FORMATOS DE IMAGEN

Existen gran variedad en los formatos de imágenes (más de 30). Todos utilizamos algún formato para poder visualizar, almacenar o escanear imágenes estos pueden ser: BMP, JPEG, PNG, TIFF, etc, estos son los que se usan con más frecuencia y los mas conocidos.

Tal vez no se conozcan todos estos tipos de formatos pero cada uno de ellos es diferente del otro ya sea por la forma de comprimir la información o que algunos almacenan de forma más eficiente según el tipo de imagen; algunos son más usados por la gente común en su PC otros se recomiendan solo para páginas web.

Los formatos que son más usados se derivan muchas veces de los programas de imagen que usan los usuarios debido a que la gran mayoría de gente tiene como sistema operativo al Windows ya sea en cualquiera de sus versiones, en este, los formatos más extendidos en potencia, son los que lleva el propio Windows. Los dos formatos que soporta el Paint de Windows son BMP y PCX, aunque la utilización del primero se hace mucho más notoria.

BMP:

El formato BMP (Bit Map) es el formato de las imágenes en bitmap de Windows. Aunque muy extendido, tiene la dificultad de la escasa compresión que realiza en los archivos por lo que ocupan rápidamente casi 1Mb. Pero el formato de Mapa de Bits tiene una importante característica a su favor, es que casi todos los usuarios tienen una PC que puede soportarlo.

BMP es un formato estándar que Windows utiliza para almacenar imágenes independientes del dispositivo e independientes de la aplicación. El número de bits por píxel (1, 4, 8, 15, 24, 32 o 64) de un archivo BMP determinado se especifica en un encabezado de archivo. Los archivos BMP con 24 bits por píxel son muy comunes. Los archivos BMP no suelen comprimirse y, por tanto, no son muy apropiados para su transferencia a través de Internet.

Dependiendo de la profundidad de color que tenga la imagen cada píxel puede ocupar 1 o varios bytes. Generalmente se suelen transformar en otros formatos, como JPEG (fotografías), GIF o PNG (dibujos y esquemas), los cuales utilizan otros algoritmos para conseguir una mayor compresión (menor tamaño del archivo).

Los archivos comienzan (cabecera o header) con las letras 'BM' (0x42 0x4D), que lo identifica con el programa de visualización o edición. En la cabecera también se indica el tamaño de la imagen y con cuántos bytes se representa el color de cada píxel.

A continuación se detalla la estructura de la cabecera de un fichero .BMP

Bytes Información0, 1 Tipo de fichero "BM"2, 3, 4, 5 Tamaño del archivo6, 7 Reservado8, 9 Reservado10, 11, 12, 13 Inicio de los datos de la imagen14, 15, 16, 17 Tamaño de la cabecera del bitmap18, 19, 20, 21 Anchura (píxels)22, 23, 24, 25 Altura (píxels)26, 27 Número de planos28, 29 Tamaño de cada punto30, 31, 32, 33 Compresión (0=no comprimido)34, 35, 36, 37 Tamaño de la imagen38, 39, 40, 41 Resolución horizontal42, 43, 44, 45 Resolución vertical46, 47, 48, 49 Tamaño de la tabla de color50, 51, 52, 53 Contador de colores importantes

El Bitmap de una imagen .BMP comienza a leerse desde abajo a arriba, es decir: en una imagen en 24 bits los primeros 3 bytes corresponden al primer píxel inferior izquierdo.

Ventajas: Mantiene una gran cantidad de información de la imagen.

Inconvenientes: Los archivos pueden tener un tamaño grande o muy grande.

PCX:

El formato PCX es un formato establecido por Zsoft para su programa Paintbrush. Por tanto, la extensión de este formato va ligada con la introducción de este programa en las PC. La mayoría de las PC soportan la versión 5 del formato PCX.

Los usuarios, en principio los más profesionales y cada vez en mayor medida los usuarios en general, utilizan herramientas gráficas que les permiten la utilización de otros formatos más adecuados para con sus necesidades. De esta forma se utilizan programas gráficos tan completos que permiten la utilización de una gran variedad de formatos, y la capacidad de transformar las imágenes a distintos formatos, de manera que el usuario puede comprobar cuál es el más adecuado en cada momento. La circunstancia a favor del formato BMP anteriormente citada ha ido perdiendo importancia con la entrada de los navegadores en las PC, ya que la capacidad de soporte de los formatos más adecuados se ha ido extendiendo a medida que se extiende el uso de los navegadores. A raíz de Internet y del trabajo con herramientas gráficas, la importancia prima en la compresión que a su vez respete a la calidad, de forma que formatos como el GIF y el JPEG se han comido rápidamente el mercado.

