Aula 6 - SAM - Imagens

Sistemas e Aplicações Multimídia

Prof. Guilherme Nonino Rosa
- Técnico em Informática pela ETESP – Escola
Técnica de São Paulo
- Graduado em Ciências da Computação pela
Unifran – Universidade de Franca no ano de 2000.
- Pós-Graduando em Tecnologia da Informação
aplicada aos Negócios pela Unip-Universidade
Paulista no ano de 2012.
- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade
de Tecnologia de Franca no ano de 2011.

Atuação:
- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde
fevereiro/2012.
- Docente do Centro de Educação Tecnológica
Paula Souza, nas Etecs de Ituverava e
Orlândia desde fevereiro/2010.

Contatos:
Prof. Guilherme Nonino Rosa
guinonino@gmail.com
http://guilhermenonino.blogspot.com

PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

Sistema de Avaliação
1° Avaliação - PESO 4,0
Atividades Avaliativas a Critério do Professor
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10
2° Avaliação - PESO 6,0
Prova Escrita Oficial
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10

Bibliografia Padrão
1) PAULA FILHO, Wilson de Padua. Multimídia : Conceitos e
Aplicações : Conceitos e Aplicações. 1ª ed. Rio de Janeiro: LTC -
Livros Técnicos e Científicos, 2011.

Semana n°. Tema
1 Apresentação da Disciplina e Metodologia de Trabalho.
Introdução à Sistemas e Aplicações Multimídia.
2 Evolução da Comunicação entre Homem e Máquina.
3 Plataformas: Ambientes, Plataformas e Configurações.
4 Autoria: Ferramentas para Desenvolvimento de Multimídia.
5 Autoria: Títulos, Aplicativos e Sites .
6 Projetos: Produção.
7 Projetos: Processo Técnico.
8 Imagens: Representação Digital de Imagens, Dispositivos Gráficos.
PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

Semana n°. Tema
9 Atividades de Avaliação.
10 Imagens: Processamento da Imagem.
11 Desenhos: Representação de Desenhos e Edição Bidimensional..
12 Terceira Dimensão: Computação Gráfica.
13 Terceira Dimensão: Modelagem e Elaboração 3D.
14 Terceira Dimensão: Realidade Virtual
15 Animação.
16 Música e Voz.

Semana n°. Tema
17 Vídeos.
18 Prova Escrita Oficial
19 Exercícios de Revisão.
20 Prova Substitutiva.

ATPS
- Grupo de até 4 pessoas
- Entregar após a definição via email, os nome,
RA´s e email de cada aluno.
- Passos 1, 2, 3 e 4
- Data da Entrega: uma semana antes da
primeira prova.

Padronização
O material escrito solicitado nessa atividade deve ser produzido de acordo
com as normas da ABNT1, com o seguinte padrão:
• em papel branco, formato A4;
• com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm;
• fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta;
• espaçamento de 1,5 entre linhas;
• se houver citações com mais de três linhas, devem ser em fonte tamanho
10, com um recuo de 4cm da margem esquerda e espaçamento simples
entre linhas;
• com capa, contendo:
 nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina;
 nome e RA de cada participante;
 título da atividade;
 nome do professor da disciplina;
 cidade e data da entrega, apresentação ou publicação.
Consultar o Manual para Elaboração de Trabalhos Acadêmicos. Unianhanguera. Disponível em:
<http://www.unianhanguera.edu.br/anhanguera/bibliotecas/normas_bibliograficas/index.html>.

Aula-tema: Imagens: Representação Digital de
Imagens, Dispositivos Gráficos. Imagens:
Processamento da Imagem.
Essa atividade é importante para compreender as
representações digitais de imagens, dispositivos
gráficos e os seus processamentos de compressão.
Para realizá-la, deverão ser seguidos os passos
descritos.
ETAPA 3 (tempo para realização: 2,5 horas)

Passo 1 (Equipe)
Pesquisar imagens que caracterizem os cursos de pós-graduação da
Anhanguera Educacional. Essas imagens poderão ser retiradas da internet,
respeitando os direitos autorais do(s) seu(s) criador(es) a fim de identificar
os sistemas de cores descritos a seguir:
1. Sistema aditivo (RGB: Red, Green, Blue
2. Sistema Subtrativo (CMYK: Cyan, Magenta, Yellow, Black)
3. Sistema HLS (Hue, Luminance, Saturation).
4. Sistema CIE (Commission Internationale d’Eclairage)
5. Gamas e Codificação das cores.
Passo 2 (Equipe)
Ler o texto a seguir e em seguida pesquisar e descrever as técnicas de
compressão de imagem. Segundo Paula Filho (2011), imagens de alta
resolução e cor verdadeira podem ocupar até vários megabytes de espaço.
Na maioria dos casos, pode-se conseguir grande redução dos tamanhos dos
arquivos através das técnicas de compressão de imagens estáticas.

