Mídias Discretas. Dados Multimídia

Transcrição

1 Mídias Discretas Processamento da Informação Digital Dados Multimídia Representar letras, números e caracteres especiais é simples. O problema é representar de forma precisa e econômica sons, imagens, vídeos, etc. 1

2 O que é mídia? termo em inglês media plural da palavra medium em latim Substantivo que significa meio, centro Meio de distribuir e representar informação Mídia de Percepção Mídia de Representação Mídia de Apresentação Mídia de Armazenamento Mídia de Transmissão Mídia Mídia de Percepção Como os humanos percebem informação? visão, audição, olfato, paladar, tato Mídia de Representação Como a informação é codificada em um computador? texto, imagem gráfica (vetorial), imagem estática(matricial), áudio, vídeo 2

3 Mídia Mídia de Apresentação Qual meio é utilizado como dispositivo de saída ou entrada de informações em um computador? Sistemas de entrada e saída Saída: monitores, caixas de som, papel Entrada: teclados, câmeras e microfones Mídia de Armazenamento Onde a informação é armazenada? Discos magnéticos, discos óticos, fitas magnéticas, Papel Mídia Mídia de Transmissão Qual meio é utilizado para transmitir dados? Meios físicos (cabos metálicos, fibras óticas, ondas de rádio) 3

4 Classificação dos Tipos de Mídia Mídias discretas (estáticas ou em bloco) Compostas por itens de informação independentes do tempo mídia com dimensões unicamente espaciais textos, imagens, gráficos tempo não faz parte da semântica da informação Download é a operação de recuperação de uma mídia discreta. tráfego em rajada Classificação dos Tipos de Mídia Mídias contínuas (dinâmicas ou dependentes do tempo) O tempo ou a dependência temporal entre os itens de informação fazem parte da própria informação mídia com dimensões temporais áudios, vídeos e animações tempo faz parte da semântica da informação Se a dependência temporal não for respeitada, o significado pode ser alterado Streaming é um termo usado para indicar que uma mídia contínua está sendo enviada e apresentada diretamente no destino à medida que é recebida (em tempo real) 4

5 Classificação dos Tipos de Mídia Mídias capturadas versos sintetizadas Informações capturadas do mundo real imagens, vídeos e sons Informações sintetizadas pelo computador Texto, gráficos e animações Mídias Discretas Mídias discretas (estáticas) Texto Gráficos e Imagens Estáticas 5

6 Caracteres são convertidos para uma representação com um número fixo de bits Captura de Texto Digitação, OCR (Optical Character Recognition) Texto não-formatado Texto limpo (plaintext) Ex.: código ASCII 7 bits / 8 bits, EBCDIC, Unicode Texto formatado Richtext Mídia Texto Cadeia de caracteres de estilos diferentes (fontes, tamanho, cor, negrito, itálico,...) Ex.: formatos proprietários de editores de texto, linguagens de marcação (PS, HTML, latex) Representação Digital de Imagens Bloco bidimensional de pixels ou pels (picture elements), sendo cada pixel representado por um número fixo de bits Padrão de cores: RGB, YUV Captura de Imagens Câmera Fotográfica, Scanner, etc. Tipos Gráficos Imagens estáticas (fotografias, paisagens) 6

7 Representação Digital de Imagens X=640 pixels VGA Video Graphics Display y=480 pixels 8 bits por pixel 256 cores Representação Digital de Imagens Estrutura da Imagem Resolução geométrica (resolução espacial) Dimensão da matriz de pixels (x por y) Resolução de cor profundidade do pixel (pixel depth) Número de bits por pixel determina o número de cores que podem ser reproduzidas em cada pixel 12 bits (4 por componente de cor) resulta em 4096 possíveis cores. 24 bits (8 por componente de cor) resulta em mais de 16 milhões de cores possíveis (224), porém como o olho humano não consegue distinguir entre este número de cores tão alto, muitas vezes um subconjunto de tais possíveis cores é utilizado (Tabela de Cores ou CLUT color lookup table). 7

