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Immagini. Le immagini Immagine fotografica (analogica): Immagine fotografica (analogica): è composta da milioni di pigmenti colorati molto piccoli e spazialmente.

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Presentazione sul tema: "Immagini. Le immagini Immagine fotografica (analogica): Immagine fotografica (analogica): è composta da milioni di pigmenti colorati molto piccoli e spazialmente."— Transcript della presentazione:

1 Immagini

2 Le immagini Immagine fotografica (analogica): Immagine fotografica (analogica): è composta da milioni di pigmenti colorati molto piccoli e spazialmente irregolari. Si parla di grana della fotografia sulla pellicola fotografica sono posti dei materiali fotosensibili che alterano il loro stato se colpiti dalla luce limmagine e ottenuta per analogia con la quantità di luce che ha impresso i diversi punti della pellicola durante la fase dellesposizione Immagine digitale: Immagine digitale: è composta da pixel (picture element) disposti su una griglia i diversi colori che rappresentano le immagini sono memorizzati come numeri in fase di acquisizione delle immagini digitali (macchina fotografica digitale) ad ogni colore e associato un numero in fase di visualizzazione (monitor) ad ogni numero e fatto corrispondere un colore

3 Da analogico a digitale digitalizzazione Il processo che trasforma unimmagine in una sequenza ordinata di numeri e detto digitalizzazione la digitalizzazione avviene con uno scanner (per una singola immagine) o con le macchine fotografiche digitali Campionamento spaziale Campionamento spaziale operazione con la quale unimmagine continua e trasformata in un insieme di rettangoli più o meno grandi immagine come matrice di pixel Quantizzazione cromatica Quantizzazione cromatica ad ogni pixel e associato un colore dato dalla media dei colori presenti allinterno della porzione di immagine sottesa al pixel Pixel: Pixel: elemento minimo dinformazione

4 Immagine digitale Un'immagine digitale è la rappresentazione di un'immagine bi-dimensionale tramite una serie di valori numerici, che la descrivono a seconda della tecnica utilizzata Le immagini digitali sono di due tipi immagini vettoriali immagini vettoriali insieme di punti uniti in linee o altre primitive grafiche immagini raster immagini raster matrici di pixel

5 Esempi

6 Immagini vettoriali Nella grafica vettoriale, unimmagine consiste di oggetti grafici (punti, linee, rettangoli, curve, …) ognuno dei quali è definito da una funzione matematica qualità maggiore compressione rispetto alle immagini raster facilmente manipolabili (scalatura, rotazione, …) la realizzazione di immagini vettoriali non è una attività intuitiva La grafica vettoriale ha un notevole utilizzo nell'editoria, nell'architettura, nell'ingegneria e nella grafica realizzata al computer tutti i programmi di grafica tridimensionale salvano i lavori definendo gli oggetti come aggregati di primitive matematiche nei personal computer l'uso più evidente è la definizione dei font

7 Immagini raster Limmagine è una griglia rettangolare (raster) di pixel Ad ogni pixel e associato un colore realistiche veloci da visualizzare occupano più memoria meno versatili da gestire Al contrario delle immagini vettoriali con lingrandimento la qualità dellimmagine peggiora Sono ideali per fotografie e illustrazioni pittoriche

8 Rappresentazione dei colori Il colore puo essere definito con due tecniche modalità indicizzata: modalità indicizzata: se l'immagine contiene pochi colori (massimo 256) si crea un elenco dei colori da utilizzare e nella scacchiera viene inserito l'indice che punta allo specifico colore del pixel palette di colori modalità true color: modalità true color: nel caso si vogliano utilizzare molti più colori il singolo pixel non definisce più l'indice a una tavolozza di colori ma definisce il colore direttamente. spazio dei colori: RGB, CMY, HSB, …

9 Palette Nel caso di 8 bpp per immagini a colori viene utilizzato un sistema di codifica mediante palette (tavolozza di colori) e una lista di colori scelti nell'insieme di tutti quelli disponibili e possibile ottenere differenti effetti di colore sulla stessa immagine semplicemente cambiando la sua pallette look up table Si sfrutta il concetto di look up table (LUT) ad ogni colore della tavolozza è associato ad un indice il pixel indica lindice di questa tabella La rappresentazione dei pixel attraverso indici nella tavolozza permette un drastico risparmio di memoria e tempo computazionale, ma limita la gamma di colori utilizzabili a quelli presenti nella tavolozza