Passo 3 (Equipe)
Entregar as pesquisas do sistema de cores e das técnicas de compressão de
imagem dos passos 1 e 2 em um texto com o máximo de três páginas
nomeadas como 3. Representação Digital de Imagens.

IMAGEM
Representação Digital de Imagens

Representação digital de imagens
 A resolução espacial da visão é o
parâmetro que mede quantos pontos
diferentes o olho pode distinguir em uma
imagem.

 Resolução espacial de imagens:
 pixel (picture element)
 unidade de imagem (cada ponto), usada para medir
resolução gráfica
 campo visual humano
 cerca de 3000 x 3000 pixels

 Resolução espacial de imagens:
 vídeo NTSC: 512 x 480 pixels / quadro;
 monitores VGA (video graphics array): 320 x
200, 640 x 480;
 monitores SVGA: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x
768;
 Plasma: 852 x 480, 1024 x 768, 1280 x 768;
 LCD: 1366 x 768;
 vídeo HDTV: 2000 x 1100.

 Percepção da cor:
 Diferente para cada espécie animal;
 Dentre os mamíferos só o homem e o macaco
enxergam as cores;
 Aves têm um visão muito mais acurada do que
a nossa.

 A visão humana da cor
 A luz é a porção do espectro de radiação
eletromagnética que conseguimos perceber através do
sentido da visão
 Cor é uma sensação produzida no nosso cérebro pela
luz que chega aos nossos olhos
 A retina é um tecido resistente, transparente e
fotossensível onde existem células que são
responsáveis pelo sentido da visão
 cones – foto pigmentos (azuis, verdes e vermelhos)
 uma determinada onda de radiação eletromagnética pode
sensibilizar mais de um cone, dependendo do comprimento da
onda

 A visão humana da cor:
 espectro visível: 400nm (violeta) a 700nm
(vermelho)
 As luzes dessas faixas são conhecidas como cores
espectrais ou cores do arco-íris
 quase todas as cores podem ser obtidas por
combinação linear de três cores básicas
 faixas de maior sensibilidade do olho humano:
verde, vermelho e azul (este muito menor)

 O sistema aditivo (RGB):
 cores fundamentais
 verde, vermelho, azul;
 baseado nos picos de
sensibilidade ao espectro;
 funciona por combinação aditiva
 soma de luzes;
 Utilização
 monitores, projetores (emitem luz).

 O sistema aditivo (RGB): Vermelho: (1,0,0)
Azul: (0,0,1)
Verde: (0,1,0)
Magenta:(1,0,1)
Amarelo: (1,1,0)
Ciano:(0,1,1)
(1,1,1)

 O sistema subtrativo (CMY):
 As cores secundárias são também
chamadas de primárias subtrativas
 ciano, magenta, amarelo;
 funciona por combinação subtrativa:
 baseia-se não na emissão de luz, mas em sua
subtração
 absorve ou reflete a luz de determinados
comprimentos de onda.

 utilização - impressão, fotografia ;
 é usada a variante CMYK devido à
dificuldade de obter pigmentos
com alta pureza de cor
 adiciona preto como quarto pigmento
básico

 O sistema HLS:
 Hue - matiz
 Luminance - luminância
 Saturation - saturação
 usado para especificação de cor por usuários
humanos

 O modelo HLS de cores:
 espaço das cores representado
por um cone invertido
 bordas do cone
 cores saturadas
 próximos do eixo
 tons pastéis

 O sistema HLS:
 Intensidade ou luminância
 mede a amplitude da energia luminosa
 intensidade nula corresponde ao preto
 são necessários 8 bits para codificar os
graus distintos de luminância que o
olho pode perceber