8 Representação Digital de Imagens Imagem matriz de pontos ou pixels, com resolução horizontal (eixo X) e vertical (eixo Y), para cada ponto da matriz tem-se uma cor associada (obtida de forma direta ou através de uma tabela de acesso indireto - "tabela de palette ). Representação Digital de Imagens Tratamento e análise de imagens. Processamento de Imagens manipulação e exibição de imagens prontas, envolve processos de tratamento da imagem e processos que permitam a interface entre dispositivos de entrada e saída gráfica e o arquivo de imagem. não possui como fim a geração de uma imagem a partir de dados, mas a manipulação de uma imagem previamente gerada e até possivelmente a extração de informações a partir desta imagem. 8

9 Representação Digital de Imagens Aplicações: Tratamento e melhoria de imagens Medicina, Controle de Qualidade, Biologia, Sistemas de Monitoração e Controle (segurança), Geologia, Sensoriamento Remoto (imagens de satélites), Metereologia, etc. Reconhecimento e classificação de objetos presentes em uma imagem Sistemas de segurança (impressões digitais), interpretação automática de textos, visão artificial, robótica, exploração automatizada (sistemas antibombas, exploração submarina, mísseis teleguiados), etc. Digitalização da Mídia AMOSTRAGEM PONDERAÇÃO QUANTIZAÇÃO Imagem natural A imagem é amostrada face à matriz de pixels As amostras discretas (pixels) são ponderadas Os pixels são convertidos à forma numérica 9

10 Digitalização da Mídia O pixel é o menor elemento de resolução de uma imagem. O número de bits utilizado para descrever um pixel designa-se por profundidade do pixel. A profundidade de cor para imagens Preto/Branco é 1 bit (0 preto e 1 branco) A profundidade de cor da imagens coloridas varia entre 2, 4, 8, 12, 16 ou 24 bits, conforme o número de cores incluídas na imagem. Digitalização da Mídia 2 bit (2 2 ) -> 4 (00 preto, 01 branco, 10 verde, 11 azul) 4 bit (2 4 ) -> 16 (0000 preto, branco, 0010 verde...) 8 bit (2 8 ) -> 16 (0000 preto, 0001 branco, 0010 verde...) 16 bit (2 16 ) -> aprox. 24 bit (2 24 ) ->

11 Digitalização da Mídia Medido em termos de Bytes Requisito de armazenamento = HVP/8 Nº pixel em cada linha (H) Nº Linhas na Imagem (V) Número de bits por pixel (P) Ex. Cálculo de uma Imagem: Requisito de armazenamento = HVP/8 Nº pixel em cada linha (H) = 600 pixel Nº Linhas na Imagem (V) = 480 linhas Número de bits por pixel (P) = 24 Necessita 864 Kbytes para representar a imagem Representação Digital de Imagens Resolução espacial da visão mede quantos pontos (pixels) diferentes o olho pode distinguir em uma imagem. Campo visual humano matriz de x pixels. Televisão comum 512 x 480 pixels (NTSC - National Televison Standards Committee ou PAL-M: variação do padrão PAL - Phase Alternate Lines). Televisão de alta definição (HDTV) x pixels Computadores PC resolução determinada pelo modo gráfico escolhido dentro do limite estabelecido, valores comuns: 640 x 480, 800 x 600 e 1024 x 768. Razão de aspecto do monitor: 4/3 computadores e televisão comum e 2 (aproximadamente) para cinema e HDTV. 11

12 Representação Digital de Imagens "COR" "tri-stimulus theory Ser humano sistema visual - três tipos de sensores capazes de identificar três faixas diferentes de "espectros de energia". As faixas correspondem às tonalidades de Vermelho (Red) 700nm, Verde (Green) 546,1nm e Azul (Blue) 435,8nm. O ser humano vê na realidade a combinação resultante da mistura destas três cores básicas. Representação Digital de Imagens Alguns tipos de ondas eletromagnéticas e seus respectivos comprimentos de onda. 12