Estructura del PCX:Estructura generalCabecera (128 Bytes)Imagen brutaPaleta (opcional, sólo 256 colores)

Cabecera

Posición Bytes Significado0 1 Identificación: Debe ser 10 (0AH) = archivo PCX1 1 Versión del fichero PCX:

0 = Versión 2.52 = Versión 2.8 con Paleta3 = Versión 2.8 paleta por defecto4 = Paintbrush para Windows5 = Version 3.0 o superior

2 1 CodificaciónDebe ser 1 = RLE

3 1 Bits por Pixel1 - Monocromo4 - 16 colores8 - 256 colores24 - 16.7 millones de colores o truecolor

4 8 Coordenadas de imagenXmin, Ymin, Xmax, Ymax (el ancho será Xmax-Xmin+1 y el alto será Ymax-Ymin+1)

12 2 Resolución horizontal en ppp (puntos por pulgada)14 2 Resolución vertical en ppp (puntos por pulgada)16 48 Mapa de colores con la definición de la paleta, si es una imagen de 16

colores o menos.Organizado en campos bytes de 16*3

64 1 Reservado65 1 Cantidad de planos, max. 466 2 Bytes por línea de imagen (el ancho de la imgen en bytes)68 2 Información de la paleta

1 = color2 = Escala de grises

70 2 Anchura del dispositivo en pixeles (a partir de Paintbrush IV)72 2 Altura del dispositivo en píxeles (a partir de Paintbrush IV)74 54 Bytes de relleno (hasta completar los 128 bytes).

GIF y JPEG: LOS FORMATOS MÁS UTILIZADOS

GIF:

El formato GIF, propietario de CompuServe, corresponde a las siglas de Graphics Interchange Format. Es el formato más utilizado para mostrar gráficos de colores indexados e imágenes en documentos HTML (hypertext markup language) sobre World Wide Web y otros servicios online. Gif es un formato de imágenes comprimidas diseñado para minimizar el tiempo de transferencia de archivos sobre las líneas telefónicas.

Los archivos GIF funcionan bien para dibujar líneas, imágenes con bloques de color sólido e imágenes con límites definidos entre colores. Los archivos GIF se comprimen, sin que se pierda información durante el proceso de compresión; una imagen descomprimida es exactamente igual que la imagen original. En un archivo GIF se puede especificar un color como transparente, de forma que la imagen tenga el color de fondo de cualquier página Web en la que se muestre. Una secuencia de imágenes GIF puede almacenarse en un único archivo para formar un GIF animado. Los archivos GIF almacenan como máximo 8 bits por píxel, por lo que se limitan a 256 colores.

Usos:

El uso de los GIF es usado generalmente para la publicidad en tipo banners. Su principal difusión hoy en día sigue siendo para mostrar imágenes animadas para páginas web, al ser el único formato soportado por multitud de navegadores que permita dicho efecto.

Patentes:

Unisys, propietario de la patente del algoritmo LZW que se utiliza en el formato GIF reclamó durante años el pago de regalías por su uso. Compuserve, al desarrollar el formato, no sabía que el algoritmo LZW estaba cubierto por una patente. Debido a esto, cualquier programa capaz de abrir o guardar archivos GIF comprimidos con LZW debía cumplir con sus exigencias. Es necesario recalcar que el formato GIF puede utilizar otros métodos de compresión no cubiertos por patentes, como el método Run-length encoding.

Ventajas: Ideal para páginas Web con gráficos pequeños.

Inconvenientes: No es recomendable para colocar fotografías de alta calidad en la Web o para archivar originales.

JPEG:

El JPEG (Joint Photographic Experts Group) es el formato que se utiliza comúnmente para almacenar fotografías y otras imágenes de tono continuo, y también se utiliza en documentos HTML para Internet. A diferencia del formato GIF, JPEG guarda toda la información referente al

color en RGB. JPEG también utiliza un sistema de compresión, que de forma eficiente reduce el tamaño de los archivos mediante la identificación y el descarte de los datos redundantes que no esenciales para mostrar la imagen.

Es un esquema de compresión que funciona muy bien para escenas naturales como fotografías escaneadas. Durante el proceso de compresión se pierde algo de información, pero la pérdida suele ser imperceptible para el ojo humano. Los archivos JPEG almacenan 24 bits por píxel, por lo que son capaces de mostrar más de 16 millones de colores. Los archivos JPEG no admiten transparencia ni animación.

La compresión de archivos JPEG no es apropiada para el dibujo de líneas, bloques de color sólido o límites definidos.

Codificación:

Muchas de las opciones del estándar JPEG se usan poco. Esto es una descripción breve de uno de los muchos métodos usados comúnmente para comprimir imágenes cuando se aplican a una imagen de entrada con 24 bits por pixel (ocho por cada rojo, verde, y azul, o también dicho "8 bits por canal"). Esta opción particular es un método de compresión con pérdida.