 O sistema HLS:
 Matiz
 representa a cor dominante - medida
do comprimento de onda dominante
 mede a qualidade que distingue o azul
do verde, do vermelho, etc
 ângulo em relação ao vermelho
 pode ser codificado em 4 bits

 O sistema HLS:
 Saturação
 saturação representa a quantidade de
luz branca misturada - medida da
pureza da cor
 distância em relação ao eixo do cone
 o preto representa a ausência de
energia (baixa luminância)
 o branco representa a impureza da cor
(baixa saturação)
 tons muito saturados são brilhantes
 tons pouco saturados são pastéis

 Caixa de seleção de
cores baseada nos
modelos HLS e RGB
 Luminância: altura na
tira
 Matiz: dimensão
horizontal do quadrado
 Saturação: dimensão
vertical do quadrado

 O sistema CIE (XYZ):
 padrão internacional de especificação de cor
 baseado em propriedades físicas e não na
percepção humana da cor
 as cores primárias (X, Y, Z) são imaginárias e
invisíveis
 qualquer cor visível pode ser expressa como
uma combinação linear de X, Y e Z

 O modelo CIE (XYZ) de cores

 O sistema CIE (XYZ):
 as cores espectrais puras são
representadas por uma curva em
forma da ferradura
 a base da ferradura (reta púrpura)
representa cores não-espectrais
(sem realidade física)
 o branco é um ponto no interior da
ferradura
 as demais cores são também pontos
interiores (cores insaturadas)

 Propriedades de um ponto
no sistema CIE (XYZ):
 a saturação corresponde à distância
do ponto dado ao branco
 o matiz representado pela cor
dominante
 cor espectral correspondente ao ponto onde a
reta que passa pelo ponto branco e pelo ponto
dado intercepta a curva da ferradura
 a luminância corresponde ao eixo z

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.

 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.

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) ?

Quantização das cores
 8 bits para codificação de cada primária (olho humano -
256 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  32.768 cores
 codificação não simétrica - sacrificar o azul na codificação.

Sistema de Cor Verdadeira

Paletas
 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.

Sistema de Paleta

Paletas
Número de cores exibíveis:
 Determinada pela profundidade do pixel
 Modos VGA e SuperVGA (8 bits) - 256 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).

TIFF(simulação em JPEG de alta qualidade)
GIF sem dithering
(Tamanho: 02 Kb)
GIF com dithering
Tamanho: 08 Kb

Sistemas de 15 bits
 acomodados em pixels de 16 bits;
 bit extra usado para codificar a transparência da
imagem;
 cada pixel será transparente ou opaco.
Sistemas de 24 bits
 utilizando-se pixels de 32 bits, sobra um canal alfa (8
bits).
Canal alfa
 permite especificar 256 gradações de transparências;
 efeitos utilizados em processamento de vídeo.
Codificação das transparências

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.
Codificação das transparências

 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

 Exemplos de dispositivos de cópia permanente:
traçadores de gráficos;
impressoras;
registradores de filme;
gravadores de vídeo.

 Dispositivos de varredura:
a imagem é gerada por varredura
sequencial da memória de imagem e do
monitor;
quadro (“frame’’) - imagem gerada em um
ciclo de refresh;
cintilação - piscar que ocorre quando a taxa
de refresh é insuficiente.

 Dispositivos de varredura:
quadros são separados pelo retraço
vertical e divididos em linhas;
linhas são separadas pelo retraço
horizontal e divididas em pixels.

 Tipos de varredura:
progressiva - linhas são lidas em ordem
crescente, como na maioria dos
monitores;
entrelaçada - o quadro é dividido em dois
campos (linhas pares e linhas ímpares),
como na TV.

 Parâmetros de varredura:
frequência (de varredura) vertical =
número de quadros por segundo;
frequência (de varredura) horizontal =
número de linhas por segundo;
faixa de passagem = número de pixels por
segundo/2.

 Frequências Típicas de Monitores
Sistema Freqüência
vertical
Freqüência
horizontal
Faixa de
passagem
TV 30 Hz 15,75 KHz 4 MHz
VGA 60 Hz 31 KHz 11 MHz
SVGA 72 Hz 60 KHz 35 MHz

 Parâmetros espaciais:
 a especificação de tamanho refere-se à
diagonal principal;
 razão de aspecto normal dos monitores: 4/3;
 razão de aspecto do pixel = razão de aspecto
do monitor (resolução vertical/resolução
horizontal).

