jueves, 25 de marzo de 2010

El Pixel: Ese gran desconocido

En este artículo se analiza el concepto de "píxel gráfico" desde diferentes perspectivas, aportando reflexiones y enlace con diferentes disciplinas; Pensamientos interconectados a través de su estudio durante años de aprendizaje en el mundo gráfico.

Al ser propuesta como redacción libre, se aborda desde un discurso distendido pero sin perder la rigurosidad que le concede su importancia.

Iniciamos por tanto la disquisición y lo haremos utilizando como hilo conductor, las siguientes preguntas:

  • ¿Cuándo aparece el píxel?
  • ¿Tiene sentido un único píxel?
  • ¿Es discreto o continuo?
  • ¿Cómo es un píxel?
  • ¿Que contiene un pixel?
  • ¿Cómo se hace un pixel?

¿Cuándo aparece el píxel?
Si las pinturas de Altamira se asocian a los albores de la representación mediante imágenes, en la cultura occidental el neoimpresionismo [1], mediante la corriente artística del divisionismo, y su expresión en el puntillismo, conecta la concepción analógica con la discreta anticipando la concepción del mundo digital.
La Teoría Gestalt [2], iniciada por Wertheimer, estructura con sus reglas el proceso perceptivo; revela cómo se produce la interpretación del conjunto a partir de cada una de sus partes.

Cada punto o "píxel" aporta una cantidad parcial y significativa de la información discretizada; la suma de todos ellos en necesaria para la posterior reconstrucción aproximada (el proceso de discretización trunca la información). Esto es de aplicación a una imagen o fotografía, una escena real o, incluso, un sonido.

El ojo humano recibe una señal continua de luz que se discretiza y posteriormente se transmite y analiza, o procesa, para percibir e identificar el mundo exterior. El oído interno realiza esta operación de codificación digital pero no trabaja en paralelo como el ojo. Mientras el ojo fija un instante en el tiempo para obtener la muestra, el oído analiza exclusivamente la variación en el tiempo. Ambos sistemas discriminan las diferentes frecuencias contenidas en la muestra.

¿Tiene sentido un único píxel?
Tiene sentido. Pero la unión hace la fuerza.
Posiblemente si no lo tuviera, no tendría siquiera un nombre.

Un único píxel iluminado puede aportar mucha información. Un único píxel es un faro que nos indica una posición o, al menos, una dirección (un píxel binario nos indica si hay algo o no lo hay, sin embargo si le añadimos un factor de intensidad nos puede dar por ejemplo una noción de distancia).

Este sentido se encuentra asociado a un sistema de referencia. Un píxel aislado, que no es lo mismo que un único píxel, sólo indica si se ha producido algo (una reacción química por ejemplo) pero no nos permite cuantificar más. El sistema de referencia no tiene por que ser exclusivamente de naturaleza geométrica (una posición respecto de unos ejes), ya que diferentes magnitudes se pueden asociar a esta idea (intensidad luminosa, espectro de emisión, frecuencia de parpadeo).

Un radio telescopio tiene sentido aisladamente, pero la información del conjunto de radiotelescopios sumada permite ampliar notablemente la información obtenida. A partir de unos valores se puede obtener, mediante desarrollos matemáticos, funciones complejas que interpretan estos datos. El conjunto de píxels que forman la imagen son datos numéricos individuales pero a su vez son piezas únicas de un mosaico. La importancia de cada pixel en el conjunto radica en la interpretación de este conjunto como un todo contínuo.

¿Es discreto o continuo?
Es discreto pero se muestra continuo.
Cuando pensamos en la discretización de una señal tendemos a asociarla con un conjunto de números. Es lógico. La naturaleza de la codificación y su almacenamiento conduce a este pensamiento. Pero la codificación tiene sentido con su opuesto: la decodificación o proceso de regeneración del original; al realizarse esta reconstrucción se regresa al mundo analógico.

La expresión del píxel como elemento de imagen está sometida a parámetros discretos: la profundidad de color, la temperatura de color, los canales de transparencias etc, expresados en diferentes sistemas de referencia.

La importancia de las diferentes métricas para la simplificación operativa a la hora de trabajar con imágenes es incuestionable. Nos encontramos con codificaciones basadas en los colores primarios (por adición en luz o substracción en pintura como el formato RGB[6]en la síntesis aditiva o CMYK en la sustractiva), o de carácter más físico basados en factores como la luminosidad, la saturación (como el HSB etc.)

La expresión interpretativa se somete a criterios de proximidad, contraste y entorno:

  • La proximidad establece continuidad facilitando el proceso constructivo; Un conjunto próximo de puntos (píxel) alineados nos permiten identificar una recta, pero algunos procesos perceptivos pueden producirnos distorsiones (como los efectos de escalonamiento o "Aliasing" producidos en líneas oblicuas.)
  • El contraste realza y divide espacios. Un color y su complementario forman un contraste máximo, (el color RGB(r, g, b) y el RGB(255-r,255-g,255-b.)
  • El entorno aporta el tamaño al establecer la posibilidad de comparar medidas aparentes. Un reflejo o brillo no tiene sentido sin un entorno o una iluminación concreta.