10 Palette

11 Caratteristiche Dimensione Dimensione numero di pixel che compongono unimmagine 1024x1024, 512x512, … Risoluzione Risoluzione densità dei pixel che formano l'immagine numero di pixel che sono contenuti nell'unità di misura considerata spesso misurata in dpi (dots per inch, ovvero punti per pollice) 1 inch = 2,54 cm)

12 Risoluzione La risoluzione lega la dimensione dellimmagine con la grandezza e con la densità dei punti con cui viene visualizzata Maggiore è la risoluzione migliore è la discriminazione dei dettagli e migliore è la possibilità di fare zooming La risoluzione interviene sia al momento della visualizzazione dellimmagine (es. quando cambio la risoluzione dello schermo) e sia al momento della sua acquisizione (es. con la macchina fotografica digitale) Per visualizzare unimmagine digitale su un monitor 72 o 96 dpi per una stampante a getto dinchiostro tra i 150 e i 300 dpi per una stampante laser 600/1200 dpi

13 Esempi

14 Caretteristiche Profondità di colore Profondità di colore linformazione contenuta in un pixel e rappresentata in bit quantità di bit necessari per rappresentare il colore di un singolo pixel in un'immagine bitmap maggiore è il numero di bit per pixel, tanti più colori si potranno riprodurre bit(s) per pixelbpp questo concetto è anche noto come bit(s) per pixel, ovvero bpp se N è la profondità di colore il numero di possibili tonalità sarà 2 N N=8; con un byte (8 bit) si possono codificare 256 tonalità Nota: con le profondità di colore più basse (ad es. N=8), il valore memorizzato per ciascun bit è generalmente un indice nella palette

15 Occupazione di memoria Occupazione = Dimensione x Profondità di colore Esempio: immagine da stampare a 10x15 cm, risoluzione 300dpi, profondità di colore 24 bit piu di 6 Mb E necessario ridurre loccupazione in memoria lavorando su risoluzione dimensione profondità di colore tecniche di compressione tecniche di compressione

16 Formati dei file grafici Tecniche di memorizzazione dei valori dei pixel: senza compressione: senza compressione: il numero dei valori memorizzati è M x N e non c'è nessun risparmio di spazio con compressione: con compressione: il numero dei valori memorizzati è inferiore a M x N con un risparmio proporzionale al grado di compressione lossless senza perdita di informazione (lossless) lossy con perdita di informazione (lossy)

17 File non compressi Questi formati di file hanno richieste di elaborazione minima, non essendo necessari algoritmi di compressione (in fase di scrittura) e decompressione (in fase di lettura) Mancando di compressione, risultano particolarmente voluminosi, in termini di spazio occupato su disco (o altro dispositivo di memorizzazione) rispetto agli altri formati raw raw bmp bmp

18 Bitmap Per ogni pixel sono indicati 3 byte, corrispondenti al rosso, al verde e al blu sono contenute altri informazioni necessarie per la corretta visualizzazione dellimmagine come numero di pixel in una riga, risoluzione spaziale, profondità di colore Dimensione file bitmap area * risoluzione grafica * profondità di bit esempio: un'immagine di dimensioni fisiche di 2,3 inch × 4,6 inch ha una risoluzione grafica di 150 dpi ed una profondità di colore RGB di 8 bit per canale cromatico. Quanta memoria occupa complessivamente? (5,3 × 4,6) × (150 × 150) × 3 = byte = 1,57 Mb

19 File compressi lossless Le immagini salvate con un algoritmo di compressione dati lossless occupano meno spazio nei dispositivi di memorizzazione, mantenendo inalterata tutta l'informazione originale png png gif gif

20 GIF e PNG Gif: Gif: formato sufficientemente leggero per poter essere trasferito in rete lidea fu di estrarre per ogni immagine, dai 16 milioni di colori possibili, un sottoinsieme di 256 colori che meglio degli altri rappresentano i colori dellimmagine poiché limmagine contiene solo 256 colori e facile avere sequenze di pixel simili in punti diversi dellimmagine e quindi e possibile comprimere i dati file di piccole dimensioni Png: Png: non ha molte delle limitazioni tecniche del formato GIF può memorizzare immagini in colori reali (mentre il GIF era limitato a 256 colori) ha un canale dedicato per la trasparenza (canale alfa)

21 JPEG lossy E il formato di compressione lossy più usato per la conservazione delle immagini lidea è eliminare tutte le informazioni che il nostro cervello non è in grado di percepire si ottiene unimmagine contenuta in un file molto più leggero ma simile alloriginale Lalgoritmo è basato sullo studio della percezione umana rispetto agli stimoli visivi ed è adatto per la memorizzazione di fotografie e immagini realistiche se le memorizzassimo in bitmap avremmo dei file mastodontici In fase di salvataggio lutente decide la qualità dellimmagine minore è la qualità dellimmagine più leggero è il file ma minori sono i dettagli presenti nellimmagine risultante