 Relação entre memória, resoluções e cores:
Resoluções / Cores 16 256 32K 16M
640  480 150K 300K 600K 900K
800  600 235K 469K 936K 1407K
1024  768 384K 768K 1536K 2304K

Dispositivos de entrada gráfica
 Bidimensionais
 Tridimensionais
Dispositivos de Entrada Gráfica

Scanner de Toque com Braço Mecânico
Scanner 3D a Laser

Processamento de imagem
 Formatos de imagens:
 representação no espaço de imagens =
representação matricial (“raster”);
 mapas de pixels = arranjos retangulares de
pixels;
 mapas de bits = mapas de pixels com 1
bit/pixel.

 Características dos formatos de arquivos de imagens:
 número de cores suportadas;
 resoluções;
 popularidade;
 grau de compressão.

 Exemplos de formatos de imagens - nível de pixels:
Formato PCX: padrão de muitos aplicativos
DOS.
Formato GIF: padrão de intercâmbio de
imagens.
Formato BMP: padrão do Windows.
Formato TGA: padrão das placas Targa.

 Exemplos de formatos de imagens - nível de pixels:
Formato TIFF: padrão independente de
fabricante.
PCD: usado em Photo-CD, com múltiplas
resoluções.
Formato JPG: imagem no padrão JPEG.
Formato PNG: alternativa ao GIF para
distribuição de imagens comprimidas sem
perdas.

Operações sobre imagens
 Tipos de operações de processamento digital da imagem:
 processamento no domínio espacial:
operações feitas sobre os pixels separados;
 processamento no domínio da frequência:
requerem a análise de áreas contíguas de
imagem.

 Processamento no domínio espacial:
 armazenamento e recuperação de imagens;
 recorte, cópia e colagem de áreas de imagens;
 conversão de formatos de imagem;
 conversão de modelos de cor e separação de
cores;
 combinação de imagens (composição);
 retoque de imagens;
 pintura sobre imagens;
 redução de resolução e cores.

 Processamento no domínio da frequência:
mudança de escala e rotação de
imagens;
transformação e distorção de imagens
(ótica digital);
filtragem, suavização e realce de
imagens;
compressão de imagens.

 Existem, basicamente, dois tipos de imagens:
 Geradas por Computador (Gráficos).
 Armazenadas (e transmitidas) como um conjunto de
instruções (formato de programa) que geram a
imagem, ao invés de um formato de matriz de pixels
 Quando uma imagem é transmitida no formato de
programa, algum esquema de compressão sem
perdas tem que ser utilizado.
Compressão de imagens

 Imagens Digitalizadas (Fotos escaneadas, etc.).
 Armazenadas em formato matricial (pixels).
 Dois métodos de compressão (padronizados) básicos
são utilizados:
 Combinação de codificação estatística e por repetição de
série (run-length) - Compressão sem perdas de documentos
digitalizados.
 Combinação de codificações por transformadas, diferenças
e por repetição de série (run-length) - Caso genérico.

 Compressão: Função realizada sobre dados antes da
transmissão.
 Codificador da Origem (Source Coder)
 Decodificador do Destino (Destination Decoder)
 Usada para reduzir o volume de informação a ser
transmitida ou reduzir a banda passante necessária para
transmissão dos dados.
 Tipos: Compressão com perdas e sem perdas.

Compressão Com Perdas e Sem Perdas
 Compressão sem perdas:
 busca reduzir a quantidade de informação,
 no destino uma cópia exata dos dados originais é recuperada, a
compressão é reversível.
 Transferência de texto, arquivos binários, etc.
 Compressão com perdas:
 busca permitir a recuperação de uma versão dos dados originais
que são percebidos pelo usuário como sendo parecidos o suficiente
com o original.
 Transferência de imagens digitais, áudio, vídeo, pois o olho e ouvido
humanos não são capazes de perceber pequena perda de qualidade
no sinal.