¿Cómo es un píxel?
De todas las formas: Redondo, cuadrado, hexagonal, amorfo...
Los grandes carteles publicitarios forman su imagen con un conjunto de puntos con forma de círculo de diferentes colores básicos, formando mallas o retículas rectangulares o isométricas, desplazadas ligeramente unas respecto de otras. La distancia a la que se observan normalmente no permite apreciarlo, sin embargo en un andén de tren el conjunto puede llegar a perder sentido mostrándose cada píxel de forma individual en una enorme sopa de puntos.

El píxel gana relevancia en el momento en que no se decodifica su conjunto en totalidad (o en gran parte). Mientras se ve el conjunto no se ve el píxel (salvo los errores de la representación).

Un píxel impreso se encuentra semioculto por otros superpuestos. El material aportado y las condiciones de aplicación. La forma del píxel es generada completamente al azar, sin embargo la restitución de la imagen puede parecer la misma en dos impresiones distintas. El proceso de impresión añade un ruido a la imagen. (Al fotocopiar un documento aparecen motas). De forma análoga, el proceso de compresión de imágenes para su almacenamiento también produce perdidas de información (algoritmos con perdida como JPEG si se utilizan en un proceso de edición pueden malograr un diseño)

Clásicamente se representa como un cuadrado [4] con medidas en pulgadas. En algunos casos no es exactamente cuadrado, produciendo aberraciones ópticas asociadas. Esta concepción permite "solarmatemáticamente", de forma simple, el plano para su modelización o idealización.

La naturaleza utiliza múltiples formas óptimas [3], desde la visión formada por celdas hexagonales de la mosca a estructuras topológicas complejas como los conos y bastones de nuestros ojos. Cada grupo escoge su estrategia diferente. Una retícula ortogonal ofrece ventajas numéricas respecto de una hexagonal. Sin embargo la hexagonal ofrece tres direcciones de movimiento asociables a las componentes RGB por ejemplo. El sistema de referencia se puede asociar al centro del cuadrado representativo del píxel.

¿Que contiene un pixel?
Desde el vértice de un triángulo hasta un universo.
Un píxel acumula una ingente variedad de datos; Si lo suponemos representando en un instante dado una porción de un objeto concreto, contiene información sobre las propiedades del objeto y de su entorno.

El color final asociado a un píxel es fruto de la iluminación que recibe un objeto, de su emisividad, su rugosidad o acabado superficial, propiedades ópticas como refracción, reflexión etc que se asocian con conceptos como "Textura", "Material", "Brillo", "Transparencia".

Estructuralmente la información se puede suponer organizada en "planos de memoria", con mayor o menor profundidad (bytes por color). Una matriz rectangular de puntos conforman una imagen. Una reconstrucción Gausiana de la información aportada por cada píxel puede ser un buen modelo de interpolación para pasar del mundo discreto al contínuo (un radiotelescopio utiliza estas técnicas)

La medida de la información que contiene un píxel, y por extensión la de una imagen completa, hacen más válida aún la frase: "Mas vale una imagen que mil palabras".

¿Cómo se hace un pixel?
Con mucho esfuerzo.
La operación de "cálculo de un píxel" se realiza en diferentes etapas desde el punto de vista de proceso informático. Desde el punto de vista visual esto se asocia con diferentes grados de detalle o realismo y en consecuencia, de complejidad.

El proceso de conversión de geometría abstracta en un conjunto de puntos visibles es el proceso de rendering. Este complejo proceso se segmenta en procesos más simples que tienden a:

  • Reducir el universo de elementos a calcular
  • Determinar la proyección de los elementos sobre un plano de visualización
  • Determinar los colores asociados a las propiedades materiales del elemento a representar
  • Aplicar efectos de refinamiento de la imagen.

El conjunto de operaciones involucradas se recogen bajo el concepto de "Cauce gráfico"[5]. El tratamiento analítico se realiza en espacios de Hilbert con métrica euclídea, optimizándose los procesos de transformación de puntos mediante segmentación especializada de las diferentes etapas ( Cálculo de proyecciones, relimitación del espacio de visualización y de los elementos, cálculo de normales para evaluación de iluminación, mapeado de texturas, interpolaciones ...)


"Si quieres aprender a interpretar ecuaciones, escucha"

"Si quieres conocer el mundo, píntalo"

Actualización: Pixel humano

2 comentarios:

Balovega dijo...

HOla Joju...

Muy interesante esta majestuosa clase que das en esta entrada, es un gusto leerte..

Besitos de buenas noches y gracias por quedarte

joju dijo...

Gracias Balovega por tus halagos que se reciben con sonrojo y placer. La última frase es de un amigo, me hizo reflexionar sobre la pintura y la imagen en general, y se ha convertido en una máxima en mi vida: "si quieres conocer el mundo, píntalo". Un fuerte abrazo

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