22 Esempio

23 Il colore Le caratteristiche che si usano per distinguere un colore da un altro sono tonalità tonalità: e il colore puro saturazione: saturazione: intensità di una specifica tonalità una tinta molto satura ha un colore vivido e squillante; al diminuire della saturazione, il colore diventa più debole e tende al grigio. Se la saturazione viene completamente annullata, il colore si trasforma in una tonalità di grigio luminosità: luminosità: quantità totale di luce che una sorgente luminosa appare emettere incorpora la nozione acromatica di intensità è un attributo soggettivo, difficile da misurare alcune tinte sono implicitamente più luminose (brillanti) di altre

24 Il colore

25 Spazio dei colori I colori possono essere ambientati in uno spazio colore che generalmente è uno spazio tridimensionale ogni colore è rappresentato da una terna di numeri XYZ Ci sono diverse rappresentazioni dello spazio colore RGB RGB (red, green, blue) CMY CMY (cian, magenta, yellow) HSL HSL (hue, saturation, lightness) E possibile passare da una rappresentazione allaltra attraverso delle formule di conversione

26 Modello RGB Nel modello RGB, un colore è definito da 3 componenti che rappresentano i colori primari: rosso, verde e blu per convenienza, si normalizzano le componenti in modo da avere un cubo con componenti RGB appartenenti allintervallo [0,1] per ogni pixel si indicano le quantità di rosso verde e blu che ne compongono il colore Sintesi additiva Sintesi additiva unendo i tre colori con la loro intensità massima si ottiene il bianco. La combinazione delle coppie di colori dà il cìano, il magenta e il giallo Un'immagine può essere scomposta, attraverso filtri o altre tecniche, in questi colori base che, miscelati tra loro, danno quasi tutto lo spettro dei colori visibili

27 Esempio RGB

28 Modello CMY Il modello CMY (Cyan, Magenta, Yellow), è tipicamente usato nelle stampanti poiché la carta è bianca e quindi si sottrae dal bianco piuttosto che aggiungere al nero come nel modello RGB Sintesi sottrattiva del colore I colori CMY sono complementari ai colori RGB il ciano (C) assorbe lilluminazione rossa il magenta (M) assorbe il verde il giallo (Y) assorbe il blu il K (quando specificato), indica lintensità del nero

29 Esempio CMYK

30 Modello HSB HSB (Hue Saturation Brightness ) o HSV (Hue Saturation Value ) rispecchia la modalità di percezione umana Ha tre parametri tonalità h: tonalità; indica il colore su una ruota di colori standard (tra 0° e 360°) saturazione s: saturazione; indica la purezza del colore ovvero la quantità di grigio rispetto alla tonalità (tra 0 e 100) luminosità b: luminosità; indica la chiarezza del colore (tra 0 e 100) Mentre RGB e CMY sono legati ai dispositivi di visualizzazione (i.e., monitor e stampanti), lo spazio HSL è legato alla percezione umana

31 Istogramma Listogramma dellimmagine è la rappresentazione grafica della quantità di pixel per ogni livello di grigio presente nellimmagine lasse orizzontale viene suddiviso in tante parti quanti sono i valori della profondità di colore dellimmagine lasse verticale rappresenta il numero di pixel che hanno un particolare livello di grigio Listogramma fornisce una raffigurazione sintetica del contenuto cromatico o di luminosità dellimmagine si perde linformazione relativa alla posizione spaziale dei pixel Nelle immagini a colori si possono generare 3 istogrammi separati dipendono da come viene rappresentato il colore, es. RGB

32 Istogramma dinamica Listogramma fornisce informazione sulla dinamica dellimmagine (estensione della gamma tonale) gamma tonale Listogramma fornisce informazioni sulla gamma tonale (varietà di colori coinvolti nellimmagine) Problemi: gestione dinamica della luminosità, si cerca di tenere una luminosità che renda listogramma centrato sul valore medio dellistogramma (per evitare le sovraesposizioni) Ma se sto fotografando paesaggi nevosi mi ritrovo con immagini scure Posso cambiare la LUT

33 Riferimenti 2.html 2.html

34 Scala tonale E la quantità di colori visualizzabili In unimmagine a livelli di grigio (ldg) è linsieme di tutti i livelli di grigio che la compongono In unimmagine a colori è linsieme di tinte e sfumature


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