 Compressão sem perdas:
técnicas genéricas:
ZIP, ARC, GZ;
codificação entrópica:
códigos de Huffman;

Codificação Estatística
 Modelos de codificação utilizam o mesmo número de bits
por valor (exemplo: ASCII).
 Alguns símbolos aparecem com maior freqüência que
outros.
 Símbolos que aparecem com maior freqüência podem usar
menos bits que aqueles que aparecem com menor
freqüência.
 Num texto a letra A aparece com maior freqüência (probabilidade)
que a consoante ‘P’, que aparece com maior freqüência que ‘Z’…
Utiliza-se uma codificação com número de bits variável, de modo
que na média se necessita menos bits para codificar o mesmo
conteúdo.

 Compressão com perdas:
 detalhes que a visão humana não percebe,
ou percebe apenas com dificuldade;
 taxa de perda é um parâmetro da
compressão:
 quanto maior a perda admitida, maior
compressão se consegue.

 Compressão com perdas - algoritmos:
 transformação da imagem para uma forma de
espectro:
 quadro é dividido em blocos;
 para cada bloco, os valores dos pixels são traduzidos
em matriz de distribuição de energia;

 Compressão com perdas - algoritmos:
 coeficientes da matriz são truncados:
 natureza da transformada produz muitos coeficientes
próximos de zero;
 em seguida, são codificados através de
algoritmo de compressão de dados.

 A compressão JPEG:
 Obtenção do espectro bidimensional da
imagem:
 baseado na Transformada Discreta de Cossenos
(DCT).
 Truncamento dos componentes do espectro.
 Codificação entrópica dos componentes.

Obs.: Não faz sentido falar em “uma imagem TIFF” e “uma imagem GIF”, como imagens diferentes.

GIF (Graphics Interchange Format)
 Permite codificação de imagens com 24 bits por pixel (8
para cada componente RGB), embora o formato selecione
as 256 (do conjunto de 224) cores que melhor
representam aquelas presentes na imagem.
 A lista de 256 cores resulta numa tabela de cores, cada
entrada contendo um valor de 24 bits de cor.

TIFF (Tagged Image File Format)
 Suporta resolução de pixels de até 48 bits (16 bits para
cada componente RGB).
 Desenvolvido tanto para envio de imagens como de
documentos digitalizados.
 A imagem pode ser armazenada em 5 modos distintos,
sendo o modo 1 completamente sem compressão e o modo
5 um modo comprimido através de codificação LZW.
 Os modos 2, 3 e 4 são utilizados para codificação de
documentos digitalizados, com algoritmos similares àqueles
utilizados por máquinas de facsimile.

JPEG (IS 10918) - Joint Photographic Experts Group
 Padrão para compressão e armazenamento de imagens
desenvolvido por especialistas do ITU, ISO e IEC.
 Define vários modos de compressão, um para cada tipo de
aplicação considerada.
 Compressão sem perdas
 Compressão com perdas
 Compressão Sequencial com Perdas (lossy sequential mode
também conhecido como baseline mode) - tipo de compressão
mais adequada para multimídia, já que é o modo indicado para
compressão de imagens digitalizadas, tanto coloridas como
monocromáticas.

BIBLIOGRAFIA E SITES CONSULTADOS
 Paula Filho, W. de P., Multimídia: Conceitos e Aplicações, LTC Editora, 2011.
 Vaughan, T., Multimedia Making it Work, McGraw-Hill, 2001.
 Gibson, J. D., Berger, T., Lindbergh, D., Digital Compression for Multimedia: Principles and
Standards, Morgan Koufman, 1998.
 Kerlow, I. V. The Art of 3-D Computer Animation and Imaging, John Wiley & Sons, 1996;
 Kristof, R., Satran, A. Interactivity by Design : Creating & Communicating With New Media,
Hayden Books, 1995;
 Vaughan, T., Multimídia na Prática, Makron Books, 1994.
 http://members.fortunecity.com/andreia_bolsoni/texto.htm
 http://oficina.cienciaviva.pt/~pw020/g3/historia_e_evolucao_dos_computad.htm
 https://sites.google.com/a/aedu.com/alaor/sistemaseaplicacoesmultimidia
 http://www.fortium.com.br/faculdadefortium.com.br/marcelo_bastos/material/Arquitetura%2
0de%20Computadore%201%20e%202-1.pdf
 http://www.tecmundo.com.br/9421-a-evolucao-dos-computadores.htm

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