Gráficos y audio - Departamento de Tecnología Electrónica

Gráficos y audio
Jorge Juan Chico <jjchico@dte.us.es>, Julián Viejo Cortés <julian@dte.us.es> 2011, 2014
Departamento de Tecnología Electrónica
Universidad de Sevilla
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Objetivos
●
●
●
●
Comprender los fundamentos de la representación digital de
imágenes y audio
Conocer los principales formatos de codificación de datos
multimedia
Comprender la importancia de los algoritmos de compresión en
los formatos multimedia
Saber visualizar, reproducir y editar datos multimedia mediante
las aplicaciones adecuadas
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Contenidos
●
Gráficos
–
–
●
Mapas de bits
Dibujo vectorial
Audio
–
–
Codificación
Formatos
3
Mapas de bits
●
●
●
Los ordenadores componen imágenes mediante
el dibujo de puntos de distinto color llamados
"pixel"
El color de cada punto se codifica con un
número binario de un número determinado de
bits.
pixel
El número de bits empleado se llama
"profundidad de color".
–
Ej. 8 bits, 16 bits, 24 bits (color verdadero).
4
Mapas de bits
5
Mapas de bits
Codificación del color
●
●
Un determinado color se
forma componiendo tres
colores primarios en
distintas intensidades:
– ROJO (R),
– VERDE (G)
– AZUL (B)
Con 24 bits:
– 8 bits para cada color,
– 256 valores (0 ... 255)
RGB
0 0 0 negro
255 255 255 blanco
255 0 0 rojo intenso
255 255 0 amarillo
192 192 255 azul claro
255 128 0 naranja
6
Mapas de bits. Canales de color
canal rojo
canal azul
canal verde
7
Mapas de bits. Formatos
●
La mayor parte de los formatos emplean compresión
●
Compresión sin pérdidas
–
–
–
●
Emplean algoritmos similares a los usado para comprimir otros
tipos de datos
Ratio típico: 2 a 1 (depende de la imagen)
Ej: gif, png
Compresión con pérdidas
–
Emplean algoritmos que aprovechan la correlación espacial en el
color de los bits, modificando la imagen de forma “poco”
perceptible
●
–
–
–
Ej: transformada discreta de cosenos (DCT)
Ratio de compresión/fidelidad configurable (típico 10 a 1)
Especialmente adecuado para imágenes naturales (fotografía)
Ej: jpeg (jpg)
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Mapas de bits. Aplicaciones
●
Fotografía digital
–
–
–
–
–
–
●
almacenamiento
procesamiento
retoque fotográfico
Sistemas de teledetección
Postproducción de cine
Ej: The Gimp
Dibujo artístico
–
Ej: The Gimp, GNU Paint, Tux Paint
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Mapas de bits. Cálculos
●
Resolución: anchura (w) x altura (h) (pixels)
●
Profundidad de color: nº de bits para representar el color.
–
–
●
Número de canales: número de componentes de color.
–
–
●
Bits totales (d)
Bits por canal
Ej: rojo (R) + verde (G) + azul (B)
Canal alpha: nivel de transparencia (opcional)
Tamaño de la imagen sin compresión (s)
–
S=w*h*d
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Dibujo vectorial
●
Gráficos creados como conjunto de formas geométricas
–
●
círculos, rectángulos, líneas, cadenas de texto, ...
Descripción mediante lista de propiedades
–
–
–
–
forma
color
tamaño
coordenadas
●
Pueden describirse gráficos complejos con pocos datos
●
Transformaciones geométricas rápidas y sin pérdidas de calidad
●
SVG (Scalable Vector Graphics): formato que aspira a
convertirse en un estándar universal de gráficos vectoriales
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Dibujo vectorial. Aplicaciones
●
Dibujo artístico
●
Dibujo técnico
●
Creación de iconos, logos, etc.
●
Composición: cartelería, folletos, etc.
●
Ejemplos:
–
–
Inkscape
LibreOffice Draw
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Contenidos
●
Gráficos
–
–
●
Mapas de bits
Dibujo vectorial
Audio
–
–
Codificación
Formatos
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Audio. Codificación
A
t
●
●
El sonido se representa por una curva de amplitud (presión,
señal eléctrica, etc.) frente al tiempo.
Codificación digital:
–
Muestreo: se toma el valor de la señal a intervalos regulares.
Frecuencias típicas de muestreo (Hz): 11025, 22050, 44100
–
Cuantización: la amplitud se representa con un número
determinado de bits. Ej. 8, 16 bits.
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Audio. Codificación
...
●
●
22344 19233
8132
-6984 -15864
...
La calidad será mayor cuanto mayor sea la frecuencia de
muestreo y el número de bits por muestra
Ejemplo: calidad CD: 44100Hz, 16 bits/muestra
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Audio. Formatos
●
La mayor parte de los formatos emplean compresión
●
Compresión sin pérdidas
–
–
–
●
Emplean algoritmos similares a los usado para comprimir otros
tipos de datos, pero aprovechando la correlación temporal de los
datos
Ratio típico: 2 a 1 (depende de la imagen)
Ej: flac
Compresión con pérdidas
–
–
–
Emplean algoritmos que reducen o eliminan las componentes del
audio que se consideran poco perceptibles para la audiencia,
reduciendo así el volumen de datos necesario para representar la
onda de audio.
Ratio de compresión/fidelidad configurable (típico 10 a 1)
Ej: MPEG Audio Layer 3 (MP3), Ogg vorbis, Dolby AC3, ...
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Audio. Cálculos
●
Parámetros
–
–
–
–
–
Frecuencia de muestreo (f) [Hz] [muestra/segundo]
Tamaño de la muestra (m) [bits]
Número de canales (c)
Duración (t) [segundos]
Tamaño de datos sin compresión (s)
s= f ×m ×c×t
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