Transformación del espacio de color

Comienza convirtiendo la imagen desde su modelo de color RGB a otro llamado YUV ó YCbCr. Este espacio de color es similar al que usan los sistemas de color para televisión PAL y NTSC, pero es mucho más parecido al sistema de televisión MAC.

Este espacio de color (YUV) tiene tres componentes:

La componente Y, o luminancia (información de brillo), es decir, la imagen en escala de grises.

Las componentes U o Cb y V o Cr, respectivamente diferencia del azul (relativiza la imagen entre azul y rojo) y diferencia del rojo (relativiza la imagen entre verde y rojo); ambas señales son conocidas como crominancia (información de color).

El resultado es una imagen en la que la luminancia está separada de la crominancia.

Las ecuaciones que realizan este cambio de base de RGB a YUV son las siguientes:

Y = 0.257 * R + 0.504 * G + 0.098 * B + 16

Cb = U = -0.148 * R - 0.291 * G + 0.439 * B + 128

Cr = V = 0.439 * R - 0.368 * G - 0.071 * B + 128

Las ecuaciones para el cambio inverso se pueden obtener despejando de las anteriores y se obtienen las siguientes:

B = 1.164 * (Y - 16) + 2.018 * (U - 128)

G = 1.164 * (Y - 16) - 0.813 * (V - 128) - 0.391 * (U - 128)

R = 1.164 * (Y - 16) + 1.596 * (V - 128)

NOTA: Estas ecuaciones están en continua investigación, por lo que se pueden encontrar en libros y en la red otras ecuaciones distintas pero con coeficientes muy parecidos.

Si se analiza el primer trío de ecuaciones veremos que las tres componentes toman como valor mínimo el 16. El canal de luminancia (canal Y) tiene como valor máximo el 235, mientras que los canales de crominancia el 240, todos estos valores caben en un byte haciendo redondeo al entero más próximo. Durante esta fase no hay pérdida significativa de información, aunque el redondeo introduce un pequeño margen de error imperceptible para el ojo humano.

Esquema del modelo RGB. Esquema del modelo YUV.

Ventajas: Ideal para grandes imágenes fotográficas, sobre todo en la Web.

Inconvenientes: La calidad disminuye cada vez que se guarda el archivo, por lo que no conviene emplearlo para archivar originales.

OTROS FORMATOS

EXIF (Exchangeable Image File, archivo de imagen intercambiable)

EXIF es un formato de archivo utilizado para las fotografías que se capturan con cámaras digitales. Un archivo EXIF contiene una imagen comprimida conforme a la especificación JPEG. Un archivo EXIF contiene también información acerca de la fotografía (fecha de toma, velocidad de obturación, tiempo de exposición, etcétera) e información acerca de la cámara (fabricante, modelo, etcétera).

PNG (Portable Network Graphics, gráficos de red portátiles)

El formato PNG conserva muchas de las ventajas del formato GIF pero también aporta más funciones que las del formato GIF. Al igual que los archivos GIF, los archivos PNG se comprimen sin que se pierda información. Los archivos PNG pueden almacenar colores con 8, 24 o 48 bits por píxel y escalas de grises con 1, 2, 4, 8 o 16 bits por píxel, mientras que los archivos GIF sólo pueden utilizar 1, 2, 4 u 8 bits por píxel. Un archivo PNG puede almacenar también un valor alfa para cada píxel, que especifica el grado de mezcla de ese píxel con el color de fondo.

El formato PNG supone una mejora con respecto al formato GIF por su capacidad para mostrar una imagen progresivamente; es decir, para mostrar aproximaciones cada vez mejores de la imagen a medida que ésta llega a través de una conexión de red. Los archivos PNG pueden contener información sobre la corrección de gamma y la corrección de color para que las imágenes puedan mostrarse con precisión en varios dispositivos de presentación.

TIFF (Tag Image File Format, formato de archivo de imágenes con etiquetas)

Es un formato flexible y extensible, compatible con una amplia variedad de plataformas y aplicaciones de procesamiento de imágenes. Los archivos TIFF pueden almacenar imágenes con un número arbitrario de bits por píxel y pueden emplear varios algoritmos de compresión. Se pueden almacenar diversas imágenes en un único archivo TIFF de varias páginas. La información relacionada con la imagen (marca del escáner, equipo host, tipo de compresión, orientación, muestras por píxel, etcétera) puede almacenarse en el archivo y organizarse mediante el uso de etiquetas. El formato TIFF puede extenderse cuando se precise con la aprobación y adición de nuevas etiquetas.

Ventajas: Mantiene una excelente calidad y, por tanto, resulta ideal para archivar originales.

Inconvenientes: Archivos grandes. En otras palabras, lo más conveniente probablemente sea guardar los originales de las imágenes favoritas en formato TIF y trabajar con una copia JPG para manipularlas.

