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ImagemImprimirDicionário critico

Imagem digital

Manuel José Damásio

Uma imagem digital é uma representação discreta de informação gerada e processada por um computador, ou adquirida através de um dispositivo de captura e processada posteriormente através de um computador. Enquanto informação digital, uma imagem deste tipo pode ser armazenada, distribuída, processada, transformada e devolvida por qualquer sistema de informação multimédia.

Palavras chave: representação visual; fotografia; código

Por imagem digital entende-se normalmente uma imagem que passou por um processo de digitalização, querendo-se com isto dizer que de uma dada imagem ou objecto foi produzida uma representação através da selecção de um conjunto discreto de pontos. O objecto que resulta deste processo é denominado "imagem digital" e o seu sinal "formato digital".

Uma imagem digital opõe-se a uma imagem analógica, na medida em que a segunda é representada como um conjunto contínuo e variável de valores e a primeira com um conjunto não-contínuo, finito e discreto de valores que correspondem a coordenadas espaciais limitadas e a intensidades finitas. Os elementos discretos que compõem uma imagem digital denominam-se pixels. (ver fig.1 - O pixel). A digitalização produz assim sempre uma representação que nunca pode ser mais do que uma aproximação à imagem, sinal, documento ou objecto que representa.

Uma imagem pode ser representada em formato digital numa variedade de formas. No seu nível mais básico, existem duas formas de codificar os conteúdos de uma imagem bidimensional num formato digital: raster - também conhecido como bitmap - e vectorial. Uma imagem raster é uma representação cujo processo de codificação digital consiste na divisão uniforme do plano da imagem numa grelha - matriz - finita de células: os pixels. O processo de representação da imagem vectorial assenta na utilização de uma série de elementos geométricos e comandos de desenho denominados vectores (ver fig. 2 - imagens raster e imagens vectoriais). Paralelamente a estas duas categorias centrais de imagem digital definidas a partir da codificação de uma imagem bi-dimensional, devemos ainda classificar como imagem digital toda a imagem tridimensional gerada por computador através da modelação de uma rede que é posteriormente colorida e texturizada.

Quando distinguimos entre imagens raster, ou bitmap, e imagens vectoriais, não podemos dizer que umas sejam de qualidade superior quando comparadas com outras. Se as imagens raster apresentam como grandes vantagens a velocidade de apresentação e qualidade que podem possibilitar, a dimensão dos ficheiros que geram e o consequente espaço de armazenamento que exigem, são algumas das desvantagens que apresentam quando comparadas com as imagens vectoriais, mais adequadas a trabalhos de natureza gráfica.

Quando falamos em sentido lato de imagem digital, devemos assim distinguir entre imagens digitais que resultam da aquisição de uma imagem, objecto, documento ou sinal analógico e respectiva codificação numa imagem digital, e imagens digitais que são totalmente geradas por computador. Qualquer que seja o caso, ambas as imagens após codificadas irão passar um processo de processamento computorizado.

Os principais temas associados à imagem digital são: codificação, que se entende como a transformação de um conjunto de pixels num conjunto de informação estatística não relacionada (Marques, 2006); compressão, que se entende como a remoção de informação considerada redundante de um conjunto de informação digital mantendo as qualidades de representação da imagem; transformação, que se refere ao potencial de alteração e geração de novas formas de representação a partir de uma imagem digital existente; e resolução, que se refere ao detalhe de informação espacialmente presente numa imagem digital em função do processo de amostragem (samplagem) porque esta passou. A resolução vai estar associada à dimensão e profundidade de representação de cada imagem.

Qualquer um destes temas está presente de forma distinta sempre que falamos de imagem digital, devendo no entanto ter-se sempre o cuidado de verificar qual a origem exacta da representação material original.

No caso das imagens adquiridas a partir de uma imagem analógica, a sua conversão para formato digital passa por três estágios: amostragem, quantificação e codificação.

Este processo de conversão é normalmente denominado de captura, o que equivale a afirmar que uma imagem digital não corresponde a um processo de gravação mas sim à aquisição parcial de um documento, manuscrito, texto impresso ou imagem fotográfica pré-existente. O processo de amostragem refere-se à selecção de zonas de intensidade variável que são sampladas através da atribuição de diferentes localizações no interior de um grelha. Após este momento, cada ponto de intensidade é convertido num valor integral de alcance finito, o que equivale ao estágio de quantificação. Uma imagem digital pode assim ser compreendida como uma grelha de pontos a que são atribuídos valores de tom (branco, preto ou variações destes - ver figura 3 para exemplo imagem a 1 Bit) que são representados através de código binário. A redução dos pixels constantes da imagem a uma formulação que os representa matematicamente constitui o processo de codificação e compressão da imagem.