13 Representação Digital de Imagens Sistema de cores utilizado nos computadores Usualmente o sistema RGB (Red-Green-Blue) sistema aditivo controla a intensidade da geração das três cores básicas- primárias aditivas. Definição de cor no computador especifica-se a intensidade (valor associado) aos emissores R, G e B. Sistema aditivo fontes emissoras de luz. Sistema subtrativo utilizadas tintas, os pigmentos absorvem determinadas cores e refletem outras. Sistema RGB componentes estão presentes com a sua intensidade máxima. intensidade zero nas três componentes. 13

14 Sistema RGB Uma cor é representada pela intensidade de três cores primárias (teoria Tristimulus): vermelho, verde e azul, com cada valor variando de 0 a 255. Exemplos: Branco=255, 255, 255 Vermelho=255, 0, 0 Verde=0,255,0 Azul=0,0,255 Preto=0,0,0 Sistema RGB 14

15 Decomposição em RGB Codificação das Cores Codificação das cores canal de cor - cada cor primária usada para representar uma dada cor; amostragem de cores - a intensidade de cada primária é codificada no valor de um canal; quantização das cores - número de bits por canal, comumente: 1 a 8. 15

16 Codificação das Cores Codificação das cores em sistemas de cor verdadeira, o valor do pixel é a combinação dos valores dos canais; em sistemas de paleta, o valor do pixel é um índice na tabela de cores; o canal alfa: pode ser usado para representar a transparência de um pixel. Codificação das Cores Quantização de cores Reduzir o espaço de cores de uma imagem. Seleção de um subconjunto das cores originais para aproximar estas cores. Problema de otimização, ou seja, qual o melhor subconjunto (depende da aplicação)? 16

17 Codificação das Cores Quantização das cores 8 bits para codificação de cada primária (olho humano níveis de luminância); Sistema de 3 primárias 24 bits/pixel Sistema de cor verdadeira Reproduz cerca de 16 milhões de cores. Alternativa mais barata (redundância de cores em sistemas de 24 bits): 5 bits/cor 15 bits cores codificação não simétrica - sacrificar o azul na codificação. Codificação das Cores Sistema de Cor Verdadeira 17

18 Paletas Codificação das Cores Usada quando a capacidade de reprodução de cores do sistema é < a dos sistemas de cor verdadeira; O conteúdo do pixel é enviado como índice para uma tabela armazenada em uma memória especial (não é enviado diretamente ao monitor); Da tabela é retirado o valor para o monitor - Paleta (palette) ou tabela de cores (color look-up table); profundidade (tamanho em bits) do pixel memória para armazenamento da imagem. Codificação das Cores Sistema de Paleta 18

19 Paletas Codificação das Cores Número de cores exibíveis: Determinada pela profundidade do pixel Modos VGA e SuperVGA (8 bits) cores simultâneas. Imagens em sistemas de 8 bits normalmente não são realistas. troca-se resolução espacial por resolução de cores; representação de cada ponto da imagem por um grupo de pixels vizinhos (dithering). Codificação das Cores TIFF(simulação em JPEG de alta qualidade) GIF sem dithering (Tamanho: 02 Kb) GIF com dithering Tamanho: 08 Kb 19

20 Codificação das Cores 1 1 bit (2 cores) 2 4 bits (16 cores) 3 6 bits (64 cores) 4 8 bits (256 cores) 5 16 bits (65536 cores) Propriedades das Cores As três propriedades mais importantes, de uma fonte de luz colorida, usadas pelo olho humano são: Brilho (brightness) quantidade de energia que estimula o olho e que varia em uma escala de cinza do preto (mais baixo) para o branco (mais alto). É independente da cor da fonte. Matiz (hue) Cor real da fonte de luz, cada cor tem uma freqüência/comprimento de onda diferente e o olho determina a cor a partir dela. 20

21 Propriedades das Cores Saturação (saturation) Representa a força ou vida da cor. Uma cor pastel tem um nível mais baixo de saturação que o vermelho, por exemplo. Matiz ou Tonalidade 21

