Comprender las imágenes y su almacenamiento en disco

Una imagen es una representación visual o una percepción visual de un objeto o una escena. En el mundo digital, las imágenes a menudo se crean y muestran utilizando píxeles: pequeños puntos que se unen para formar una imagen. Cada píxel transporta información sobre el color y el brillo, creando colectivamente la experiencia visual que percibimos.

Se utilizan diferentes formatos de archivo, como JPEG, PNG, WEBP y más, para almacenar estas imágenes digitalmente. Pero ¿alguna vez te has preguntado qué es exactamente una imagen y cómo se almacenan estas representaciones visuales en los discos de nuestra computadora?

¿Cómo se almacenan las imágenes en el disco?

Cuando captura una fotografía o crea un gráfico en su computadora, necesita un lugar para almacenarla. Aquí es donde entra en juego el concepto de almacenamiento de archivos. Una imagen de computadora es una imagen compuesta de una serie de elementos llamados píxeles.

Estos conjuntos de píxeles se almacenan en discos de computadora como archivos de imagen, que pueden ser unidades de disco duro (HDD) tradicionales o unidades de estado sólido (SSD) modernas. Una vez almacenadas las imágenes podremos verlas más tarde. Archivo de imagen significa un archivo electrónico que se almacena en formatos de archivo. De manera similar, cuando hablamos de Internet, las imágenes almacenadas se envían desde el servidor al navegador y, por lo tanto, podemos ver las imágenes en los sitios web.

Volviendo al punto, las imágenes a menudo se almacenan como una colección de píxeles, donde cada píxel representa una unidad pequeña y discreta de color y brillo. Estos píxeles están dispuestos en una cuadrícula y la combinación de sus colores y posiciones crea la representación visual general. Un píxel representa un color. Una imagen con una resolución de 1024 por 798 píxeles tiene 1024 x 798 píxeles (817,152 píxeles). Entonces cada píxel tendrá su propia información de color. Pero, ¿cómo se vuelven a dibujar estos píxeles para reproducir la imagen?

Para entender esto, necesitamos almacenar información sobre la posición de los píxeles, así como el nivel de brillo.

Técnicamente, la información sobre la resolución de la imagen, la altura/ancho, la profundidad del color, la distancia focal, el creador de la imagen, la ubicación geográfica y el momento en que se produjo la foto se denomina metadatos.

Estos metadatos también se almacenan junto con los datos de la imagen. Además, podemos dividir estos metadatos en 2 partes;

1. Metadatos técnicos
   • Para que la computadora muestre correctamente la imagen, necesita saber lo siguiente:
     • Alto y ancho de la imagen: para que cada línea de la imagen comience en el lugar correcto.
     • Profundidad de color : por lo que se utiliza la cantidad correcta de bits para representar el color de cada píxel.
     • Resolución : para que la imagen se muestre en el tamaño correcto.
2. Metadatos descriptivos
   • Todos estos metadatos de información adicionales de la imagen. Estas son las partes esenciales de metadatos. Pero las imágenes en color o las imágenes tomadas con una cámara también pueden contener otros metadatos como;
     • Hora : cuando se tomó la foto
     • Geo : el lugar donde se tomó la foto.
     • Distancia focal : distancia focal de la cámara
     • Creador de imágenes : nombre del creador de la imagen
     • Subtítulos - título de la imagen
     • Título - Nombre del archivo

¿Cuál es el proceso de almacenamiento de imágenes?

El proceso de almacenar una imagen en disco implica convertir la información visual de la imagen a un formato que pueda guardarse y recuperarse.

Las imágenes suelen capturarse mediante dispositivos digitales, como cámaras, o generarse digitalmente mediante software, y cada imagen está formada por píxeles, que son pequeños puntos que forman los elementos visuales de la imagen.

Hay muchos formatos de imagen y cada uno tiene su propia estructura. Tomemos un ejemplo de formato JPEG para comprender cómo se almacenan las imágenes en el disco.

El almacenamiento de una imagen JPEG tendrá un proceso para crear información de encabezado, tablas de cuantificación, codificación de Huffman, transformaciones de color, división de bloques, transformada de coseno discreta (DCT), cuantificación, codificación de entropía (codificación de Huffman) y adición de marcador EOI al final.

Cuando se guarda una imagen, toda la estructura, desde la información del encabezado hasta los datos de píxeles comprimidos y codificados, se escribe en el disco. El proceso inverso ocurre durante la recuperación de imágenes, donde se lee el archivo y cada paso se invierte para reconstruir la imagen para su visualización o procesamiento.

Términos involucrados en el proceso de almacenamiento de imágenes.

Puede haber muchos, pero a continuación se muestran algunos de los términos principales que se utilizan en el proceso de almacenamiento de imágenes.

1. Formatos de archivo: cada imagen se guarda en un formato de archivo específico, lo que determina cómo se estructuran los datos y cómo se comprime la imagen. Los formatos de imagen comunes incluyen JPEG (Grupo conjunto de expertos en fotografía), PNG (Gráficos de red portátiles), GIF (Formato de intercambio de gráficos) y más.

2. Información de píxeles: los píxeles de una imagen contienen información sobre el color y el brillo. En una imagen en color, cada píxel suele estar representado por una combinación de tres canales de color: rojo, verde y azul (RGB). La intensidad de cada canal determina el color general del píxel.

3. Compresión: para optimizar el espacio de almacenamiento, las imágenes suelen comprimirse. La compresión reduce el tamaño del archivo eliminando información redundante o innecesaria. Sin embargo, es fundamental encontrar un equilibrio, ya que una compresión excesiva puede provocar una pérdida de calidad de la imagen.

4. Metadatos: las imágenes también pueden almacenar información adicional conocida como metadatos. Esto incluye detalles como la configuración de la cámara utilizada para capturar una foto, la fecha y hora en que se tomó e incluso datos de geolocalización.

5. Sistema de archivos: el almacenamiento de imágenes está organizado por el sistema de archivos en el disco. Este sistema gestiona cómo se nombran los archivos, se organizan en carpetas y se accede a ellos por parte del sistema operativo.

6. Acceso y recuperación: una vez almacenadas, las aplicaciones o el sistema operativo pueden acceder y recuperar las imágenes. Así es como puedes abrir una foto en tu computadora o ver imágenes en un sitio web.

Comprender los fundamentos de la imagen y cómo funciona el almacenamiento de imágenes proporciona información sobre cómo nuestros dispositivos gestionan el contenido visual que encontramos a diario. A medida que la tecnología continúa avanzando, también lo harán los métodos de capturar, crear y almacenar imágenes, dando forma a la forma en que experimentamos el mundo visual que nos rodea.