Prof. Maurizio Lucchini. Corso di Elaborazione Digitale delle Immagini

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1 Prof. Maurizio Lucchini Corso di Elaborazione Digitale delle Immagini

2 Introduzione

3 Le immagini possono essere memorizzate in formato numerico (digitale) suddividendole in milioni di punti, per ognuno dei quali si definisce il colore (sempre in termini numerici). Ogni quadratino di questa griglia prende il nome di pixel (picture element). Ad ogni pixel può essere assegnato un valore binario (0,1) Es. 0 se nel quadratino prevale il bianco e 1 se nel quadratino prevale il nero.

4 Immagine Bitmapped: la definizione di un immagine tramite i suoi pixel

5 Immagine verroriale: definita tramite funzioni geometriche che definiscono punti, linee, curve e poligoni

6 Immagine verroriale vs Immagine bitmap Essendo una generazione matematica, l immagine VETTORIALE ha il vantaggio di non risentire della sgranatura negli ingrandimenti.

7 Immagine verroriale vs Immagine bitmap Le immagini raster supportano in genere molti colori e trovano quindi applicazione in tutti quei casi in cui è richiesto un effetto pittorico o fotografico.

8 Immagine verroriale vs Immagine bitmap Immagini bitmap: maggiore velocità di rappresentazione (usati sul web).

9 Immagine verroriale vs Immagine bitmap Immagini bitmap: purtroppo l'ingrandimento di un'immagine bitmap, porta inevitabilmente ad un decadimento della qualità dell'immagine stessa (vengono evidenziate in modo più marcato le differenze fra pixel e pixel).

10 Immagine verroriale vs Immagine bitmap Immagini bitmap: non è possibile agire sulle impostazioni di ogni singolo elemento presente nell immagine stessa. Nell'immagine sottostante non è possibile variare le dimensioni di un elemento senza intervenire su quelle degli altri

11 Immagine verroriale vs Immagine bitmap - zoom

12 Immagini verroriali OGGETTI: Le applicazioni di grafica vettoriale lavorano con oggetti, più o meno complessi, che rimangono sempre accessibili e modificabili. Esistono vari tipi di oggetti (tra cui anche le bitmap), ma quelli più tipici sono le entità geometriche. MODELLI MATEMATICI: I modelli matematici sono gestiti direttamente dal software, mentre l utente manipola gli oggetti in modo intuitivo e interattivo.

13 Immagini verroriali: formati PS (Postscript): Formato sviluppato da AdobeSystems, originariamente per la stampa di documenti su stampanti laser, è un linguaggio di programmazione specializzato per la computer grafica vettoriale. EPS (Encapsulated Postscript): Estensione del formato PostScript che consente di incapsulare immagini bitmap (raster). PDF (Portable Data Format): Sviluppato da Adobe, è il formato più diffuso per condividere, indipendentemente dalla piattaforma, documenti di testi e immagini.

14 Immagini verroriali: formati DXF (Data Exchange File/Drawing Interchange Format): Formato sviluppato da AutoDesk per la memorizzazione di immagini bidimensionali. E supportato dalla maggior parte dei software di CAD. WMF (Windows Metafile Format):Formato di rappresentazione delle immagini in grado di contenere sia immagini bitmap che vettoriali, progettato esplicitamente per le piattaforme Windows. PICT: Formato grafico sviluppato da Apple Computer per la piattaforma Macintosh in grado di memorizzare sia immagini vettoriali che bitmap

15 Partiamo a contare i quadratini dal più in basso a sx Posso assegnare a questa figura geometrica la seguente serie di bit: Che posso memorizzare in un file, es: immagine.jpg

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17 Aumentando il numero dei quadratini, (pixel) in cui scompongo l immagine la digitalizzazione sarebbe più precisa

18 Aumentando il numero dei quadratini, (pixel) in cui scompongo l immagine la digitalizzazione sarebbe più precisa

19 Con 1 bit per pixel potremmo codificare assenza o presenza di nero. Anche le immagini in bianco e nero hanno diverse sfumature (livelli di grigio) Usando due bit per descrivere ogni pixel avremmo la possibilità di diversificare 4 tonalità di grigio diverse Assegnando otto bit (un byte) ad ogni pixel posso differenziare 256 livelli di grigio. E per le immagini a colori?

20 Proviamo ad associando ai 4 colori dei numeri

21 Aumentando la risoluzione, ci avviciniamo a figure più dettagliate con la stessa codifica

22 Il dettaglio dei disegni (Risoluzione) che acquisiamo sarà tanto maggiore quanti più numeri decidiamo di utilizzare per descrivere lo stesso disegno Potremmo descrivere tanti più colori quanti più numeri utilizzeremo per rappresentare la varietà (Profondità) cromatica

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24 PIXEL

25 Definizione dei colori In ogni punto, per rappresentare un qualsiasi colore dello spettro, è sufficiente definire l intensità dei tre colori fondamentali. Il numero di bit utilizzati per rappresentare il colore di un singolo pixel si chiama PROFONDITA DEL COLORE Disponendo di un byte per ogni componente di colore, potremo rappresentare 256*256*256 = colori.