22 Saturação Brilho 22

23 Dispositivos Gráficos Relação entre cores e bits/pixel: sistemas de 4 e 8 bits usam paleta; sistemas de 15 e 24 bits são de cor verdadeira; sistemas de 16 bits permitem 1 bit de canal alfa ou 1 bit a mais em um dos canais; sistemas de 32 bits permitem 8 bits de canal alfa. Dispositivos Gráficos Exemplos de dispositivos de cópia permanente: traçadores de gráficos; impressoras; registradores de filme; gravadores de vídeo. 23

24 Dispositivos Gráficos Exemplos de dispositivos interativos: tubos de raios catódicos; matrizes de diodos eletroluminescentes (LEDs); matrizes de dispositivos de cristal líquido (LCDs); painéis de plasma. Dispositivos Gráficos Relação entre memória, resoluções e cores: Resoluções / Cores K 16M K 300K 600K 900K K 469K 936K 1407K K 768K 1536K 2304K 24

25 Dispositivos Gráficos Dispositivos de entrada gráfica Bidimensionais Tridimensionais Scanner 3D a Laser Scanner de Toque com Braço Mecânico 25

26 Formatos de Imagens BMP GIF TIFF PNG JPEG 26

27 Bitmap Formatos de Imagens: BMP Usado no Windows Baseado no modelo RGB Profundidade do pixel 1 (preto/branco), 4, 8 e 24 bits Cabeçalho informações sobre tamanho, profundidade do pixel e tipo de compressão tabela de cores indica todas as cores usadas no bitmap (exceto para representação de 24 bits por pixel) Formatos de Imagens: GIF Graphics Interchange Format 24 bits por pixel (8 bits por componente R, G, B) GIF utiliza uma tabela de 256 cores com as cores mais usadas na imagem Cada valor na tabela tem 24 bits Utiliza o índice da tabela (8 bits) para representar cada pixel da imagem Reduz o número de cores representadas para 256 Comprime de 24 bits para 8 bits Compressão de 3:1 27

28 Formatos de Imagens: TIFF Tagged Imagem File Format Resolução de até 48 bits por pixel (16 bits por componente R, G, B) Usado para Imagens e documentos digitalizados Formato usado é indicado por um código Formato não comprimido (code number = 1) Comprimido com LZW (code number = 5) Códigos 2, 3 e 4 são usados para documentos digitalizados (mesmo formato de fax) Formatos de Imagens: PNG Portable Network Graphics Padrão W3C World-Wide Consortium Imagens em tons de cinza, com tabela de cores e true color (RGB), alpha channel (transparência) Profundidade do pixel: 1 a 16 bits por componente 28

29 Formatos de Imagens: JPEG Joint Photographic Experts Group Padrão ISO IS Define vários modos de compressão para uso em diversas aplicações Modo seqüencial com perdas modo básico Compressão de imagens monocromáticas e coloridas SEMPRE QUE SALVA, COMPRIME! Formatos de Imagens: SVG Scalable Vector Graphics - versão 1.1 (jan. 2003) Padrão do W3C ( Linguagem declarativa (XML) para descrição de gráficos bidimensionais Página web SVG (<svg>) ou embutido em XHTML Linguagem Modular Perfil XHTML+MathML+SVG Visualizadores SVG (plugins) Adobe SVG Viewer, Corel SVG Viewer Editores que exportam no formato SVG Adobe Illustrator, Corel Draw 29

30 Formatos de Imagens: SVG Características Principais: Lida com objetos geométricos (linhas e curvas) Formas básicas: rect, circle, ellipse, line, polyline, polygon Símbolos definidos pelo usuário <symbol> Inclusão de imagens estáticas (raster) Visualizador deve dar suporte a formatos PNG e JPEG no mínimo Formatação de texto (ou usa folhas de estilo CSS) Definição de metadados Formatos de Imagens: SVG Características Principais: Suporte a Animação <animate> Interatividade Execução de ações (animações ou scripts) em resposta a eventos como click, mouseover, mousedown... Definição de elos <a href=... > Definição de alternativas de conteúdo basedas em atributos de teste (usuário e plataforma) <switch> 30