O processo de compressão resulta da necessidade de reduzir o tamanho de informação digital que uma imagem pode incluir. Para além dos problemas de armazenamento que a grande dimensão dos ficheiros digitais acarretam, devemos ainda considerar que um modelo de consumo dos media cada vez mais centrado na distribuição massiva de conteúdos, entre os quais imagens digitais, não é compatível com uma realidade onde o tamanho dos ficheiros de imagens gere longos tempos de espera no acesso a imagens por exemplo via internet. Os resultados finais de qualquer processo de compressão variam em função do método utilizado e dos conteúdos de base da imagem que se está a comprimir.

Na generalidade dos casos, quando nos referimos a uma imagem digital estamo-nos a referir em exclusivo a uma imagem que sendo uma representação discreta de informação corresponde a uma representação fotográfica, apenas se distinguindo desta na sua formulação material. Tal visão da imagem digital não corresponde em pleno às diferentes variações da mesma, mas aponta para a centralidade de que se reveste o processamento para a criação de uma imagem digital.

As duas variáveis centrais deste processo de representação digital de informação são como já dissemos a compressão e a codificação.

O processo de digitalização corresponde em resumo à descrição num espaço 2d discreto de uma imagem analógica através de um processo de samplagem que se denomina precisamente de digitalização. Este processo envolve a divisão de uma imagem analógica em N linhas e M colunas. A intersecção de cada linha com uma coluna é denominada de pixel.

Uma imagem digital pode ser então compreendida na sua forma mais simples como uma grelha onde ó pixel é simultaneamente o valor de representação sintáctica na medida em que garante a visualização da imagem, e semântica, na medida em que é o seu agrupamento na grelha que garante o sentido da representação. A qualidade do processo de codificação e compressão irão ser garante do equilíbrio entre esta necessidade de representação e as exigências gerais do sistema.

A figura 4 representa um modelo geral de compressão com respectivas imagens de fonte e imagens resultado.

Os métodos de compressão podem ser divididos em duas categorias: lossy, quando um grau tolerável de deterioração da qualidade visual da imagem é aceitável, ou lossless, quando a imagem é codificada na sua qualidade máxima. O primeiro tipo de compressão deve ser utilizado para imagens de base fotográfica enquanto que o segundo tipo deve ser utilizado para imagens que tenham por base gráficos ou pinturas. A figura 5 mostra exemplos de compressão destrutiva em diferentes escalas recorrendo à norma de compressão JPEG.

Se a compressão se refere à redução da quantidade de imagem necessária para representar uma determinada quantidade de informação, a resolução vai-se referir ao detalhe de informação espacial - pixels - presentes numa imagem. A resolução de uma imagem digital é usualmente medida em pontos por polegada (dpi) ou em pixels por polegada (ppi) na medida em que estes traduzem a frequência espacial a que foi realizado processo de amostragem e quantificação da imagem, logo o volume de informação que esta encerra. Assim, por exemplo uma resolução de 72 dpi corresponde a 72 pixels presentes por cada polegada de imagem. O número total de pixels multiplicado pela dimensão física da imagem, corresponde à sua resolução total.

A dimensão de uma imagem em pixels corresponde às medições verticais e horizontais da imagem expressas em pixels. Para calcularmos a dimensão de uma imagem podemos seguir o exemplo da figura 6 e perceber que devemos encontrar a dimensão em pixels multiplicando cada polegada pelo valor de dpi (8"x300 dpi=2400 pixels de medida horizontal). No caso da figura 6 teríamos como resultado uma dimensão em pixels onde para uma imagem com uma resolução de 300dpi temos a medida de 2,400 pixels (8" x 300 dpi) por 3,000 pixels (10" x 300 dpi).

O último tema relevante para a compreensão de uma imagem digital refere-se à profundidade em bits da mesma. Esta profundidade é determinada pelo número de bits utilizados para definir cada pixels e quanto maior for a profundidade de bits maior o número de tons (conzas ou cor) que podem ser representados na imagem. Assim, uma imagem bitonal só tem pixels a 1 bit, uma imagem cinzenta já e composta por múltiplos bits de informação, tipicamente entre 2 e 8, e uma imagem a cores é representada por uma profundidade que pode variar entre 8 e 24 ou mais bits. Numa imagem a 24 bits, estes são agrupados em três canais de 8 bits cada, para vermelho, verde e azul gerando o modelo da cor emitida RGB com que podemos representar a partir de combinações uma infinidade de cores. A figura 7 ilustra a diferença entre imagens a 1, 8 e 24 bits.


Bibliografia

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Manovich, Lev, "Image Future" in Animation. An interdisciplinary Journal, volume 1, number 1, July 2006, Sage Publications, pp:25-44
Marques, O. "Image data representations" in Furth, B (editor) Encyclopedia of Multimedia, Springer Verlag, 2006, pp306-314
Wood, A. Digital Encounters, Routledge, 2007
"2d image representation" in
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