, afirma lo siguiente: El impacto en los fotógrafos profesionales ha sido espectacular. Érase una vez un fotógrafo que no se atrevía a desperdiciar una toma a menos que estuviera prácticamente seguro de que funcionaría."El uso de imágenes digitales (fotografía) ha cambiado la forma en que interactuamos con nuestro entorno a lo largo de los años. Parte del mundo se experimenta de manera diferente a través de la imaginación visual de recuerdos duraderos, se ha convertido en una nueva forma de comunicación con amigos, familiares y seres queridos de todo el mundo sin interacciones cara a cara. A través de la fotografía es fácil ver aquellos que nunca antes has visto y sentir su presencia. sin que ellos estén cerca, por ejemplo Instagram es una forma de red social donde cualquiera puede tomar, editar y compartir fotos de lo que quiera con amigos y familiares. Facebook, snapshot, vine y twitter también son formas en que las personas se expresan con poco o sin palabras y son capaces de capturar cada momento que es importante. Los recuerdos duraderos que eran difíciles de capturar ahora son fáciles porque ahora todos pueden tomar fotografías y editarlas en sus teléfonos o computadoras portátiles. La fotografía se ha convertido en una nueva forma de comunicarse y está aumentando rápidamente a medida que pasa el tiempo, lo que ha afectado al mundo que nos rodea. [21]
Un estudio realizado por Basey, Maines, Francis y Melbourne encontró que los dibujos utilizados en clase tienen un efecto negativo significativo en el contenido de orden inferior de los informes de laboratorio de los estudiantes, las perspectivas de los laboratorios, el entusiasmo y la eficiencia del tiempo de aprendizaje. El aprendizaje del estilo de documentación no tiene efectos significativos en los estudiantes en estas áreas. También descubrió que los estudiantes estaban más motivados y entusiasmados por aprender cuando utilizaban imágenes digitales. [22]
En el campo de la educación.
El campo de las imágenes médicas.
En el campo de la tecnología, el procesamiento de imágenes digitales se ha vuelto más útil que el procesamiento de imágenes analógicas si se consideran los avances tecnológicos modernos.
Las imágenes digitales para realidad aumentada (DIAR) son un campo integral dentro del contexto más amplio de las tecnologías de realidad aumentada (AR). Implica la creación, manipulación e interpretación de imágenes digitales para su uso en entornos de realidad aumentada. DIAR desempeña un papel importante en la mejora de la experiencia del usuario, proporcionando superposiciones realistas de información digital en el mundo real, cerrando así la brecha entre los reinos físico y virtual. [27] [28]
DIAR trabaja en numerosos sectores, incluidos el entretenimiento, la educación, la atención sanitaria, el ejército y el comercio minorista. En entretenimiento, DIAR se utiliza para crear experiencias de juego inmersivas y películas interactivas. En educación, proporciona un ambiente de aprendizaje más atractivo, mientras que en atención médica, ayuda en procedimientos quirúrgicos complejos. El ejército utiliza DIAR con fines de entrenamiento y visualización del campo de batalla. En el comercio minorista, los clientes pueden probarse ropa virtualmente o visualizar muebles en su hogar antes de realizar una compra. [29]
Con avances continuos en tecnología, se espera que el futuro de DIAR sea testigo de superposiciones más realistas, modelado de objetos 3D mejorado y una integración perfecta con Internet de las cosas (IoT). La incorporación de retroalimentación háptica en los sistemas DIAR podría mejorar aún más la experiencia del usuario al agregar una sensación de tacto a las superposiciones visuales. Además, se espera que los avances en inteligencia artificial y aprendizaje automático mejoren aún más la adecuación al contexto y el realismo de las imágenes digitales superpuestas. [30]
Aunque las teorías se están convirtiendo rápidamente en realidades en la sociedad tecnológica actual, el abanico de posibilidades para las imágenes digitales está muy abierto. Una aplicación importante que todavía está en proceso es la de la seguridad y protección infantil. ¿Cómo podemos utilizar las imágenes digitales para proteger mejor a nuestros hijos? El programa de Kodak , Kids Identification Digital Software (KIDS), puede responder esa pregunta. Los inicios incluyen un kit de imágenes digitales que se utilizará para compilar fotografías de identificación de los estudiantes, lo que sería útil durante emergencias médicas y delitos. Todavía se están desarrollando versiones más potentes y avanzadas de aplicaciones como estas, y constantemente se prueban y agregan características mejoradas. [31]
