Comprendere le immagini e la loro memorizzazione su disco

Un'immagine è una rappresentazione visiva o una percezione visiva di un oggetto o di una scena. Nel mondo digitale, le immagini vengono spesso create e visualizzate utilizzando i pixel, minuscoli punti che si uniscono per formare un'immagine. Ogni pixel trasporta informazioni su colore e luminosità, creando collettivamente l'esperienza visiva che percepiamo.

Per archiviare digitalmente queste immagini vengono utilizzati diversi formati di file, come JPEG, PNG, WEBP e altri. Ma vi siete mai chiesti cosa sia esattamente un'immagine e come queste rappresentazioni visive vengano archiviate sui dischi dei nostri computer?

Come vengono archiviate le immagini sul disco?

Quando scatti una foto o crei un'immagine sul tuo computer, ha bisogno di un posto dove essere archiviata. È qui che entra in gioco il concetto di archiviazione dei file. Un'immagine del computer è un'immagine composta da una serie di elementi chiamati pixel.

Queste matrici di pixel vengono archiviate sui dischi del computer come file di immagine, che possono essere tradizionali unità disco rigido (HDD) o moderne unità a stato solido (SSD). Una volta archiviate le immagini, potremo visualizzarle in seguito. File immagine indica un file elettronico archiviato in formati di file. Allo stesso modo, quando parliamo di Internet, le immagini memorizzate vengono fornite dal server al browser e quindi possiamo vedere le immagini sui siti web.

Tornando al punto, le immagini vengono spesso archiviate come un insieme di pixel, dove ciascun pixel rappresenta una piccola e discreta unità di colore e luminosità. Questi pixel sono disposti in una griglia e la combinazione dei loro colori e posizioni crea la rappresentazione visiva complessiva. Un pixel rappresenta un colore. Un'immagine con una risoluzione di 1024 x 798 pixel contiene 1024 x 798 pixel (817.152 pixel). Quindi ogni pixel avrà le proprie informazioni sul colore. Ma come vengono ridisegnati questi pixel per riprodurre l'immagine?

Per capirlo, dobbiamo memorizzare le informazioni sulla posizione dei pixel e il livello di luminosità.

Tecnicamente le informazioni su risoluzione dell'immagine, altezza/larghezza, profondità di colore, lunghezza focale, creatore dell'immagine, posizione geografica e ora in cui è stata prodotta la foto sono chiamate metadati.

Questi metadati vengono memorizzati anche insieme ai dati dell'immagine. Possiamo dividere ulteriormente questi metadati in 2 parti;

1. Metadati tecnici
   • Affinché il computer possa visualizzare correttamente l'immagine, il computer deve conoscere le seguenti cose:
     • Altezza e larghezza dell'immagine: ogni riga dell'immagine inizia nel punto corretto.
     • Profondità del colore : in questo modo viene utilizzato il numero corretto di bit per rappresentare il colore di ciascun pixel.
     • Risoluzione : in modo che l'immagine venga visualizzata con le dimensioni corrette.
2. Metadati descrittivi
   • Tutti questi metadati aggiuntivi di informazione dell'immagine. Queste sono le parti essenziali dei metadati. Ma le immagini a colori o le immagini scattate dalla fotocamera possono contenere anche altri metadati come;
     • Ora : quando è stata scattata la foto
     • Geo : il luogo in cui è stata scattata la foto
     • Lunghezza focale : lunghezza focale della fotocamera
     • Creatore dell'immagine : nome del creatore dell'immagine
     • Didascalie : didascalia dell'immagine
     • Titolo : nome del file

Qual è il processo di archiviazione delle immagini?

Il processo di archiviazione di un'immagine su disco comporta la conversione delle informazioni visive nell'immagine in un formato che può essere salvato e recuperato.

Le immagini vengono generalmente catturate da dispositivi digitali come fotocamere o generate digitalmente tramite software e ciascuna immagine è costituita da pixel, ovvero minuscoli punti che formano gli elementi visivi dell'immagine.

Esistono molti formati di immagine e ognuno ha la propria struttura. Prendiamo un esempio del formato JPEG per capire come vengono archiviate le immagini sul disco.

La memorizzazione di un'immagine JPEG avrà un processo per creare informazioni di intestazione, tabelle di quantizzazione, codifica di Huffman, trasformazioni di colore, divisione in blocchi, trasformazione coseno discreta (DCT), quantizzazione, codifica entropica (codifica di Huffman) e aggiunta di marcatori EOI alla fine.

Quando un'immagine viene salvata, l'intera struttura, dalle informazioni dell'intestazione ai dati dei pixel compressi e codificati, viene scritta sul disco. Il processo inverso avviene durante il recupero dell'immagine, in cui il file viene letto e ogni passaggio viene invertito per ricostruire l'immagine per la visualizzazione o l'elaborazione.

Termini coinvolti nel processo di archiviazione delle immagini

Possono essercene molti, ma di seguito sono riportati i due termini principali utilizzati nel processo di archiviazione delle immagini

1. Formati file: ogni immagine viene salvata in un formato file specifico, che determina come sono strutturati i dati e come viene compressa l'immagine. I formati di immagine comuni includono JPEG (Joint Photographic Experts Group), PNG (Portable Network Graphics), GIF (Graphics Interchange Format) e altro ancora.

2. Informazioni sui pixel: i pixel di un'immagine trasportano informazioni su colore e luminosità. In un'immagine a colori, ogni pixel è solitamente rappresentato da una combinazione di tre canali di colore: rosso, verde e blu (RGB). L'intensità di ciascun canale determina il colore complessivo del pixel.

3. Compressione: per ottimizzare lo spazio di archiviazione, le immagini vengono spesso compresse. La compressione riduce la dimensione del file rimuovendo le informazioni ridondanti o non necessarie. Tuttavia, è essenziale trovare un equilibrio, poiché una compressione eccessiva può portare a una perdita di qualità dell'immagine.

4. Metadati: le immagini possono anche memorizzare informazioni aggiuntive note come metadati. Ciò include dettagli come le impostazioni della fotocamera utilizzate per scattare una foto, la data e l'ora in cui è stata scattata e persino i dati di geolocalizzazione.

5. File System: la memorizzazione delle immagini è organizzata dal file system sul disco. Questo sistema gestisce il modo in cui i file vengono nominati, organizzati in cartelle e accessibili dal sistema operativo.

6. Accesso e recupero: una volta archiviate, le immagini sono accessibili e recuperabili dalle applicazioni o dal sistema operativo. In questo modo puoi aprire una foto sul tuo computer o visualizzare le immagini su un sito web.

Comprendere i fondamenti dell'immagine e come funziona l'archiviazione di un'immagine fornisce informazioni dettagliate su come i contenuti visivi che incontriamo quotidianamente vengono gestiti dai nostri dispositivi. Man mano che la tecnologia continua ad avanzare, aumenteranno anche i metodi di acquisizione, creazione e archiviazione delle immagini, modellando il modo in cui sperimentiamo il mondo visivo che ci circonda.