26 Ciascun pixel contenuto in una immagine bitmap (mappa di bit) o raster (insieme di linee orizzontali tracciate elettronicamente) possiede quattro propietà fondamentali: Dimensione Tonalità Profondità di colore Posizione

27 Dimensione tutti i pixel contenuti in una immagine digitale hanno dimensioni identiche. La loro dimensione è determinata dalla risoluzione alla quale l immagine viene digitalizzata Es. 600 ppi (points per inch) indica che ciascun pixel misura 1/600 di pollice (1 pollice = 2,54 cm)

28 Tonalità I dispositivi di digitalizzazione assegnano un solo colore o valore di grigio a ciascunpixel L illusione dei toni continui si ottiene quando i pixel sono piccoli e quelli adiacenti variano leggermente l uno dall altro

29 Profondità di colore In base al numero di bit che vienne assegnato a ciascun canale del pixel è possibile stabilire quanti valori diversi può assumere il colore in quel pixel e questo ne determina la profondità.

30 Posizione Sono le coordinate riga colonna che ne stabiliscono la posizione all interno della griglia in cui è stata suddivisa l immagine

31 Sistema RGB l modello RGB è un sistema di codici di colori internazionale. E' un modello di colori "additivo" e cioè è un sistema che si basa su tre colori fondamentali (che non devono essere confusi con i colori primari) che sono il rosso, il verde ed il blu e da tre colori di tipo sottrattivo, il giallo, il colore magenta ed il ciano. RGB è l'acronimo di Red, Green e blue, i nomi dei colori additivi in lingua inglese.

32 Sistema RGB

33 C è differenza tra le immagini visualizzate a monitor e tramite stampa Sul monitor i colori delle immagini vengono composti sommando direttamente sul video le tre componenti fondamentali della luce Nella stampa i colori delle immagini vengono composti sulla carta. si basano sulla percentuale di luce assorbita dall inchiostro depositato sulla carta stampata

34 I componenti fondamentali possono essere il Rosso, Verde e Blu (Red Green Blue) usati per: produrre luminosità, come nell esempio sopra visto, dalla cui massima combinazione deriva il bianco (usato, ad esempio, per produrre il colore su monitor)

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36 Combinazioni di colori Oppure i componenti fondamentali possono essere il ciano magenta e giallo (CMY) usati per sottrarre luminosità, come nel caso della combinazione CMY (Cyan Magenta Yellow), dalla cui massima combinazione deriva il nero (usato, ad esempio, per produrre delle stampe su carta)

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38 Definizione dei colori Poiché si utilizzano 3 byte per rappresentare ogni pixel, queste immagini vengono definite a 24 bit Una immagine a colori di 100x100 pixel avrà bisogno di 100 x 100 x 3 byte = byte per essere rappresentata

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40 Il numero di punti, calcolato come Numero Colonne x Numero Righe, rappresenta la risoluzione di un immagine (es: 640x480) La risoluzione può venire espressa, però, anche in ppi o dpi (point per pollice o dot per inch) (es. 300 dpi)

41 Bitmap e risoluzione Il formato di rappresentazione per punti che abbiamo visto è definito BITMAP (o RASTER). E particolarmente adatto per riprodurre fotografie, dipinti e tutte le immagini per le quali ogni punto è significativo e deve essere descritto da un singolo elemento indipendente.

42 Immagini vettoriali Per immagini più simili a disegni che a fotografie, è possibile definire la figura in termini matematici: oggetti geometrici di base, quali curve, cerchi, ellissi, rettangoli, rette, linee, ecc.. Tale tipo di rappresentazione di un immagine si definisce vettoriale. In tale formato è presente tutta l informazione necessaria a riprodurre l immagine, a prescindere dalle dimensioni, pertanto si elimina il problema legato al rapporto tra risoluzione e definizione (per ingrandire o ridurre la riproduzione basta agire sul sistema di coordinate) In più avrà un minor ingombro in termini di spazio di memoria Occupato. Evidentemente non si presterà per rappresentare immagini composte da continue variazioni di colore, quali ad esempio le fotografie.

43 Formati dei file grafici Abbiamo visto come i dati inseriti nel computer vengono memorizzati all interno di strutture logiche denominate file a cui deve essere assegnato un nome e una estensione o formato che li Caratterizza. Vediamo quali sono i principali formati dei file grafici suddivisi in due categorie fondamentali: I formati adatti alla stampa I formati per la multimedialità e la visione in rete

44 Formati per Internet e la multimedialità: JPEG (.jpg) Joint Photographic Expert Group Ha una compressione con perdita di dati La sua principale caratteristica è quella di poter scegliere il livello di compressione e di modulare quindi il rapporto tra qualità dell immagine e dimensioni del file

45 Formati per Internet e la multimedialità: GIF (.gif) Graphics Interchange Format È un formato relativamente povero, in quanto riduce a 256 la gamma dei colori. Trova largo uso in Internet per la rappresentazione di elementi grafici come pulsanti, scritte, logo. Permette inoltre di rendere gli oggetti trasparenti e di poterli quindi integrare con gli sfondi di una pagina web.

46 BMP (.bmp) Bitmap Sviluppato per essere compatibile con tutte le appicazioni Windows. Può salvare in b/n, in scala di grigi, in scala di colore e in RGB, ma non in CMYK Non essendo dotato di compressione produce file di dimensioni consistenti

47 TIFF (Tagged Image File Format) Consente di ottenere immagini di qualità molto elevata ed è quindi utilizzato molto spesso nell'editoria. Questo formato (estensione file tif o tiff) consente di visualizzare milioni di colori, la dimensione dei file di immagine ottenuti è però solitamente maggiore rispetto a quella dei file creati nei formati GIF o JPEG. E il formato principe per la stampa di qualità.

48 Formati per Internet e la multimedialità: PNG (Portable Network Graphics):è stato sviluppato come alternativa senza brevetto al formato GIF ed è utilizzato per la rappresentazione di immagini sul web. Questo formato (estensione file png) consente di visualizzare milioni di colori. Supporta la trasparenza ma non l'animazione.