Pero los padres y las escuelas no son los únicos que ven beneficios en bases de datos como estas. Las oficinas de investigación criminal, como las comisarías de policía, los laboratorios criminalísticos estatales e incluso las oficinas federales, se han dado cuenta de la importancia de las imágenes digitales para analizar huellas dactilares y pruebas, realizar arrestos y mantener comunidades seguras. A medida que evoluciona el campo de las imágenes digitales, también lo hace nuestra capacidad para proteger al público. [32]
Las imágenes digitales pueden estar estrechamente relacionadas con la teoría de la presencia social, especialmente cuando se hace referencia al aspecto de las redes sociales de las imágenes capturadas por nuestros teléfonos. Existen muchas definiciones diferentes de la teoría de la presencia social pero dos que definen claramente lo que es serían "el grado en el que las personas son percibidas como reales" (Gunawardena, 1995), y "la capacidad de proyectarse social y emocionalmente como personas reales". " (Guarnición, 2000). Las imágenes digitales permiten manifestar su vida social a través de imágenes para dar la sensación de su presencia en el mundo virtual. La presencia de esas imágenes actúa como una extensión de uno mismo ante los demás, dando una representación digital de lo que están haciendo y con quién están. Las imágenes digitales, en el sentido de las cámaras de los teléfonos, ayudan a facilitar este efecto de presencia con amigos en las redes sociales. Alexander (2012) afirma: "la presencia y la representación están profundamente grabadas en nuestras reflexiones sobre las imágenes... esta es, por supuesto, una presencia alterada... nadie confunde una imagen con la representación de la realidad. Pero nos dejamos llevar por por esa representación, y sólo esa 'representación' es capaz de mostrar de manera creíble la vivacidad del ausente." Por lo tanto, la imagen digital nos permite ser representados de manera que refleje nuestra presencia social. [33]
La fotografía es un medio utilizado para capturar momentos específicos visualmente. A través de la fotografía, nuestra cultura ha tenido la oportunidad de enviar información (como la apariencia) con poca o ninguna distorsión. La teoría de la riqueza de los medios proporciona un marco para describir la capacidad de un medio para comunicar información sin pérdida ni distorsión. Esta teoría ha brindado la oportunidad de comprender el comportamiento humano en las tecnologías de la comunicación. El artículo escrito por Daft y Lengel (1984,1986) afirma lo siguiente:
Los medios de comunicación se encuentran en un continuo de riqueza. La riqueza de un medio comprende cuatro aspectos: la disponibilidad de retroalimentación instantánea, que permite formular y responder preguntas; el uso de múltiples señales, como presencia física, inflexión vocal, gestos corporales, palabras, números y símbolos gráficos; el uso del lenguaje natural, que puede utilizarse para transmitir la comprensión de un amplio conjunto de conceptos e ideas; y el enfoque personal del medio (págs. 83).
Cuanto más capaz es un medio de comunicar la apariencia precisa, las señales sociales y otras características similares, más rico se vuelve. La fotografía se ha convertido en una parte natural de nuestra forma de comunicarnos. Por ejemplo, la mayoría de los teléfonos tienen la capacidad de enviar imágenes en mensajes de texto. Las aplicaciones Snapchat y Vine se han vuelto cada vez más populares para comunicarse. Sitios como Instagram y Facebook también han permitido a los usuarios alcanzar un nivel más profundo de riqueza gracias a su capacidad para reproducir información. Sheer, VC (enero-marzo de 2011). Uso de las funciones de MSN, temas de discusión y desarrollo de amistades en línea por parte de los adolescentes: el impacto de la riqueza de los medios y el control de la comunicación. Comunicación trimestral, 59(1).