El formato PICT

Es ampliamente utilizado en los gráficos de Macintosh. Se utiliza como un formato de archivo para las transferencias de archivos entre aplicaciones. PICT es especialmente efectivo para comprimir imágenes que contienen grandes áreas de color sólido. La compresión que realiza el formato PICT no es buena para los canales alpha, que normalmente contienen grandes superficies de blanco y negro.

El formato EPS de Adobe Photoshop

Es un formato de archivos que es soportado por la mayoría de los programas gráficos. El nombre del formato EPS corresponde a Encapsulated PostScript Language.

Existe un formato llamado PhotoCD que está diseñado por Kodak para la creación de álbunes de fotografías a partir de su revelado en forma de discos de CDROM. Este sistema se denomina Kodak Pro PhotoCD.

Archivos RAW:

También llamados "negativos digitales", imágenes "en bruto" y "crudo". Como veremos, guardan una cierta similitud con los negativos de la tradicional película fotosensible.

Se trata de un archivo de datos sin comprimir, y lo que es más importante, sin procesar, tal y como ha sido capturado por la cámara, recogiendo la información por separado de los tres canales de color primario (rojo, verde y azul). Siendo el tipo de archivo que contendrá mayor información y con más posibilidades de ser tratada.

No son compatibles universalmente como los archivos TIFF y JPEG. De hecho cada fabricante (Canon, Fuji, Minolta, Nikon, Olympus ...) utiliza un formato RAW propio, haciendo necesario el empleo del software adecuado (facilitado por cada marca) para convertir las imágenes RAW, de lo contrario no podremos abrir las imágenes o echaremos a perder la información contenida en ellas.

Si nuestro modelo de cámara digital brinda la posibilidad de almacenar las fotos en RAW y queremos obtener la máxima calidad, así como mayores posibilidades de manipulación de la información, éste deberá ser el tipo de archivo a emplear.

Lo archivos RAW tienen 12 bits de datos disponibles por píxel, frente a los 8 bits por canal de los

archivos en TIFF o JPEG, incrementando así la posibilidad de extraer detalles en las zonas de sombra, así como una mayor riqueza tonal y separación de los colores (algo que no pueden ofrecer las imágenes recogidas en TIFF o JPEG ).

Gracias a su flexibilidad, con posterioridad a la toma podremos modificar el equilibrio de blancos, el nivel de definición, modo de color..., de manera que podremos hacer y deshacer a nuestro antojo, permitiéndonos generar tantas fotos "diferentes" como queramos, basándole en los datos en bruto y recalculando la información, como si de un negativo se tratase.

Estas son las principales características de los formatos mencionados:

Formato Compresión / Tipo Profundidad de color Uso típico TIFF Opcional / Sin pérdidas 1 a 64 bits Imágenes de alta calidad, cámaras digitales, escáneres, impresión RAW Sin pérdidas 48 bits Cámaras digitales JPEG Con pérdidas 8 o 24 bits Cámaras digitales, Internet, impresión, intercambio de imágenes GIF Sin pérdidas 1 a 8 bits Internet, imágenes de reducido tamaño, logos... PNG Sin pérdidas 1 a 48 bits Internet, gráficos, iconografía software PSD Sin pérdidas 1 a 64 bits Edición y manipulación

OTRAS CARACTERISTICAS:

TIFF (File Image File Format): Con extensión .tif, se utilizan para almacenar imágenes de alta calidad. Su tamaño es mayor que la imagen a la que representa, pues puede contener información adicional sobre la misma como el nombre del autor, descripción, etc. Es el formato preferido de fotógrafos para crear copias impresas de alta calidad.

PNG (Portable Network Graphics): Con extensión .png, a pesar de utilizar un método de compresión sin pérdida de calidad, ocupa menos espacio que el formato TIFF.

GIF (Graphics Interchange Format): Con extensión.gif, es ampliamente utilizado para representar imágenes de mejor calidad que el formato JPEG en páginas Web.

JPEG (Joint Photographic Experts Group): Con extensión .jpg, es el más popular de los formatos por la relación entre el nivel de calidad y el tamaño que ocupa en soportes digitales.

Para comparar el tamaño que ocupan los archivos entre los diferentes formatos, supóngase una imagen a color de 24 bits por píxel, con una resolución de 260x175 píxeles (260*175*3=136,5 kB). El almacenamiento para diferentes formatos se muestra en la siguiente tabla:

El formato JPEG se obtuvo con el 100% de compresión.

Los formatos de imágenes se desarrollan continuamente, por ejemplo, existen actualmente métodos de compresión para el formato JPEG sin pérdida de calidad soportados en Matlab, que se definen a través de la función imwrite.

Comparacion entre jpg, gif y png: