Le immagini digitali: formati e compressione dei dati in Informatica

L'immagine digitale

Un'immagine è una rappresentazione pittorica di un soggetto L'immagine digitale è una regione rettangolare contenente dei valori che forniscono la rappresentazione di un'immagine reale

Il processo di trasformazione da immagine reale ad immagine digitale perde dei dati, in maniera non invertibile (ma viene preservato l'originale)L'immagine digitale Come esempio prendiamo l'immagine reale della Gioconda di Leonardo da Vinci L'immagine digitale della Gioconda, che viene riprodotta da un monitor, è una ottima rappresentazione del quadro, ma non potrà mai essere identica all'originale

Il processo di digitalizzazione

L'acquisizione di un'immagine è effettuata da una telecamera o da un altro sensore ottico, che generano un segnale ancora analogico.

Il segnale viene convertito in segnale digitale per mezzo di un convertitore analogico-digitale La digitalizzazione è la trasformazione di un segnale continuo in un segnale discreto, attraverso una sequenza di bit, per la rappresentazione al calcolatore

Caratteristiche di una immagine

14 14 14 14 19 19 9 9 14 |14 14 14 19 19 14 14 14 14 14 14 19 19 14 14 14 14 19 19 14 14 19 19 19 19 14 1 14 19 19 19 19 13 19 19 9 9 13 13 19 19 9 9 13 19 19 9 9 13 13 19 10 9 9 14 14 14 14 19 |19 14 14 14 19 14 14 14 14 19 19 14 14 19 19 19 19 9 9 4 19 19 |19 14 14 19 19 19 19 9 9 14 14 19 19 19 19 L'immagine analogica è composta da milioni di pigmenti colorati molto piccoli e spazialmente irregolari. Nelle fotografie si parla di grana. L'immagine digitale è composta da pixel (picture element) disposti su una griglia regolare (solitamente quadrata, ma può assumere anche altre forme) 0 9 P 14 14 9 14|14 15 12 13

Caratteristiche di una immagine digitale

Le principali caratteristiche di un'immagine digitale sono Dimensione: il numero di pixel presenti in orizzontale e verticale (es: 640×480) Risoluzione: il numero di pixel contenuti in un pollice quadrato (1 pollice = 2.54 cm). Valori standard variano tra 200-1200 dpi. Rappresenta la densità di punti in un'immagine, ed è in relazione al supporto di visualizzazione Profondità: numero di bit x pixel

I pixel

• Gli elementi della matrice di un'immagine bidimensionale si dicono pixel (Picture Element)
• Voxel (VOlume ELement) sono gli elementi di un'immagine tridimensionale

Pixel e voxel sono la più piccola unità elementare che compone un'immagine digitale Tutti i punti dell'immagine reale che si trovano all'interno di un pixel o voxel sono rappresentati allo stesso modo

I pixel nelle immagini digitali raster

Le immagini digitali raster sono composte da pixel (punti dell'immagine) affiancati l'uno all'altro, ciascuno con una determinata tonalità cromatica. All'occhio, i pixel si confondono a formare tonalità di colore continue. Maggiore è il numero di pixel su una superficie, più definita risulterà la riproduzione dell'immagine Il numero di bit utilizzati da un calcolatore per rappresentare un'immagine si dice profondità dell'immagine e si misura in bit x pixel (solitamente 24 bit, 8 per ogni immagine di colore RGB)

Il colore

Il colore è un'importante informazione per la rappresentazione di una immagine

• Per poter rappresentare un colore esistono diversi modelli, impiegati al variare del mezzo trasmissivo: RGB (Red - Green - Blue): modello additivo per monitor. Ogni colore è la somma di una precisa quantità di rosso, verde e blu CMYK (Cyan, Magenta, Yellow, blak): modello sottrattivo per stampanti, quando la luce bianca colpisce il pigmento di colore, una precisa onda di colore viene trattenuta. HSB (Hue - Saturation - Brightness)

Caratteristiche del colore

Cromaticità: attributo che rende possibile classificare un colore Saturazione: indice di quanto un colore si differenzia da un bianco di pari luminosità Luminosità: attributo per cui un colore viene visto scuro o lucente

I formati digitali

Le immagini digitali sono classificate in 2 grandi categorie:

• Bitmap o raster: sono le immagini di cui abbiamo parlato fino adesso, caratterizzate da pixel. I maggiori problemi riguardano le dimensioni occupate, e la perdita di qualità ad alti ingrandimenti.
• Vettoriali: sono definite a partire da un insieme di oggetti grafici (linee, archi, curve).

Formati digitali: RASTER e VECTOR

RASTER VECTOR

La compressione dei dati

Una delle problematiche maggiori nella gestione di immagini digitali è legata alla dimensione dei file. Per risolvere (parzialmente) il problema, si ricorre alla compressione, che può essere di 2 tipi: Lossy: si attuano complesse trasformazioni, che scartano particolari normalmente non rilevabili. Lossless: compressioni senza perdita di alcuna informazione, però sono meno performanti.

Formati di compressione dei dati

I formati maggiormente utilizzati sono

• jpeg: raster, lossy; attua politiche di compressione estremamente sofisticate, per non degradare eccessivamente l'immagine compressa. È presente anche una thumbnail dell'immagine. 8 bit per colore
• png: raster, lossy; permette di gestire i livelli e le trasparenze. 8 bit per colore tiff: raster, lossy; permette la digitalizzazione con diverse profondità di bit per pixel gif: raster, lossless; ma riesce a gestire solo 256 colori differenti