Se puede crear una fotografía digital directamente a partir de una escena física mediante una cámara o dispositivo similar. Alternativamente, se puede obtener una imagen digital a partir de otra imagen en un medio analógico , como fotografías , películas fotográficas o papel impreso , mediante un escáner de imágenes o dispositivo similar. Muchas imágenes técnicas, como las adquiridas con equipos tomográficos , sonares de barrido lateral o radiotelescopios , en realidad se obtienen mediante un procesamiento complejo de datos que no son imágenes. Los mapas de radar meteorológico que se ven en las noticias de televisión son un ejemplo común. La digitalización de datos analógicos del mundo real se conoce como digitalización e implica muestreo (discretización) y cuantificación . La proyección de imágenes de radiografía digital se puede realizar mediante detectores de rayos X que convierten directamente la imagen al formato digital. Alternativamente, la radiografía con placa de fósforo es donde la imagen se toma primero en una placa de fósforo fotoestimulable (PSP) que posteriormente se escanea mediante un mecanismo llamado luminiscencia fotoestimulada .
Finalmente, una imagen digital también se puede calcular a partir de un modelo geométrico o una fórmula matemática. En este caso, el nombre síntesis de imágenes es más apropiado y se conoce más comúnmente como renderizado .
La autenticación de imágenes digitales es un problema [34] para los proveedores y productores de imágenes digitales, como las organizaciones de atención médica, los organismos encargados de hacer cumplir la ley y las compañías de seguros. Están surgiendo métodos en la fotografía forense para analizar una imagen digital y determinar si ha sido alterada .
Anteriormente, la imagen digital dependía de procesos químicos y mecánicos; ahora todos estos procesos se han convertido en electrónicos. Es necesario que sucedan algunas cosas para que se produzcan imágenes digitales: la energía de la luz se convierte en energía eléctrica; piense en una red con millones de pequeñas células solares. Cada condición genera una carga eléctrica específica. Los cargos de cada una de estas "células solares" se transportan y se comunican al firmware para su interpretación. El firmware es lo que entiende y traduce el color y otras cualidades de la luz. Los píxeles son lo que se nota a continuación, con diferentes intensidades crean y provocan diferentes colores, creando una imagen o imagen. Finalmente, el firmware registra la información para una fecha futura y para su reproducción.
Hay varios beneficios de las imágenes digitales. En primer lugar, el proceso permite un fácil acceso a fotografías y documentos de Word. Google está a la vanguardia de esta "revolución" con su misión de digitalizar los libros del mundo. Esta digitalización permitirá buscar libros en los libros, lo que hará que las bibliotecas participantes, como la Universidad de Stanford y la Universidad de California Berkeley, sean accesibles en todo el mundo. [35] Las imágenes digitales también benefician al mundo médico porque "permite la transmisión electrónica de imágenes a proveedores externos, dentistas remitentes, consultores y compañías de seguros a través de un módem". [35] El proceso "también es respetuoso con el medio ambiente ya que no requiere procesamiento químico". [35] Las imágenes digitales también se utilizan con frecuencia para ayudar a documentar y registrar acontecimientos históricos, científicos y personales de la vida. [36]
También existen beneficios respecto a las fotografías . Las imágenes digitales reducirán la necesidad de contacto físico con las imágenes originales. [37] Además, las imágenes digitales crean la posibilidad de reconstruir el contenido visual de fotografías parcialmente dañadas, eliminando así la posibilidad de que el original sea modificado o destruido. [37] Además, los fotógrafos serán "liberados de estar 'encadenados' al cuarto oscuro", tendrán más tiempo para disparar y podrán cubrir sus tareas de manera más efectiva. [38] La imagen digital 'significa' que "los fotógrafos ya no tienen que apresurarse a llevar su película a la oficina, por lo que pueden permanecer en el lugar más tiempo sin dejar de cumplir con los plazos". [39]
Otra ventaja de la fotografía digital es que se ha ampliado a los teléfonos con cámara. Podemos llevar cámaras con nosotros a cualquier lugar y enviar fotos instantáneamente a otras personas. Es fácil para nosotros y ayuda en el proceso de autoidentificación para las generaciones más jóvenes [40]
Los críticos de las imágenes digitales citan varias consecuencias negativas. Una mayor "flexibilidad para hacer llegar imágenes de mejor calidad a los lectores" tentará a editores, fotógrafos y periodistas a manipular fotografías. [38] Además, "los fotógrafos de planta ya no serán fotoperiodistas, sino operadores de cámara... ya que los editores tienen el poder de decidir qué quieren 'fotografiar'". [38]
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